热带睡莲精油超临界CO2萃取与花渣中色素提取工艺的制作方法

本发明涉及农产品加工技术领域，特别涉及为一种热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺。

背景技术：

睡莲是世界名花之一，如热带红睡莲，为睡莲科睡莲属多年生宿根植物，广泛分布于热带和温带地区，睡莲作为一种药食同源的花卉，含有丰富的营养成分，具有降血脂、抗氧化、抗衰老、增强免疫力等多种生理活性，对保持人体健康有着重要意义；

国内现有的睡莲加工生产企业较少，现有企业以睡莲花为原料提取精油的工艺，主要采用传统的水蒸气蒸馏法，而作为睡莲精油主要生产国的泰国亦以传统水蒸气蒸馏法为主，但水蒸气蒸馏提取花精油工艺虽然简单，加工设备价格低廉，但存在提油率低，提取温度较高，提取精油中的芳香成分容易受到破坏，且易产生蒸煮等不适气味，从而导致精油品质下降，在提取过程中还会产生蒸煮的不适气味，且加工副产品中的如天然色素等其他天然资源未能全部利用，而造成资源浪费等问题；

目前采用水蒸气蒸馏法提取睡莲精油的方式是：按物料比1：20，并采用二氯甲烷等有机溶剂进行粗提取物提纯，提取的睡莲精油得率仅分别为：日开花0.302％，夜开花0.497％，精油得率较低，且有机溶剂的使用容易在生产操作过程中产生安全问题，可能带来环境污染等影响。

因此，如何实现睡莲精油的高效提取、和睡莲花渣资源再利用等问题，亟待解决。

技术实现要素：

本发明旨在实现睡莲精油的高效提取、以及睡莲花渣资源再利用的效果，提供一种热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺。

本发明为解决技术问题采用如下技术手段：

本发明提供一种热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺，包括：

对睡莲花进行超临界co2萃取，并将萃取后得到的精油通过精馏塔进行纯化，以获得睡莲精油；

采用超声波辅助溶剂浸提法对提油后的睡莲花渣进行再提取，以获得色素提取物。

进一步地，所述对睡莲花进行超临界co2萃取的步骤之前，包括：

对睡莲花进行真空冷冻干燥处理，并对所述睡莲花进行粉碎过筛。

进一步地，所述对睡莲花进行超临界co2萃取，并将萃取后得到的精油通过精馏塔进行纯化的步骤之后，还包括：

测定所述睡莲精油对自由基清除能力、总还原力和抑制脂质过氧化能力，以确定所述睡莲精油的抗氧化性。

进一步地，所述对睡莲花进行超临界co2萃取的步骤之前，包括：

采用单因素实验及响应面设计确定出萃取时间、萃取温度、萃取压力、分离压力和分离温度这些第一因子对睡莲精油得率的影响；

根据所述第一因子对所述超临界co2萃取的工艺参数进行设置。

进一步地，所述采用超声波辅助溶剂浸提法对提油后的睡莲花渣进行再提取的步骤之前，包括：

采用单因素实验及正交实验设计确定出超声时间、超声功率、料液比、浸提时间、浸提温度、溶剂浓度等第二因子对睡莲花色素得率的影响；

根据所述第二因子对所述超声波辅助溶剂浸提法的工艺参数进行设置。

进一步地，所述获得睡莲精油的步骤之后，还包括：

采用gc-ms技术分析睡所述莲花精油的化学成分。

本发明提供了热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺，具有以下有益效果：

通过对睡莲花进行超临界co2萃取，并将萃取后得到的精油通过精馏塔进行纯化，以获得睡莲精油；采用超声波辅助溶剂浸提法对提油后的睡莲花渣进行再提取，以获得色素提取物；本发明采用的超临界co2提取技术提取睡莲精油，可有效提高精油提取率，无提取废水排放，提取后的残渣无其他有机溶剂混杂还可通过超声波辅助溶剂浸提法提取色素，以应用于食品行业中替代化学合成色素等化学合成添加剂，从而减少化学添加剂对人体的危害。

附图说明

图1为本发明热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺一个实施例的流程示意图；

图2为本发明热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺的流程示意图；

图3为本发明中热带睡莲精油超临界co2萃取所得精油清除dpph自由基的效果；

图4为本发明中热带睡莲精油超临界co2萃取所得精油清除abts⁺自由基的效果；

图5为本发明中热带睡莲精油超临界co2萃取所得精油抑制卵磷脂过氧化的效果；

图6为本发明中热带睡莲精油超临界co2萃取所得精油的总还原力能力效果；

图7为本发明中热带睡莲精油超临界co2萃取所得精油的总抗氧化力能力效果；

图8为本发明中热带睡莲精油超临界co2萃取所得精油gc-ms测定的总离子流图。

本发明为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考附图1和附图2，分别为本发明一实施例中的热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺的流程示意图；

本发明提出的一种热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺，包括：

s1，对睡莲花进行超临界co2萃取，并将萃取后得到的精油通过精馏塔进行纯化，以获得睡莲精油；

s2，采用超声波辅助溶剂浸提法对提油后的睡莲花渣进行再提取，以获得色素提取物。

具体的，本发明采用超临界萃取设备、冷冻干燥机、旋转蒸发仪、冷凝回流蒸发仪、烘箱以用于开展睡莲精油提取和活性检测；上述的超声波辅助溶剂浸提法为将睡莲花渣进行溶剂浸泡，同时采用超声波进行辅助，达到提取色素的效果。

采用水蒸气蒸馏法提取花精油，存在提取率低、质量不稳定等问题，提油后的花渣一般都被废弃，废水亦含有大量的有机物，废渣废水的排放容易造成环境污染，且易造成废渣中其他有效成分的极大浪费。本发明首次采用超临界co2提取技术提取睡莲精油，可有效提高精油提取率，无提取废水排放，提取后的残渣无其他有机溶剂混杂还可用于后续的综合利用开发，达到环境友好的目的。

本发明的第二个方面提供热带睡莲精油超临界co2萃取与花渣中色素提取工艺还包括：

原料处理：选取用于萃取的睡莲，挑选均一的、无腐烂的睡莲，去除杂质，粉碎，得到睡莲粉料；

超临界co2萃取睡莲精油：将睡莲粉料加入到萃取釜中，超临界co2气体在增压泵的作用下，泵入萃取釜中，进行超临界co2萃取，co2处于超临界流体状态，打开微调阀，使萃取釜中超临界状态下的co2流体夹带精油成分进入精油分离釜中，超临界状态下的co2在精油分离釜中转变为气体状态，溶解度降低，精油和co2气体分离，实现精油的萃取。

在一个实施例中，对睡莲花进行超临界co2萃取的步骤s1之前，包括：

s101，对睡莲花进行真空冷冻干燥处理，并对睡莲花进行粉碎过筛。

针对精油等挥发性成分易挥发，高温干燥或自然风干容易造成花样品中精油成分的大量损失，为降低鲜花样品在干燥过程中的精油挥发损失量，本发明采用真空冷冻干燥技术对睡莲鲜花进行干燥，可有效减少花样品中精油等挥发性成分的损失。

在一个实施例中，对睡莲花进行超临界co2萃取，并将萃取后得到的精油通过精馏塔进行纯化的步骤s1之后，还包括：

s11，测定睡莲精油对自由基清除能力、总还原力和抑制脂质过氧化能力，以确定睡莲精油的抗氧化性。

选取dpph自由基、abts⁺自由基2种自由基的清除作为睡莲精油对自由基清除能力的测定方法。依据铁氰化钾还原法作为总还原力测定方法。依据frap法作为总抗氧化能力测定方法。依据卵磷脂过氧化抑制法作为抑制脂质过氧化能力测定方法。上述测定方法均以抗坏血酸、芦丁、bht等标准抗氧化剂作为对照组试验。

在一个实例中，以热带睡莲花“保罗兰”品种的花样作为精油超临界萃取材料，同时以同等物料水平的花样进行水蒸气蒸馏提取，提取回流5h，获得水提精油，将两种方式获得的精油作为抗氧化活性测定原料。抗氧化活性测定前，将试验材料分为两个组：阳性对照组(抗坏血酸/vc、芦丁、bht)、测试组(超临界精油、水提精油)。在dpph自由基清除率测定前，将对照组与测试组分别用无水乙醇配制成0.01、0.10、1.00、10.00、100.00mg/ml浓度稀释液，以这5个浓度液进行预试验，试验反应时间定为30min，来确定各个试验对象的起始浓度。预实验发现对照组在0.01mg/ml的浓度时就表现出了较好的清除效果，试验组的精油则在1.00mg/ml的浓度时表现出清除效果。因此将对照组设置成0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10mg/ml，试验组睡莲精油设置成1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mg/ml，以这两个浓度梯度作为清除dpph自由基能力测定的浓度梯度，同时为保持一致，其它的抗氧化测定指标(abts⁺自由基清除率、抗脂质过氧化、总还原力、总抗氧化力)也采用这两个浓度梯度。从整体测定结果来看，超临界精油的抗氧化活性明显优于水提精油，且在所选的浓度范围内，超临界精油的自由基清除及抗脂质过氧化效果与阳性对照组接近(图3、4、5)，从自由基清除力的ic50值来评判：3.855mg/ml(r²＝0.958)超临界精油的dpph自由基清除能力相当于0.011mg/ml(r²＝0.877)芦丁、0.056mg/ml(r²＝0.949)bht；2.094mg/ml(r²＝0.959)超临界精油的abts⁺自由基清除能力相当于0.023mg/ml(r²＝0.941)vc、0.063mg/ml(r²＝0.956)芦丁、0.046mg/ml(r²＝0.956)bht。而超临界精油的总还原力及总抗氧化力效果弱于阳性对照组(图6、7)。

在一个实施例中，对睡莲花进行超临界co2萃取的步骤之前，包括：

s102，采用单因素实验及响应面设计确定出萃取时间、萃取温度、萃取压力、分离压力和分离温度这些第一因子对睡莲精油得率的影响；

s103，根据第一因子对超临界co2萃取的工艺参数进行设置。

具体的，上述的单因素实验和响应面设计是限定一因子为变量、其他因子为常量的实验，以确定出优选的萃取时间、萃取温度、萃取压力、分离压力和分离温度，随后根据第一因子对超临界萃取设备进行参数设置。

在一些实施方式中，萃取釜中的萃取压力为8～40mpa，萃取温度35～70℃，萃取时间为0.5～3h。

在一些实施方式中，萃取釜中的萃取压力为15～30mpa，萃取温度45～60℃，萃取时间为1～2h；优选的，萃取釜中的萃取压力为25mpa，萃取温度50℃，萃取时间为1.5h。

在一些实施方式中，睡莲粉料的粒度为10-60目；优选的，睡莲粉料的粒度为20-50目；更优选的，睡莲粉料的粒度为35目。

在一个实施例中，采用超声波辅助溶剂浸提法对提油后的睡莲花渣进行再提取的步骤之前，包括：

s201，采用单因素实验及正交实验设计确定出超声时间、超声功率、料液比、浸提时间、浸提温度、溶剂浓度等第二因子对睡莲花色素得率的影响；

s202，根据第二因子对超声波辅助溶剂浸提法的工艺参数进行设置。

具体的，上述的单因素实验和正交实验设计是限定一因子为变量、其他因子为常量的实验，以确定出优选的超声时间、超声功率、料液比、浸提时间、浸提温度、溶剂浓度，随后根据第二因子对超声波设备进行参数设置。

在一些实施例中，超声时间10min、超声功率20w、料液比15％、浸提时间6h、浸提温度100℃、溶剂浓度25％；

在一些实施例中，超声时间15min、超声功率40w、料液比30％、浸提时间6h、浸提温度140℃、溶剂浓度40％；

在一些实施例中，超声时间20min、超声功率60w、料液比45％、浸提时间6h、浸提温度180℃、溶剂浓度50％。

在一个实施例中，获得睡莲精油的步骤之后，还包括：

s12，采用gc-ms技术分析睡莲精油的化学成分。

第一种gc-ms检测检测方式为：

gc条件：rtx-5ms石英毛细管色谱柱(0.25μmx30m，0.25μm)；载气为高纯度氦气；载气流量为9.5ml/min；进样量是1μl；分流比50：1；进样口温度250℃；程序升温：初始温度40℃，以8℃/min升至250℃，保持5min；

ms条件：离子源为ei源；电子能量70ev；离子源温度230℃；接口温度250℃；溶剂延迟时间3.5min，扫描范围m/z：0～500，采用全离子扫描，结果见图8。

第二种gc-ms检测检测方式为：

采用液体进样方式，其睡莲精油进样量为2ul，检测条件为：色谱柱为hp-5ms；进样口温度为250℃；升温程序为：初始温度为45℃，保持2min，然后以3℃/min的速率升温至140℃，再以6℃/min的速率升温至200℃，最后以6℃/min的速率升温至260℃；电离方式为ei；电离电压70ev；离子源温度为230℃；接口温度为280℃；检测方式为全离子扫描。

在另一个实施例中，在进行睡莲精油的抗氧化性测试和化学成分分析的步骤之前，还包括：

s3，对比超临界co2萃取与水蒸气蒸馏的睡莲精油得率；

根据对比超临界co2萃取与水蒸气蒸馏的睡莲精油得率，以校验超临界co2萃取在实施过程中的萃取效率，防止超临界萃取设备萃取效率低下。

综上所述，通过对睡莲花进行超临界co2萃取，并将萃取后得到的精油通过精馏塔进行纯化，以获得睡莲精油；采用超声波辅助溶剂浸提法对提油后的睡莲花渣进行再提取，以获得色素提取物；本发明采用的超临界co2提取技术提取睡莲精油，可有效提高精油提取率，无提取废水排放，提取后的残渣无其他有机溶剂混杂还可通过超声波辅助溶剂浸提法提取色素，以应用于食品行业中替代化学合成色素等化学合成添加剂，从而减少化学添加剂对人体的危害。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。