超临界二氧化碳萃取芜菁子油的方法 一、技术领域
本发明涉及超临界二氧化碳萃取芜菁子油的方法，专用于芜菁子油的超临界二氧化碳萃取。
二、背景技术
芜菁子，别名蔓菁子，为十字花科植物芜菁(Brassica rapa L.)的干燥成熟种子。《本草纲目》记载：“蔓菁子可升可降，能汗能吐，能下能利小便，又能明目解毒，其功甚伟”。《维吾尔药材标准》记载：“芜菁子主治青盲、目暗、黄疸、痢疾、小便不利、积聚、癃闭”。芜菁种子含有多种不饱和脂肪酸，如：油酸、亚油酸、芥酸、神经酸等。
目前芜菁子油的国内生产多采用压榨法或溶剂萃取法，压榨法油脂得率低，有机溶剂萃取法的得油率高，但提取出来的油杂质多，且存在溶剂回收困难和产品中溶剂残留等问题。超临界二氧化碳萃取油脂具有提取效率高、得油率高、无溶剂残留、杂质含量低、色泽浅等优点，另外，超临界二氧化碳萃取油脂后的残粕仍保留了原样，可以很方便地用于提取蛋白质，掺入食品或用作饲料，利于实现对原料的综合利用。
响应曲面分析法(Response surface methodology，RSM)是评价指标和因素间非线性关系的一种试验设计方法，响应曲面法最早是由Box和Willson提出理论基础，经过Hill和Hunter整理发展，于1966年建立更广泛的响应曲面定义和最优化模式，和传统数理统计方法相比，响应曲面法能以较少的试验次数和较短的时间对所选的试验参数进行全面研究，科学地提供局部与整体之间的关系，目前该方法在生物工程领域应用较多。
三、发明内容
技术问题本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳萃取芜菁子油的方法，解决利用现有技术提取芜菁子油存在的有机溶剂的残留、杂质多、得率低、油感官质量差的缺点。
技术方案本发明的实施方案如下：
超临界二氧化碳萃取芜菁子油的方法，包括：
(1)原料：芜菁的成熟种子；
(2)除杂：过筛，将芜菁子中的灰尘及其他杂质颗粒除去；
(3)干燥：将芜菁子自然晾干或置于恒温烘箱50℃以下烘干，含水量小于6％；
(4)粉碎：用高速粉碎机将芜菁子粉碎，过40目筛备用；
(5)超临界二氧化碳萃取：将上述粉碎后的芜菁子样品投入超临界二氧化碳萃取装置的萃取釜中，调节萃取温度40～50℃，萃取时间30～90min，萃取压力25～35Mpa，二氧化碳流量40kg/h，直接在分离釜出口用三角瓶收集芜菁子油，芜菁子油得率＝(萃取芜菁子油重量/加入样品量)×100％。
上述芜菁子油的提取方法中，其超临界二氧化碳萃取过程中最佳参数调节为萃取温度46.10℃，萃取时间80.40min，萃取压力31.65MPa。
有益效果本发明选用超临界二氧化碳萃取和响应曲面法(RSM)统计实验设计，通过Design Expert软件对试验数据进行回归分析，开展超临界二氧化碳萃取芜菁子油方法和主要参数的确定并对萃取方法进行优化。与目前技术相比，其优点是：
(1)通过本发明筛选出的主要参数，可以实现萃取芜菁子油提取效率高、得油率高、萃取时间短、工艺简单、操作方便。
(2)超临界二氧化碳萃取芜菁子油具有能耗低、产品纯度高、提取的芜菁子油无溶剂残留和对环境无污染等优点。本发明超临界二氧化碳萃取芜菁子油具有无残留、选择性强等优点，具有很好的开发前景。利用本发明工艺所提取的芜菁子油为无味、淡黄色、澄清的油状物，纯度99％以上。
(3)选择了适宜的萃取条件即萃取温度46.10℃，萃取时间80.40min，萃取压力31.65MPa、适宜的二氧化碳流量40kg/h，分离I温度40℃，分离I压力8～9MPa。通过模型优化萃取参数为萃取温度46.10℃，萃取时间80.40min，萃取压力31.65MPa，可最大限度地提取芜菁子中的油脂。由模型解逆矩阵得到，芜菁子油最大萃取得率预测值为32.554％，实际萃取得率值为32.561％，与预测值相符。
(4)本发明提供的超临界二氧化碳萃取芜菁子油方法，生产上可用于对芜菁子油的提取。
四、附图说明
图1为压力与温度对芜菁子油萃取得率影响的响应面3D及等高线图
萃取时间固定为C：60min，A：压力，B：温度。
图2为压力与时间对芜菁子油萃取得率影响的响应面3D及等高线图
萃取温度固定为B：45℃，A：压力，C：时间。
图3为温度与时间对芜菁子油萃取得率影响的响应面3D及等高线图
萃取压力固定为A：30MPa，B：温度，C：时间
萃取油得率＝(萃取芜菁子油重量/加入样品量)×100％
五、具体实施方式
本发明结合相关文献通过响应曲面法(RSM)采用Box-Behnken模型(见参考文献：Box GEP.Multifactor designs of first order.Biometrika 1952，39：49-57和BoxGEP，Behnken DW.Some new three level design for the study of quantitative variables.Technometrics 1960，2：455-75)实验设计原理，设计了25MPa、30MPa、35Mpa三个萃取压力处理，40℃、45℃、50℃三个萃取温度处理，30min、60min、90min三个萃取时间处理。通过实验数据进行回归分析，得二次多元回归模型：
Y＝30.01138+3.32313x1+0.91236x2+4.20139x3+1.75872x1x2-2.83788x1x3+0.93565x2x3-1.67522x12-3.90254x22-1.88814x32
模型中x1：为压力自变量的编码值、x2：为温度自变量的编码值、x3：为时间自变量的编码值(xi＝(Xi-X0)/ΔX对自变量进行编码，其中xi为自变量的编码值，Xi为自变量的真实值，X0为实验中心点处自变量的真实值，ΔX为自变量的变化步长)，Y为芜菁子油得率。对该模型进行方差分析(ANOVA)模型高度显著，模型的调整确定系数(Adj R-Squared)Adj R2＝0.9700，说明该模型能解释97.00％响应值的变化，实验误差小，模型可用于对超临界二氧化碳萃取芜菁子油得率进行分析和预测。从回归方程系数显著性检验可知：模型中一次项x1、x3(p＜0.0001)，二次项x22(p＜0.0001)极显著；一次项x2，交互项x1x2、x1x3，二次项x12、x32差异显著，说明压力和温度、压力和时间的交互作用对芜菁子油的提取起到关键的作用。压力、温度、时间及其交互作用对响应值的影响如下图1，2，3所示。等高线的形状反映交互效应的强弱大小，椭圆形表示两因素交互作用显著。
由模型对超临界二氧化碳萃取芜菁子油最大得率进行预测：萃取温度范围为：45.10～46.10℃，萃取时间范围为：80.40～85.50min，萃取压力范围为：28.70～31.65MPa，超临界二氧化碳萃取芜菁子油得率为31.893～32.554％。
实施例
超临界二氧化碳萃取芜菁子油具体提取方法，包括：
(1)原料：芜菁的成熟种子；
(2)除杂：过筛，将芜菁子中的灰尘及其他杂质颗粒除去；
(3)干燥：将芜菁子自然晾干或置于恒温烘箱50℃以下烘干，含水量小于6％即可；
(4)粉碎：用高速粉碎机将芜菁子粉碎，过筛(40目)；
(5)超临界二氧化碳萃取：将上述粉碎后的芜菁子样品投入超临界二氧化碳萃取装置的萃取釜中，调节萃取温度46.10℃，萃取时间80.40min，萃取压力31.65MPa、适宜地二氧化碳流量40kg/h，分离I温度40℃，分离I压力8～9MPa，直接在分离釜出口用三角瓶收集得芜菁子油。所提取的芜菁子油为无味、淡黄色、澄清的油状物；纯度99％以上，提取得率为32.554％。
由模型解逆矩阵得到：在萃取温度为46.10℃，萃取时间为80.40min，萃取压力为31.65MPa的条件下，芜菁子油最大提取得率预测值为32.554％，实际提取得率值为32.561％，与预测值相符。
通过该模型得到的超临界二氧化碳萃取芜菁子油各项参数可有效进行超临界二氧化碳萃取芜菁子油的提取，大大提高提取效率，生产上可用于对芜菁子油的提取。本发明前处理要求的设备和技术也比较简单，本工艺提取所得的芜菁子油在感官品质和纯度上都优于压榨和有机溶剂提取的芜菁子油，具有很好的市场前景。