超临界流体萃取技术在食品工业中的应用

◎ 马雪梅，刘敦华

（1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750001；2.宁夏食品检测研究院，宁夏 银川 750001）

近年来，随着食品安全问题不断发生，消费者对食品安全和食品营养的要求越来越高，促进了食品企业不断寻求更先进的技术改进食品工艺，以期能够更好地保留食品的营养成分和口感，减少营养物质的损失，以满足不同消费者的需求。从农副产品原料中提取营养成分加工成不同产品是食品生产的一个重要环节，提取技术的先进与否是决定食品品质的关键因素。

常用的提取技术有溶剂浸提法、压榨法、超声波辅助萃取法、微波提取法、酶提取法、膜分离技术、超临界流体萃取法（Supercritical fluid extraction，SFE）等[1-2]。超临界流体萃取法是一种新的分离提取技术，被越来越广泛地应用于食品行业。超临界流体萃取技术是利用超临界气体作萃取剂，从液体或固体物料中萃取、分离和纯化有效成分。与传统溶剂萃取法相比，其优势是没有溶剂消耗和残留，避免了萃取物在高温下的热劣化，并且可除去原料中的农药和杀虫剂，保护生物活性物质，作为萃取溶剂的气体无毒、易回收，不会造成环境污染[3]。可作为萃取剂的气体有二氧化碳、乙烯、丙烯、乙烷、甲醇、乙醇等[4]，CO2是应用最广、研究最多的气体。

1 超临界流体萃取技术在食品工业中的应用

1.1 采用超临界萃取技术脱除咖啡中的咖啡因

运用超临界流体萃取技术可以对食品中的一些物质进行选择性去除，最广泛的应用为生产无咖啡因的咖啡，该技术目前已经非常成熟并且被广泛应用。早在1955年，刘锦耀[5]等就研究了超临界流体萃取法脱除云南小粒咖啡豆中的咖啡因，对比了经SFE处理和未经SFE处理的咖啡豆中的咖啡因的含量，确定SFE技术对咖啡因的脱除效果，发现在适当的压力和萃取温度下，利用SFE技术可将小粒咖啡中大部分咖啡因脱除，萃出率可到75%以上。

1.2 采用超临界流体技术萃取啤酒花中的有效成分

啤酒花的质量好坏直接影响啤酒的质量和口感，啤酒花中的主要成分是α-酸、啤酒花精油、类黄酮类物质等，这些有效成分会随着储存时间的延长而降低和被氧化，使啤酒花中的有效成分的利用率明显降低。因此，提取啤酒花中有效成分以便于保存及降低运输费用、提高有效成分利用率是十分必要的[6]。传统方法是用有机溶剂进行萃取，缺点是产品质量差，且存在化学溶剂残留。采用超临界流体技术从啤酒花中提取有效成分可以改善这一现状。研究者[7]研究了不同温度、不同压力、不同浓度的乙醇（改性剂）和料液比对啤酒花中黄酮类物质的萃取率的影响。结果表明，在50℃、25MPa、料液比（50+50）、乙醇浓度80%时，啤酒花中类黄酮类物质的萃取率最高。

1.3 超临界流体技术提取香精香料

传统的香料提取方法有蒸汽蒸馏、精馏、溶剂萃取、浸取，压榨等方法，但在提取过程中，容易产生热分解、溶剂残留，部分芳香物质挥发损失等问题。而用超临界流体萃取技术就可解决这些问题，获得能保持天然色、香、味的高品质香精香料。目前，已用该方法从紫丁香、玫瑰花等香花类原料中提取高质量的精油，从杏仁、八角茴香、薄荷等食用香辛料中提取优质精油[8]。

1.4 超临界流体技术提取天然色素

天然色素是应用非常广泛的食品添加剂之一，不仅被应用到糖果、饮料、糕点等食品中，还被应用到医疗保健品的生产，具有广阔的前景和市场。采用先进的分离技术提高天然色素产品的品质，对促进食品行业的发展具有重要的作用。与传统的提取工艺相比，超临界CO2萃取技术在天然色素的提取方已经显现出了明显的优势。目前，已成功应用于天然色素的提取和精制工艺中，主要集中在异戊二烯衍生物类（如胡萝卜素、叶黄素、辣椒红色素、番茄红素、玉米黄素等）、多酚类（如花青素、可可色素等）、四吡咯色类（如叶绿素）、酮类（如红曲色素、姜黄色素等）、醌类（如紫草色素）等几大类色素[9]。

1.5 超临界流体技术提取植物籽油

植物籽油如亚麻籽油、枸杞子油、沙棘籽油、南瓜籽油和葡萄籽油等中含有大量的不饱和脂肪酸和生物活性成分等，具有很好的保健作用，是功能性食品的重要原料之一，已经引起了广泛的研究和关注，如何高效地从原料中分离提取出植物籽油也成为关注的重点，超临界流体萃取技术在这一方面再次显示了无可比拟的优势，利用超临界CO2萃取技术能够有效避免溶剂残留，且能够脱除原料中的农药残留等污染物，是一种绿色洁净的分离技术。唐韶坤等[10]探讨了利用超临界流体萃取技术从废弃葡萄籽中萃取葡萄籽油的可行性，确定了萃取温度、萃取压力、CO2用量及不同原料对葡萄籽油产率的影响。郑芸岭[11]综述了超临界流体萃取在大豆油、莱籽油、米糠油、鱼油及γ-亚油酸提取中的应用。

2 超临界流体萃取技术存在的问题

2.1 萃取气体的选择性

萃取气体是超临界流体技术的关键，根据目标成分的不同，需要选择不同的萃取气体，且对于一些复杂的成分和分子量大的成分，应用单一的萃取剂有时无法有效地进行萃取，需要选择合适的夹带剂来提高萃取的效果。此外，萃取气体的质量和安全性也影响最终产品的品质。

2.2 萃取设备的局限性

超临界流体萃取设备需要耐受较高的压力，这无形中增加了设备的固定成本，且萃取釜容积有限，无法做到工业上大批量生产，从而限制了其在工业中的应用。

3 展望

目前，超临界流体萃取技术已广泛应用于食品、药品、生物等各个方面，在食品工业方面，国内外已有数百例关于超临界流体萃取技术进行有害成分去除、有效成分提取的研究，取得明显的效果且已投入工业化生产[12]。面对复杂的食品基质，将超临界超临界流体萃取技术与其他前处理技术和提取技术结合使用将是后续的研究方向。总而言之，超临界超临界流体萃取技术为食品工业开辟了广泛的应用市场。