■湖北枝江酒业股份有限公司湖北省酿酒技术中心谭光迅李净
苦荞是一种药食同源作物，其药用价值主要体现在黄酮类化合物，这是一类多酚类天然产物，主要包括芦丁、槲皮素、芳香苷、山奈酚等。黄酮类化合物对降低血脂、血糖及抗心脑血管等疾病具有一定的辅助疗效。因此，含有黄酮的苦荞受到现代人们的广泛重视，以苦荞为原料开发的保健食品更是得到人们的青睐。2014年枝江酒业进行苦荞酒的开发，其中一件重要的工作就是提取苦荞黄酮。苦荞黄酮的提取方式有热水提取法、乙醇浸提法等方法，而相比这些方法而言，超临界流体提取被认为是一种快速和有效的非极性化合物的提取方式。CO2是一种被广泛用作提取食品和药品天然物质的溶剂，具有无毒、便宜、无色无味、环境友好的特点，而且没有溶剂残留，因为在常规环境条件下CO2呈气态。
1材料、设备与方法
1.1材料与设备
1)材料
CO2：无水乙醇;苦荞(苦荞，水份17.1%)
2)设备
SFE120-50-05型超临界萃取装置
1.2方法
1.2.1CO2超临界流体萃取操作
(附图：SFE120-50-05型超临界萃取装置5L流程图)
1.2.2各萃取工艺参数对萃取率的影响
1.2.2.1颗粒大小对萃取率的影响
将苦荞粉碎成不同大小的颗粒，用标准目筛筛选实验所需直径大小的颗粒，各取1Kg分别进行萃取，萃取条件为：萃取釜30MPa,35℃;分离一6MPa,40℃;分离二5MPa，30℃;不添加乙醇;120分钟，萃取完成后分别计算萃取率。
1.2.2.2水分对萃取率的影响
将苦荞粉烘干至不同水分含量，各取1Kg分别进行萃取，萃取条件为：萃取釜30MPa,35℃;分离一6MPa,40℃;分离二5MPa,30℃;不添加乙醇;120分钟，萃取完成后分别计算萃取率。
1.2.2.3携带剂乙醇对萃取率的影响
称取若干份苦荞粉，每份1Kg，分别添加不同量的乙醇进行萃取，萃取条件为：萃取釜30MPa,35℃;分离一6MPa,40℃;分离二5MPa,30℃;120分钟，萃取完成后分别计算萃取率。
1.2.2.5萃取压力和温度对萃取率的影响
称取若干份苦荞粉，每份1Kg，分条件进行萃取，萃取压力设定为20/30/40MPa,每个压力条件下对应三个不同萃取温度30/40/50℃。分离一6MPa,40℃;分离二5MPa,30℃;乙醇3%;120分钟，萃取完成后分别计算萃取率。
1.2.2.6保压对萃取率的影响
1)保压压力大小对萃取率的影响
称取1Kg苦荞粉填入萃取釜中，加入3%无水乙醇，关闭釜盖。往萃取釜中泵入CO2，分别按6MPa、10MPa、20MPa、30MPa进行保压。6小时后，再在萃取釜30MPa,35℃;分离一6MPa,40℃;分离二5MPa,30℃;120分钟的萃取条件进行实验，分别计算萃取率。
称取1Kg苦荞粉填入萃取釜中，加入3%无水乙醇，关闭釜盖。往萃取釜中泵入CO2至30MPa进行保压。分别保压2h、4h、6h以及保压过夜(约14h)，再在萃取釜30MPa,35℃;分离一6MPa,40℃;分离二5MPa,30℃;120分钟的萃取条件进行实验，分别计算萃取率。
1.2.3分析方法
萃取率的计算——
从分离釜一中所得的萃取产物一般呈软膏状，其中含有少量的乙醇和水分，必须进行烘干处理才能参与计算。将装有萃取产物的小烧杯置于105℃恒温烘箱中烘干至恒重(一般烘3小时，烘干后的萃取物呈黄色透亮油状)，在电子天平上称其质量为m1(单位g)，然后将烘干后的萃取物倒出，将小烧杯洗净、烘干，称得空烧杯质量为m0(单位g)，再根据实验前测得苦荞粉的水分为a%，便可得出
萃取率={(m1-m0)/[1000x(1-a%)]}x100%
2结果
2.1颗粒大小对萃取率的影响
为了降低苦荞黄酮释放的阻力，苦荞颗粒必须减小，以便产生较大的表面积，使扩散阻力降低，以提高苦荞黄酮的萃取率。我们对不同尺寸(20目以上，25—35目，60目以下)的苦荞颗粒进行研究，结果见表1。从表1中可以看出，苦荞颗粒对苦荞黄酮的萃取率有显著影响。随着颗粒尺寸减小，苦荞黄酮萃取率逐渐升高，但当颗粒尺寸减小到0.25—0.3mm左右时，萃取率变化不大，因此，本研究将苦荞颗粒确定为0.3mm。
表1颗粒大小的影响
苦荞颗粒尺寸范围萃取率
大于0.85mm0.65%
0.50mm——0.71mm0.996%
大约0.3mm1.21%
小于0.25mm1.23%
2.2水分对萃取率的影响
表2水分的影响
水分萃取率
4.52%1.01%
7.10%1.13%
10.11%1.03%
17.41%1.09%
和样品颗粒尺寸一样，样品的水分同样会对萃取率产生影响。为估计苦荞水分对苦荞黄酮萃取率的影响,我们对不同水分含量的苦荞进行萃取实验，结果见表2。从表中可以看出，样品水分在4.52%——17.41%之间变化时，其对苦荞黄酮萃取率的影响极小，可以忽略不计。
2.3携带剂乙醇对萃取率的影响
向苦荞粉中加入无水乙醇对超临界CO2流体进行极性调整，使其对苦荞黄酮的萃取率提高。从表3中可以看出，与不添加乙醇相比，乙醇的添加可显著提高苦荞黄酮的萃取率，但当乙醇浓度大于3%以后，苦荞黄酮的萃取率增长并不明显。因此，本研究选定乙醇的最佳添加量在3%。
表3乙醇添加量的影响
乙醇添加量萃取率
0%1.09%
1%1.11%
3%1.20%
5%1.21%
10%1.23%
300.28%
600.63%
901.01%
1201.18%
1501.20%
2.5萃取压力和温度对萃取率的影响
表5显示了萃取压力和温度对萃取率的影响结果表。从表中可以看出，当压力为20MPa和30MPa时，苦荞黄酮萃取率随温度和压力的提高而增加，30MPa，50℃时的萃取率比20MPa，30℃的萃取率高14%;当压力为40MPa时，苦荞黄酮的萃取率出现一定程度的下降，并没有随压力升高而升高，其原因可能与压力增大到40MPa时，CO2流量下降有关(实验过程发现，当压力为20-30MPa时，CO2流量为12L/h;当压力为40MPa时，设备难以维持12L/h的流量，实际CO2流量仅为9L/h左右)。
表5萃取压力和温度对萃取率的影响
萃取压力与温度萃取率
20MPa,30℃1.10%
20MPa,40℃1.12%
20MPa,50℃1.15%
30MPa,30℃1.18%
30MPa,40℃1.19%
30MPa,50℃1.25%
40MPa,30℃1.14%
40MPa,40℃1.16%
40MPa,50℃1.12%
2.6保压对萃取率的影响
1)保压压力对萃取率的影响
保压的压力大小对萃取的影响见表6。从表中可以看出，保压的压力对萃取有显著影响。随保压压力逐渐增大，苦荞萃取率逐渐增加。与不保压相比较，30Mpa保压6小时，可以使萃取率增加到33.33%。
表6保压压力对萃取率的影响
不保压01.20%
661.24%
1061.31%
2061.44%
3061.59%
3021.37%
3041.39%
30141.57%
3讨论
本研究发现，水分对超临界CO2萃取的影响极小。1984年，美国芝加哥的J.M.SNYDER研究了大豆油的超临界CO2萃取。他发现3%-12%的大豆水分对萃取能力没有什么影响。萃取固体物质中的有效成分时，溶解度的大小与固体颗粒有很大的关系。本研究发现，当颗粒大小在0.3mm左右时，萃取率较高。OZKAL在杏核油的颗粒度降到0.425mm时可以达到99%的萃取率。但物料粉碎度过细则容易进入管道发生堵塞，并影响CO2在基质中的流动性。