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用于核桃油中γ-生育酚回收的超临界流体萃取技术(SFE)和加压溶剂萃取技术(PSE)的比较

   2011-12-06 中国食品网中食网1181

一、应用效益

超临界流体为不适用于反相的化合物提供了强大的解决方案。这两种技术都被认为是绿色技术,因为它们比其它竞争性的技术需要更少的溶剂。尽管被认为是一种温室气体,CO2或者是现有流程的一种副产品,或者是从SFE/SFC流程的应用环境中获取并返回到环境当中;因此,它对形成温室效应不起作用。其他效益包括但不限于:更快的分析时间、更有选择性的萃取、更少的干燥时间和更低的运行成本;所有这些效益都会大大提高实验室的通量。

二、沃特世解决方案

Method Station SFC系统、SFE100萃取系统、2998光电二极管阵列(PDA)检测器、SunFire Prep Silica色谱柱、Empower 软件

三、引言

γ-生育酚是人类饮食(如植物籽和坚果)中摄取的维生素E的主要形式。过去,一些营养补充公司都将重点放在了α-生育酚的健康效益上。然而,最近的各项研究表明,与α-生育酚不同,γ-生育酚具有抗发炎的特性。1事实上,一些人类与动物研究表明,γ-生育酚的血浆浓度与心血管疾病和前列腺癌的发病率成反比关系。1现在,研究人员已经认识到,γ-生育酚可能具备以前没有考虑到的药物性能。1

超临界二氧化碳与油的兼容性本身就适于超临界二氧化碳萃取技术。超临界流体萃取(SFE)比其他碳氢化合物萃取技术具有许多显著优势,包括:

■ 萃取时间更快

■ 萃取选择性更多

■ 溶剂用量减少(90%~100%)

■ 溶剂处理成本降低

另外,SFE对于在分析之前无干燥时间或无萃取后处理。SFE非常适合从天然产品中萃取油。在其临界点以上,CO2表现出像液体一样的密度,同时保留像气体一样的扩散性、表面张力和粘度。这些特性导致很高的质量传递,对多孔固体的穿透力更大,同时保留了类似于液体的溶剂强度。

压力溶剂萃取技术(PS E)在理论上与S F E技术相似,只有一个主要的区别:PSE技术中采用的溶剂通常是己烷或一些其他碳氢化合物溶剂。在PSE过程中,和SFE一样,将样本放入一个压力容器中,在给定的温度、压力和流速下处理,以萃取目标分析物。

由于其水溶性有限,从坚果中提取油更适于正相流体色谱法(NPLC)。超临界流体色谱法(SFC)是NPLC的一项非常有利的替代方法。超临界CO2的低粘度和强扩散性加快了分析时间,同时消耗少量的溶剂。另外,与质谱仪连用时,SFC就不需要使用己烷或庚烷等溶剂。

本应用文献说明了SFE及其竞争技术PSE的使用,使用相同的通用仪器去除核桃中的γ- 生育酚。对这两种技术的比较,重点是比较总处理时间、总碳氢基溶剂需量和总γ- 生育酚萃取量。然后,SFC会用于将γ- 生育酚与其他具有相似极性的基质组分分开。
四、试验

采用沃特世Method Station SFC系统对本试验中进行的所有萃取进行分析。采用沃特世SFE100萃取系统来执行PSE和SFE萃取。

标准品处理

γ-生育酚标准品通过Sigma Aldrich(货号:T1782-100mg)取得并在己烷中稀释(J. T. Baker,HPLC级),得到浓度为1 毫克/毫升的溶液。然后进行连续稀释,形成校正曲线。


样品处理

将38克核桃放入一个食品加工机中弄碎,并放入一个带过滤器的100 cc用手指拧紧的容器组合件中。SFE和PSE技术的基本萃取条件如下:

SFE的条件

SFE系统:SFE100C10

流速:7 毫升/分钟

压力:450巴

SFE修饰剂:乙醇(J. T. Baker,HPLC级)

萃取容器:100 cc

萃取温度:50 °C

共溶剂:0.5 mL 乙醇

萃取时间:在上述条件下动态萃取40分钟

PSE的条件

SFE系统: SFE100C10

流速:7 毫升/分钟

萃取容器:100 cc

萃取温度:50°C

压力:250 巴

萃取温度:50°C

PSE溶剂:100%己烷

PSE净化溶剂:CO2

萃取时间:动态萃取40分钟;CO2净化/干燥5分钟

SFC的条件

SFC系统:Method Station

流速:3 毫升/分钟

进样量:40 μL

检测:2998 PDA检测器(扫描范围210至320纳米),λmax:295纳米,吸光度补偿

色谱柱:SunFire Prep Silica,5 μm,4.6 x 250 mm

柱温:40℃

共溶剂:甲醇

梯度:
                                          

反压:120 巴

数据管理:Empower 软件

五、结果和讨论

从核桃中萃取油以后,收集溶剂(SFE和PSE分别为20mL和280mL)被去掉,然后测试剩余油中的γ-生育酚。图1 所示为γ-生育酚标准品在SunFire Prep Silica色谱上的梯度洗脱(根据上述条件)及其相应的PDA光谱。通过SFC质谱实现了良好的鉴定,采用APCI+ 模式在417.5(γ-生育酚的中波 = 416.69)这一点上产生了强信号(数据未显示)。

图2和图3分别为核桃油萃取物的典型色谱图和SFE和PSE的PDA光谱。

表1 显示了对于每种技术γ-生育酚的定量结果。对照校正曲线分析时,SFE萃取了0.096 mg/mL,而PSE萃取了0.032 mg/mL。

SFE和PSE都是在相同的温度和处理时间下运行。SFE技术使用的溶液总量明显比PSE要少,这就意味着节省了大量时间。

由于干燥时间减少和溶剂处理成本降低,SF E法还节约了其他方面的成本。相比PSE技术要蒸发280毫升溶剂,SFE技术只需蒸发20毫升溶剂,需时较少。对于两者中任一流程,分析之前基本不需要任何样品处理,同时分析也简单、快速(40分钟)。图4 显示的是在SFE萃取前和萃取后核桃的情况。颜色变化是由于在萃取过程中去掉了油的原因。

六、结论

实验结果反映了SFE和PSE技术可以成功地在相同的仪器上执行。将CO2作为γ-生育酚的萃取和分析的主要溶剂的优势在于,提供了一种简单、快速和绿色技术的强大组合,同时与PSE和其他碳氢基替代方法相比,最大限度地减少了溶剂使用量和降低了处理成本。由于其具备可升级性,SFE是适于从核桃以及其他天然产品中萃取γ-生育酚的可行的试用/生产工艺。

 


 
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