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1、第 十一 章 超临界萃取食品,一、超临界萃取食品的概念,液、气两相呈平衡状态的点。,临 界 点,二氧化碳超临界流体的PT性质,临界状态,指其气态与液态共存的一种边缘状态,在临界温度下气体被液化的最低压力,临界压力(Pc),二氧化碳超临界流体的PT性质,临界温度(Tc),能被液化的最高温度,二氧化碳超临界流体的PT性质,超临界流体,指超过临界温度和临界压力的状态，介于气态和液态之间，兼有气体和液体的某些物理性状。,临界温度：即能被液化的最高温度,临界压力：即在临界温度下气体被液化的最低压力,超临界流体特性溶解度：溶质在溶剂中的溶解度随着流体相密度的增加而增大，超临界流体具有较高的类似液体的密度和
2、溶解度。传递性质超临界流体是一种低黏度、高扩散系数易流动的相，所以能又快又深渗透到包含被萃取物质的固相中去其热传导性大大超过浓缩气体，基本与其液体在同一数量级能溶于液相，从而降低与之相平衡的液相黏度和表面张力，并提高平衡液相的扩散系数，有利于传质在临界点附近时超临界流体的热传导性对压力变化很敏感,超临界流体的选定（关键）分为极性和非极性溶剂具备条件：化学稳定性，对设备无腐蚀性；临界温度不能太低或太高，最好在室温或操作温度附近；操作温度应低于被萃取溶质的分解或变质温度；临界压力不能太高；选择性好；溶解度高；萃取溶剂容易获取且价格便宜。如食品工业中常用CO2（还无毒无臭安全）超临界流体的选择性提高
3、溶剂选择性的基本原则：操作温度应和超临界流体的临界温度相接近，超临界流体应和待分离溶质的化学性质接近夹带剂（改性剂/共溶剂）在纯流体中加入少量与被萃取物质亲和力强的组分以提高其对被萃取组分的选择性和溶解度。,利用超临界流体作为溶剂，在超临界区内，与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范围内变动这一特性而达到溶质分离。,超临界流体萃取技术,超临界萃取食品,二氧化碳超临界流体的PT性质,二、超临界萃取食品的发展简史,1822年，发现超临界现象1879年发现超临界流体有特别强的溶解能力1943年，超临界流体萃取法诞生20世纪60年代，超临界装
4、置出现，开始应用于工业1978年德国HAG公司建立了世界第一套工业化超临界流体萃取装置（脱咖啡因），标志超临界流体萃取食品诞生！近20年迅猛发展,我国20世纪80年代开始了超临界流体技术的开发和研究，初级应用90年代开始推广、产业化，快速发展目前已同国际接轨,三、超临界流体萃取基本原理,利用在超临界点附近温度、压力的微小变化可导致溶质溶解度发生几个数量级的变化，通过控制温度和蒸汽压力，使其有选择性萃取食物中某一组分；由于超临界流体密度和介电常数随密闭体系压力增加而增大，极性增大，可利用程序性的升压有选择性、依次把不同极性、不同沸点和不同相对分子量的成分进行分步萃取；然后借助减压、升温的方法使超
5、临界流体变成普通气体，被萃取物质自动析出，而超临界流体循环使用。,萃取,分离,四、超临界流体萃取主要设备,溶剂压缩机萃取器（核心）温度及压力控制系统分离器（通过减压或升温使超临界流体汽化，从而使溶质与超临界溶剂分离的装置）,五、超临界流体萃取工艺流程,常规（控压法）（广泛）控温法（少用）适用于：溶解度对温度变化敏感，且不易热分解的物质吸附法等温等压下，溶剂在萃取器中萃取溶质，然后借助吸附材料来吸附萃取液中的溶剂。超临界CO2流体精馏流程,固体物料、得到多为混合物,脂溶性液体分离、对萃取混合物分离,C,D,B,通过控制系统压力，改变溶质溶解度以达到分离目的适用于：从固体物质中萃取脂溶性和热不稳定
6、成分,六、超临界萃取在食品工业中的应用,从食品中提取有效组分萃取植物油萃取天然食用色素和香辛料从食品中去除无益或有害成分萃取咖啡因脱除胆固醇超临界流体中酶催化反应在食品工业中的应用超临界流体中植物油硬化超临界流体中醇解鱼油,传统工艺：压榨法（得率低，蛋白质压榨后变性）溶剂（己烷）浸出法（产量大，油脂回收率高，蛋白质不易变性；缺点是溶剂回收不易且残留，毒性，污染）超临界萃取工艺：提取率高，选择性好，工艺简单，无溶剂残留、无污染！,植物油,食用色素和香辛料：天然PK合成,天然色素能更好模仿天然物的颜色，色调自然；天然香辛料具有非人工所能调制的，更自然舒适的香气和香韵天然色素和天然香辛料具有有益生理
7、功能：如：蒜油（活性成分大蒜辣素、大蒜新素、硫醚类）类胡萝卜素（胡萝卜素、，玉米黄色素，番茄红素）,番茄红素是抗氧化性最强的类胡萝卜素，强于VE！生吃熟吃西红柿可以生吃，也可以做熟了吃。这两种吃法对身体都有好处，可以根据自己的喜好选择。番茄红素和胡萝卜素均溶于油脂，所以炒番茄或者做汤等都很好，生吃吸收率低。如果摄取维生素C，则生熟均可，因为番茄酸度大，有利于维生素C的稳定，烹调之后损失比较小。如果为获得钾和膳食纤维，也是生熟均可。,合成色素和香料：许多本身结构就对人体有害，砷铅等污染，慢性毒性、致畸形、致癌.,渴望健康、回归自然，掀起开发、使用天然色素和香辛料的高潮,传统工艺：挥发性溶剂浸提、
8、榨磨法、水汽蒸馏法、吸附法缺点：加热不可避免、产品纯度低、杂质多、异味、溶剂残留.超临界萃取：操作温度接近室温，对有机物选择性好、溶解能力强、无溶剂消耗和残留、无毒无污染，保持活性、风味.超临界CO2的性质特别适合萃取脂溶性色素和香辛料、香料、花香精、精油等,BACK,萃取咖啡因,传统工艺：溶剂萃取（如二氯乙烷，不仅提取咖啡因还提取芳香物质，易残留）超临界萃取：（效果好，工艺简单，选择性好，只萃取咖啡因，不带走芳香化合物）,从咖啡豆中脱除咖啡因是超临界萃取第一个工业化项目！,脱除胆固醇,传统工艺：有机溶剂萃取和 环糊精包合法（缺点：去除胆固醇同时除去磷脂，有机溶剂使蛋白质变性，溶剂残留）超临界
9、萃取：（去除胆固醇，而不萃取磷脂，蛋白质不变性，无溶剂残留，无污染）,BACK,超临界流体中植物油硬化,传统工艺：缺点：产量低，不能连续生产，易产生有害副产物，催化剂易失效造成产品中镍富集和残留超临界流体中酶催化反应：反应介质是超临界流体或反应物处于超临界状态超临界流体中酶催化反应工艺：由于反应介质黏度低，传质和扩散快，反应速率高，选择性好,超临界流体中醇解鱼油,传统工艺：化学、酶法用甲醇或乙醇在酯酶催化下将鱼油转酯，生成脂肪酸甲酯或乙酯，然后将不饱和脂肪酸甲酯或乙酯分离出来超临界流体中醇解鱼油：在反应器中加入鱼油、乙醇、固定化酶，经泵将超临界CO2加压打入反应器，醇解后在萃取产物并收集与冷阱
10、中高选择性、产物易分离、反应条件温和、对产物无污染,七、超临界萃取对食品品质及营养成分的影响,为什么超临界CO2萃取技术可以保证食品高品质？提取时间短（因渗透能力强）选择性强（取决于流体密度，可通过改变温度、压力来调控）操作温度低（近室温）产品利用率低（无溶剂残留，无需处理）萃取工艺安全（无毒无臭、惰性、无污染）,对油脂质量的影响,优点：超临界CO2流体萃取植物油具有良好质量，磷含量低，不用脱胶（因对磷脂的萃取很少）色泽浅，不用脱色游离脂肪酸含量少，不用脱酸不足：磷脂（VE显著增效剂）含量过低，储存中油易酸败,对香辛料质量的影响,优点：香料成分得率高、产品纯气味、色泽优于传统方法避免萃取物在高温下的热劣化，保持原有生理活性及天然风味,八、超临界萃取食品可能存在的卫生学问题,夹带剂残留,卫生 监督,法律依据目前尚无针对性相关法规！食品卫生许可证制度食品生产人员健康检查,九、超临界萃取食品卫生监督与管理,卫生 管理,HACCP对超临界萃取食品生产加工过程中可能造成污染的各种危害因素进行系统和全面分析，确定需要重点控制的加工环节，通过一系列有效控制手段达到消除食品污染的目的（点）针对严重危害,GMP对超临界萃取食品生产过程各个环节、方面实行全面质量控制的具体技术要求和为保证产品质量必须采取的监控措施（面）可消除一般危害我国目前尚未制定超临界萃取食品的GMP,
