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亚麻籽脱毒和木脂素提取工艺研究

杨宏志  
【摘要】:亚麻籽富含多不饱和脂肪酸、蛋白质、氨基酸和膳食纤维等营养成分,最近的研究发现,亚麻籽还富含木脂素,因此,有人把亚麻籽称为“21世纪的功能食品”。 由于亚麻籽中含有以生氰糖苷为主要成分的抗营养因子,限制了它在食品和饲料工业中的应用。本课题旨在研究亚麻籽的脱毒工艺和木脂素的提取工艺,并对工艺进行优化和建立动力学模型,以期为将来的生产提供理论依据。 研究了溶剂法、水煮法、烘烤法、蒸煮法、微波加热烘烤法及超临界二氧化碳萃取(SC-CO,)法等6种加工工艺的脱毒效果。根据加水量不同考察了溶剂法中甲醇、乙醇和异丙醇各溶剂系统对生氰糖苷的去除效率,从经济性、安全性和脱毒效果的综合角度确定了最合适的溶剂系统,并确定了该系统的最佳工艺参数;在浸提实验的基础上,根据各工艺参数和生氰糖苷去除量之间的关系,确定了水煮法的最佳温度、最合适的溶剂倍量和浸提时间;考察了烘烤法中加工参数对实验指标的影响,确定了最佳烘烤时间和烘烤温度;通过试验、分析和评价,确定了蒸煮法的最佳时间和最适温度;根据微波输出功率和烘烤时间对脱毒效果的影响关系确定了二者的较优值;根据SC-CO萃取法的脱毒效果和对木脂素的提取率确定了最佳温度和压力。 采用溶剂法和超临界二氧化碳萃取法提取亚麻籽木脂素。根据提取效力选定乙醇作为溶剂法的提取溶剂;根据木脂素得率确定了乙醇浓度、提取温度和提取时间的最佳值;使用了中空纤维超滤装置作为提取液的澄清设备,并建立了膜的渗透模型;选定乙醇作为超临界二氧化碳萃取法的夹带剂,并确定了合适的添加量和适宜的提取温度、提取压力及提取时间。 以Peng-Robinson状态方程为基础,建立了超临界二氧化碳萃取亚麻籽木脂素的状态方程模型,并以Fick第一定律为基础建立了超临界二氧化碳萃取亚麻籽木脂素的“核心收缩”,即萃取动力学模型;以Fick第一定律为基础建立了溶剂提取亚麻籽木脂素的动力学模型,所求得的模型在预测不同提取温度和浸提时间条件下亚麻籽木脂素的得率时具有绝对误差不超过0.7%的预测精度。 以木脂素得率为试验指标,安排了二次正交回归旋转组合试验,得出了实验指标和各参数之间的回归模型,并以此为基础对溶剂法的工艺进行了优化,优化工艺条件为:乙醇浓度为68.9%~82.1%,提取时间为27~28h,提取温度为38~40℃。按照此条件提取,则木脂素得率有95%的可能高于8%;用统计寻优方法得到乙醇浓度为70%、提取时间为28h、提取温度为40℃时,木脂素得率最高为9.25%;影响溶剂法木脂素得率的各因素的主次顺序依次为:提取时间、提取温度和乙醇浓度。超临界二氧化碳萃取亚麻籽木脂素的最优条件为压力30MPa、温度60℃、提取时间为30 min,最高得率为0.7615%。 研究了脱毒工艺和木脂素提取工艺对亚麻籽中营养成分的影响情况,并提出了亚麻籽木脂素的稳定化方法。


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