用于核桃油中γ-生育酚回收的超臨界流體萃取技術(shù)（SFE）和加壓溶劑萃取技術(shù)（PSE）的比較

 

超臨界流體為不適用于反相的化合物提供了強(qiáng)大的解決方案。這兩種技術(shù)都被認(rèn)為是綠色技術(shù)，因?yàn)樗鼈儽绕渌�競爭性的技術(shù)需要更少的溶劑。盡管被認(rèn)為是一種溫室氣體，CO2或者是現(xiàn)有流程的一種副產(chǎn)品，或者是從SFE/SFC流程的應(yīng)用環(huán)境中獲取并返回到環(huán)境當(dāng)中；因此，它對(duì)形成溫室效應(yīng)不起作用。其他效益包括但不限于：更快的分析時(shí)間、更有選擇性的萃取、更少的干燥時(shí)間和更低的運(yùn)行成本；所有這些效益都會(huì)大大提高實(shí)驗(yàn)室的通量。

 

Method Station SFC系統(tǒng)、SFE100萃取系統(tǒng)、2998光電二極管陣列（PDA）檢測(cè)器、SunFire™ Prep Silica色譜柱、Empower™ 軟件

 

SFE、PSE、SFC、生育酚、綠色技術(shù)、核桃油

 

γ-生育酚是人類飲食（如植物籽和堅(jiān)果）中攝取的維生素E的主要形式。過去，一些營養(yǎng)補(bǔ)充公司都將重點(diǎn)放在了α-生育酚的健康效益上。然而，最近的各項(xiàng)研究表明，與α-生育酚不同，γ-生育酚具有抗發(fā)炎的特性。¹事實(shí)上，一些人類與動(dòng)物研究表明，γ-生育酚的血漿濃度與心血管疾病和前列腺癌的發(fā)病率成反比關(guān)系。¹現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，γ-生育酚可能具備以前沒有考慮到的藥物性能。¹

 

超臨界二氧化碳與油的兼容性本身就適于超臨界二氧化碳萃取技術(shù)。超臨界流體萃�。⊿FE）比其他碳?xì)浠�合物萃取技術(shù)具有許多顯著優(yōu)勢(shì)，包括：

■ 萃取時(shí)間更快

■ 萃取選擇性更多

■ 溶劑用量減少（90%～100%）

■ 溶劑處理成本降低

 

另外，SFE對(duì)于在分析之前無干燥時(shí)間或無萃取后處理。SFE非常適合從天然產(chǎn)品中萃取油。在其臨界點(diǎn)以上，CO2表現(xiàn)出像液體一樣的密度，同時(shí)保留像氣體一樣的擴(kuò)散性、表面張力和粘度。這些特性導(dǎo)致很高的質(zhì)量傳遞，對(duì)多孔固體的穿透力更大，同時(shí)保留了類似于液體的溶劑強(qiáng)度。

 

壓力溶劑萃取技術(shù)（PS E）在理論上與S F E技術(shù)相似，只有一個(gè)主要的區(qū)別：PSE技術(shù)中采用的溶劑通常是己烷或一些其他碳?xì)浠�合物溶劑。在PSE過程中，和SFE一樣，將樣本放入一個(gè)壓力容器中，在給定的溫度、壓力和流速下處理，以萃取目標(biāo)分析物。

 

由于其水溶性有限，從堅(jiān)果中提取油更適于正相流體色譜法（NPLC）。超臨界流體色譜法（SFC）是NPLC的一項(xiàng)非常有利的替代方法。超臨界CO2的低粘度和強(qiáng)擴(kuò)散性加快了分析時(shí)間，同時(shí)消耗少量的溶劑。另外，與質(zhì)譜儀連用時(shí)，SFC就不需要使用己烷或庚烷等溶劑。

 

本應(yīng)用文獻(xiàn)說明了SFE及其競爭技術(shù)PSE的使用，使用相同的通用儀器去除核桃中的γ- 生育酚。對(duì)這兩種技術(shù)的比較，重點(diǎn)是比較總處理時(shí)間、總碳?xì)浠�溶劑需量和總�? 生育酚萃取量。然后，SFC會(huì)用于將γ- 生育酚與其他具有相似極性的基質(zhì)組分分開。

 

采用沃特世Method Station SFC系統(tǒng)對(duì)本試驗(yàn)中進(jìn)行的所有萃取進(jìn)行分析。采用沃特世SFE100萃取系統(tǒng)來執(zhí)行PSE和SFE萃取。

 

γ-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品通過Sigma Aldrich（貨號(hào)：T1782-100mg）取得并在己烷中稀釋（J. T. Baker，HPLC級(jí))，得到濃度為1 毫克/毫升的溶液。然后進(jìn)行連續(xù)稀釋，形成校正曲線。

 

將38克核桃放入一個(gè)食品加工機(jī)中弄碎，并放入一個(gè)帶過濾器的100 cc用手指擰緊的容器組合件中。SFE和PSE技術(shù)的基本萃取條件如下：

SFE的條件

SFE系統(tǒng)：                                        SFE100C10

流速：                                             7 毫升／分鐘

壓力：                                             450巴

SFE修飾劑：                                    乙醇（J. T. Baker，HPLC級(jí)）

萃取容器：                                      100 cc

萃取溫度：                                      50 ˚C

共溶劑：                                          0.5 mL 乙醇

萃取時(shí)間：                                      在上述條件下動(dòng)態(tài)萃取40分鐘

PSE的條件

SFE系統(tǒng)：                                       SFE100C10

流速：                                             7 毫升／分鐘

萃取容器：                                      100 cc

萃取溫度：                                      50℃

壓力：                                             250 巴

萃取溫度：                                      50℃

PSE溶劑：                                       100%己烷

PSE凈化溶劑：                                 CO2

萃取時(shí)間：                                      動(dòng)態(tài)萃取40分鐘；CO2凈化/干燥5分鐘

SFC的條件

SFC系統(tǒng)：                                       Method Station

流速：                                             3 毫升／分鐘

進(jìn)樣量：                                          40 μL

檢測(cè)：                                             2998 PDA檢測(cè)器（掃描范圍210至320納米），λmax：295納米，吸光度補(bǔ)償

色譜柱：                                          SunFire Prep Silica，5 μm，4.6 x 250 mm

柱溫：                                             40℃

共溶劑：                                          甲醇

 

梯度：                                            時(shí)間（分鐘）                %共溶劑

0.0 至 6.0                             5

6.0 至 7.0                             5 至 40

7.0 至 10.0                           40

10.0 至 10.1                          5

10.1 至 13.1                          5

反壓：                                            120 巴

 

Empower 軟件

 

從核桃中萃取油以后，收集溶劑（SFE和PSE分別為20mL和280mL）被去掉，然后測(cè)試剩余油中的γ-生育酚。圖1 所示為γ-生育酚標(biāo)準(zhǔn)品在SunFire Prep Silica色譜上的梯度洗脫（根據(jù)上述條件）及其相應(yīng)的PDA光譜。通過SFC質(zhì)譜實(shí)現(xiàn)了良好的鑒定，采用APCI+ 模式在417.5（γ-生育酚的中波 = 416.69）這一點(diǎn)上產(chǎn)生了強(qiáng)信號(hào)（數(shù)據(jù)未顯示）。

圖2和圖3分別為核桃油萃取物的典型色譜圖和SFE和PSE的PDA光譜。

表1 顯示了對(duì)于每種技術(shù)γ-生育酚的定量結(jié)果。對(duì)照校正曲線分析時(shí)，SFE萃取了0.096 mg/mL，而PSE萃取了0.032 mg/mL。

SFE和PSE都是在相同的溫度和處理時(shí)間下運(yùn)行。SFE技術(shù)使用的溶液總量明顯比PSE要少，這就意味著節(jié)省了大量時(shí)間。

 

由于干燥時(shí)間減少和溶劑處理成本降低，SF E法還節(jié)約了其他方面的成本。相比PSE技術(shù)要蒸發(fā)280毫升溶劑，SFE技術(shù)只需蒸發(fā)20毫升溶劑，需時(shí)較少。對(duì)于兩者中任一流程，分析之前基本不需要任何樣品處理，同時(shí)分析也簡單、快速（40分鐘）。圖4 顯示的是在SFE萃取前和萃取后核桃的情況。顏色變化是由于在萃取過程中去掉了油的原因。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映了SFE和PSE技術(shù)可以成功地在相同的儀器上執(zhí)行。將CO2作為γ-生育酚的萃取和分析的主要溶劑的優(yōu)勢(shì)在于，提供了一種簡單、快速和綠色技術(shù)的強(qiáng)大組合，同時(shí)與PSE和其他碳?xì)浠�替代方法相比，最大限度地減少了溶劑使用量和降低了處理成本。由于其具備可升級(jí)性，SFE是適于從核桃以及其他天然產(chǎn)品中萃取γ-生育酚的可行的試用/生產(chǎn)工藝。

 

[1] AM J Clin Nutr.2001年12月；74(6): 714-22.

 

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