分子蒸馏技术在有效成分分离提纯中的应用

2019-01-05德阳市食品检验重点实验室德阳市食品药品安全检验检测中心

食品安全导刊 2019年27期

□ 李琪张娴德阳市食品检验重点实验室德阳市食品药品安全检验检测中心

分子蒸馏是一种非平衡的短程液-液蒸馏技术，由于不同物质分子的平均自由程不同，所以它们的表面蒸发速率也有差异，在高真空的条件下，分子受热逸出液体表面，使液体中的不同成分在远低于沸点的温度下分离。分子蒸馏比起常规蒸馏具有操作温度低、被分离物质受热时间短等优点，特别适用高沸点、遇热易分解、易挥发、易氧化等物质以及沸点相近的物质的分离，是一种最温和的分离手段。分子蒸馏技术已持续发展了三十多年，并持续地受到人们的关注。研究人员不断改进和完善分离装置，不断探索和扩展分子蒸馏技术的应用领域，使近年来出现了大批新的专利和应用技术，特别是从二十世纪八十年代末以来兴起了回归自然的潮流，人们越来越倾向于使用天然的功能性物质，进一步促进了分子蒸馏技术的迅速发展。

我国在20世纪80年代后期引进了几套用于生产硬脂酸单甘油酯的分子蒸馏生产线，于90年代后期实现了分子蒸馏技术在维生素E、卵磷脂等食品添加剂工业化提纯方面的应用。如今，我国在利用分子蒸馏技术提取各种天然物质等方面已有较多的研究，如从植物油中提取天然维生素E和从鱼油中提取DHA、EPA等；在精细化工方面，分子蒸馏技术在不同中间体如食品中的营养成分、中药中的有效成分等的提取和分离中的应用也越来越多，越来越广泛。

分子蒸馏的分离特点

操作温度低

分子蒸馏可以在远低于沸点的温度下进行操作，只要温度可以使蒸汽分子逸出液面即可实现分离，无需达到沸点，因此适合热敏性物质的分离。分子蒸馏需要较高的真空度，这一条件可进一步降低操作温度，降低能耗和成本。

操作真空度高

高真空条件下分子的平均自由程增大，有利于提高分离效率。分子蒸馏中，蒸发面的实际操作真空度远高于传统真空蒸馏的操作真空度，有利于保护物料使其不易被氧化。

受热时间短

物料在分子蒸馏蒸发的过程中会形成一层很薄的液膜，并被定向推动，轻分子运动平均自由程大于加热面与冷凝面之间的间距，轻分子由液面逸出，可以很快到达冷凝面，可在几十秒甚至几秒内冷凝下来，受热时间短，可减少物料的热损失，使易挥发、热敏性物质得以更好地保留下来。

成本低、耗能少

比之传统的蒸馏分离技术，整个分离过程中，分子蒸馏的热损失少，且分子蒸馏装置内部真空度高，内部阻力小，使能耗降低，降低了产品的成本。

不可逆性

理论上分子蒸馏是不可逆的，分子蒸馏过程中,分子逸出蒸发表面，将直接飞射到冷凝面上,不会碰撞其他分子，不会返回蒸发表面。所以，分子蒸馏可应用于混合物中低分子物质的脱除。

分子蒸馏是一个物理过程，比之化学分离，被分离物可避免化学物质的污染和破坏，可得到无污染、无残留、无毒、无害且纯净安全的产物。

分子蒸馏技术在食品功能物质提纯上的应用

分离提纯甘油二脂

甘油二酯是一种应用极为广泛的乳化剂，在食品中往往和单甘酯及其他乳化剂复配使用，起到乳化、减缓油脂结晶的作用。临床实验发现甘二酯对于改善餐后高血脂和减少体脂积累效果良好，因此，甘油二脂被认为是一种对身体有益的功能性烹饪油。利用分子蒸馏技术可以从大豆油中提纯甘油二脂，有报道称可以利用二级蒸馏得到纯度较高的甘油二酯：一级蒸馏温度为150 ℃可以除掉游离脂肪酸，得到纯度为42.64%的甘油二酯，二级蒸馏温度在230～240 ℃，纯度可达到80%。

分离提纯二十八烷醇

二十八烷醇可促进降血钙素的形成，以治疗骨质疏松，还具有改善心肌功能，增进体力、精力，提高机体代谢率，降低血清胆固醇和甘油三酯的含量等功能，其用于化妆品能活化皮肤细胞，促进血液循环和消炎、预防皮肤病等功效。但是，二十八烷醇的特性是易氧化以及对热不稳定，普通的蒸馏方法易使其分解。分子蒸馏技术不需要在高温下进行，适用于二十八烷醇的分离提纯。相关研究人员研究了从米糠蜡中提取二十八烷醇的条件，确定蒸馏温度和蒸馏压力是影响其纯化效率的主要因素，并确定在温度150 ℃，压力66.661 Pa下可以得到较好的二十八烷醇分离纯化效率。

分子蒸馏应用于葡萄籽油

葡萄籽是葡萄酒酿造工业的副产品，通常被用于提炼葡萄籽油。葡萄籽油富含不饱和脂肪酸和维生素E，其亚油酸含量甚至高于大豆油和葵花籽油，具有极高的营养价值。葡萄籽油中的游离脂肪酸含量高会影响葡萄籽油的品质，一般需要用分离手段将其去除。有报道称，在高蒸发速率条件下，葡萄籽油中的游离脂肪酸可有效除去,且可在蒸发温度高、进料速率快或者蒸发温度低、进料速率慢等条件下提高维生素E的回收率。研究人员在1.5 mL/min的高进料速率、蒸发温度在220 ℃的条件下，有效地去除了游离脂肪酸，并且还很好的保留了葡萄籽油中的维生素E。