甘肃农业大学：《食品加工高新技术》课程教学资源（学业论文）食品分析前处理─传统提取技术

张家蒸 (甘肃农业大学食品科学与工程学院食品工程专业，甘肃兰州，730070) 前言 提取是指根据待测成分与其他成分结合的状况以及与其他大量基质性质上的某种差异，选择适 当的方法将待测成分释放并分离出来，同时还排除一些其他成分的干扰。 食品样品有以下特点：基体复杂，可能同时存在多组分：基质易氧化、热敏、光敏：待测物在 食品样品中存在的浓度低：各目标化合物的性质差异大（如极性、沸点、热稳定性等）。而且样品 制备的有一些基本要求，如：所有监控组分的提取率要达到标准方法的要求：尽量不采用价格昂贵 的专用设备：试剂和吸附剂纯度高，价格适中：前处理所用有机试剂较少或者不用：前处理基体剩 余部分在色谱图上的色谱峰不能影响主要组分定量。所以进行食品分析时需要选择合适的提取方 溶剂提取法 1.1 洁 浸渍法简单的讲，就是一定温度条件下用溶剂将粉碎的物料进行一定时间的浸泡。它是提取方 法中最方便的方法，也即固-液萃取法。比如：用一定浓度乙醇或是甲醇，并以一定的料液比提取玫 瑰花或或是蓝靛果中的花色苷或总黄酮。 该方法的影响因素有物料颗粒大小、不同萃取溶剂及其浓度、浸取时的操作条件（温度、是否 震荡、是否超声以及萃取时间)。 该方法适用于富含淀粉、树胶、粘液质和果胶等成分的材料及不宜采用热提取法的材料，可配 合超声波处理来提高提取效率。 其优缺点是室温下操作不易破坏成分、操作简便、设备简单。但提取时间长次数多、溶剂量 大、萃取效率低，浓缩工作量大，水提取液易发霉。 1.2渗漉法 渗漉法的原理是在各部分始终维持了一个被萃物料与萃取液之间的浓度差，固液充分接触，从 而达到提取目的这样一个过程（渗漉装置如图1所示）。如用乙醇来提取独活中的香豆素川或提取裙 带菜中的岩藻黄质[2] 该方法的优点是提取效率高，室温下操作不易破坏成分，操作简便，设备简单，效果比冷浸法 优一点。缺点是溶剂用量多，操作繁琐。 1.3煎煮法 在查阅的文献中，大多主要用煎煮法提取中药中的有效成分，主要操作就是将样品研碎后盛入 器皿，加入试剂（一般都为水，也可加酸进行酸水解），加热升温并使用恒温或变温进行一段时 间，以达到提取的目的。如采用煎煮法提取卷叶贝母组培物的总生物碱]或玫瑰花中的粗多糖」 该方法的优点是设备简单，提取安全，但不适合提取含淀粉或黏液质多的材料，提出的水溶性 杂质多，水提液易发霉。 1.4 同流法 回流提取法是在回流装置瓶中将易挥发性溶剂与样品混合，经加热一段时间后得到提取液，继 续加热蒸馏提取液得到有效成分和溶剂蒸汽，而溶剂蒸汽经过冷凝装置继续回流到浸出器中继续提 取的这样一个循环提取过程。本质上，回流法是一种浸渍法。 该方法的优缺点是溶媒用量少，浸提较完全，但由于回流提取需要连续加热，浸出液受热时间 较长，故不适用于对热敏感型有效成分的浸出。 2水蒸气蒸馏技术

张家蓉 （甘肃农业大学食品科学与工程学院食品工程专业，甘肃兰州，730070） 前言 提取是指根据待测成分与其他成分结合的状况以及与其他大量基质性质上的某种差异，选择适 当的方法将待测成分释放并分离出来，同时还排除一些其他成分的干扰。 食品样品有以下特点：基体复杂，可能同时存在多组分；基质易氧化、热敏、光敏；待测物在 食品样品中存在的浓度低；各目标化合物的性质差异大（如极性、沸点、热稳定性等）。而且样品 制备的有一些基本要求，如：所有监控组分的提取率要达到标准方法的要求；尽量不采用价格昂贵 的专用设备；试剂和吸附剂纯度高，价格适中；前处理所用有机试剂较少或者不用；前处理基体剩 余部分在色谱图上的色谱峰不 能影响主要组分定量。所以进行食品分析时需要选择合适的提取方 法。 1 溶剂提取法 1.1 浸渍法 浸渍法简单的讲，就是一定温度条件下用溶剂将粉碎的物料进行一定时间的浸泡。它是提取方 法中最方便的方法，也即固-液萃取法。比如：用一定浓度乙醇或是甲醇，并以一定的料液比提取玫 瑰花或或是蓝靛果中的花色苷或总黄酮。 该方法的影响因素有物料颗粒大小、不同萃取溶剂及其浓度、浸取时的操作条件（温度、是否 震荡、是否超声以及萃取时间）。 该方法适用于富含淀粉、树胶、粘液质和果胶等成分的材料及不宜采用热提取法的材料，可配 合超声波处理来提高提取效率。 其优缺点是室温下操作不易破坏成分、操作简便、设备简单。但提取时间长次数多、溶剂量 大、萃取效率低，浓缩工作量大，水提取液易发霉。 1.2 渗漉法 渗漉法的原理是在各部分始终维持了一个被萃物料与萃取液之间的浓度差，固液充分接触，从 而达到提取目的这样一个过程（渗漉装置如图1所示）。如用乙醇来提取独活中的香豆素[1]或提取裙 带菜中的岩藻黄质[2]。 该方法的优点是提取效率高，室温下操作不易破坏成分，操作简便，设备简单，效果比冷浸法 优一点。缺点是溶剂用量多，操作繁琐。 1.3 煎煮法 在查阅的文献中，大多主要用煎煮法提取中药中的有效成分，主要操作就是将样品研碎后盛入 器皿，加入试剂（一般都为水，也可加酸进行酸水解），加热升温并使用恒温或变温进行一段时 间，以达到提取的目的。如采用煎煮法提取卷叶贝母组培物的总生物碱[3]或玫瑰花中的粗多糖。 该方法的优点是设备简单，提取安全，但不适合提取含淀粉或黏液质多的材料，提出的水溶性 杂质多，水提液易发霉。 1.4 回流法 回流提取法是在回流装置瓶中将易挥发性溶剂与样品混合，经加热一段时间后得到提取液，继 续加热蒸馏提取液得到有效成分和溶剂蒸汽，而溶剂蒸汽经过冷凝装置继续回流到浸出器中继续提 取的这样一个循环提取过程。本质上，回流法是一种浸渍法。 该方法的优缺点是溶媒用量少，浸提较完全，但由于回流提取需要连续加热，浸出液受热时间 较长，故不适用于对热敏感型有效成分的浸出。 2 水蒸气蒸馏技术

水蒸气蒸馏技术是指将润湿的物料放入密闭的蒸馏器中，通过水蒸气进行加热，使挥发性成分 浸出的操作技术。其原理是利用道尔顿气体分压定律，即某一气体在气体 中产生的分压等于 在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力：而气体混合物的总压强等于其中各 之 该方法分为常压水蒸气蒸馏、减压水蒸气蒸馏和加压水蒸气蒸馏。其中，常压水蒸气蒸馏，绝 大多数的芳香植物均可用水蒸气蒸馏方法生产精油：许多有机化合物加热到100℃左右就不稳定，易 分解或爆炸，则可以用减压水蒸气蒸馏来分离或提纯：加压水蒸气蒸馏适于挥发性较小物质的提纯 「4-51 又分为水中蒸瘤：原料浸于水中，加热后在沸水中流动：水上蒸馏：隔水蒸馏，原料科与水不直 接接触：水汽蒸馏：蒸馏器内不加水，把蒸气直接通入蒸馏器内，由喷气管喷出进行水蒸气蒸馏。 水蒸气蒸馏也用于中草药的有效成分的提取和分离，中草药中的挥发油、一些小分子的生物碱（如麻 黄碱、烟碱、槟榔碱等)和小分子酚类物质（如丹皮酚）等可以应用水蒸气蒸馏法来提取4可 该方法适用于挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如：挥发 油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。 该方法优点就是能够降低蒸馏温度，设备简单、操作方便、成本低、产量大。但是水蒸气蒸馏 仅限于简单蒸馏，或者是过热水蒸气作为惰性气的载气蒸馏。 3索氏提取法 索氏提取方法是一种比较常用、测定结果可靠和经典的方法，已经普遍应用于植物种子，如花 生和豆类脂肪的提取和豆腐柴根、茎、叶中的总黄酮提取门等。 索氏提取耗时过长、提取不彻底，适用于饱和蒸气压较低的有机物（装置图2所示）。该方法的 注意要点如下： (1)用玻璃滤筒代替滤纸筒可使操作简单、空白降低并可反复使用： (2)对热不稳定性样品在热溶剂中回流容易损失，建议采用超临界萃取提取： (3)索氏提取操作耗时过长： (4)以微波加热与索氏法结合提高萃取率。 4分子蒸馏技术 分子蒸馏又称短程蒸馏。其原理是在高真空条件下，液体混合物沿加热板流动并被加热后，轻 重分子逸出液面进入气相，因轻重分子的自由程不同，轻分子先达到冷凝板被冷凝排出，重分子达 不到冷凝板与混合液一起排出的过程。（如图3所示） 分子蒸馏的过程可分为四步，即扩散、蒸发、飞射和冷凝。进行分子蒸馏应该满足轻、重分子 的平均自由程必须有差异，且差异越大越好，此外蒸发面与冷凝面之间的距离必须小于轻分子的平 均自由程。 分子蒸馏技术突破了利用沸点差实现分离的传统蒸馏技术。该技术蒸馏压强低、蒸馏温度低、 物料受热时间短、能量利用率高、分离程度高。而传统的提取方法操作步骤繁多、处理时间长、溶 剂用量大，容易损失样品，产生较大误差，且有毒溶剂的大量使用对操作人员的健康和环境均有影 响。 5其他 其他方法如升华法，它是有效成分直接从固态汽化成气态，像中草药中某些成分具有升华的性 质，可以直接利用该方法从中草药中提取出来，如樟脑、咖啡因。 参考文献 [1]王春鹏，罗侍，李晋，等.正交实验优化独活总香豆素的渗流提取工艺.天津中医药，20152113-116

水蒸气蒸馏技术是指将润湿的物料放入密闭的蒸馏器中，通过水蒸气进行加热，使挥发性成分 浸出的操作技术。其原理是利用道尔顿气体分压定律，即某一气体在气体混合物中产生的分压等于 在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之 和。 该方法分为常压水蒸气蒸馏、减压水蒸气蒸馏和加压水蒸气蒸馏。其中，常压水蒸气蒸馏，绝 大多数的芳香植物均可用水蒸气蒸馏方法生产精油；许多有机化合物加热到100℃左右就不稳定，易 分解或爆炸，则可以用减压水蒸气蒸馏来分离或提纯；加压水蒸气蒸馏适于挥发性较小物质的提纯 [4-5]。 又分为水中蒸馏：原料浸于水中，加热后在沸水中流动；水上蒸馏：隔水蒸馏，原料与水不直 接接触；水汽蒸馏：蒸馏器内不加水，把蒸气直接通入蒸馏器内，由喷气管喷出进行水蒸气蒸馏。 水蒸气蒸馏也用于中草药的有效成分的提取和分离，中草药中的挥发油、一些小分子的生物碱(如麻 黄碱、烟碱、槟榔碱等)和小分子酚类物质(如丹皮酚)等可以应用水蒸气蒸馏法来提取[4-5]。 该方法适用于挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如：挥发 油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。 该方法优点就是能够降低蒸馏温度，设备简单、操作方便、成本低、产量大。但是水蒸气蒸馏 仅限于简单蒸馏，或者是过热水蒸气作为惰性气的载气蒸馏。 3 索氏提取法 索氏提取方法是一种比较常用、测定结果可靠和经典的方法，已经普遍应用于植物种子，如花 生和豆类脂肪的提取[6] 和豆腐柴根、茎、叶中的总黄酮提取[7]等。 索氏提取耗时过长、提取不彻底，适用于饱和蒸气压较低的有机物（装置图2所示）。该方法的 注意要点如下： （1）用玻璃滤筒代替滤纸筒可使操作简单、空白降低并可反复使用； （2）对热不稳定性样品在热溶剂中回流容易损失，建议采用超临界萃取提取； （3）索氏提取操作耗时过长； （4）以微波加热与索氏法结合提高萃取率。 4 分子蒸馏技术 分子蒸馏又称短程蒸馏。其原理是在高真空条件下，液体混合物沿加热板流动并被加热后，轻 重分子逸出液面进入气相，因轻重分子的自由程不同，轻分子先达到冷凝板被冷凝排出，重分子达 不到冷凝板与混合液一起排出的过程。（如图3所示）。 分子蒸馏的过程可分为四步，即扩散、蒸发、飞射和冷凝。进行分子蒸馏应该满足轻、重分子 的平均自由程必须有差异，且差异越大越好，此外蒸发面与冷凝面之间的距离必须小于轻分子的平 均自由程。 分子蒸馏技术突破了利用沸点差实现分离的传统蒸馏技术。该技术蒸馏压强低、蒸馏温度低、 物料受热时间短、能量利用率高、分离程度高。而传统的提取方法操作步骤繁多、处理时间长、溶 剂用量大，容易损失样品，产生较大误差，且有毒溶剂的大量使用对操作人员的健康和环境均有影 响。 5 其他 其他方法如升华法，它是有效成分直接从固态汽化成气态，像中草药中某些成分具有升华的性 质，可以直接利用该方法从中草药中提取出来，如樟脑、咖啡因。 参考文献 [1] 王春鹏, 罗倩, 李晋,等. 正交实验优化独活总香豆素的渗漉提取工艺[J]. 天津中医药, 2015(2):113-116

[2]张慧，王伟，付志明，等.渗漉法提取与回流法提取裙带菜中岩藻黄质的比较研究.中国食品添加剂，20149：91-95. [3]王跃华，徐恩琴，郭翠平，等.煎煮法提取卷叶贝母组培物总生物碱研究小.成都大学学报（自然科学版），2015,34(2：108-110. [4]张珍明.水蒸气蒸馏技术在精细化学品生产中的应用).化工时刊，2004,18(6：48-49. [5]张钟，徐亮东，赵俊仁.水蒸气蒸馏法提取化州橘叶精油技术研究).包装与食品机械，2016(6：11-14. [6]韦芳三，李纯厚，戴明，等.索氏提取法测定海洋微藻粗脂肪含量及其优化方法的研究.上海海洋大学学报，2011， 20(4):619-623

[2] 张慧, 王伟, 付志明,等. 渗漉法提取与回流法提取裙带菜中岩藻黄质的比较研究[J]. 中国食品添加剂, 2014(9):91-95. [3] 王跃华, 徐恩琴, 郭翠平,等. 煎煮法提取卷叶贝母组培物总生物碱研究[J]. 成都大学学报(自然科学版), 2015, 34(2):108-110. [4] 张珍明. 水蒸气蒸馏技术在精细化学品生产中的应用[J]. 化工时刊, 2004, 18(6):48-49. [5] 张钟, 徐亮东, 赵俊仁. 水蒸气蒸馏法提取化州橘叶精油技术研究[J]. 包装与食品机械, 2016(6):11-14. [6] 韦芳三, 李纯厚, 戴明,等. 索氏提取法测定海洋微藻粗脂肪含量及其优化方法的研究[J]. 上海海洋大学学报, 2011, 20(4):619-623