植物油料按油的揮發性可分為油脂和精油植物油料。國內植物油料資源極其豐富，目前已知的植物油料有1 554種，含油量在40%以上有154種，而如何從植物油料中高效獲取優質油脂一直都是專家學者們研究的重點[1]。植物油料中的油脂及精油，一般利用物理或化學方法從它們的果實、種子、根、莖、葉、花等提取出來。植物油脂及精油，具有多種生理功能，應用廣泛，并隨著新功能性植物油資源的不斷開發，人們越來越重視對新萃取方法的探索與選擇。目前主要的萃取方法有壓榨法、有機溶劑萃取法、超臨界CO2萃取法、亞臨界水萃取法和水蒸氣蒸餾法等。
亞臨界水萃取(Subcritical water extraction，SWE)法是近幾年快速發展的綠色萃取法，與傳統溶劑萃取法相比，具有高效、安全、省時、好操作、無污染及設備要求低等優點。隨著人們對環保與健康的日益關注，對高品質植物油及精油需求的不斷增加，科學工作者們加大了將亞臨界水萃取技術應用于植物油料中的研究，而亞臨界水萃取技術的應用，對于油脂品質的提升具有重要意義。本文介紹了亞臨界水萃取技術應用于植物油料的研究進展，提出目前存在的問題并對其解決策略進行了展望。
1. 亞臨界水萃取原理
亞臨界水(Subcritical water，SW)，指在一定壓力下，溫度介于100～374 ℃之間的凝聚態水，在萃取時既可作為有機溶劑，也可作為催化劑。亞臨界水萃取，指在一定溫度和壓力下以水作為萃取劑進行萃取的“綠色的處理法”。隨著溫度逐漸升高，水的介電常數減小，常溫常壓下水的介電常數為78.85，5 MPa、200 ℃時水的介電常數是35，介于常溫常壓下甲醇(ε=33)和乙腈(ε=37.5)之間，說明亞臨界水的性質類似于有機溶劑，即亞臨界水對中極性和非極性化合物都有一定的溶解能力。通過控制亞臨界水的溫度和壓力，改變水的極性、表面張力和黏度，可實現水溶性物質到脂溶性物質的連續萃取，甚至是選擇性萃取。
2.亞臨界水萃取裝置
目前國內的亞臨界水萃取實驗裝置，一般采用自制的或在超臨界流體萃取、加壓溶劑萃取和加速溶劑萃取等設備的基礎上改裝而成。亞臨界水萃取裝置，一般有4個共同部分，即高壓注射泵、加熱套、萃取罐和接收裝置。有些裝置為了后續分析檢驗方便，會在接收裝置后面與固相萃取、GC-MS、GC-FID和HPLC等分析儀器聯用，以達到分離分析連續操作的目的。亞臨界水萃取裝置與超臨界CO2萃取裝置相比，操作更方便，可直接處理物料，萃取溶劑無需制冷。
3.亞臨界水萃取的影響因素
影響亞臨界水萃取的因素有壓力、溫度、時間、水料比及夾帶劑等。壓力取值為1~6 MPa時，水主要保持為液態，不會顯著改變水的介電常數，對亞臨界水萃取的影響很小。而萃取溫度對亞臨界水萃取的影響極其顯著，它決定了萃取的速率及選擇性，為了提高得率，理論上應在較高的溫度下進行，但實際上考慮到植物中的活性成分大都是熱敏性物質，不宜在過高的溫度下萃取。Wael等利用亞臨界水萃取棉籽油時發現溫度為 270 ℃時油得率最高，當萃取溫度超過270 ℃時，棉籽油會發生水解反應產生脂肪酸。即選擇萃取溫度時，應根據被萃取物的極性、熱穩定性等因素綜合考慮。萃取時間一般在1 h以內，若時間過長，可能會導致萃取的有效成分分解或降解，導致萃取率下降。水料比對亞臨界水萃取的影響也較為顯著，隨著水料比增大，原料與亞臨界水接觸面積也增大，原料中有效成分擴散到溶劑中的速度加快，萃取率提高。當水料比增大到一定程度，有效成分已基本全部溶出，過大的水料比會降低有效成分的濃度，不利于后續分離。Matej等[9]利用亞臨界水萃取葵花籽油時，發現水料比達到20∶ 1后，萃取率基本不變。
亞臨界水萃取一般是以純水作為萃取劑，但對于一些非極性或弱極性的目標產物，可通過加入夾帶劑(常用的有氯化鉀、乙醇和硝酸等)或調節pH的方法，達到提高目標產物的溶解度、降低萃取溫度及保護熱敏性物質的目的。調節亞臨界水的pH也能提高萃取率，Hossein等利用亞臨界水萃取棕櫚油時，發現堿性條件比純水條件萃取得率高出兩倍。
亞臨界水萃取技術在植物油料中的應用
自1998年，Basile等]第一次應用亞臨界水萃取技術成功萃取迷迭香精油后，該技術就被廣泛應用于各個領域，如天然產物的萃取、分析化學、土壤、沉積物及淤泥等環境樣品的萃取分析及生態紡織品的檢測等。亞臨界水具有很強的溶解及分解能力，通過控制萃取溫度使其具有高選擇性，利用亞臨界水的這一特性可以實現高效地萃取植物油料中的目標產物，包括萃取時發生分解反應產生的產物，為高質、高效、無毒害地萃取植物油料中的油脂及精油提供了新的方法。表3列舉了亞臨界水萃取在部分植物油料中的應用情況。
亞臨界水萃取技術在油脂植物油料中的應用
Matej等利用亞臨界水同時萃取葵花籽油和水溶性物質時，與索氏提取法相比，油中亞油酸和油酸的含量增加，萃取所得產物多元化，省時(萃取時間縮短了87.5%)，油質更好。Ndlela等利用亞臨界水同步萃取大豆中的油和蛋白質時發現得率主要受到溫度和水料比的影響，碾碎的大豆油得率比沒處理過的明顯提高(前者為84%，后者為50%)。Omid等[4]采用亞臨界水萃取技術從米糠中成功萃取米糠油，證明了該技術用于萃取米糠油的可行性，亞臨界水萃取后主要分為4相，由上往下分別是己烷相、水相、丙酮相和固體殘渣相，同時還考察了溫度對多糖及氨基酸得率的影響。Alchrisi等[3]利用亞臨界水處理油籽(葵花籽，麻瘋樹籽，曼陀羅籽)以提高油的品質和得率時，發現亞臨界水的萃取率比超聲波預處理的高17.3%，該研究還發現亞臨界水條件下植物的細胞質膜會遭到破壞分解，其中的脂類物質也會被萃取出來，使得萃取率大大提高。
亞臨界水萃取技術在精油植物油料中的應用
精油是一種具有芳香性氣味的高濃縮萃取物，主要由短碳鏈的脂肪酸及衍生物分子組成。對亞臨界水萃取的沙姜精油[6]進行抗氧化實驗，并與常用抗氧化劑進行對比，發現亞臨界水萃取所得的精油具有更好的抗氧化活性。亞臨界水萃取肉桂精油與傳統的水蒸氣蒸餾法相比，萃取時間縮短83.3%，精油得率提高15.8%，肉桂醛得率提高284%，且能耗低。張燦等利用亞臨界水萃取馬蘭精油時，與水蒸氣蒸餾法和索氏抽提法進行比較，發現得率分別提高了0.16%和0.27%，且提取的精油具有更強的抑菌作用。在亞臨界水萃取茶樹花精油時，也驗證了該萃取方法的高效、節能的優勢。亞臨界水萃取葡萄籽中的精油、多糖和木質素時發現所得目標產物含有更多的活性成分，且具有更強的抗氧化活性。
亞臨界水萃取強化技術的應用
超聲強化萃取技術的應用
超聲強化即萃取時加入超聲波，超聲波在介質粒子中傳播產生了機械振動，這種含有能量的振動與媒質間形成強烈的熱、機械及空化效應，提高物質分子的頻率和速度，增大溶劑穿透力，使得植物的細胞壁被破壞，植物的有效成分更易被萃取出來。超聲強化亞臨界水萃取紫草精油時，與亞臨界水萃取相比，萃取效果更佳，得率高出0.52%。采用超聲強化亞臨界水萃取沙姜精油時發現超聲場的加入使得其更省時、高效，且所得沙姜精油具有更好的抗氧化活性。超聲強化亞臨界水萃取技術在植物油料中的應用經初步驗證取得了較好的成效，說明該技術具有良好的發展前景。
酶強化萃取技術的應用
酶強化即通過酶預處理法破壞植物細胞壁，打開油料通道，植物油主要存在于油料細胞內，鑲嵌于蛋白質之間，酶預處理法可更有效萃取植物油。但目前還沒有關于酶強化亞臨界水萃取油脂和精油的報道，僅有利用酶強化亞臨界水萃取功能性大豆蛋白的研究。利用酶強化亞臨界水萃取高溫豆粕大豆蛋白的研究，發現蛋白得率高于堿溶酸沉法，相對于天然大豆蛋白，抗氧化活性增強，苷元型異黃酮的含量高出2.84倍。
微波強化萃取技術的應用
微波強化即利用微波能加熱以提高萃取效率的一種技術，與傳統加熱方式不同，它主要是通過偶極子旋轉和離子傳導兩種形式內外同時加熱，無溫度梯度，升溫迅速均勻，熱效率高，可達到縮短萃取時間及提高萃取效率的目的。最近出現了微波與亞臨界水萃取相結合的新技術。國外采用此技術萃取脫脂米糠中多酚，相比亞臨界水萃取，更省時(節省20 min)，得率更高(高出55%)，抗氧化活性更強。
3.4 離子液體強化萃取技術的應用
離子液體強化即在亞臨界水中加入離子液體來提高得率的一種方法，離子液體(Ionic liquids，ILs)是由有機陽離子和無機陰離子組成的，其庫侖力較強，具有很強的極性，并對有機物和無機物均有特殊的溶解能力，可以通過改變陰陽離子的結構來改變其性質[24]。離子液體強化亞臨界水萃取是一項新的萃取技術，目前已有應用于植物油料的研究報道。利用離子液體強化亞臨界水萃取微藻中油脂時[18]，發現其后續分離過程更為簡單，當萃取溫度為110 ℃時加入1%[HNEt3][HSO4]萃取得率可達到35.67%，其中三酰甘油的含量比Bligh-Dyer 法高13.19%。
4.1 存在的問題
(1)亞臨界水為高溫高壓水，油脂和精油易溶于亞臨界水，在高溫高壓條件下易造成其中某些成分的分解、變性或失效，特別是熱敏性物質的分解，因此若要達到高質高效萃取油脂和精油的目的，最好能夠明確目標產物在亞臨界水條件下的熱穩定性，但目前相關的研究報道還很少。
(2)亞臨界水萃取技術應用于植物油料時所得的萃取物通常為乳狀液，較難分離，且目前已知的后續分離方法較為煩瑣，要加入有機溶劑進行分離，而如何高效分離目標產物，避免有機溶劑殘留是亞臨界水萃取技術目前迫切需要解決的問題。
(3)利用亞臨界水可同時萃取出植物油料中脂質和水溶性成分(多糖、蛋白質和多酚等)，但相關的研究大都還處于實驗室探索階段，且亞臨界水萃取裝置也還未成熟，存在缺少工業化實驗及相關技術集成研究的問題。
4.2 解決策略及展望
亞臨界水萃取技術雖然與其他萃取技術一樣存在著一些缺陷，但相比之下，該技術省時、高效、環保、安全及油質好等優點更為突出，已受到了國內外許多專家及學者的高度重視，亞臨界水萃取技術在植物油料中的應用研究還在不斷深入，具有廣闊的發展空間及應用前景。針對目前存在的問題，提出了今后的研究內容應集中在以下幾個方面：
(1)在亞臨界水萃取植物油料中的油脂和精油時，應加大在亞臨界水條件下目標產物熱穩定性的研究，明確其在亞臨界水條件下不會發生分解或水解反應的******溫度范圍，達到亞臨界水高質高效萃取目標產物的目的，為工業化生產油脂及精油提供參考。
(2)亞臨界水萃取與強化萃取技術聯用顯示出一定優勢，技術聯用又是如今萃取分離領域的一大趨勢，由于亞臨界水萃取裝置過于簡單，為了能找到一種更好的萃取分離方法，加強與其他分離裝置的聯用顯得十分重要。
(3)隨著人們對食品安全問題關注的不斷增加，研發出新型的綠色環保萃取技術應用于植物油料中以提升油的品質，已引起了社會的廣泛關注，因此科學研究者們應利用亞臨界水萃取的優勢加快研究出符合工業化生產的操作技術、工程設備和工藝流程，這對我國植物油料資源的深度利用開發具有重要的實際意義。
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