第三篇-功能性食品的加工技術(shù)課件

概述

功能性活性成分的提取技術(shù)1，傳統(tǒng)工藝技術(shù)Traditionaltechnics溶劑浸提法浸泡法煎煮法（“水煮法”或“水提法”。

）滲漉法（動(dòng)態(tài)浸出將適度粉碎的藥材置滲漉筒中，由上部不斷添加溶劑，溶劑滲過藥材層向下流動(dòng)過程中浸出藥材成分的方法

）

水蒸氣蒸餾法壓榨法概述功能性活性成分的提取技術(shù)1

超聲波萃取技術(shù)

UltrasonicWaveExtraction

一，超聲波的定義和特點(diǎn)1，超聲波：人的聽覺閾以外的聲波，頻率高于16kHz2，超聲波的特點(diǎn)在振幅相同的情況下，物體振動(dòng)的能量跟振動(dòng)頻率的二次方成正比．超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率很高，因而能量很大。超聲波提取是利用超聲波具有的機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)及熱效應(yīng)，通過增大介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度，穿透力來提取生物基料中的有效成分。

超聲波萃取技術(shù)

Ultrason2二，超聲波的提取原理1，機(jī)械效應(yīng)超聲波使介質(zhì)在傳播空間內(nèi)產(chǎn)生震動(dòng)強(qiáng)化介質(zhì)的擴(kuò)散和傳質(zhì)—機(jī)械效應(yīng)輻射壓強(qiáng)，沿聲波方向傳播，有很強(qiáng)的破壞作用。細(xì)胞組織、植物蛋白變性，產(chǎn)生介質(zhì)與溶質(zhì)的相互摩擦對(duì)介質(zhì)和溶質(zhì)給予不同的加速度介質(zhì)分子＞溶質(zhì)分子，使生物分子解聚，溶解有效成分二，超聲波的提取原理1，機(jī)械效應(yīng)32、空化效應(yīng)產(chǎn)生微激波超聲波的作用振動(dòng)介質(zhì)內(nèi)的微氣泡，達(dá)到一定聲壓，定向擴(kuò)散，氣泡增大，突然爆破—空化效應(yīng)產(chǎn)生高壓（幾千大氣壓）生物細(xì)胞破裂溶出細(xì)胞內(nèi)有效成分2、空化效應(yīng)產(chǎn)生微激波43、熱效應(yīng)超聲波的傳播過程是能量的傳播和擴(kuò)善過程。

介質(zhì)接受聲能將其轉(zhuǎn)換成熱能增高介質(zhì)的溫度和溶質(zhì)的溫度溶解生物基料中的有效成分溫度的升高是瞬間的，不影響有效成分的結(jié)構(gòu)和生物活性3、熱效應(yīng)超聲波的傳播過程是能量的傳播和擴(kuò)善過程54、超聲波的其他效應(yīng)乳化、擴(kuò)散、擊碎、化學(xué)效應(yīng)等

促進(jìn)有效成分的溶解、溶進(jìn)介質(zhì)，加快萃取，提高萃取效率4、超聲波的其他效應(yīng)6三、超聲波萃取的特點(diǎn)1、超聲波萃取不需加熱，適合于熱敏性成分的萃取相對(duì)常規(guī)煎煮法、回流法、滲漉法經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量好2、提高萃取效率，節(jié)省資源3、溶劑用量少，減少環(huán)境污染4、不影響有效成分的生理活性——物理過程5、有利于進(jìn)一步精制黃芩苷、生物堿、多糖、有機(jī)酸的萃取超聲波10-30分,＞傳統(tǒng)法3h-48h的得率三、超聲波萃取的特點(diǎn)1、超聲波萃取不需加熱，適7

四，超聲波萃取的影響因素1，萃取時(shí)間的影響不同的物性，萃取時(shí)間也不同(10~100min，得率高峰值)，絞股藍(lán)總皂甙和黃芩中黃連素的最佳時(shí)間；40min,60min

2，頻率的影響不同物質(zhì)的不同目標(biāo)成分都有自己適宜的提取頻率超聲頻率直接影響萃取效果是肯定的

超聲頻率對(duì)有效成分（黃芩）提取率的影響結(jié)果（%）

頻率/kHz總蒽醌游離蒽醌黃連素黃芩苷208001000.950.670.640.410.360.338.127.396.793.493.042.50

四，超聲波萃取的影響因素1，萃取時(shí)間的83、溫度的影響超聲波萃取不需加熱，但其過程產(chǎn)生熱量-升溫根據(jù)不同物質(zhì)的特性，需調(diào)節(jié)溫度-直接影響萃取率溫度升高，得率增高，水中的小氣泡（空化作用）增多，溫度超過60℃，得率下降，溫度過高，氣泡蒸汽壓太高，空化作用減弱，得率降低，3、溫度的影響超聲波萃取不需加熱，但其過程產(chǎn)9

4、組織成分的影響時(shí)間、頻率、溫度等的影響沒有規(guī)律可循可能與物質(zhì)本身的質(zhì)地、細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、成分的性質(zhì)等有關(guān)（經(jīng)驗(yàn)）超聲波凝聚機(jī)制的影響超聲波的作用下，懸浮物質(zhì)的微粒在液體中具有較大的聚集沉淀的傾向，如；一些成分在靜止沉淀階段進(jìn)行超聲波處理，可提高提取率，縮短提取時(shí)間。4、組織成分的影響時(shí)間、頻率、溫度等的影響沒有規(guī)律可循105、超聲波對(duì)有效成分的影響對(duì)一些生物堿成分的結(jié)構(gòu)無任何影響如黃柏中的小檗堿、黃芩苷、蘆丁對(duì)生物大分子有破壞作用如蛋白質(zhì)、多肽、酶有破壞其結(jié)構(gòu)，影響生物活性。超聲波提取存在的問題單一頻率的提取效率低多頻、可調(diào)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用5、超聲波對(duì)有效成分的影響對(duì)一些生物堿成分的結(jié)構(gòu)無任何影響11第三節(jié)，膜分離技術(shù)

MembraneSeparation

常用分離純化技術(shù)電泳法沉淀法離心分離膜分離membraneseparation層析(色譜法)chromatography柱層析薄層層析TLC（thinlayerchromatography)高效液相層析HPLC(highperformanceliquidchromatography)氣相層析GC(gaschromatography)等第三節(jié)，膜分離技術(shù)

Mem121、膜分離技術(shù)

MembraneSeparation1）膜分離的基本概念

用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)和容劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和濃縮的技術(shù)。滲透

滲透作用（osmosis）兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（允許溶劑分子通過，不允許溶質(zhì)分子通過的膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象。或水分子從水勢(shì)高的一方通過半透膜向水勢(shì)低的一方移動(dòng)的現(xiàn)象（滲透壓）1、膜分離技術(shù)

MembraneS13反滲透

在外界壓力的驅(qū)動(dòng)下使溶液中的溶劑(如水)以與自然滲透相反的方向通過半透膜進(jìn)入膜的低壓側(cè)，從而達(dá)到有效分離的過程（外界壓力大于滲透壓）半透膜是一種只給某種分子或離子擴(kuò)散進(jìn)出的薄膜，對(duì)不同粒子的通過具有選擇性的薄膜。例如細(xì)胞膜、羊皮紙以及人工制的膠棉薄膜等。反滲透142）膜分離技術(shù)的特點(diǎn)分離溶質(zhì)和溶劑適于熱密性物質(zhì)的分離、濃縮、無相變化、節(jié)能雜質(zhì)去除范圍廣，無機(jī)鹽、有機(jī)物除鹽率高，溶劑回收率高（納米物質(zhì)）分離裝置（壓力）簡(jiǎn)單，易操作，可自控，維修方便高壓泵、高壓管路需要預(yù)處理（污水），定期清洗污垢2）膜分離技術(shù)的特點(diǎn)分離溶質(zhì)和溶劑153）膜的分類

膜的材質(zhì)固體膜液體膜來源天然膜合成膜：無機(jī)膜、有機(jī)膜膜的功能納濾膜超濾膜微濾膜半滲透膜滲析膜氣體膜離子交換膜

3）膜的分類膜的材質(zhì)膜的功能164）膜的穩(wěn)定性物理穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度耐壓性耐熱性化學(xué)穩(wěn)定性抗氧化性抗水解性pH范圍化學(xué)惰性4）膜的穩(wěn)定性物理穩(wěn)定性175)膜分離效率滲透通量分離效果滲透通量大分離效率低分離效率高滲透通量低5)膜分離效率滲透通量186)常用的膜分離技術(shù)⑴微濾膜分離Microfilteration

孔徑為0.1-10um,高度均勻，孔隙率較高（35-90%）具有篩分過濾作用的多孔固體連續(xù)介質(zhì)。分類

彎曲孔膜：交錯(cuò)連接的曲折網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)柱狀孔膜：平型貫穿膜璧的柱狀毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)微孔濾膜材料（高分子合成材料）親水性材料：聚醚砜（PES)、磺化聚砜（PAN)、聚酰胺（PA)、聚酯（PET)、聚碳酸酯（PC）、聚砜(PSF）、聚酰亞胺（ＰＩ）疏水性材料：聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、聚氯乙烯（ＰＶＣ）聚丙烯（ＰＰ）、聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）、聚乙烯（ＰＥ）6)常用的膜分離技術(shù)⑴微濾膜分離Micr19

微孔濾膜的特點(diǎn)主要以篩分截留作用達(dá)到分離目的孔徑均勻，過濾精度高孔隙率高，通量大厚度薄，吸附量小無介質(zhì)脫落，不產(chǎn)生二次污染顆粒容納量小，易堵塞主要用途：

氣相、液相中細(xì)菌、固體微粒、有機(jī)膠體物質(zhì)的分離、凈化和濃縮微孔濾膜的特點(diǎn)主要以篩分截留作用達(dá)到分離目的20⑵納濾膜分離

納濾膜分離Nanofilteration孔徑1nm左右，截留分子量200-2000微濾膜和超微濾膜之間納濾膜分離的特點(diǎn)無任何化學(xué)反應(yīng)無需加熱，無相變不破壞生物活性不改變味、香對(duì)無機(jī)鹽有一定截留率⑵納濾膜分離納濾膜分離Nanofilterat21⑶離子交換膜分離離子交換膜構(gòu)成膜的高分子是帶電荷、可解離的活性功能基團(tuán)陽離子交換膜陰離子交換膜

⑶離子交換膜分離離子交換膜22離子交換膜的原理1、陽離子交換膜

含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進(jìn)行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為

2R—SO3H＋Ca2＋

→

（R—SO3)2Ca＋2H+這也是硬水軟化的原理離子交換膜的原理1、陽離子交換膜232、陰離子交換膜

含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等堿性基團(tuán)。它們?cè)谒心苌蒓H-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

R—N（CH3)3OH＋Cl-→

R—N（CH3）3Cl＋OH-

2、陰離子交換膜

含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺247）膜分離技術(shù)的應(yīng)用

⑴工業(yè)純水、超純水的制備⑵水的脫鹽及軟化（海水淡化）⑶