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1、 食品添加剂在食品工业中的应用 摘要：介绍分子蒸馏的特点及其在食品工业中的应用。 关键词：分子蒸馏；食品工业；应用 中图分类号：TS203文献标识码：E文章编号：1672-979X(2007)10-0072-02 Molecular Distillation Technology and Its Application in Food Industry WANG Li-Hua，DING Hong-Jun，LI Er-Chun，JIN Xiao-Hui (Department of Food Engineering, Shaanxi Normal University, Xian 710000,
2、 China) Abstract：The concept, basic principles, advantages of molecular distillation and its applications in food industry is introduced. Key words：molecular distillation; food industry; application 分子蒸馏（molecular distillation）又称短程蒸馏（shortpath distillation），是一种非平衡蒸馏。不同物质的分子由于运动速度和有效分子直径不同而具有不同的分子运动平
3、均自由程，分子蒸馏就是利用这一差别在高真空（0.51 Pa）下实现物质的分别，待分别组分在远低于常压沸点的温度下挥发。分子蒸馏受热液体呈0.5 mm左右薄膜状，加热面与冷凝面间距小于轻分子的平均自由程，液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面，在蒸馏温度下一般只停留几秒至几十秒。分子蒸馏特殊适合分别高沸点、黏度大、热敏性的自然物料，可有效避开物质的氧化分解，脱除混合液中低分子物质如有机溶剂、臭味物等1，2。分子蒸馏已胜利应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料工业等行业。现对分子蒸馏技术在食品工业中的应用作一介绍。 1制取自然维生素E 维生素E是人体内重要的自然抗氧化剂。在食品生产中主要用作脂
4、肪和含油食品的抗氧化剂。植物油脂脱臭时得到的馏出物是制取自然维生素E的主要原料。利用分子蒸馏法提纯自然维生素E，设备简洁，操作简单，效率高，不会引入其他杂质。栾礼侠等3用分子蒸馏法提取自然维生素E，进料速率250 mL/h，操作压力0.1 Pa，蒸馏温度130160 ，搅拌速度130 r/min。应用刮膜式分子蒸馏设备提纯自然维生素E粗产品原料，经三级分别可将原料中的自然维生素E含量由3 %提高到80 %。 2分别提纯单脂肪酸甘油酯 单甘酯是食品德业中重要的乳化剂，无毒、无味，可改善食品风味、提高食品品质，起到乳化、起酥、膨松、保鲜等作用，其用量占食品乳化剂总用量的2/3。在医药、化妆品等方面
5、也被广泛应用4。 单甘酯一般是通过干脆酯化或甘油酯交换反应合成，其反应产物40 %50 %是单甘酯。目前国际上高纯度单甘酯需求占50 %。由于油脂沸点很高，要得到高纯度的单甘酯须用分子蒸馏技术。其工艺过程为：氢化动植物油脂与甘油进行酯交换，过滤后反应混合物送入分子蒸馏装置；第一级140、500 Pa脱水、脱气，除去部分甘油；其次级175 、75 Pa除去剩余甘油和游离脂肪酸；第三级200210、0.5 Pa蒸馏出单甘酯除去双酯和三酯；最终液态蒸馏单酯进入喷雾系统制粉5。 3制取类胡萝卜素 类胡萝卜素等自然食用色素是必需的维生素来源，具有抗菌和防病的作用。制取类胡萝卜素的传统方法有皂化提取法、吸
6、附和酯基转移法，但溶剂残留会影响产品质量。Batistella等6用分子蒸馏技术从棕榈油回收类胡萝卜素，其含量达3 000 mg/kg。钟耕等7用分子蒸馏法从脱蜡的甜橙油中提取类胡萝卜素，不含有机溶剂，且产品色价高。 辣椒红色素是从辣椒果皮中提取的优良自然类胡萝卜素，具有良好的耐受性和强着色力，广泛用于食品、医药、化妆品等行业。传统用溶剂浸提辣椒红色素，经一般真空蒸馏脱溶剂处理后仍残留1 %2 %的溶剂，达不到卫生标准要求。用分子蒸馏处理，残留溶剂小于50 mg/ kg，达到并超过了FAO/WHO和我国国家标准8。 4分别不饱和脂肪酸 3型不饱和脂肪酸是人类必需的脂肪酸，其中的二十二碳六烯酸（
7、DHA）和二十碳五烯酸（EPA）具有良好的保健功能。从海鱼或其下脚料制取DHA和EPA的生产工艺，包括分子蒸馏法的应用在有关专著中有系统介绍9。徐世民等10用分子蒸馏法富集海狗油中的多不饱和脂肪酸，进料速率80 mL/，预热温度80 ，刮膜器转速250 r/min，蒸馏温度120 ，压力15 P a时，经过一级分子蒸馏，得到EPA和DHA总含量为54.86%的海狗油产品，收率为92.7%。 傅红等11探讨了多级分子蒸馏法制取鱼油中多不饱和脂肪酸的工艺，蒸馏温度110 以上，蒸馏压力20 Pa以下时，经过三级串联分子蒸馏，得到高碳链不饱和脂肪酸占90.96%的鱼油产品。 5制取植物有效成分 大蒜
8、的主要生理活性成分是大蒜精油中的含硫化合物，如大蒜素、大蒜辣素等，热稳定性差。 张忠义等12用超临界CO2流体提取技术和分子蒸馏技术制取分别大蒜化学成分，在较低的温度下得到种主要成分。分别效果大大好于一般蒸馏法。 毛叶木姜子为樟科木姜子属小乔木，其干燥成熟果实在我国湖北西部等地作“荜澄茄”入药。果实挥发油的主要成分为柠檬醛。王发松等13用分子蒸馏技术对毛叶木姜子果挥发油所含的柠檬醛进行了分别纯化。所得柠檬醛纯度达到95%，产率为53%（柠檬醛/毛叶木姜子果油），柠檬醛损失率仅为15%。 王发松等13用分子蒸馏技术分别纯化经超临界CO2提取干姜油，结果显示，此法能较好地分别姜油中的萜类和姜烯酚类
9、化合物，且能将姜烯酚类化合物相对含量提高到85%以上。 6结语 当前，自然食品日益受到人们的欢迎，然而传统的加工往往会破坏自然食品原料中的热敏性养分素，或在食品中残留有害化学物质。分子蒸馏技术的最大特点是能尽量保持食品的自然性，且具有加工温度低、无毒、无害、无残留物、无污染、分别效率高等特点。尤其适用于热敏性自然养分素的提取分别和精制，在食品工业中应用前景非常广袤。 参考文献 1卓震，许进文，张晶. 分子蒸馏技术分析J. 化工装备技术，2005，26（6）：29-33. 2宋丹. 分子蒸馏技术的特点及其在中药有效成分分别方面的应用J. 时珍国医国药，2004，（3）：（3），02. 3栾礼侠，
10、许松林，任艳奎. 分子蒸馏技术提纯自然维生素E的工艺探讨J. 中国粮油学报，2006，21（1）：100-103. 4时宏，郭洪. 面对21世纪的分子蒸馏单甘酯工业J. 中国油脂，2000，25（4）：38-41. 5龚春晖. 分子蒸馏技术及其在油脂工业中的应用J. 西部粮油科技，2005，25（6）：23-25. 6Batistella C B , Morase E B , Maciel Filio R , et al. Molecular distillation process for recovering and carotenoids from palm oilJ. Appl Bio
11、chem Biotechnol, 2002, (98): 1149-1159. 7钟耕，吴永娴，曾儿坤. 自然类胡萝卜素的提取新工艺J. 四川日化，1995，（3）：6-9. 8刘红梅. 分子蒸馏技术在自然产物分别与提纯方面的应用J. 河南化工，2004，（4）：10-12. 9易杨华，焦炳华. 现代海洋药物学M. 北京：科学出版社，2006：509-515. 10 徐世民，刘颖，胡晖. 分子蒸馏富集海狗油中多不饱和脂肪酸J. 化学工业与工程，2006，23（6）：465-498. 11 傅红，裘爱咏. 分子蒸馏法制备鱼油多不饱和脂肪酸J. 无锡轻工高校学报，2002，21（6）：617-62
12、1. 12 张忠义，雷正杰，王鹏，等. 超临界2萃取-分子蒸馏对大蒜化学成分的提取与分别J. 分析测试学报，2002，21（1）：65-67. 13 王发松，黄世亮，胡海燕. 柠檬醛分子蒸馏纯化新工艺与毛叶木姜子果油成分分析J. 自然产物探讨与开发，2003，（4）：55-57. 14 王发松，胡海燕，黄世亮，等. 姜油的分子蒸馏纯化与化学成分分析J. 中国医药工业杂志，2003，84（3）：125-127. 分子蒸馏（molecular distillation）又称短程蒸馏（shortpath distillation），是一种非平衡蒸馏。不同物质的分子由于运动速度和有效分子直径不同而具有
13、不同的分子运动平均自由程，分子蒸馏就是利用这一差别在高真空（0.51 Pa）下实现物质的分别，待分别组分在远低于常压沸点的温度下挥发。分子蒸馏受热液体呈0.5 mm左右薄膜状，加热面与冷凝面间距小于轻分子的平均自由程，液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面，在蒸馏温度下一般只停留几秒至几十秒。分子蒸馏特殊适合分别高沸点、黏度大、热敏性的自然物料，可有效避开物质的氧化分解，脱除混合液中低分子物质如有机溶剂、臭味物等1，2。分子蒸馏已胜利应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料工业等行业。现对分子蒸馏技术在食品工业中的应用作一介绍。 1制取自然维生素E 维生素E是人体内重要的自然抗氧化剂。在食品
14、生产中主要用作脂肪和含油食品的抗氧化剂。植物油脂脱臭时得到的馏出物是制取自然维生素E的主要原料。利用分子蒸馏法提纯自然维生素E，设备简洁，操作简单，效率高，不会引入其他杂质。栾礼侠等3用分子蒸馏法提取自然维生素E，进料速率250 mL/h，操作压力0.1 Pa，蒸馏温度130160 ，搅拌速度130 r/min。应用刮膜式分子蒸馏设备提纯自然维生素E粗产品原料，经三级分别可将原料中的自然维生素E含量由3 %提高到80 %。 2分别提纯单脂肪酸甘油酯 单甘酯是食品德业中重要的乳化剂，无毒、无味，可改善食品风味、提高食品品质，起到乳化、起酥、膨松、保鲜等作用，其用量占食品乳化剂总用量的2/3。在医
15、药、化妆品等方面也被广泛应用4。 单甘酯一般是通过干脆酯化或甘油酯交换反应合成，其反应产物40 %50 %是单甘酯。目前国际上高纯度单甘酯需求占50 %。由于油脂沸点很高，要得到高纯度的单甘酯须用分子蒸馏技术。其工艺过程为：氢化动植物油脂与甘油进行酯交换，过滤后反应混合物送入分子蒸馏装置；第一级140、500 Pa脱水、脱气，除去部分甘油；其次级175 、75 Pa除去剩余甘油和游离脂肪酸；第三级200210、0.5 Pa蒸馏出单甘酯除去双酯和三酯；最终液态蒸馏单酯进入喷雾系统制粉5。 3制取类胡萝卜素 类胡萝卜素等自然食用色素是必需的维生素来源，具有抗菌和防病的作用。制取类胡萝卜素的传统方法
16、有皂化提取法、吸附和酯基转移法，但溶剂残留会影响产品质量。Batistella等6用分子蒸馏技术从棕榈油回收类胡萝卜素，其含量达3 000 mg/kg。钟耕等7用分子蒸馏法从脱蜡的甜橙油中提取类胡萝卜素，不含有机溶剂，且产品色价高。 辣椒红色素是从辣椒果皮中提取的优良自然类胡萝卜素，具有良好的耐受性和强着色力，广泛用于食品、医药、化妆品等行业。传统用溶剂浸提辣椒红色素，经一般真空蒸馏脱溶剂处理后仍残留1 %2 %的溶剂，达不到卫生标准要求。用分子蒸馏处理，残留溶剂小于50 mg/ kg，达到并超过了FAO/WHO和我国国家标准8。 4分别不饱和脂肪酸 3型不饱和脂肪酸是人类必需的脂肪酸，其中的
17、二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）具有良好的保健功能。从海鱼或其下脚料制取DHA和EPA的生产工艺，包括分子蒸馏法的应用在有关专著中有系统介绍9。徐世民等10用分子蒸馏法富集海狗油中的多不饱和脂肪酸，进料速率80 mL/，预热温度80 ，刮膜器转速250 r/min，蒸馏温度120 ，压力15 P a时，经过一级分子蒸馏，得到EPA和DHA总含量为54.86%的海狗油产品，收率为92.7%。 傅红等11探讨了多级分子蒸馏法制取鱼油中多不饱和脂肪酸的工艺，蒸馏温度110 以上，蒸馏压力20 Pa以下时，经过三级串联分子蒸馏，得到高碳链不饱和脂肪酸占90.96%的鱼油产品。 5制取植
18、物有效成分 大蒜的主要生理活性成分是大蒜精油中的含硫化合物，如大蒜素、大蒜辣素等，热稳定性差。 张忠义等12用超临界CO2流体提取技术和分子蒸馏技术制取分别大蒜化学成分，在较低的温度下得到种主要成分。分别效果大大好于一般蒸馏法。 毛叶木姜子为樟科木姜子属小乔木，其干燥成熟果实在我国湖北西部等地作“荜澄茄”入药。果实挥发油的主要成分为柠檬醛。王发松等13用分子蒸馏技术对毛叶木姜子果挥发油所含的柠檬醛进行了分别纯化。所得柠檬醛纯度达到95%，产率为53%（柠檬醛/毛叶木姜子果油），柠檬醛损失率仅为15%。 王发松等13用分子蒸馏技术分别纯化经超临界CO2提取干姜油，结果显示，此法能较好地分别姜油中
19、的萜类和姜烯酚类化合物，且能将姜烯酚类化合物相对含量提高到85%以上。 6结语 当前，自然食品日益受到人们的欢迎，然而传统的加工往往会破坏自然食品原料中的热敏性养分素，或在食品中残留有害化学物质。分子蒸馏技术的最大特点是能尽量保持食品的自然性，且具有加工温度低、无毒、无害、无残留物、无污染、分别效率高等特点。尤其适用于热敏性自然养分素的提取分别和精制，在食品工业中应用前景非常广袤。 参考文献 1卓震，许进文，张晶. 分子蒸馏技术分析J. 化工装备技术，2005，26（6）：29-33. 2宋丹. 分子蒸馏技术的特点及其在中药有效成分分别方面的应用J. 时珍国医国药，2004，（3）：（3），0
20、2. 3栾礼侠，许松林，任艳奎. 分子蒸馏技术提纯自然维生素E的工艺探讨J. 中国粮油学报，2006，21（1）：100-103. 4时宏，郭洪. 面对21世纪的分子蒸馏单甘酯工业J. 中国油脂，2000，25（4）：38-41. 5龚春晖. 分子蒸馏技术及其在油脂工业中的应用J. 西部粮油科技，2005，25（6）：23-25. 6Batistella C B , Morase E B , Maciel Filio R , et al. Molecular distillation process for recovering and carotenoids from palm oilJ.
21、Appl Biochem Biotechnol, 2002, (98): 1149-1159. 7钟耕，吴永娴，曾儿坤. 自然类胡萝卜素的提取新工艺J. 四川日化，1995，（3）：6-9. 8刘红梅. 分子蒸馏技术在自然产物分别与提纯方面的应用J. 河南化工，2004，（4）：10-12. 9易杨华，焦炳华. 现代海洋药物学M. 北京：科学出版社，2006：509-515. 10 徐世民，刘颖，胡晖. 分子蒸馏富集海狗油中多不饱和脂肪酸J. 化学工业与工程，2006，23（6）：465-498. 11 傅红，裘爱咏. 分子蒸馏法制备鱼油多不饱和脂肪酸J. 无锡轻工高校学报，2002，21（6）：617-621. 12 张忠义，雷正杰，王鹏，等. 超临界2萃取-分子蒸馏对大蒜化学成分的提取与分别J. 分析测试学报，2002，21（1）：65-67. 13 王发松，黄世亮，胡海燕. 柠檬醛分子蒸馏纯化新工艺与毛叶木姜子果油成分分析J. 自然产物探讨与开发，2003，（4）：55-57. 14 王发松，胡海燕，黄世亮，等. 姜油的分子蒸馏纯化与化学成分分析J. 中国医药工业杂志，2003，84（3）：125-127.