分子蒸餾技術在有效成分分離提純中的應用

□ 李 琪 張 嫻 德陽市食品檢驗重點實驗室 德陽市食品藥品安全檢驗檢測中心

分子蒸餾是一種非平衡的短程液-液蒸餾技術，由于不同物質分子的平均自由程不同，所以它們的表面蒸發(fā)速率也有差異，在高真空的條件下，分子受熱逸出液體表面，使液體中的不同成分在遠低于沸點的溫度下分離。分子蒸餾比起常規(guī)蒸餾具有操作溫度低、被分離物質受熱時間短等優(yōu)點，特別適用高沸點、遇熱易分解、易揮發(fā)、易氧化等物質以及沸點相近的物質的分離，是一種最溫和的分離手段。分子蒸餾技術已持續(xù)發(fā)展了三十多年，并持續(xù)地受到人們的關注。研究人員不斷改進和完善分離裝置，不斷探索和擴展分子蒸餾技術的應用領域，使近年來出現了大批新的專利和應用技術，特別是從二十世紀八十年代末以來興起了回歸自然的潮流，人們越來越傾向于使用天然的功能性物質，進一步促進了分子蒸餾技術的迅速發(fā)展。

我國在20世紀80年代后期引進了幾套用于生產硬脂酸單甘油酯的分子蒸餾生產線，于90年代后期實現了分子蒸餾技術在維生素E、卵磷脂等食品添加劑工業(yè)化提純方面的應用。如今，我國在利用分子蒸餾技術提取各種天然物質等方面已有較多的研究，如從植物油中提取天然維生素E和從魚油中提取DHA、EPA等；在精細化工方面，分子蒸餾技術在不同中間體如食品中的營養(yǎng)成分、中藥中的有效成分等的提取和分離中的應用也越來越多，越來越廣泛。

分子蒸餾的分離特點

操作溫度低

分子蒸餾可以在遠低于沸點的溫度下進行操作，只要溫度可以使蒸汽分子逸出液面即可實現分離，無需達到沸點，因此適合熱敏性物質的分離。分子蒸餾需要較高的真空度，這一條件可進一步降低操作溫度，降低能耗和成本。

操作真空度高

高真空條件下分子的平均自由程增大，有利于提高分離效率。分子蒸餾中，蒸發(fā)面的實際操作真空度遠高于傳統(tǒng)真空蒸餾的操作真空度，有利于保護物料使其不易被氧化。

受熱時間短

物料在分子蒸餾蒸發(fā)的過程中會形成一層很薄的液膜，并被定向推動，輕分子運動平均自由程大于加熱面與冷凝面之間的間距，輕分子由液面逸出，可以很快到達冷凝面，可在幾十秒甚至幾秒內冷凝下來，受熱時間短，可減少物料的熱損失，使易揮發(fā)、熱敏性物質得以更好地保留下來。

成本低、耗能少

比之傳統(tǒng)的蒸餾分離技術，整個分離過程中，分子蒸餾的熱損失少，且分子蒸餾裝置內部真空度高，內部阻力小，使能耗降低，降低了產品的成本。

不可逆性

理論上分子蒸餾是不可逆的，分子蒸餾過程中,分子逸出蒸發(fā)表面，將直接飛射到冷凝面上,不會碰撞其他分子，不會返回蒸發(fā)表面。所以，分子蒸餾可應用于混合物中低分子物質的脫除。

分子蒸餾是一個物理過程，比之化學分離，被分離物可避免化學物質的污染和破壞，可得到無污染、無殘留、無毒、無害且純凈安全的產物。

分子蒸餾技術在食品功能物質提純上的應用

分離提純甘油二脂

甘油二酯是一種應用極為廣泛的乳化劑，在食品中往往和單甘酯及其他乳化劑復配使用，起到乳化、減緩油脂結晶的作用。臨床實驗發(fā)現甘二酯對于改善餐后高血脂和減少體脂積累效果良好，因此，甘油二脂被認為是一種對身體有益的功能性烹飪油。利用分子蒸餾技術可以從大豆油中提純甘油二脂，有報道稱可以利用二級蒸餾得到純度較高的甘油二酯：一級蒸餾溫度為150 ℃可以除掉游離脂肪酸，得到純度為42.64%的甘油二酯，二級蒸餾溫度在230～240 ℃，純度可達到80%。

分離提純二十八烷醇

二十八烷醇可促進降血鈣素的形成，以治療骨質疏松，還具有改善心肌功能，增進體力、精力，提高機體代謝率，降低血清膽固醇和甘油三酯的含量等功能，其用于化妝品能活化皮膚細胞，促進血液循環(huán)和消炎、預防皮膚病等功效。但是，二十八烷醇的特性是易氧化以及對熱不穩(wěn)定，普通的蒸餾方法易使其分解。分子蒸餾技術不需要在高溫下進行，適用于二十八烷醇的分離提純。相關研究人員研究了從米糠蠟中提取二十八烷醇的條件，確定蒸餾溫度和蒸餾壓力是影響其純化效率的主要因素，并確定在溫度150 ℃，壓力66.661 Pa下可以得到較好的二十八烷醇分離純化效率。

分子蒸餾應用于葡萄籽油

葡萄籽是葡萄酒釀造工業(yè)的副產品，通常被用于提煉葡萄籽油。葡萄籽油富含不飽和脂肪酸和維生素E，其亞油酸含量甚至高于大豆油和葵花籽油，具有極高的營養(yǎng)價值。葡萄籽油中的游離脂肪酸含量高會影響葡萄籽油的品質，一般需要用分離手段將其去除。有報道稱，在高蒸發(fā)速率條件下，葡萄籽油中的游離脂肪酸可有效除去,且可在蒸發(fā)溫度高、進料速率快或者蒸發(fā)溫度低、進料速率慢等條件下提高維生素E的回收率。研究人員在1.5 mL/min的高進料速率、蒸發(fā)溫度在220 ℃的條件下，有效地去除了游離脂肪酸，并且還很好的保留了葡萄籽油中的維生素E。

結語

分子蒸餾技術由于其高真空、低溫、低能耗及高效率等優(yōu)點越來越廣泛地用于物質的分離中，然而，分子蒸餾技術也有一些限制，如設備結構限制加熱面積，高真空系統(tǒng)成本較高，生產能力較低等，因而分子蒸餾技術更適用于一些高附加值產品。通過研究人員對分子蒸餾技術的不斷研究和改進，相信它的應用前景將會越來越廣闊。