一种花椒精油及其提取工艺的制作方法

本发明属于食品配料深加工技术领域，尤其涉及一种花椒精油及其提取工艺，以及采用该工艺制得的花椒精油，尤其涉及一种采用亚临界提取工艺制备的花椒精油。

背景技术：

花椒（zanthoxylumbungeanummaxim．）是芸香科花椒属落叶小乔木的果实，因在我国陕川一带种植广泛，故又名“川椒”。作为“八大调味料”之一，花椒味辛而麻，独特的芳香使其广泛应用于食品烹饪中，如川菜中常使用花椒增香提味，以此增加菜肴的口感。花椒经过提取加工可得到花椒精油，其成分主要包括柠檬烯、花椒烯、花椒酰胺以及植物甾醇和不饱和有机酸等，该类物质是花椒香味的主要来源，可作为高档的调味品、香料用在食品行业，同时研究发现花椒精油还有较强的药理活性，如杀虫杀菌、止痛止痒的功效。

长期以来，花椒的主要产品形式为花椒粒或花椒粉，使用范围受到限制，运输和保藏成本较高。花椒精油是花椒的源次生代谢物质，也是花椒香气的主要来源。作为一种花椒深加工产品，花椒精油不仅是一种重要的食品添加剂和调味料，还具有较强的药理活性，如杀虫、抑菌、抗炎镇痛、抗肿瘤、抗氧化和抑制血小板凝集等，在医药、化妆品和农业等领域都有较大的应用前景，具有广泛的开发利用价值。花椒精油中的挥发油和麻味素是产生花椒特有风味的主要成分，挥发油由烯烃类、醇类、酮类、醛类等多种化合物组成，具有较好的脂溶性，而花椒中麻味素的主要成分是酰胺类化合物，溶于热乙醇、苯，微溶于水，不溶于石油醚，主要存在于花椒果皮中，也有少部分存在于花椒的花和叶中。

花椒精油的巨大开发前景使得该产品的提取已成为现阶段食药行业的研究热点。有关花椒精油的提取方法涉及压榨法、水蒸气蒸馏法、浸取法、微波法等，其中压榨法、水蒸气蒸馏法、浸取法存在出油率不高或者能耗较大的缺点，使其在工业放大过程中受到了一定的限制；此外，由这些方法得到的花椒精油的主要成分虽然大致相同，但因提取方法的差异和研究材料的不同，都导致了最终精油的提取效率、化学成分和其含量具有一定的差异，部分方法还存在提取效率低，有效成分不完整，产品风味与天然花椒有较大差异。水蒸汽蒸馏法用于花椒成分的提取也有报道，但该种方法的操作温度较高、能耗大、会导致花椒中特征香味和麻味成分不同程度的损失或破坏，而且对原料中脂溶性成分的萃取效率较低，资源利用率较低。而有机溶剂法则存在有机溶剂残留及有益组分损失的问题，因而不鼓励使用。超临界和亚临界萃取技术是一种新型油脂萃取技术，具有无溶剂残留，提取率高，保护有益成分等优点，例如超临界二氧化碳萃取技术和亚临界丙烷萃取技术。超临界二氧化碳萃取技术指的是在超临界条件下使用二氧化碳作为萃取溶剂提取油脂，萃取工艺操作简单，耗时短、产品质量高等优点。但是运行过程采用高压，压力通常≥27mpa，对设备要求高，且投资成本高；此外，油脂在二氧化碳中溶解度低，油脂的提取效率有限，为81％左右；且需要热能将溶剂从油中蒸发，运行成本高。

亚临界流体萃取技术是指以亚临界流体作为萃取溶剂，在低于其临界温度和临界压力的条件下，高效、快速、简单地将物料分离出目标产物的技术手段且这种技术具有节约能源、运行成本低等优点。目前，亚临界萃取技术已普遍应用于天然色素、植物精油和油脂等天然产物的提取与分离纯化过程。但是花椒籽毛油中含有大量不饱和脂肪酸，酸值与蜡值都比较高，酸值一般为40~60mgkoh/g，口感差，后续加工工艺成本较高、成品油的得油率低。

申请号为201010134174.9的中国专利公开一种从花椒籽中萃取花椒籽油脂的方法，该方法利用了亚临界技术萃取了花椒籽毛油，但该方法提取毛油后仅通过简单的离心处理，所得的成品油达不到食用油标准。申请号为201910761277.9的中国专利公开了一种低酸值花椒籽油的加工工艺，该方法在亚临界萃取毛油后，利用二次脱酸的方式提高了出油率，降低了工艺成本，但在后续精炼过程中依然没有解决风味物质在高温下挥发殆尽的问题，所制得的花椒籽油虽然可以达到国家食用油标准，但是风味物质尤其是香味浓郁的β-水芹烯、丁酮、土青木香烯、β-月桂烯等多种芳香精油的缺失影响了消费者的感官享受。

如何改进现有的亚临界流体萃取花椒精油的技术，以获得一种低成本、高出油率并能保持花椒精油特有风味的可操作性强的花椒精油的制备方法，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种花椒精油的提取工艺。本发明方法能够同时提取出花椒中挥发油和麻味素等有效特征成分，最大程度上保留花椒的特有香味和麻味，有效避免资源浪费。本发明另一目的在于提供上述方法得到的花椒精油。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种花椒精油的提取工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：

（1）预处理：新鲜花椒除杂后反复冻融2~3次，随后自然放置至恢复室温，再将花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）粗提取：将花椒粉末先进行蒸馏粗提取，分离蒸馏水后，得油状粗提物备用；

（3）精提取：将油状粗提物进行精提取，得精提取油脂备用；

（4）亚临界提取：将精提取油脂进行亚临界流体萃取，得半成品精油；

（5）精制：将半成品精油进行分离，最后以吸附剂进行吸附，过滤，得花椒精油。

进一步的，步骤（1）所述冻融条件为：先于-12~-6℃下冷冻6~8min，并于常温下解冻。

进一步的，步骤（2）所述蒸馏条件为：水蒸气下回流提取3~4h，收集蒸馏液，冷却至室温后置于油水分离器中分离，油层干燥、分离，即得油状粗提物。

进一步的，步骤（3）所述精提取条件为：在60~80℃、真空度40~80mbar、流量0.5~1.5ml/ml、刮膜转速60~300r/min下进行蒸馏，蒸馏结束后将其冷却，分离轻组分，即为精提取油脂。

进一步的，所述冷却温度为-8℃~-2℃。

进一步的，步骤（4）所述亚临界提取条件为：温度35~55℃，压强0.75~0.95mpa，萃取3~5次，每次萃取时间40~60min。

进一步的，步骤（5）所述分离条件为：温度48~55℃，压强8~10mpa。

进一步的，步骤（5）所述吸附条件为：于48~56℃下吸附2~4次，每次吸附30min。

进一步的，所述吸附剂为硅藻土与膨润土的混合物。

本发明还公开了一种上述任一提取工艺制得的花椒精油。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

1、本发明操作简单且具有良好的稳定性，设备的设计制造成本和运行成本低，容易实现规模化生产。

2、采用本发明制得的花椒精油有效保留了花椒中的风味物质，整个工艺有效防止花椒中的活性物质钝化或失活，且工艺上能有效延长花椒精油的保藏时间、减少加热处理对食品品质的影响。

3、本发明先对花椒先进行冻融处理再进行粉碎，加速了花椒细胞中风味物质释放到提取介质中，使其经过后期蒸馏时快速挥发；采用粗提取→精提取→亚临界提取→精制处理后，能有效提高花椒精油的生物碱得率、精油得率、挥发油提取率与麻味素提取率，最大程度上保留了油脂的自然香味，使得花椒精油更具风味。

4、本发明未使用各类添加物和有机溶剂，相比于现有技术中采用有机溶剂提取而言，极大地保留了挥发油的原始香味，得到的花椒挥发油香气更加充裕，且因没有采用有机溶剂，进而省去了后续的去溶剂处理步骤，处理更加方便的同时不会使得到的挥发油残留有机溶剂，更加安全无污染。

需要说明的是本发明的技术效果是个工艺步骤及参数相互协同、相互作用的结果，并非简单的工艺的叠加，各工艺的有机结合产生的效果远远超过各单一工艺功能和效果的叠加，具有较好的先进性和实用性。

附图说明

图1为实施例1、对比例1-3制得的花椒精油进行生物碱得率与精油得率结果，图1中各项图例从左至右依次为实施例1、对比例1、对比例2、对比例3。

图2为实施例1、对比例1-3制得的花椒精油进行挥发油提取率与麻味素提取率测定结果，图2中各项图例从左至右依次为实施例1、对比例1、对比例2、对比例3。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种花椒精油的提取工艺

（1）预处理：新鲜花椒除杂后反复冻融2次，冻融条件：先于-9℃下冷冻7min，并于常温下解冻；随后自然放置至恢复室温，再将花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）粗提取：将花椒粉末先进行蒸馏粗提取，蒸馏条件为：水蒸气下回流提取3.5h，收集蒸馏液，冷却至室温后置于油水分离器中分离，油层干燥，分离蒸馏水后，即得油状粗提物备用；

（3）精提取：将油状粗提物进行精提取，在70℃、真空度60mbar、流量1ml/ml、刮膜转速180r/min下进行蒸馏，蒸馏结束后在-5℃下将其冷却，分离轻组分，得精提取油脂备用；

（4）亚临界提取：将精提取油脂进行亚临界流体萃取，在温度45℃，压强0.85mpa下萃取4次，每次萃取时间50min，得半成品精油；

（5）精制：将半成品精油在温度51℃，压强9mpa下进行分离，最后于52℃下吸附3次，每次吸附30min，吸附剂为硅藻土与膨润土的混合物，过滤后，得花椒精油。

实施例2

一种花椒精油的提取工艺

（1）预处理：新鲜花椒除杂后反复冻融2次，冻融条件：先于-12℃下冷冻6min，并于常温下解冻；随后自然放置至恢复室温，再将花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）粗提取：将花椒粉末先进行蒸馏粗提取，蒸馏条件为：水蒸气下回流提取3h，收集蒸馏液，冷却至室温后置于油水分离器中分离，油层干燥，分离蒸馏水后，即得油状粗提物备用；

（3）精提取：将油状粗提物进行精提取，在60℃、真空度40mbar、流量0.5ml/ml、刮膜转速60r/min下进行蒸馏，蒸馏结束后在-8℃下将其冷却，分离轻组分，得精提取油脂备用；

（4）亚临界提取：将精提取油脂进行亚临界流体萃取，在温度35℃，压强0.75mpa下萃取3次，每次萃取时间40min，得半成品精油；

（5）精制：将半成品精油在温度48℃，压强8mpa下进行分离，最后于48℃下吸附2次，每次吸附30min，吸附剂为硅藻土与膨润土的混合物，过滤后，得花椒精油。

实施例3

一种花椒精油的提取工艺

（1）预处理：新鲜花椒除杂后反复冻融3次，冻融条件：先于-6℃下冷冻8min，并于常温下解冻；随后自然放置至恢复室温，再将花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）粗提取：将花椒粉末先进行蒸馏粗提取，蒸馏条件为：水蒸气下回流提取4h，收集蒸馏液，冷却至室温后置于油水分离器中分离，油层干燥，分离蒸馏水后，即得油状粗提物备用；

（3）精提取：将油状粗提物进行精提取，在80℃、真空度80mbar、流量1.5ml/ml、刮膜转速300r/min下进行蒸馏，蒸馏结束后在-2℃下将其冷却，分离轻组分，得精提取油脂备用；

（4）亚临界提取：将精提取油脂进行亚临界流体萃取，在温度55℃，压强0.95mpa下萃取5次，每次萃取时间60min，得半成品精油；

（5）精制：将半成品精油在温度55℃，压强10mpa下进行分离，最后于56℃下吸附4次，每次吸附30min，吸附剂为硅藻土与膨润土的混合物，过滤后，得花椒精油。

对比例1

相比实施例1取消反复冻融这一操作，其余步骤同实施例1

（1）预处理：新鲜花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）粗提取：将花椒粉末先进行蒸馏粗提取，蒸馏条件为：水蒸气下回流提取3.5h，收集蒸馏液，冷却至室温后置于油水分离器中分离，油层干燥，分离蒸馏水后，即得油状粗提物备用；

（3）精提取：将油状粗提物进行精提取，在70℃、真空度60mbar、流量1ml/ml、刮膜转速180r/min下进行蒸馏，蒸馏结束后在-5℃下将其冷却，分离轻组分，得精提取油脂备用；

（4）亚临界提取：将精提取油脂进行亚临界流体萃取，在温度45℃，压强0.85mpa下萃取4次，每次萃取时间50min，得半成品精油；

（5）精制：将半成品精油在温度51℃，压强9mpa下进行分离，最后于52℃下吸附3次，每次吸附30min，吸附剂为硅藻土与膨润土的混合物，过滤后，得花椒精油。

对比例2

相比实施例1取消粗提取与精提取这一操作，其余步骤同实施例1

（1）预处理：新鲜花椒除杂后反复冻融2次，冻融条件：先于-9℃下冷冻7min，并于常温下解冻；随后自然放置至恢复室温，再将花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）亚临界提取：将花椒粉进行亚临界流体萃取，在温度45℃，压强0.85mpa下萃取4次，每次萃取时间50min，得半成品精油；

（3）精制：将半成品精油在温度51℃，压强9mpa下进行分离，最后于52℃下吸附3次，每次吸附30min，吸附剂为硅藻土与膨润土的混合物，过滤后，得花椒精油。

对比例3

相比实施例1取消精制这一操作，其余步骤同实施例1

（1）预处理：新鲜花椒除杂后反复冻融2次，冻融条件：先于-9℃下冷冻7min，并于常温下解冻；随后自然放置至恢复室温，再将花椒破碎成粉，得花椒粉备用；

（2）粗提取：将花椒粉末先进行蒸馏粗提取，蒸馏条件为：水蒸气下回流提取3.5h，收集蒸馏液，冷却至室温后置于油水分离器中分离，油层干燥，分离蒸馏水后，即得油状粗提物备用；

（3）精提取：将油状粗提物进行精提取，在70℃、真空度60mbar、流量1ml/ml、刮膜转速180r/min下进行蒸馏，蒸馏结束后在-5℃下将其冷却，分离轻组分，得精提取油脂备用；

（4）亚临界提取：将精提取油脂进行亚临界流体萃取，在温度45℃，压强0.85mpa下萃取4次，每次萃取时间50min，得花椒精油。

试验例1

选择实施例1、对比例1-3制得的花椒精油进行生物碱得率与精油得率进行测定，具体情况详见图1（图1中各项图例从左至右依次为实施例1、对比例1、对比例2、对比例3）。选择实施例1、对比例1-3制得的花椒精油进行挥发油提取率与麻味素提取率进行测定，具体情况详见图2（图2中各项图例从左至右依次为实施例1、对比例1、对比例2、对比例3）。

根据图1的结果可知，采用本工艺制得的花椒精油在生物碱得率与精油得率上均显著高于对比例1-3（p＜0.05），差异有统计学意义。根据图2的结果可知，采用本工艺制得的花椒精油在挥发油提取率与麻味素提取率上均显著高于对比例1-3（p＜0.05），差异有统计学意义。

由此可见，采用粗提取→精提取→亚临界提取→精制处理后，有效保留了花椒中的风味物质，防止花椒中的活性物质钝化或失活。先对花椒先进行冻融处理再进行粉碎，加速了花椒细胞中风味物质释放到提取介质中，使其经过后期蒸馏时快速挥发；能有效提高花椒精油的生物碱得率、精油得率、挥发油提取率与麻味素提取率，最大程度上保留了油脂的自然香味，使得花椒精油更具风味。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。