一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法与流程

本发明涉及食品含量检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法。

背景技术：

脱水蔬菜又称复水菜，是将新鲜蔬菜经过洗涤、烘干等加工制作，脱去蔬菜中大部分水分后而制成的一种干菜。蔬菜原有色泽和营养成分基本保持不变。既易于贮存和运输，又能有效地调节蔬菜生产淡旺季节。食用时只要将其浸入清水中即可复原，并保留蔬菜来的色泽、营养和风味。脱水蔬菜生产时，为了能够长久保鲜，常会添加防腐剂。

按照食品添加卫生使用标准，在限量范围内合理使用防腐剂不会对人体造成伤害。但过量或者在非限定范围内使用，就会威海人身安全，影响社会安定和谐。食品工业生产中常用的化学合成类防腐剂为：苯甲酸及其盐类、山梨酸及其盐类和对羟基苯甲酸之类等，若超标使用对人体产生毒副作用。有研究证实过：过量摄入苯甲酸或苯甲酸钠，将会影响肝脏酶对脂肪酸的作用，其次苯甲酸钠中过量钠对人体血压、心脏、肾功能也会形成影响，特别是对心脏、肝脏、肾功能弱的人群而言，苯甲酸和苯甲酸钠的过量摄食是不适合的。

超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在，超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体，因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂，在制药的过程中，一般会使用超临界萃取设备来进行中草药有效物质的萃取，超临界二氧化碳流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。

针对食品的安全问题，食品防腐剂的定性和定量的检测及其重要，脱水蔬菜作为脱水后保鲜复原的新型食品，传统的食品含量检测方法难以适用，主要体现在蔬菜内防腐剂的提取上，由于蔬菜的特性，其根、茎、叶的防腐剂含量具有明显的差别，且提取后残留的基体杂质会干扰防腐剂含量的检测，导致检测精度不高，影响准确定量。

技术实现要素：

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法，它可以实现基于先进的超临界萃取技术，通过萃取剂二氧化碳对蔬菜食品进行防腐剂的提取，并以粉末的形式与二氧化碳流体充分接触，萃取能力强，提取率高，在后期的分离步骤中快速且完全，通过吸附性能超强的活性炭纤维辅助二氧化碳进行防腐剂的分离，分离后通过热水蒸汽逆流解吸获得纯净的防腐剂，在最终的液相色谱分析中种类和含量检测精度高，不易受到杂质干扰，且相比于现有的检测技术来说，由于防腐剂的提取率高，所以检测十分准确，同时满足蔬菜的特性，实现分点对应检测，还能获得蔬菜食品内防腐剂中的分布特性。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法，包括以下步骤：

s1、将蔬菜食品放入液氮中浸泡1-3min，取出后，分点提取各部分；

s2、先后放入球磨机内，将分点提取的各部分磨成细粉后，并称取各部分蔬菜食品粉末质量各5g；

s3、通过超临界萃取设备和萃取剂对各部分蔬菜食品粉末同时进行萃取，萃取完成后进行分离留下萃取物质；

s4、通过脱附剂回收各部分萃取物质后，放入冷冻干燥器中，在-20--10℃的温度下冷冻干燥2-5h，得到溶质；

s5、向上述溶质中加入甲醇定容至25ml，超声振荡5-15min，形成透明溶液；

s6、取上述透明溶液20μl作为待测液，采用液相色谱检测仪对待测液进行分析检测，采用外标工作曲线法进行定性定量测定，检测出防腐剂种类和含量。

进一步的，所述步骤s2中采用50目筛孔的筛子筛选50目以下各部分的蔬菜食品粉末，粉末细度越细与二氧化碳之间的接触面积也越大，萃取效率更高，但是细度过细容易导致细胞结构破裂，因此合适细度的蔬菜食品粉末不但可以促进萃取效率，同时自身不易损伤干扰萃取。

进一步的，所述超临界萃取设备包括储存罐、冷凝罐、加压罐、加热罐和分点萃取罐，且依次通过管道连接，所述分点萃取罐内安装有一对萃取隔板，且一对萃取隔板将分点萃取罐分隔为三个萃取腔，三个所述萃取腔分别对应一个出料口，三个所述出料口均通过管道连接有分离罐，三个所述分离罐的出气口均通过管道连接有同一个液化罐，所述液化罐通过压缩机与储存罐连接，可以同时对各部分的蔬菜食品粉末进行同时提取和分离，且二氧化碳作为萃取剂可以循环使用，绿色环保，且不引入任何杂质，天然无污染，不会影响后续的检测分析。

进一步的，所述分离罐内端安装有弹性多通道气囊，所述分离罐的进气口与弹性多通道气囊之间固定连接有聚流罩，所述弹性多通道气囊内开凿有多个沿竖向均匀分布的无定形吸附通孔，所述无定形吸附通孔内端固定连接有多根密集分布的活性炭纤维，所述弹性多通道气囊内安装有多根均匀分布的电发热丝，在二氧化碳流体经过时，活性炭纤维一方面与流体的接触面积大，吸附效率更高，另一方面活性炭纤维的柔软特性使得其在流体冲击下发生摆动现象，可以主动抓取不同位置流体内的防腐剂物质，不易出现吸附死角，而无定形吸附通孔的不规则且多变的特性，不仅迫使流体出现多向冲击，使得活性炭纤维可以全方位的摆动，停留时间长，可以充分吸附防腐剂，而且无定形吸附通孔在冲击的时候会发生变形拉伸，使得电发热丝发出的热量可以更快向无定形吸附通孔中散发，对流体进行升温，使其快速完全的脱离超临界状态，实现防腐剂的分离，还有就是柔性变形的特性可以保证高压的流体经过时有自膨胀维稳的作用。

进一步的，所述弹性多通道气囊上下两端分别弧线型和直线型，所述无定形吸附通孔从弹性多通道气囊的长度沿中心位置向周向分布逐渐变短，由于流体在聚流罩内的分散特性，中心位置的无定形吸附通孔流速最快，越向外侧分布流速越慢，因此通过改变无定形吸附通孔的长度来满足流体在分流后可以大致以同样的速度完成吸附并汇合回收。

进一步的，所述活性炭纤维的直径为5-20μm，比表面积为1000-1500m2/g，平均孔径为1.0-4.0nm，活性炭纤维具有比粒状活性碳更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子吸附效率高，吸、脱附速度快，可再生循环使用，同时耐酸、碱，耐高温，适应性强，导电性和化学稳定性好，是一种比较理想的环保材料。

进一步的，所述萃取剂为二氧化碳，可以在接近室温(35-40℃)及co2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散，因此，在萃取物中保持着蔬菜食品的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来，co2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好，co2价格便宜，纯度高，容易取得，且在萃取过程中循环使用，从而降低成本。

进一步的，所述二氧化碳的临界点条件为31.2℃、7.39mpa，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度或压力达到萃取目的，压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。

进一步的，所述步骤s4中脱附剂采用热水蒸汽以0.08-0.12l/min的流速对活性炭纤维进行逆向解吸，解吸迅速且彻底，同时温和且无污染。

进一步的，所述步骤s5中液相色谱仪的流动相缓冲液为甲醇、水、醋酸，且体积比分别为40:40:20，流速0.5ml/min。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现基于先进的超临界萃取技术，通过萃取剂二氧化碳对蔬菜食品进行防腐剂的提取，并以粉末的形式与二氧化碳流体充分接触，萃取能力强，提取率高，在后期的分离步骤中快速且完全，通过吸附性能超强的活性炭纤维辅助二氧化碳进行防腐剂的分离，分离后通过热水蒸汽逆流解吸获得纯净的防腐剂，在最终的液相色谱分析中种类和含量检测精度高，不易受到杂质干扰，且相比于现有的检测技术来说，由于防腐剂的提取率高，所以检测十分准确，同时满足蔬菜的特性，实现分点对应检测，还能获得蔬菜食品内防腐剂中的分布特性。

（2）采用50目筛孔的筛子筛选50目以下各部分的蔬菜食品粉末，粉末细度越细与二氧化碳之间的接触面积也越大，萃取效率更高，但是细度过细容易导致细胞结构破裂，因此合适细度的蔬菜食品粉末不但可以促进萃取效率，同时自身不易损伤干扰萃取。

（3）超临界萃取设备包括储存罐、冷凝罐、加压罐、加热罐和分点萃取罐，且依次通过管道连接，分点萃取罐内安装有一对萃取隔板，且一对萃取隔板将分点萃取罐分隔为三个萃取腔，三个萃取腔分别对应一个出料口，三个出料口均通过管道连接有分离罐，三个分离罐的出气口均通过管道连接有同一个液化罐，液化罐通过压缩机与储存罐连接，可以同时对各部分的蔬菜食品粉末进行同时提取和分离，且二氧化碳作为萃取剂可以循环使用，绿色环保，且不引入任何杂质，天然无污染，不会影响后续的检测分析。

（4）分离罐内端安装有弹性多通道气囊，分离罐的进气口与弹性多通道气囊之间固定连接有聚流罩，弹性多通道气囊内开凿有多个沿竖向均匀分布的无定形吸附通孔，无定形吸附通孔内端固定连接有多根密集分布的活性炭纤维，弹性多通道气囊内安装有多根均匀分布的电发热丝，在二氧化碳流体经过时，活性炭纤维一方面与流体的接触面积大，吸附效率更高，另一方面活性炭纤维的柔软特性使得其在流体冲击下发生摆动现象，可以主动抓取不同位置流体内的防腐剂物质，不易出现吸附死角，而无定形吸附通孔的不规则且多变的特性，不仅迫使流体出现多向冲击，使得活性炭纤维可以全方位的摆动，停留时间长，可以充分吸附防腐剂，而且无定形吸附通孔在冲击的时候会发生变形拉伸，使得电发热丝发出的热量可以更快向无定形吸附通孔中散发，对流体进行升温，使其快速完全的脱离超临界状态，实现防腐剂的分离，还有就是柔性变形的特性可以保证高压的流体经过时有自膨胀维稳的作用。

（5）弹性多通道气囊上下两端分别弧线型和直线型，无定形吸附通孔从弹性多通道气囊的长度沿中心位置向周向分布逐渐变短，由于流体在聚流罩内的分散特性，中心位置的无定形吸附通孔流速最快，越向外侧分布流速越慢，因此通过改变无定形吸附通孔的长度来满足流体在分流后可以大致以同样的速度完成吸附并汇合回收。

（6）活性炭纤维的直径为5-20μm，比表面积为1000-1500m2/g，平均孔径为1.0-4.0nm，活性炭纤维具有比粒状活性碳更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子吸附效率高，吸、脱附速度快，可再生循环使用，同时耐酸、碱，耐高温，适应性强，导电性和化学稳定性好，是一种比较理想的环保材料。

（7）萃取剂为二氧化碳，可以在接近室温(35-40℃)及co2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散，因此，在萃取物中保持着蔬菜食品的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来，co2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好，co2价格便宜，纯度高，容易取得，且在萃取过程中循环使用，从而降低成本。

（8）二氧化碳的临界点条件为31.2℃、7.39mpa，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度或压力达到萃取目的，压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。

（9）脱附剂采用热水蒸汽以0.08-0.12l/min的流速对活性炭纤维进行逆向解吸，解吸迅速且彻底，同时温和且无污染。

（10）液相色谱仪的流动相缓冲液为甲醇、水、醋酸，且体积比分别为40:40:20，流速0.5ml/min。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明超临界萃取设备的结构示意图；

图3为本发明分离罐的结构示意图；

图4为本发明活性炭纤维吸附状态的结构示意图；

图5为本发明二氧化碳超临界状态的示意图；

图6为本发明防腐剂提取过程的流程示意图。

图中标号说明：

1储存罐、2冷凝罐、3加压罐、4加热罐、5分点萃取罐、6分离罐、7液化罐、8压缩机、9弹性气囊、10无定形吸附通孔、11活性炭纤维、12电发热丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法，包括以下步骤：

s1、将蔬菜食品放入液氮中浸泡1min，取出后，分点提取各部分；

s2、先后放入球磨机内，将分点提取的各部分磨成细粉后，并称取各部分蔬菜食品粉末质量各5g；

s3、通过超临界萃取设备和萃取剂对各部分蔬菜食品粉末同时进行萃取，萃取完成后进行分离留下萃取物质；

s4、通过脱附剂回收各部分萃取物质后，放入冷冻干燥器中，在-10℃的温度下冷冻干燥2h，得到溶质；

s5、向上述溶质中加入甲醇定容至25ml，超声振荡5min，形成透明溶液；

s6、取上述透明溶液20μl作为待测液，采用液相色谱检测仪对待测液进行分析检测，采用外标工作曲线法进行定性定量测定，检测出防腐剂种类和含量。

步骤s2中采用50目筛孔的筛子筛选50目以下各部分的蔬菜食品粉末，粉末细度越细与二氧化碳之间的接触面积也越大，萃取效率更高，但是细度过细容易导致细胞结构破裂，因此合适细度的蔬菜食品粉末不但可以促进萃取效率，同时自身不易损伤干扰萃取。

请参阅图2，超临界萃取设备包括储存罐1、冷凝罐2、加压罐3、加热罐4和分点萃取罐5，且依次通过管道连接，分点萃取罐5内安装有一对萃取隔板，且一对萃取隔板将分点萃取罐5分隔为三个萃取腔，三个萃取腔分别对应一个出料口，三个出料口均通过管道连接有分离罐6，三个分离罐6的出气口均通过管道连接有同一个液化罐7，液化罐7通过压缩机8与储存罐1连接，可以同时对各部分的蔬菜食品粉末进行同时提取和分离，且二氧化碳作为萃取剂可以循环使用，绿色环保，且不引入任何杂质，天然无污染，不会影响后续的检测分析。

请参阅图3-4，分离罐6内端安装有弹性多通道气囊9，分离罐6的进气口与弹性多通道气囊9之间固定连接有聚流罩，弹性多通道气囊9内开凿有多个沿竖向均匀分布的无定形吸附通孔10，弹性多通道气囊9上下两端分别弧线型和直线型，无定形吸附通孔10从弹性多通道气囊9的长度沿中心位置向周向分布逐渐变短，由于流体在聚流罩内的分散特性，中心位置的无定形吸附通孔10流速最快，越向外侧分布流速越慢，因此通过改变无定形吸附通孔10的长度来满足流体在分流后可以大致以同样的速度完成吸附并汇合回收，无定形吸附通孔10内端固定连接有多根密集分布的活性炭纤维11，活性炭纤维11的直径为5-20μm，比表面积为1000-1500m2/g，平均孔径为1.0-4.0nm，活性炭纤维11具有比粒状活性碳更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，在液相、气相中对有机物和阴、阳离子吸附效率高，吸、脱附速度快，可再生循环使用，同时耐酸、碱，耐高温，适应性强，导电性和化学稳定性好，是一种比较理想的环保材料，弹性多通道气囊9内安装有多根均匀分布的电发热丝12，在二氧化碳流体经过时，活性炭纤维11一方面与流体的接触面积大，吸附效率更高，另一方面活性炭纤维11的柔软特性使得其在流体冲击下发生摆动现象，可以主动抓取不同位置流体内的防腐剂物质，不易出现吸附死角，而无定形吸附通孔10的不规则且多变的特性，不仅迫使流体出现多向冲击，使得活性炭纤维11可以全方位的摆动，停留时间长，可以充分吸附防腐剂，而且无定形吸附通孔10在冲击的时候会发生变形拉伸，使得电发热丝12发出的热量可以更快向无定形吸附通孔10中散发，对流体进行升温，使其快速完全的脱离超临界状态，实现防腐剂的分离，还有就是柔性变形的特性可以保证高压的流体经过时有自膨胀维稳的作用。

请参与图5-6，萃取剂为二氧化碳，可以在接近室温(35-40℃)及co2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散，因此，在萃取物中保持着蔬菜食品的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来，co2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好，co2价格便宜，纯度高，容易取得，且在萃取过程中循环使用，从而降低成本，二氧化碳的临界点条件为31.2℃、7.39mpa，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度或压力达到萃取目的，压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。

步骤s4中脱附剂采用热水蒸汽以0.1l/min的流速对活性炭纤维11进行逆向解吸，解吸迅速且彻底，同时温和且无污染。

步骤s5中液相色谱仪的流动相缓冲液为甲醇、水、醋酸，且体积比分别为40:40:20，流速0.5ml/min。

实施例2：

一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法，包括以下步骤：

s1、将蔬菜食品放入液氮中浸泡2min，取出后，分点提取各部分；

s2、先后放入球磨机内，将分点提取的各部分磨成细粉后，并称取各部分蔬菜食品粉末质量各5g；

s3、通过超临界萃取设备和萃取剂对各部分蔬菜食品粉末同时进行萃取，萃取完成后进行分离留下萃取物质；

s4、通过脱附剂回收各部分萃取物质后，放入冷冻干燥器中，在-15℃的温度下冷冻干燥3h，得到溶质；

s5、向上述溶质中加入甲醇定容至25ml，超声振荡10min，形成透明溶液；

s6、取上述透明溶液20μl作为待测液，采用液相色谱检测仪对待测液进行分析检测，采用外标工作曲线法进行定性定量测定，检测出防腐剂种类和含量。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

一种基于超临界流体萃取的蔬菜食品多点检测方法，包括以下步骤：

s1、将蔬菜食品放入液氮中浸泡3min，取出后，分点提取各部分；

s2、先后放入球磨机内，将分点提取的各部分磨成细粉后，并称取各部分蔬菜食品粉末质量各5g；

s3、通过超临界萃取设备和萃取剂对各部分蔬菜食品粉末同时进行萃取，萃取完成后进行分离留下萃取物质；

s4、通过脱附剂回收各部分萃取物质后，放入冷冻干燥器中，在-20℃的温度下冷冻干燥5h，得到溶质；

s5、向上述溶质中加入甲醇定容至25ml，超声振荡15min，形成透明溶液；

s6、取上述透明溶液20μl作为待测液，采用液相色谱检测仪对待测液进行分析检测，采用外标工作曲线法进行定性定量测定，检测出防腐剂种类和含量。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以实现基于先进的超临界萃取技术，通过萃取剂二氧化碳对蔬菜食品进行防腐剂的提取，并以粉末的形式与二氧化碳流体充分接触，萃取能力强，提取率高，在后期的分离步骤中快速且完全，通过吸附性能超强的活性炭纤维辅助二氧化碳进行防腐剂的分离，分离后通过热水蒸汽逆流解吸获得纯净的防腐剂，在最终的液相色谱分析中种类和含量检测精度高，不易受到杂质干扰，且相比于现有的检测技术来说，由于防腐剂的提取率高，所以检测十分准确，同时满足蔬菜的特性，实现分点对应检测，还能获得蔬菜食品内防腐剂中的分布特性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。