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本文主要研究了以螺旋藻为原料,采用超声辅助提取法、微波辅助提取法和超临界CO2萃取法提取叶绿素a。通过单因素实验和响应面分析实验,得到螺旋藻中叶绿素a的各提取过程优化的工艺条件,并比较了各提取工艺的优势和不足,为产业化提供参考。本研究主要内容包括:
⑴超声辅助提取螺旋藻中叶绿素a的实验研究表明,该提取过程优化的工艺条件为:超声提取时间56.3min、提取溶剂为乙醇浓度51.7%(V/V)的乙醇/丙酮混合溶液、液料比7.8mL/g,提取级数为一级。此时,叶绿素a提取率可达到1.16%。采用Design-Expert7.0.0软件对实验数据进行拟合,建立了稳定性和可靠性均较好的超声辅助提取螺旋藻中叶绿素a的工艺数学模型。主要因素的主效应关系为:超声提取时间>乙醇浓度>液料比。与常规溶剂提取法的对比实验结果表明,采用超声辅助提取工艺提取螺旋藻中的叶绿素a,提取率远远优于常规溶剂提取工艺。
⑵微波辅助提取螺旋藻中叶绿素a的实验研究表明,该提取过程优化的工艺条件为:50%(V/V)丙酮/水溶液作为破壁助剂、破壁助剂用量10mL、微波辐射时间60s、乙醇提取时间41.0min、提取温度57.8℃、液料比9.3mL/g,提取级数为一级。此时,叶绿素a提取率可达到1.22%。采用Design-Expert7.0.0软件对实验数据进行拟合,建立了稳定性和可靠性均较好的微波辅助提取螺旋藻中叶绿素a的工艺数学模型。主要因素的主效应关系为:提取温度>提取时间>液料比。与常规溶剂提取法的对比实验结果表明,采用微波辅助提取工艺提取螺旋藻中的叶绿素a,提取率远远优于常规溶剂提取工艺。
⑶超临界CO2萃取螺旋藻中叶绿索a的实验研究表明,该提取过程优化的工艺条件为:夹带剂选用60%(V/V)乙醇/水溶液,夹带剂用量21.2mL,静态浸取时间1h,萃取时间2h,萃取压力48.7MPa,萃取温度53.2℃,CO2流速10g/min。此时,叶绿素a提取率可达0.684%。采用 Design-Expert7.0.0软件对实验数据进行拟合,建立了稳定性和可靠性均较好的超临界CO2萃取螺旋藻中叶绿素a的工艺数学模型。主要因素的主效应关系为:萃取压力>萃取温度>夹带剂用量。与常规溶剂提取法的对比实验结果表明,无央带剂时,超临界CO2萃取螺旋藻中的叶绿素a,其提取率远低于常规溶剂提取法。而夹带剂的加入,使得超临界CO2萃取法的提取率高于常规溶剂提取法。
⑷在提取工艺参数、产品纯度、工艺可操作性及提取工艺对环境的污染等方面的比较表明,超声辅助提取法、微波辅助提取法和超临界CO2萃取法各具优势和不足。