《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》是福建仙芝樓生物科技有限公司於2010年6月18日申請的專利，該專利公布號為CN101845361A，公布日為2010年9月29日，發明人是李曄、姚渭溪。該發明涉及靈芝孢子粉的深加工技術，特別是利用超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法。
《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》包括以下步驟：破壁、制粒、整粒過篩、提取靈芝孢子油、分級降壓分段收集靈芝孢子油：將靈芝孢子粉粒放入提取釜，通入超臨界CO2，壓力在10-30兆帕，溫度在35-60℃；溶解有孢子油的超臨界CO2由提取釜進入一級分離釜，釜內壓力在10-12兆帕，溫度40-60℃，分段收集0.5-1.0小時/段；經閥門降壓進入二級分離釜，釜內壓力在5-7兆帕，溫度40-60℃，分段收集0.5-1.0小時/段，總時間為5-7小時。採用分級降壓分段收集的流程，使油和雜質獲得線上分離，提高了油的純度。
2019年9月，《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》獲得2019年度福建省專利獎三等獎。
（概述圖為《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法
- 公布號：CN101845361A
- 公布日：2010年9月29日
- 申請號：2010102036847
- 申請日：2010年6月18日
- 申請人：福建仙芝樓生物科技有限公司
- 地址：福建省福州市金山大道618號橘園洲工業園31棟
- 發明人：李曄、姚渭溪
- 分類號：C11B1/10(2006.01)I、C11B1/04(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
靈芝自古以來被稱為“仙草”，在中國已有五千年的悠久歷史，歷來被古代帝王當作“靈丹妙藥”，視為“吉祥如意”的象徵，被西方人稱為“神奇的東方蘑菇”。明代《本草綱目》中記載靈芝“其味苦平、無毒、補中益氣、增智慧、好顏色、久食輕身不老，延年神仙”。2010年之前，靈芝已被中國藥典收載，是國家批准的中藥材和保健食品的重要原料。
靈芝孢子是靈芝發育成熟期彈射出來的種子，是靈芝的生殖細胞，生物學上稱為擔孢子。藥典記載孢子褐色，卵型，頂端平載，外壁無色，內壁有疣狀突起，長8-12微米，寬5-8微米。孢子被集中收集後稱為孢子粉，孢子粉內含有脂類、維生素類、胡蘿蔔素類、三萜類、生物鹼類、多糖類、甾醇類、蛋白質和胺基酸類等多種活性成分，由於靈芝孢子的內外雙層壁是堅硬的幾丁質，如果沒有破壁，其內部成分就很難被提取出來，服用後也很難被人體吸收。
靈芝孢子被破壁後，採用超臨界CO2提取可獲得孢子油，根據藥理研究，靈芝孢子油可增強機體的免疫力，抗腫瘤，保肝養胃，對心血管疾病，高血壓，糖尿病和神經衰弱具有良好的保健功能。超臨界CO2提取是近30年發展起來的一項高新技術，採用該技術提取的孢子油，比常規石油醚，正己烷等化學溶劑提取的孢子油，主要有兩大優點：一是CO2無毒、無味、無嗅，在超臨界狀態下具有強的溶解力，而該溶解力又隨超臨界壓力和溫度的改變而變化，它提取的孢子油沒有化學溶劑的殘留，食用安全。二是提取溫度低，提取溫度為35-60℃，易保持油中的活性成分不被破壞。2010年6月之前，大多數採用超臨界CO2提取孢子油的方法，都是將破壁孢子粉放入提取釜內，通入超臨界CO2進行提取，經降壓後導入一個分離釜內，降壓後由於CO2的密度減少溶解能力下降，孢子油和其他一些成分析出被收集在一起，例如中國專利CN1094766C、CN100508995C和CN1194079C所提供的方法，由於孢子粉內含有多種化學成分，隨同孢子油一起析出的除了水分外，還有其他一些成分，例如酯類、胡蘿蔔素類和三萜類等，需要進一步用其他方法把這些雜質成分去除才能獲得孢子油精油，增加了工序，而雜質也難以完全除盡影響油純度。2010年6月之前，也有一些提取孢子油的方法是分級降壓導入二個分離釜，來實現孢子油和水分的分離，例如中國專利CN1931195A，該方法使用了有機夾帶劑，這不僅需要將提取的孢子油中包含的夾帶劑進行後續分離，而且孢子油內因存在溶劑殘留而影響質量。中國專利CN100367975C採用二級降壓，能分別把孢子油和水分分離在二個分離釜內，但是孢子粉內成分複雜繁多，第一級降壓析出的孢子油中含有一些低極性和脂溶性雜質，使油的色澤變深，第二級降壓析出的孢子油，因為含有水分和一些脂溶性雜質難以除去被全部棄去而減少了收率。
發明內容
專利目的
該發明的目的在於克服上述2010年6月之前技術存在的缺點，提供一種將提取和分離純化合為一體的超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法。
技術方案
《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》其要點在於它包括以下步驟：
（1）破壁：將靈芝孢子粉通過低溫物理方法進行破壁，破壁率控制在99％以上；
（2）制粒：將破壁靈芝孢子粉倒入攪拌機內，一邊攪拌一邊加入占原料重量40％--80％純淨水，用20目篩進行濕法制粒，用制粒機擠壓成粒，在55-60℃烘乾到水分小於6％；
（3）整粒過篩：乾燥成型的孢子粉顆粒控制在10-50目，篩出細粉返回重新制粒；
（4）提取靈芝孢子油、分級降壓分段收集靈芝孢子油：CO2鋼瓶、CO2儲罐、提取釜、一級分離釜、二級分離釜依次相接，其上方有管道用於CO2及靈芝孢子油通過，CO2由CO2鋼瓶到CO2儲罐經熱交換器I、高壓泵、熱交換器II依次進入提取釜、一級分離釜和二級分離釜後，回到CO2儲罐完成一個工作循環，將經過整粒過篩的靈芝孢子粉粒放入提取釜的料籃內，釜內通入超臨界CO2，壓力在10-30兆帕，溫度在35-60℃，提取釜下方有閥，用於控制CO2的通入，溶解有孢子油的超臨界CO2由提取釜，經閥門降壓進入一級分離釜，釜內壓力在10-12兆帕，溫度40-60℃，分段收集0.5-1.0小時/段，一級分離釜的下方為收集閥；同時經過一級降壓後的超臨界CO2，再次經閥門降壓進入二級分離釜，釜內壓力在5-7兆帕，溫度40-60℃，分段收集0.5-1.0小時/段，二級分離釜的下方為收集閥，完成整個提取與分級純化過程總時間為5-7小時。
改善效果
《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》優點在於採用分級降壓分段收集的流程，當溶解有孢子油和一些雜質成分（例如酯類、胡蘿蔔素類、三萜類等脂溶性和低極性成分）的超臨界CO2，在降到中壓時溶解能力有所下降，使溶解度小的孢子油，類胡蘿蔔素、三萜等脂溶性和低極性成分隨著提取時間依次先後析出，如果沒有分段收集，則析出物全部混合在一起，上述雜質成分則溶解在孢子油內易使油色澤變深，如果析出物被分段收集，則可先收集到孢子油，後收集到是其他雜質成分，使油和雜質獲得線上分離，提高了油的純度。然後再在二級分離釜內由中壓降到低壓，這時CO2已離開了超臨界狀態，溶解孢子油的能力進一步降低，使原來溶解在其內的另一部分溶解度比較大的水分和酯質（酯在常溫常壓呈現固態，能和油混溶）等雜質成分，和部分孢子油也迅速析出，同上所述，析出物按提取時間分段收集，即可將孢子油和水分酯質等雜質分離開，從而實現了分級降壓分段收集的線上純化而獲得孢子油精油，採用該方法按不同工藝條件可得淺金黃色的孢子油精油達27.6-30.2％，線上分離出水分和其他色澤深、酸價高或固態等雜質達3.3-4.2％。該工藝簡單，操作簡便，又不需要進一步使用其他分離純化設備，降低了能耗，屬於低碳生產工藝。此外，還可以根據需要增加分離釜的級數。
附圖說明
圖1超臨界CO2提取和分級降壓流程示意圖
其中：1-CO2鋼瓶，2-CO2儲罐，3-提取釜，4-一級分離釜，5-二級分離釜，6-管道，7-閥門，8-閥門，9-熱交換器I，10-高壓泵，11-熱交換器II，12-閥，13-收集閥。
權利要求
1. 《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》其特徵在於它包括以下步驟：
（1） 破壁：將靈芝孢子粉通過低溫物理方法進行破壁，破壁率控制在99％以上；
（2） 制粒：將破壁靈芝孢子粉倒入攪拌機內，一邊攪拌一邊加入占原料重量40％--80％純淨水，用20目篩進行濕法制粒，用制粒機擠壓成粒，在55-60℃烘乾到水分小於6％；
（3） 整粒過篩：乾燥成型的孢子粉顆粒控制在10-50目，篩出細粉返回重新制粒；
（4） 提取靈芝孢子油、分級降壓分段收集靈芝孢子油：CO2鋼瓶（1）、CO2儲罐（2）、提取釜（3）、一級分離釜（4）、二級分離釜（5）依次相接，其上方有管道（6）用於CO2及靈芝孢子油通過，CO2由CO2鋼瓶（1）到CO2儲罐（2）經熱交換器I（9）、高壓泵（10）、熱交換器II（11）依次進入提取釜（3）、一級分離釜（4）和二級分離釜（5）後，回到CO2儲罐（2）完成一個工作循環，將經過整粒過篩的靈芝孢子粉粒放入提取釜（3）的料籃內，釜內通入超臨界CO2，壓力在10-30兆帕，溫度在35-60℃，提取釜下方有閥（12），用於控制CO2的通入，溶解有孢子油的超臨界CO2由提取釜（3），經閥門（7）降壓進入一級分離釜（4），釜內壓力在10-12兆帕，溫度40-60℃，分段收集0.5-1.0小時/段，一級分離釜的下方為收集閥（13）；同時經過一級降壓後的超臨界CO2，再次經閥門（8）降壓進入二級分離釜（5），釜內壓力在5-7兆帕，溫度40-60℃，分段收集0.5-1.0小時/段，二級分離釜的下方為收集閥（13），完成整個提取與分級純化過程總時間為5-7小時。
2.根據權利要求1所述的一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法，其特徵在於所述的靈芝孢子油的提取過程，最佳的提取壓力在15-20兆帕，最佳的提取溫度在40-50℃，最佳提取時間6小時，分級純化由分級降壓和分段收集二個流程組成，最佳分段收集時間0.5小時/段。
實施方式
- 實施例1
《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》主要由CO2鋼瓶1、CO2儲罐2、提取釜3、一級分離釜4、二級分離釜5依次相接組成，相互間由管道相連，CO2可由CO2鋼瓶1到CO2儲罐2經熱交換器I9、高壓泵10、熱交換器II11進入提取釜，然後經閥門7降壓進入一級分離釜4，經閥門8再次降壓進入二級分離釜5後，回到CO2儲罐2，完成一個工作循環，提取釜下方有閥12，用於控制CO2的通入，一級分離釜的下方為收集閥13，二級分離釜5的下方為收集閥13。
其生產過程為：（1）破壁：將靈芝孢子粉通過低溫物理方法進行破壁，破壁率控制在99％以上；（2）制粒：將破壁靈芝孢子粉倒入攪拌機內，一邊攪拌一邊加入占原料重量40％--80％純淨水，用20目篩進行濕法制粒，用制粒機擠壓成粒，在55-60℃烘乾到水分小於6％；（3）整粒過篩：乾燥成型的孢子粉顆粒控制在10-50目，篩出細粉返回重新制粒；（4）提取靈芝孢子油、分級純化靈芝孢子油：CO2鋼瓶1、CO2儲罐2與提取釜3、一級分離釜4、二級分離釜5依次相接，其上方有管道6用於CO2及靈芝孢子油通過，CO2由CO2鋼瓶1到CO2儲罐2經熱交換器I9、高壓泵10、熱交換器II11依次進入提取釜、一級分離釜4和二級分離釜5後，回到CO2儲罐2完成一個工作循環。將經過整粒過篩的靈芝孢子粉粒7.00千克放入24升提取釜的料籃內，釜內通入超臨界CO2，壓力25兆帕溫度45℃；提取釜下方有閥12，用於控制CO2的通入，溶解有孢子油的超臨界CO2由提取釜3，經閥門7降壓進入一級分離釜4，釜內壓力12兆帕，溫度40℃，分段收集0.5小時/段，一級分離釜的下方為收集閥13；同時經過一級降壓後的超臨界CO2，再次經閥門8降壓進入二級分離釜5，壓力6兆帕溫度45℃，CO2流量130升/小時，分段收集0.5小時/段，二級分離釜的下方為收集閥13，除收集閥13為定期開啟外，其餘各閥門同時開啟，即一級分離釜4與二級分離釜5同時工作，完成整個提取與分級純化過程總時間為6小時。
提取時間（小時） | 分離釜I收量（克） | 色澤 | 形態（20℃） | 酸價（毫克/克） | 過氧化值（%） | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|---|
0.0-0.5 | 235.2 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | 11.73 | 0.05 | - |
0.5-1.0 | 193.5 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
1.0-1.5 | 230.0 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | 1.00 | 0.04 | - |
1.5-2.0 | 228.7 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
2.0-2.5 | 225.2 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
2.5-3.0 | 177.1 | 淺金貴色 | 液態、淸激 | 2.21 | 0.04 | - |
3.0-3.5 | 238.8 | 淺金黃色 | 液態、淸激 | - | - | - |
3.5-4.0 | 208.8 | 淺金黃色 | 液態、清漱 | 1.74 | 0.06 | - |
4.0-4.5 | 110.7 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
4.5-5.0 | 70.5 | 淺棕色 | 液態、淸激 | - | - | 棄去 |
5.5-6.0 | 33.4 | 淺棕色 | 液態、清澈 | - | - | 棄去 |
提取時間 （小時） | 分離釜II收量（克） | 色澤 | 形態 （20℃） | 酸價 （毫克/克） | 過氧化值（%） | 備註 |
0. 0-0. 5 | 74.7 | 淺棕色 | 固態、底部有水 | 89.97 | 0.07 | 棄去 |
0.5-1. 0 | 46.9 | 黃色 | 固態、底部有水 | - | - | 棄去 |
1. 0-1. 5 | 41.2 | 黃色 | 固態、成部有水 | 87.61 | 0.07 | 棄去 |
1.5-2. 0 | 37.5 | 金黃色 | 液態、渾濁 | - | - | 棄去 |
2. 0-2.5 | 43.2 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
2. 5-3. 0 | 31.8 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | 4.22 | 0.06 | - |
3. 0-3. 5 | 34.0 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
3. 5-4. 0 | 35.7 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | 2.62 | 0.05 | - |
4. 0-4. 5 | 17.3 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
4. 5-5. 0 | 13.6 | 淺金黃色 | 液態、清漱 | - | - | - |
5. 5-6. 0 | 23.1 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
小計 | 孢子油精油：2117. 2克，提取率30. 2%， 線上分離出雜質：233.7克，占3. 3%（包括水分、色澤深油和酸價高固態物等） | |||||
- 實施例2
破壁靈芝孢子粉7.00千克，24升提取釜壓力25兆帕溫度45℃，分離釜I壓力10兆帕，溫度40℃，分離釜II壓力6兆帕溫度45℃，CO2流量130升/小時。其餘未述部分與上例相同。
提取時間（小時） | 分離釜I收量（克） | 色澤 | 形態（20℃） | 酸價（毫克/克） | 過氧化值（%） | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|---|
0.0-0.5 | 221.8 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | 12.90 | 0.12 | - |
0.5-1.0 | 305.8 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
1.0-1.5 | 206.4 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
1.5-2.0 | 225.1 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | 8.04 | 0.10 | - |
2.0-2.5 | 265.1 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
2.5-3.0 | 126.4 | 淺金貴色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
3.0-3.5 | 219.5 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
3.5-4.0 | 201.7 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
4.0-4.5 | 105.1 | 淺金黃色 | 液態、淸澈 | - | - | - |
4.5-5.0 | 120.3 | 淺棕色 | 液態、淸澈 | - | - | 棄去 |
5.5-6.0 | 126.3 | 淺棕色 | 液態、淸澈 | - | - | 棄去 |
提取時間 （小時） | 分離釜II收量（克） | 色澤 | 形態 （20℃） | 酸價 （毫克/克） | 過氧化值（%） | 備註 |
0.0-0.5 | 16.9 | 黃色 | 固態、底部有水 | 86.42 | 0.11 | 棄去 |
0.5-1.0 | 14.0 | 黃色 | 固態、底部有水 | - | - | 棄去 |
1.0-1.5 | 9.5 | 黃色 | 固態 | 56.08 | 0.13 | 棄去 |
1.5-2.0 | 10.2 | 金黃色 | 液態、渾濁 | - | - | 棄去 |
2.0-2.5 | 11.5 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
2.5-3.0 | 4.6 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | 4.76 | 0.09 | - |
3.0-3.5 | 9.2 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
3.5-4.0 | 5.7 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | 3.60 | 0.08 | - |
4.0-4.5 | 7.8 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
4.5-5.0 | 7.2 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
5.5-6.0 | 11.9 | 淺金黃色 | 液態、清澈 | - | - | - |
小計 | 孢子油精油：2117. 2克，提取率30. 2%，線上分離出雜質：233.7克，占3. 3%（包括水分、色澤深油和酸價高固態物等） | |||||
通過實驗對該發明所提取的靈芝孢子油內的脂肪酸分析：
先將孢子油樣品甲酯化，再用GC/MS（氣相色譜-質譜聯用法）測定，各種脂肪酸的含量採用總離子流的面積歸一化方法計算：
靈芝孢子油的甲酯化：取150毫升甲醇和70毫升甲苯進行混合，用冰水冷卻，緩慢加入7.5毫升濃硫酸，放入冰櫃保存作為甲酯化試劑備用。取100毫克孢子油樣品，放入小玻璃衍生瓶中，加2毫升甲酯化試劑，在110℃恆溫2小時，冷卻，用石油醚萃取，萃取物用少量的蒸餾水洗滌，再用無水Na2SO4乾燥，揮去石油醚，用甲醇溶解定容，進行GC/MS測定。
GC（氣相色譜）條件：Finnigan Vayager/Trace2000，DB-1毛細管柱，30米×0.25米×0.25微米，程式升溫：50℃→20℃/分鐘→200℃→10℃/分鐘→290℃（15分鐘），進樣口250℃，氦氣0.8毫升/分鐘，MS條件：EI源，離子源溫度200℃，接口溫度250℃，掃描質荷比範圍29-560amu。
序號 | 保留時間（分鐘） | 分子量 | 化合物名稱 | 相對含量（%） |
1 | 10.48 | 268 | C16 一烯酸甲酯 | 0.94 |
2 | 10.58 | 270 | 棕櫚酸甲酯 | 20.73 |
3 | 11.85 | 294 | 亞油酸甲酯 | 6.59 |
4 | 11.92 | 296 | 油酸甲酯 | 63.28 |
5 | 12.12 | 298 | 硬脂酸甲酯 | 4.04 |
6 | 12.43 | 310 | 油酸乙酯 | 0.58 |
7 | 15.20 | 354 | C22 酸甲酯 | 0.50 |
註：共檢測出20個成分，表中僅列出含量大於0.05%的7個成分，其中有重要藥理功能的不飽和脂肪酸（油酸和亞油酸）含量占70.45% | ||||
榮譽表彰
2019年9月，《一種超臨界CO2提取和分級純化靈芝孢子油的方法》獲得2019年度福建省專利獎三等獎。
