压缩CO2中昆虫脂肪溶解度的实验测定与密度-活性模型构建及其在功能性脂质提取中的应用

本研究针对昆虫脂肪（黑水虻幼虫副产物）在压缩CO2中的溶解度问题，通过静态-重量法测定了298-353 K和15-60 MPa条件下的实验数据，建立了基于增强因子概念的半经验模型（AARD 9.8%），并验证了扩展液体理论的适用性，为高附加值脂质绿色提取工艺设计提供了关键参数。

　　

随着全球对可持续资源需求的增长，昆虫脂肪作为新型功能性脂质来源备受关注。黑水虻(Hermetia illucens)幼虫脂肪富含ω-6亚油酸和ω-9油酸，在食品和医药领域具有重要价值。然而传统有机溶剂提取存在热敏性成分降解、溶剂残留等问题。压缩CO₂因其可调物性和环境友好特点成为理想替代溶剂，但缺乏针对这种复杂混合物的溶解度基础数据。

德国研究人员通过静态-重量法系统测定了黑水虻脂肪在宽范围温度(298-353 K)和压力(15-60 MPa)下的溶解度(0.15-167 g_fat/kg_CO2)。采用8种半经验密度模型进行拟合后，提出基于增强因子概念的新模型，其平均绝对相对偏差(AARD)降至9.8%。相较之下，基于扩展液体理论的Wilson活性模型表现稍逊(AARD 14.2%)。

关键技术方法
研究采用静态-重量法测定溶解度，通过GC分析脂肪酸组成，测定酸值、碘值等理化指标。建模时比较了Chrastil、Adachi等经典密度模型，并引入增强因子改进模型。活性系数计算采用修正Wilson方程。

材料
实验使用纯度99.5%的CO₂和德国企业提供的黑水虻幼虫脂肪（含12.6%月桂酸、5.2%肉豆蔻酸等）。

昆虫脂肪表征
脂肪熔点为303-313 K，酸值2.4 mg KOH/g，碘值55.6 g I₂/100g。GC显示主要含C12:0(39.1%)、C16:0(23.4%)等脂肪酸。

结论
新建模方法成功描述了多组分脂肪的溶解行为，压力对溶解度的正向影响强于温度。该研究为昆虫脂肪的绿色工业化提取提供了设计依据，论文发表于《The Journal of Supercritical Fluids》。

讨论
研究首次系统报道了昆虫脂肪在亚临界/超临界CO₂中的相平衡数据。提出的改进密度模型克服了传统方法对复杂混合物的局限性，其参数物理意义明确（如Δh_sol反映溶解焓）。尽管活性模型精度稍低，但为理解溶质-溶剂相互作用提供了新视角。该成果对开发环境友好的功能性脂质提取工艺具有重要指导价值。