不同富集花椒籽油中α.doc

不同富集花椒籽油中-亚麻酸方法间的比较摘要：通过实验对富集花椒籽油中-亚麻酸的工艺进行了比较研究，得出在花椒籽油中提取-亚麻酸的不同方法的最佳实验条件，并比较得出相对最佳的富集纯化方法；同时利用各种方法之间的互补特性，得出相对最佳的从花椒籽油中分离富集-亚麻酸的技术方法和工艺路线。关键词：花椒籽油、-亚麻酸、富集、优化。引言：花椒籽含丰富油脂, 作为花椒的副产品, 其来源丰富, 价格低廉, 是极具开发潜力的油脂资源. 据测定,花椒籽中含有27% 31%的油脂,其中不饱和脂肪酸含量为87. 9% 90. 0%, 尤其是-亚麻酸的含量可达25% 33%,-亚麻酸是人体自身不能合成的必需氨基酸之一，-亚麻酸及其在肝脏内转化成的衍生物DHA等有降血压、血脂、维护微血管壁弹性及其完整性、抑制过敏、提高免疫力、抗癌、抑制肿瘤等诸多功能。医学和营养学专家根据人群膳食结构的流行病学调查证实：人类普遍缺乏-亚麻酸，日摄入量不足世界卫生组织推荐量（1.25）的一半。因此，研究得出相对最佳的富集-亚麻酸方法对人类健康具有很重要的意义。同时对花椒籽油的深加工也延长和完善了花椒产业链，积极推进了传统花椒产业的现代化。 -亚麻酸富集纯化的方法主要有分子蒸馏法、超临界流体萃取法、尿素包合法、银离子络合法、柱色谱法、低温结晶法、吸附分离法、脂肪酶浓缩法等。下面通过对常用的尿素包合法、超临界流体萃取法、低温结晶法、分子蒸馏法等四种方法进行比较，从而得出相对最佳的富集方法。一、尿素包合法1.仪器与药品恒温水浴箱: HH22 金坛富华仪器有限公司； 真空旋转蒸发仪: SHZ2C 巩义市英峪予华仪器厂; 电动搅拌器: D12022J 杭州仪表电机厂; 岛津GC29A 气相色谱仪: 日本Shimadzu 公司; 数据处理机: C2R3A 日本Shimadzu 公司。脂肪酸甲酯标准样购自Sigma 公司, 花椒籽油由韩城市金太阳油脂厂提供, 其余试剂均为分析纯。2. 制备游离的混合脂肪酸精密称取花椒籽油按一定比例加入1 mol/ L 氢氧化钾2乙醇溶液, 充氮水浴加热回流0. 5 1 h, 再加入石油醚除去不皂化物, 冷却、过滤得皂化物; 加适量水溶解皂化物. 用10% 稀盐酸调节pH= 1 2, 充分搅拌, 静置分层, 分取上层油状液体; 水层用石油醚萃取3 次, 并入油状液体并水洗其至中性, 无水硫酸钠干燥, 回收石油醚, 即为混合游离脂肪酸.3. 进行尿素包合按一定配比将尿素和甲醇一并置入三口烧瓶中, 开启磁力搅拌, 70 e 水浴锅中回流至尿素充分溶解,再加入一定量的混合脂肪酸, 继续回流至澄清透明. 在一定温度下结晶包合一定时间后, 迅速减压抽滤, 用95% 的乙醇洗结晶体. 滤液中加入适量石油醚, 用10% 的HCl 溶液酸化滤液至pH= 2 3, 加入适量水充分萃取, 去下层的水层, 将有机相水洗至中性, 加入无水硫酸钠脱水, 抽滤, 回收溶剂, 得到富集的不饱和脂肪酸。4. 正交试验设计设尿素加入量、溶剂、温度、时间4个因素, 每个因素选3个水平进行正交试验, 结果见表2、表3.表2 正交试验因素水平表 水平A.花椒籽油：尿素B.游离脂肪酸：甲醇C.包合时间(h)D.包合温度(e)11:11:816-1021:21:917-531:31:10180 5. 甲酯化反应为了使制得的高纯度A2亚麻酸更加稳定,我们将其制成稳定的脂肪酸甲酯. 将包合后的脂肪酸加入2%的H2SO42CH3OH 溶实验ABCD-亚麻酸含量（%）1111146.312122259.103133354.244212366.655223259.056231154.537313268.878321364.169332160.27液, 水浴70 e 充氮加热回流2h 至表3 正交试验结果 反应完全, 回收甲醇, 加入石油醚萃取, 分取醚层, 水洗, 无水硫酸钠干燥, 充氮减压回收石油醚, 即得高纯度的-亚麻酸甲酯.6. -亚麻酸含量的测定采用气相色谱法测定-亚麻酸含量 . 测定结果以峰面积归一化法计算-亚麻酸的含量.7.结论与分析 ( 1) 在A3B1 C3 D2 条件下, A2亚麻酸含量最高, 故选择A3B1C3D2 为合适的包合反应条件, 即: 尿素：花椒籽油为3 ：1, 游离脂肪酸：乙醇为1:8, 包合温度为- 5 e , 包合时间为18 h, 考虑到高温易使产品的过氧化值升高, 故尿素溶解温度为5060 e .( 2) 在该条件下, 经一次尿素包合, 花椒籽油中ALA 的相对浓度从25. 83%增至68. 87%.尿素包合法的优点在于其效果显著，设备简单，容易操作，成本低廉，并且不再高温下进行反应，尿素包合物形成后，还可以有效的保护双键不被氧化，能较完全的保留其生理活性，适合大规模分离、提纯、富集各种不饱和脂肪酸，同时其所需设备相对简单操作也不复杂，易于推广和应用。缺点是不能将碳链长度不同而饱和度相同或相近的脂肪酸分开，同时还存在着尿素残留的问题。参考文献：杨秀芳, 伍发云, 杜小晖( 陕西科技大学轻化工助剂化学与技术教育部重点实验室, 陕西西安 710021_二、超临界流体萃取法1.仪器与药品超临界流体萃取装置( 美国App lied Separations公司)；岛津GC29A 气相色谱仪: 日本Shimadzu 公司花椒籽油由韩城市金太阳油脂厂提供。2.试验方法首先将萃取剂由常温、常压转变为超临界状态；再将萃取流体导入萃取釜内与物料充分接触，溶解出目标成分；然后含目标组分的流体经减压进入分离釜，目标组分与流体分离；最后收集目的物，流体加压循环使用。3.设计正交试验设压力、温度、萃取时间因素，每个因素设置三个水平进行正交试验。试验表格设计如下：表格1：正交试验因素水平表水平A.压力(MPa)B.温度(e)C.萃取时间(h)130351823540203404522表格2.正交实验结果试验ABCD-亚麻酸含量（%）1111121222313334212352232623117313283213933214. -亚麻酸含量的测定采用气相色谱法测定-亚麻酸含量 . 测定结果以峰面积归一化法计算-亚麻酸的含量.5.试验结果与分析（1）由表格中的实验数据可分析得出用超临界流体萃取花椒籽油中的-亚麻酸过程中影响最大的因素是 当压力为 温度为 萃取时间为 时提取所得的-亚麻酸含量最高。（2）该方法的优缺点分析：二氧化碳其本身是惰性气体，化学性质稳定，操作温度在100摄氏度以下，因此可以大大降低-亚麻酸的氧化和高温分解作用，从而保证了所提取亚麻酸的纯度。同时也不会产生有毒有污染的物质，安全性高。但它很难将分子量与-亚麻酸相近的脂肪酸以及它们的一烯、二烯酸分开，同时它对设备的要求比较高，难以实现工业化生产，具有一定的局限性，因此，在目前超临界流体萃取的实际应用还很有限，这就迫切需要我们加强超临界流体萃取方面的基础研究，以便让其优势能够更好地为我们实践生产所用。三、低温结晶法1、仪器与药品 低温冰箱、旋转蒸发器、 真空泵、 氮气、 碘价瓶、 滴定管、 分析天平、 气相色谱仪。 三氯化碘、纯碘、 冰乙酸、 三氯甲烷、 碘化钾、 硫代硫酸钠、 可溶性淀粉、 氢氧化钠、 盐酸、 丙酮、 乙醇、 蒸馏水、其余试剂均为分析纯、花椒籽油由韩城市金太阳油脂厂提供。2、实验原理 将混合脂肪酸溶解在丙酮或乙醇溶剂中，置于低温下，在溶液中短链脂肪酸较长链脂肪酸的溶解度低，饱和脂肪酸较不饱和脂肪酸的溶解度低，这种溶解度差异随温度降低表现更为显著。根据这个性质，可将长链多不饱和脂肪酸和短链脂肪酸饱和及低不饱和脂肪酸分离，达到提纯-亚麻酸的目的。3、试验方法 从花椒籽籽油中提取-亚麻酸主要分为两步： 首先将甘油三酯水解生成混合脂肪酸和甘油， 然后从混合脂肪酸中提取出纯度较高的-亚麻酸。具体操作如下：1. 将花椒籽油在乙醇溶剂中加碱皂化， 在氮气保护下水解得到混合脂肪酸（主要含棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸）。2. 按各因素试验的水平要求， 量取所需的混合脂肪酸和丙酮， 置入一定温度下的冰箱中，冷冻一定的时间后进行真空抽滤。3. 将滤液移至旋转蒸发器中， 在一定合适的温度和真空度下蒸出丙酮， 剩余物转移至分液漏斗中， 用热水洗至中性!，去除其中的水分得到提纯的-亚麻酸。4. 为了使制得高纯度的-亚麻酸更加稳定，将-亚麻酸的乙醇溶液在浓硫酸的催化作用下，生成-亚麻酸乙酯。4.正交试验设计对可能影响提纯-亚麻酸的各种因素（主要有冷冻温度、冷冻时间、溶剂配比、溶剂酸碱度、溶剂纯度、冷冻次数等）进行单因素试验， 各因素尽可能选择较宽的条件， 采用优选法确定各因素的试验水平， 使脂肪酸在各种不同条件下进行提纯试验， 然后对与-亚麻酸提纯效果呈单向趋势关系的因素选择一个最佳水平 与-亚麻酸提纯效果呈非单向趋势的因素分别选择两个较佳的水平， 进行多因素正交试验。现主要对冷冻温度，溶剂酸碱度、冷冻时间三个因素进行主要说明。实验表格设计如下：4.1. 处理温度对提纯产物的影响 在处理时间、溶剂配比、溶剂酸碱度、冷冻次数等其他影响因素都相同的条件下分别测定不同温度下所得产物的浓度和-亚麻酸的收率。冷冻温度（e）-亚麻酸的浓度-亚麻酸的收率0-10-20-30-40-50-604.2.溶剂酸碱度对提纯产物的影响在处理时间、溶剂配比、冷冻次数、处理温度等其他因素都相同的条件下分别测定不同溶剂酸碱度下所得产物的浓度和收率。溶剂Ph值-亚麻酸的浓度-亚麻酸的收率78910111213144.3.冷冻时间对提纯产物的影响在溶剂酸碱度、溶剂配比、冷冻次数、处理温度等其他因素都相同的条件下分别测定不同冷冻时间下所得产物的浓度和收率。冷冻时间（h）-亚麻酸的浓度-亚麻酸的收率0.5246810125.实验结果分析同理可得出溶剂配比、溶剂纯度、冷冻次数等因素对分离提纯产物的影响大小，从而可以看出对提纯物影响最大的因素，并综合多因素对提纯产物的影响得出最佳的实验条件为：优缺点分析：此方法工艺简单操作方便，且分离效果高。但需要回收大量的有机溶剂，可以考虑与其他分离方法配合使用，从而弥补其不足。参考文献：胡晓军、郭忠贤、赵毅、李占成（ 山西省农科院农产品综合利用研究所!山西 太原030031山西省农科院高寒区作物研究所!山西 大同037004）四.分子蒸馏法1.器材与试剂刮膜式分子蒸馏设备；乙醇、其余试剂均为分析纯、花椒籽油由韩城市金太阳油脂厂提供。2.实验原理分子蒸馏是依据液体分子受热后从液面逸出时 的平均自由程不同而实现分离的。分离过程如图所示 。经过预热处理的待分离料液从进料口沿加热 板自上而下流入, 受热的液体分子从加热板逸出, 并向冷凝板运动。轻分子由于平均自由程较大, 能够到达冷凝板并不断在冷凝板凝集, 最后进入轻组分接收罐; 重分子因平均自由程较小, 不能到达冷凝板, 从而顺加热板流入重组分接收罐中, 这样就实现了轻重组分的分离。分子蒸馏原理如下图所示:3.试验方法3.1.制备游离的混合脂肪酸将花椒籽油在乙醇溶剂中加碱皂化， 在氮气保护下水解得到混合脂肪酸（主要含棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸）。3.2.提纯-亚麻酸将混合脂肪酸原料从进料器经计量后进入短程蒸馏装置，在刮膜器的作用下，均匀分布于加热蒸发面上，蒸发面由导热油精确控温，原料在蒸发面上被加热，在高真空条件下，挥发组分径直飞向中间冷凝器并冷凝为液体，沿着冷凝器流入轻组分收集器，重组分沿着筒体的内壁流入重组分收集器。为了防止挥发物进入真空系统，须在管路上设置冷阱，冷阱中加入液氮作深冷剂。4.实验设计对可能影响提纯-亚麻酸的各种因素（主要包括蒸馏温度、操作压力、进料温度、进料速率、刮膜器转速）进行单因素实验，得出对提纯效果影响最大的因素。并且综合考虑各个因素对实验的影响，找出提纯-亚麻酸最佳的实验条件。 2. 优缺点分析：采用分子蒸馏技术生产出来的产品具有纯度高、无污染、不变质的优点，是纯物理的分离提纯方法，不存在分子残留等弊端; 同时分子蒸馏技术本身也是绿色技术, 对环境几乎没有不良影响, 很多产品采用分子蒸馏后可以简化工艺流程, 故分子蒸馏有利于提高生产自动化。此法的缺点是难以将碳数及沸点与-亚麻酸相当或相近的脂肪酸分开，并且对设备要求很高。目前工业上应用的整套分子蒸馏设备的成本仍然偏高, 从经济上考虑, 其工业化还仅局限于一些高附加值的产品上; 同时, 基础理论研究和传质传热机理研究的落后大大制约了分子蒸