（化学工艺专业论文）蚕蛹中高纯度α亚麻酸及氨基酸提取工艺的研究.pdf

硕十学位论文 摘要 蚕蛹有着非常可观的利用价值，它含有丰富的蛋白质、脂肪酸、甲壳素等成 分，在食品、医药、化工等行业有着广泛的用途，是一种极其丰富而宝贵的自然 资源。 本文探讨了蚕蛹油的超声波萃取，通过单因素试验及正交试验，研究了提取 时间、提取温度、料液比、超声波功率四个参数对蚕蛹油收率的影响。实验结果 表明，提取时间对蚕蛹油收率影响显著，蚕蛹油超声波萃取最优工艺条件为：超 声波功率1 0 0 w 、温度5 5 、料液比为1 ：7 、提取6 h ，蚕蛹油收率为2 9 6 7 。 在该工艺条件下制得的蚕蛹油，色泽好，气味淡。 采用尿素包合法对蚕蛹油中a 亚麻酸进行了提纯，研究了q 亚麻酸的含量 及收率受原料配比、包合时间、包合温度的影响及变化趋势。结果表明：在脂肪 酸：尿素：甲醇( w w v ) = l ：3 ：1 0 ，0 c 包合1 2 h 的条件下进行两次包合，a - 亚 麻酸的含量由最初3 7 4 5 提高到8 3 8 7 ，收率为1 8 2 6 。 提取蚕蛹油后的废渣进行盐酸水解，可将蛋白质水解完全，且其工艺简单， 生产周期短，成本低，收率高。水解最佳工艺为料液比为l ：6 ，盐酸浓度为6 r n o l l ，在1 0 3 下水解1 8 h ，1 0 0 9 脱脂蚕蛹可得氨基酸0 2 3 6 m o l ，真空干燥得 固体3 1 6 2 9 ，即复合氨基酸收率为3 1 6 2 。水解液在p h = 3 的条件下，加入2 活性炭于8 0 水浴加热脱色2 h ，脱色效果较好。经过7 3 2 强酸性阳离子交换树 脂纯化，最终洗脱液经真空干燥得无味浅黄色复合氨基酸粉末。 采用酸解浸出法溶解蚕蛹油尿素包合固相，在料液比为2 ：1 ( p h = 2 - 3 ) ，7 0 的条件下全部溶解，用石油醚萃取出脂肪酸，剩余的尿素溶液在0 c 下结晶2 h 。 在此条件下回收率为9 7 5 5 ，回收的尿素中n 含量达4 5 8 9 ，转化为尿素含量 9 8 3 。经此工艺可分离并回收尿素、饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，回收的尿 素可循环使用，分离出的脂肪酸可用作助剂的原料、日用化工产品的原料，克服 了资源浪费的问题，对资源合理利用开发具有重要的意义。 关键词：蚕蛹油；a 亚麻酸；复合氨基酸；尿素包合；超声波提取 蚕蛹中高纯度a 亚麻酸及氨基酸提取工艺研究 量量量曼量置曼鲁皇曼曼量鼍m m ml 。mi 皇皇量曼皇量曼曼量皇量置量皇量量鲁皇置鲁置皇鼍量量量一 a bs t r a c t s i l k w o r mh a sav e r yc o n s i d e r a b l ev a l u e ，i ti sr i c hi np r o t e i n ，f a t t ya c i d s ，c h i t i n a n do t h e ri n g r e d i e n t s w h i c hi sa l le x t r e m e l yr i c ha n dv a l u a b l en a t u r a lr e s o u r c e sa n d h a saw i d er a n g eo fu s ei nt h ef o o d ，p h a r m a c e u t i c a li n d u s t r i e s ，c h e m i c a li n d u s t r i e s a n do t h e ri n d u s t r i e s t h i sp a p e rd i s c u s s e dt h eu l t r a s o n i ce x t r a c t i n gs i l k w o r mc h r y s a l i so i lt h r o u g h t h es i n g l e - f a c t o rt e s t sa n do r t h o g o n a lt e s t ，f o u rp a r a m e t e r so fe x t r a c t i o nt i m e ， e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ，r a t i oo fm a t e r i a lt ol i q u i d ，u l t r a s o n i cp o w e ra f f e c t i n gt h e y i e l do fs i l k w o r mp u p ao i l t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a te x t r a c t i o nt i m e a f f e c t e dt h ey i e l do fs i l k w o r mp u p ao i ls i g n i f i c a n t l y ，o p t i m a lc o n d i t i o n so f u l t r a s o n i ce x t r a c t i n gs i l k w o r mc h r y s a l i so i la r ea sf o l l o w s ：u l t r a s o n i cp o w e ri sio o w ， t e m p e r a t u r e i s 5 5 ，l i q u i dr a t i o o f1 ：7 ，e x t r a c t i o nt i m ei s6 h ，i nt h e a b o v e m e n t i o n e dc o n d i t i o n s ，t h ep u p ao i le x t r a c t i o nr a t eo f2 9 6 7 i nt h ep r o c e s s o b t a i n e dt h es i l k w o r mc h r y s a l i so i lt h a tw a sg o o dc o l o r ，l o wo d o ro nt h ec o n d i t i o n s t h eu s eo fu r e ap u r i f i c a t i o no fa 1 i n o l e n i ca c i dw e r es t u d i e do nt h et r e n d so ft h e c o n t e n ta n dy i e l do f 伍1 i n o l e n i ea c i d ，w h i c hw e r ea f f e c t e db yt h er a t i oo fr a w m a t e r i a l s a d d u c t i o nt i m e ，a d d u c t i o nt e m p e r a t u r e w h e nt h ec o n t e n to f 伍一l i n o l e n i c a c i dw a si n c r e a s i n g ，t h ey i e l do fa - l i n o l e n i ca c i dw a sd e c r e a s i n g a sf o l l o w s ：t h e r a d i o no ff a t t ya c i dt ou r e at om e t h a n o l ( w w v ) o f1 ：3 ：10 ，a d d u c t i o nt e m p e r a t u r e o f0 。a d d u c t i o nt i m eo f12 h ，f a t t ya c i dw a sa d d u c t e dt w i c eu n d e rt h ec o n d i t i o n s ，t h e c o n t e n to fa 1 i n o l e n i ca c i di n c r e s e df r o m3 7 4 5 t o8 3 8 7 ，y i e l do fa l i n o l e n i e a c i dw a s18 2 6 d e f a t t e ds i l k w o r mw a sh y d r o l y z e db yh y d r o c h l o r i ca c i d ，t h ep r o c e s si ss i m p l e ， s h o r tp r o d u c t i o nc y c l e ，l o wc o s t ，c a nb er n o r ef u l l yh y d r o l y z e dp r o t e i n ，h i g h - y i e l d h y d r o l y s i so ft h eb e s tt e c h n o l o g yw a ss o l i d l i q u i dr a t i oo f1 ：6 ，h y d r o c h l o r i ca c i d c o n c e n t r a t i o no f6m o l l ，t h eh y d r o l y s i st e m p e r a t u r eo f10 3 ，t h eh y d r o l y s i st i m e w a s18 h 0 2 36 m o lc o m p o u n da m i n oa c i d sw a ss k i m m e df r o m 1o o gd e f a t t e d s i l k w o r m ，v a c u u md r y i n gt h es o l i dw a s31 6 2 9 ，t h ey i e l do fc o m p l e xa m i n oa c i di s 3i 6 2 h y d r o l y z a t ew a sd e t r e a t e d2 hb ya d d i n g2 o fa c t i v a t e dc a r b o ni naw a t e r b a t ha t8 0 ci nt h ec o n d i t i o n so fp h = 3 r e s u l to fh y d r o l y z a t ei sg o o d h y d r o l y z a t e w a sp u r i f i e db y7 3 2s t r o n ga c i dc a t i o ne x c h a n g er e s i n a f t e rv a c u u md r y i n gt h e f i n a le l u a t ew a st a s t e l e s sl i g h ty e l l o wc o m p o u n da m i n oa c i dp o w d e r t h es o l i dp h a s eo fu r e ac l a t h r a t ew a ss o l v e db yt h ew a yo fa c i dl e a c h i n gu n d e r t h ec o n d i t i o n so fl i q u i dr a t i oo f2 ：l ( p h = 2 3 ) ，s o l u t i o nt e m p e r a t u r eo f7 0 f a t t y a c i d sw e r ee x t r a c t e dw i t hp e t r o l e u me t h e r t h er e m a i n d e ro ft h eu r e as o l u t i o nw a s c 巧s t a l l i z i n g 砒o cf o r2h o u r s u n d e rt h e s ec o n d i t i o n sr e c o v e 巧w a s 9 7 5 5 ，t h en c o n t e n tl nr e c o v e r yo fu r e aw a s 4 5 8 9 c o n v e r t i n gt ou r e ac o n t e n to f9 8 3 u r e a u n s a t u r a t e df a t t ya c i d sa n d m o n o 。u n s a t u r a t e d f a t t ya c i d sw e r es e p a r a t e d a n d r e c o v e r e d u r e a c a nb er e c y c l e d ，t h ef a t t ya c i d s i s o l a t e dc a nb eu s e da sr a w 嫩t e r i a l s ? a d d n w 韶a n dc h 锄i c a l ，w h i c ho v e r c o m et h ep r o b l e mo fw a s t i n ga n d h a sg r e a t s l g m f i c a n c et ou s ea n dd e v e l o pr e s o u r c e sr e a s o n a b l e l y k e yw o r d s ：s i l k w o r mp u p ao i i ；a i i n 。l e n i ca c i d ； a d d u e t i o nf r a c t i o n a t i o n ；u l t r a s o n i ce x t r a c t i o n i c o m p o u n da m i n oa c i d s ； u r e a 兰州理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 吕狃鞠日期：勃叩年z 月严日 学位论文版权便用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囵。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 作者签名： 导师签名： 日期： 日期： 乒如 月月年年 叫7 硕士学位论文 - _ _ | _ l | 目| | 目! 目! _ 目目目! | e | | 目| 目目| 目量l 。= = m ：m ：m = ；目目目：m ：m = m ! ! 目目目目目! ! ! ! 目| e 目目! _ 目! 目目| 目目| ! | l | _ l ! ! ! 目! ! g ! 目目! ! ! ! ! 目目g ! | 目目| 目目| 目目_ e ! 目e 目目目目_ e ! 舅 第1 章绪论 数千年来，人们养蚕( 蚕蛾科，桑蚕b o m b y x m o r il ) 获得蚕茧基本上只是为 了缫制生丝这一目的，缫丝的副产品之一蚕蛹却被当作废料。据报道，我国缫丝 工业的主要副产物蚕蛹，年均达到5 3 00 0 0t 之多。蚕蛹( s i l k w o r mp u p a ) 为蚕蛾 科昆虫家蚕蛾( b o m b y x m o i ll ) 的蛹，既是一种高营养的美食，也是一种中药， 具有和脾胃、祛风湿、长阳气之功效，随着研究的深入，近年来的研究表明， 蚕蛹有着非常可观的利用价值，它含有丰富的蛋白质、脂肪酸、甲壳素等成分， 在食品、医药、化工等行业有着广泛的用途，是一种极其丰富而宝贵的自然资源。 现代医学证明，蚕蛹具有降低血胆固醇、治疗冠状动脉供血不足等效果【l 】，同时， 在抗癌、抗高血压、抗衰老等方面都有较好的效果。因此，开发利用蚕蛹资源， 既可变废为宝、提高企业经济效益，又可缓解自然资源的缺乏问题。 1 1 蚕蛹油的国内外研究进展 1 1 1 蚕蛹油的应用与功效 蚕蛹油为黄色带粘性的液体，其中含有不饱和脂肪酸较多，约为脂肪酸总量 的7 5 左右【2 1 ，是合成前列腺素的重要成分，能维持正常的肾脏功能，治腰背疼 痛、肌肉无力，预防动脉硬化、血脂升高等血栓疾病。因此蚕蛹油对人体非常有 益，值得人们去研究，并开发利用。现已证实，蚕蛹油具有降低血压、舒张血管 【3 1 、抗缺氧【4 1 、抑制血小板聚集f 5 1 、保护离体心脏缺氧再灌注损伤等作用【6 1 。i 临 床已被用于治疗心脑血管疾病。同时蚕蛹油还具有改善记忆，提高学习成绩的作 用【7 1 。 粗蛹油可作为工业原料，生产表面活性剂磺化蚕蛹油和塑料改性添加剂环氧 蛹油，也可与其它油脂混合制成优质肥皂；精炼蛹油中含有大量的人体必须脂肪 酸，可以直接食用，也可以作为化工原料，生产印染助剂雷米帮a ，蛹油烷醇酰 胺和蚕蛹皂液等。蛹油中不饱和脂肪酸含量很高，特别是高级不饱和脂肪酸一亚 麻酸的含量高达3 0 以上【引。亚麻酸含有多功能保健品成分，是人体内合成d h a ( 脑黄金) 的原料，对增强智力和记忆力、保护视力有明显作用同时有持续降低血 酯、胆固醇和抗血小板凝集作用，还能降血压、防治血栓形成，预防心血管疾病 等功能。因此，可用蚕蛹为原料经深加工制取新型的抗血脂药物一亚麻酸制剂。 蚕蛹中高纯度a 亚麻酸及氨基酸提取t 艺研究 1 1 2 蚕蛹油的生产方法 1 1 2 1 浸出法 提取蚕蛹油的传统方法有压榨法和有机溶剂浸出法。但由于蚕蛹是高蛋白、 高脂质物质，使用压榨法提取油后的蛋白质多已变性，且蚕蛹中粗纤维含量较少， 质地较软，压榨出油率很低，蛹粕残油量超过5 0 ，所以压榨法已不便利用。 有机溶剂浸出法具有出油率较高，蛋白质不变性等优点，应用较多，其提取工艺 流程见图1 1 ： 图1 1 蚕蛹油的提取工艺流程 蛹油的生产主要用脂溶剂，环已烷、石油醚、丙酮等【9 以0 1 。在一定条件下对 蚕蛹进行连续萃取，然后过滤除渣，减压蒸馏回收溶剂，即得粗蛹油。粗蛹油经 5 的n a c i 溶液水洗后，用5 的n a o h 进行碱炼，再经高温减压除臭、脱色过 滤等处理即得精炼蛹油 1 1 - 1 2 】。受蚕蛹自身种类和来源、蚕蛹粉碎程度、含水量、 试验仪器等影响，在试验中要根据具体情况采用正交设计或其他设计方法进行优 化，以获得最佳提取条件。欧阳涟i i3 】等通过4 因素3 水平正交试验，确定了适 合蛹油提取的最佳条件，即用正己烷作萃取剂，浸出温度为3 0 ，料液比为l ：4 ， 浸出时间为7h 。杨梅琳【1 4 l 等人采用溶剂浸提法研究了从新鲜蚕蛹中制备蛹油的 工艺。首先采用丙酮、乙醚、石油醚、乙醇、正己烷等五种有机溶剂对提取溶剂 进行了研究，发现正己烷为最佳浸提溶剂。研究采用单因素试验分别考察了溶剂 用量，浸提时间，浸提温度和振荡速度等因素对制备效果的影响，并采用正交试 验法优化提取工艺，得到最适合工艺条件为：溶剂用量为4m l g ，浸出时间为 3 0m i n ，浸出温度3 8 ，振荡速度8 0 r m i n 。在优化条件下，取得了较好的提取 效果，蚕蛹的出油率为9 4 7 8 。李志东【1 5 】等进行了正交试验，确定获得柞蚕蛹 油最大提取率的条件，即以石油醚( 6 0 9 0 ) 作提取剂，提取温度6 5 ，提取时 间5h ，提取料液比1 ：1 0 。 2 硕士学位论文 皇皇m 一 i m f 一一i l m 一一 mm 叠i 鼍置 1 1 1 2 超临界萃取法 用传统的有机溶剂浸出法得到的蚕蛹油存在溶剂残留较高，且因提取工艺流 程长而品质受到一定的影响等问题，为克服这些缺点，新型提取方法即超临界流 体萃取( s c f e ) 技术应运而生。近年来有关蚕蛹油的c 0 2 超临界流体萃取研究已 有报道。超临界c 0 2 流体萃取蚕蛹油的得率和效果受蚕蛹粉碎粒度、含水量、 萃取压力、萃取温度、萃取时间、c 0 2 流量等的影响，实际操作时，要根据实 际情况，利用均匀设计或正交设计等优化试验条件，确定最佳的试验工艺条件。 使用s c f e 技术提取蚕蛹油，萃取率高、选择性好、无溶剂残留、无污染而且工 艺简单，其提取工艺流程及超临界c 0 2 流体萃取蚕蛹油具体工艺如图2 2 。罗仓 学【1 6 】等人用超临界二氧化碳萃取方法对蚕蛹油进行提取，采用正交试验，研究 萃取温度、萃取时间、萃取压力等因素对超临界c 0 2 萃取蚕蛹油影响。确定蚕蛹 油超临界c 0 2 萃取条件，即萃取温度3 5 ，萃取时间2 h ，萃取压力2 5 m p a 。戴玉 锦【1 7 l 等人还研究了超临界c 0 2 萃取过程中使用夹带剂，研究了无水乙醇、石油醚、 正己烷等不同夹带剂对超临界c 0 2 萃取蚕蛹油出油率的影响。结果表明正己烷对 蚕蛹油有很好的溶解性，从而增大了蚕蛹油在c 0 2 流体中的溶解度，使出油率增 大，比不使用夹带剂时提高了1 8 5 个百分点。 图1 2 超临界c 0 2 流体萃取蚕蛹油工艺流程图 1 2a 亚麻酸的国内外研究进展 1 2 1 仅亚麻酸的应用与功效 从蚕蛹中提取出的蚕蛹油含9 种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸占7 5 饱和脂肪 酸约占2 0 。不饱和脂肪酸主要由油酸、亚油酸和亚麻酸组成，饱和脂肪酸主要 蚕蛹中高纯度砸麻酸及氨基酸提取工艺研究 为棕榈酸和硬脂酸。近年来，世界上有近百篇文章报导i x 亚麻酸对人体的巨大功 效，引起了人们极大的关注。人体生长和健康所必需的，并且不能在人体中生物 合成，称为必需脂肪酸。重要的人体必需脂肪酸对人体健康的重要作用已为人们 所广泛认识，天然存在的多不饱和脂肪酸种类很多，其中有三种显得特别重要， 就是亚油酸、i x 亚麻酸和花生四烯酸。其重要性在于：首先，它们是构成体内所 有组织膜的成分，并对决定这些膜的生物学性质有重要意义；其次，它们又是一 类具高度活性、存在短暂的分子前列腺素和白三烯的前体。必需脂肪酸有两大系 列，即由i x 亚麻酸衍生的3 系列和由顺式亚油酸衍生的6 系列。所谓3 系列， 是因从分子式端数起均在第三位出现第一个双键的脂肪酸。人体不能自我合成i x 亚麻酸，必须从外界摄取，再由i x 亚麻酸经脱氢酶和链延长酶代谢形成e p a 与 d h a ( i l p 俗称的脑黄金) 。a 亚麻酸作为3 系列脂肪酸的母体自然引起了广泛的 关注。严格地说，只有i x 亚麻酸是人体不可缺乏的，其它两种可由亚油酸在体内 部分转化而得，但转化率受多种因素影响很有限。尽管膳食中含有足够的亚油酸， 仍有相当多的人不能通过亚油酸的转化而保持血液中亚麻酸的正常含量，因此足 量的亚麻酸仍必须从膳食中摄取。而花生四烯酸则可以有动物在体内由亚麻酸在 多不饱和脂肪酸脱氢酶的作用下合成。一些含有四个以上不饱和双键的多不饱和 脂肪酸可在鱼类等海洋动物中得到。随着保健食品的兴起，a 亚麻酸成为一种重 要的保健食品基料。 a 亚麻酸通过在体内生成具有显著生理活性的e p a 和d h a 而发挥作用。它们 可以多选择地渗入温血动物的某些器官，如大脑皮层、视网膜、睾丸和精子的乙 醇胺磷脂和神经磷脂中，显示这些脂肪酸在大脑、感官和生殖器官中的重要性和 特异性。因此，多年以来，一直被当作药物加以研究，并探索它们的作用、原理 及功效，研究表明：人们企图通过食用动、植物油来获取必需的多不饱和脂肪 酸是不可取的，甚至会产生适得其反的后果，因为动、植物油为多种脂肪酸的混 合物，过多食用饱和脂肪酸反而有可能导致心血管疾病；人体对亚油酸和亚麻 酸的需求量的比例应适当，一般应在3 ：1 1 0 ：l 之间【l 引，如果过量摄入亚油酸。 将抑制a 亚麻酸向e p a 和d h a 的转化。因此，人们在重新探索植物油脂的用途和 价值的同时，有必要对其脂肪酸组成和化学型式进行调整，以提供新的，更有价 值的高品质产品。 蚕蛹中的不饱和脂肪酸能明显降低血清透明质酸，层粘连蛋白和肿瘤坏列因 子的含量，因而能防治肝炎肝硬化，同时具有抗肝纤维老化作用【旧】。它可以从 血液中清除甘油三酯，减少内源性总胆固醇合成，增加体内胆固醇及胆汁酸的排 出1 2 们。同时蚕蛹油中的不饱和脂肪酸能抑制人体内血小板聚集，减少血栓形成 【2 1 1 ，因而可以预防动脉硬化、冠心病、高血压及中风等疾病。f r a n c e s 等【2 2 】认为 健全大脑绝对不可缺少脂肪酸，特别是a 亚麻酸，脂肪酸为大脑提供所需要能量， 4 硕七学位论文 人脑能从事高度复杂工作，离不开高质量脂肪酸。并且它还有抗衰老、提高视力 以及减肥美容的作用。n 3 系列是a 亚麻酸可在体内代谢为e p a 和d h a 2 3 j 。c a u g h e y 等【2 4 】研究表明，a 亚麻酸摄入体内后，e p a 细胞浓度增高，e p a 能抑制细胞 因子产生。所以，提高体内细胞e p a 浓度是增加e p a 前提物质a 亚麻酸摄入。a 一 亚麻酸对过敏反应及炎症有抑制效果【2 5 】。鉴于伍亚麻酸的重要性，联合国粮农 组织1 9 7 8 年宣布将其作为人类食物中的必需成分。德国和日本等国已申请专利， 将a 亚麻酸及其衍生物作为药物或食品添加剂，用来预防和治疗心血管疾病等。 1 2 2a 亚麻酸的的生产方法 目前较常用的研究得较多的分离混合脂肪酸的方法有：( 1 ) 根据脂肪酸分子量 的大小，即碳链的长短，有分子蒸馏法、超临界流体萃取法；( 2 ) 根据不饱和脂 肪酸不饱和的程度，即双键的多少，有尿素包合法、银离子络合法；( 3 ) 根据脂 肪酸在有机溶剂中的溶解度的差异，有低温结晶法；( 4 ) 根据脂肪酸极性的差异 以及和不同介质吸引力的大小，有柱色谱法、吸附分离法；( 5 ) 应可以根据脂肪 酶的选择性水解分离脂肪酸。 1 2 2 1 尿素包合 尿素包合法是利用饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸较易与尿素形成稳定的络合 物而将二者分离的一种方法。该法操作简单方便，试剂便宜，不用在高温下进行， 能较完全地保留其营养和生理活性，且尿素包合物形成后即可保护不饱和脂肪酸 双键不受空气氧化，是一种理想的分离不饱和脂肪酸的方法【2 6 1 。张迎庆【2 6 1 等人 通过实验得出了尿素包合法富集蚕蛹油不饱和脂肪酸的工艺条件：尿素与脂肪酸 之比为3 ：1 ，以甲醇为溶剂，包合温度为0 c ，时间为1 2 h 。提取的不饱和脂肪酸 碘值可达1 9 2 7 。同时，不饱和脂肪酸的提取率可达4 2 9 。张海满【2 7 。2 8 】等人研究 了尿素包合法纯化a 亚麻酸的工艺研究，分析了包合温度、尿素用量、溶剂配比、 包合时间和包合次数等主要操作条件对产品a 亚麻酸的纯度、收率的影响。运用 正交试验找出优化条件，使a 亚麻酸的浓度由4 6 7 提高到8 7 3 ，收率在6 0 以 上。 1 2 2 2 分子蒸馏 一百多年前，蒸馏法就被用来提取脂肪酸，它的主要原理是依据沸点差进行 提纯。尽管很长一段时间采用减压和特殊设计的填料，以解决脂肪酸的热稳定性 问题，但对于多不饱和脂肪酸而言，温度仍显得过高，易发生氧化、聚合等变化。 分子蒸馏技术因有极高的真空度而大大降低了蒸馏温度，能解决大量常规蒸馏技 术不能解决的问题【2 9 1 。王宝冈l j t 3 0 1 用分子蒸馏技术脱除蚕蛹油游离脂肪酸，在高 蚕蛹中高纯度a 哑麻酸及氨基酸提取工艺研究 真空状态下，脂肪酸蒸发温度低、蚕蛹油受热时间短、最大限度限制副反应产生， 保护原油营养成分不受破坏。但是真空设备的成本和能耗使这一方法受到一定限 制。 1 2 2 3 硝酸银络合 硝酸银络合法的原理是利用银离子与碳碳双键的兀电子作用，形成可逆的强 极性复合物，而且全顺式的多不饱和脂肪酸在吸附剂上的分配系数与其不饱和度 成正比。但需较好解决硝酸银的稳定性与泄露、洗脱剂对产品的污染等问题【2 9 1 。 司秉坤【3 1 】等人优选硝酸银络合法提纯a 亚麻酸的最佳工艺。通过正交试验设计， 考察硝酸银浓度、络合温度和络合时间三个因素对亚麻酸的纯度和收率的影 响。在最佳条件：硝酸银浓度6 m o l l ，络合温度4 c ，络合时间3 小时下可得到 高纯度的伍亚麻酸，其纯度可以达到9 7 5 3 ，是除层析法外现有制备方法中唯 一能够使a 亚麻酸的纯度达到9 0 以上的方法。 1 2 2 4 冷冻结晶 冷冻结晶法的原理是利用脂肪酸或其衍生物在不同的温度下的溶解度和凝 固点的差异进行富集纯化的。饱和脂肪酸在室温下通常呈固态，因此，可让其在 室温或低于室温时结晶。然后通过过滤使其结晶与母液分离，从而达到饱和脂肪 酸与不饱和脂肪酸分离的目的。而低温冷冻可使不饱和脂肪酸结晶更充分，该法 具有设备简单、操作方便、对多不饱和脂肪酸的分离较为温和、产品不易发生氧 化的特点，但用于多不饱和脂肪酸的生产必须考虑到能耗、有机溶剂的安全性和 回收。张迎庆【3 2 】等人采用将蚕蛹油中不饱和脂肪酸冷冻结晶的方法，使之从母 液中分离出来，并对这种冷冻结晶法的工艺进行了初步研究，确定了相对最佳条 件，即用蚕蛹油1 0 倍体积的0 5 m o l lk o h 乙醇溶液皂化2 h ，在3 0 冷冻6 h 。 采用该法，蚕蛹油中不饱和脂肪酸的提取率可达4 7 0 。 1 3 蚕蛹蛋白粉与氨基酸的国内外研究进展 1 3 1 蚕蛹蛋白粉与氨基酸的应用与功效 蚕蛹蛋白在干蚕蛹中约占6 0 左右，含量相当丰富，同时由于我国的蚕蛹产 量巨大，如何综合利用蚕蛹蛋白成为推动我国桑蚕产业的重要方面。蚕蛹蛋白质 是一种完全蛋白，含有1 8 种氨基酸，蚕蛹中常见的1 7 种氨基酸占总氨基酸质量分 数的3 4 5 7 ，人体不能合成，必须由外界供给的必需氨基酸如蛋氨酸、赖氨酸、 亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等在蚕蛹中含量均较高，总量达 1 4 5 9 ，占总氨基酸的4 2 2 0 ，必需氨基酸与非必需氨基酸之质量比为0 7 3 ，与 6 硕士学位论文 i i - _ _ - - i i i i t - - - - _ _ _ 暑置置宣宣一 w h o f a o 提出的必需氨基酸占总氨基酸的4 0 左右，与必需氨基酸与非必需氨 基酸之比为o 6 左右的参考蛋白模式非常接近t 3 3 1 。蚕蛹中各种氨基酸的含量如表 1 1 所示。 表1 1 蚕蛹中各种氨基酸的含量 氨基酸名称氨基酸质量分数( ) 天门冬氨酸3 8 1 苏氨酸1 6 5 丝氨酸 1 5 4 谷氨酸 3 7 l 甘氨酸1 7 5 丙氨酸 2 0 2 胱氨酸o 4 3 缬氨酸 2 2 2 异亮氨酸 2 2 3 亮氨酸3 0 0 酪氨酸 2 1 0 赖氨酸2 5 3 组氨酸 o 9 6 精氨酸 2 0 5 脯氨酸1 6 2 苯丙氨酸 1 9 6 蚕蛹氨基酸可直接开发成各种类型的营养性保健产品，如蚕蛹复合氨基酸营 养液、蚕蛹复合氨基酸胶囊、蚕蛹复合氨基酸粉剂、氨基酸类型的各种饮品等， 经常食用此类氨基酸产品可以及时补充各种必须氨基酸，提高机体各项机能；同 时具有改善心血管功能，预防心血管疾病降低血脂和提高免疫功能的作用1 3 4 1 。 蚕蛹氨基酸还可深加工制成各种单一的氨基酸产品，开发出各类氨基酸医药产品 ( 如氨基酸输液、补液等) 和保健营养品、美容化妆品等氨基酸添加剂和各类氨基 酸试剂。蚕蛹中含量最高的天门冬氨酸具有镇咳祛痰的作用，谷氨酸有健脑作用， 并使食味鲜美，精氨酸有降压作用。蚕蛹蛋白的营养十分丰富，非常适合人体的 需要，是一种极宝贵的优质昆虫蛋白质，可用于治疗因消化不良引起的营养缺乏 症，对儿童尤为明显，对人体的脑细胞也有增强活力底的作用，故能提高思维能 力和工作效率。 周菊香【3 5 l 曾报道了用蚕蛹肽喂养小鼠，研究其对小鼠生长的影响，结果认 7 蚕蛹中高纯度m 哑麻酸及氨基酸提取工艺研究 为蚕蛹多肽具有降低血清胆固醇的作用，可是高胆固醇达到正常范围，并具有抗 氧化作用，但是没有报道肽的具体情况。张明春 3 6 j 以蚕蛹为原料，经防褐变， 除脂肪处理后，酶解与膜法联用，经胰蛋白酶解的蚕蛹蛋白水解液，通过截留分 子质量1 万u 的超滤膜，得到蚕蛹生物活性。培养酵母菌，测定蚕蛹生物活性肽 对糖分解代谢的影响。结果证明，酶解与膜法联用分离制备的蚕蛹生物活性肽， 对糖分解代谢丙酮酸生成有促进作用。 有报道说蚕蛹具有抗癌作用，蚕蛹经蛋白水解提取得到的复合氨基酸是蚕蛹 中的主要成分，实验表明其对肝癌、肉瘤s 1 8 0 荷瘤小鼠的瘤体有明显的抑制作 用，抑制率为2 0 2 5 ，与对照组有显著差异，同时可延长艾氏腹水瘤小鼠的 生存期，延长率达4 0 以上，p 包合温度 包合时间。根据表3 2 结果 显示，以a 2 8 2 c 2 d 2 条件为最优，即脂肪酸：尿素：甲醇( w w v ) 为l ：3 ：8 ，- 5 c 下包合1 2 h ，在该工艺条件下，q 亚麻酸的纯度可达至1 j 7 6 3 8 ，收率为3 1 1 6 。 3 4 3 不饱和脂肪酸组成及含量分析 3 4 3 1 不饱和脂肪酸甲酯化【5 9 】 精确称取5 m g 分离样品于5 0 m l 圆底烧瓶中，加入1 - 2 m l 无水甲醇，加热使 其溶解，滴加3 - - - 4 滴浓硫酸，6 5 c 热回流3 0 m i n ，加入1 - 2 m l 蒸馏水移入分液漏 斗中，正己烷多次萃取，收集有机相做a 亚麻酸含量测定。薄层色谱检验甲酯化 是否完全，检测条件：将甲酯化和未甲酯化的样品点样，用石油醚：乙酸乙酯： 硕士学位论文 乙酸( 3 ：1 ：o 2 ) 展开，结果未甲酯化的r 瞄为0 5 1 0 ，甲酯化的r 瞄为0 6 3 6 ， 说明甲酯化完全。 3 4 3 2 气相色谱分析方法 气相色谱分析方法见2 5 2 3 ，高纯度q 亚麻酸的总离子流图见图3 9 ，质谱图 3 1 0 ，分析结果见表3 4 。 表3 4 混合脂肪酸的g c m s 结果 序号名称分子式分子量 保留时间相对含量 m i n l9 十六烯酸甲酯c 1 7 h 3 2 0 2 2十六烷酸甲酯 c 1 7 h 3 4 0 2 3十八二烯酸甲酯 c 1 9 h 3 4 0 2 2 6 8 2 7 0 2 9 4 1 3 2 6 1 3 3 7 1 5 3 0 0 8 2 1 3 7 1 3 9 2 4 9 ，1 2 ，1 5 十八碳三烯酸甲酯 c 1 9 h 3 2 0 2 2 9 21 5 4 38 3 8 7 4 4 - ，。船嗨避旨生 l 一 孽o 暑o 7 a e o 暑o o 3 0 2 o 1 o o l _ ， 图3 9a 亚麻酸总离子流图 7 一 l i啦 i 卫 i - 导弓 l h k t 喇n 。圳il jl|llji i jh 图3 1 0a 亚麻酸质谱图 3 l 蚕蛹中高纯度a 亚麻酸及氨基酸提取工艺研究 3 4 3 3 尿素包合前后不饱和脂肪酸组成及含量的比较与分析 将尿素包合前后的不饱和脂肪酸的组成及含量进行比较，比较结果见表3 5 。 表3 5 包合前后脂肪酸的组成及含量 由表3 5 可以看出，尿素包合前，混合脂肪酸中饱和脂肪酸的含量为2 8 5 1 ， 包合后的不饱和脂肪酸产品中的饱和脂肪酸含量降低到了1 3 7 ，而不饱和脂肪 酸的含量由7 1 4 9 提高到了9 8 6 1 。说明尿素包合工艺提纯蚕蛹油中的不饱和 脂肪酸是有效可行的方法。 3 4 3 4a 亚麻酸红外分析 f t i r 红外光谱仪测定a 亚麻酸的红外光谱图如图3 1 l 所示，与s i g m a 公司 提供的q 亚麻酸标准红外光谱图3 1 2 进行对照，二者一致，说明产品就是q 亚 麻酸。其中a 亚麻酸的主要特征吸收峰为：3 0 1 0 6 6 c m 。1 不饱和c h 伸缩振动， 2 9 2 6 9 3 、2 8 5 4 6 0 c m o 饱和c h 伸缩振动，1 7 0 9 2 9c m 1 c = o 伸缩振动，1 5 5 4 6 8 c m c h 3 面内弯曲振动，1 4 6 0 4 1c m o h 面内弯曲振动，1 2 8 2 8 5c m c o c 不 对称伸缩振动，9 3 5 2 0 c m o h 面外弯曲振动，7 2 2 3 9 c m d 4 个以上c h 2 ，( c h 2 ) n 面内摇摆振动吸收峰。 图3 1 ia 亚麻酸的红外光谱图 3 2 1 鲫 硕士学位论文 啊啊船曩f | 、 。、 p 。 。、 |、卜 | | f f ?r 3 ， 厂。 w j ， | f | f l v j 。 | t 一 1 k f y i o r ii i t t - c 0 e l l 铂_ - 鞠氆锄蕾挪柚柚囊姗1 棚伪-_ 啊日h 3 6 小结 图3 1 2a 亚麻酸的标准红外光谱图 ( 1 ) 制备混合脂肪酸时，采用n a o h 乙醇溶液对蚕蛹油进行皂化，乙醇增 加了油脂的溶解度，使油脂和碱形成了均匀的溶液，加速皂化反应的进行，使油 脂皂化得更完全。 ( 2 ) 通过正交试验得出，影响尿素包合法富集多不饱和脂肪酸的最显著因 素是脂肪酸：尿素：甲醇( w w v ) ，其次是包合温度，最后是包合时间。 ( 3 ) 采用尿素包合法提纯q 亚麻酸，研究了o r , 亚麻酸的含量和包合产品的 收率受原料配比、包合时间、包合温度的影响及变化趋势。结果表明：在脂肪酸： 尿素：甲醇( w w v ) = l ：3 ：1 0 ，0 。c 包合1 2 h 的条件下进行两次包合，a 亚麻酸的 含量由最初3 7 4 5 提高到8 3 8 7 ，收率为1 8 2 6 。 ( 4 ) 试验结果表明，尿素包合法作为分离多不饱和脂肪酸的一种方法，所 需设备简单，药品、试剂便宜，操作简单。同时，包合过程在低温条件下进行， 确保了多不饱和脂肪酸的营养和生理活性，该方法是一种大规模富集多不饱和脂 肪酸的理想方法。 ( 5 ) 采用紫外分光光度法对a 亚麻酸的含量进行测定，该法简易、快速、 准确。 硕士学位论文 第4 章脱脂蚕蛹酸水解制备复合氨基酸工艺 蛋白质水解制备氨基酸的方法有三种：碱解、酶解、酸解【6 们。碱水解容易 引起消旋作用而影响氨基酸的营养价值。酶水解，酶制剂成本高，虽然反应条件 温和，但是由于酶具有专一性蛋白质往往不能彻底的被水解，使得产品中有水解 不完全的多肽，影响产品质量。并且水解工艺控制条件较复杂，杂菌易繁殖，水 解时间长。相比之下，酸水解工艺简单，生产周期短，成本低，可将蛋白质水解 得更加完全，收率高。 4 1 试验材料与仪器、药品 4 1 1 试验材料 脱脂蚕蛹：提取蚕蛹油后的废渣 4 1 2 试验仪器和设备 h h 2 数显恒温水浴锅 6 0 2 a 恒温油浴器 d j i 4 0 电动搅拌器 s h z i i i 型循环水真空泵 r e 5 2 a 旋转蒸发器 g d jx 一2 5 高速冷冻离心机 h c t p l l 1 0 架盘药物天平 d h g 9 0 5 3 a 型电热恒温鼓风干燥箱 p l 3 0 3 电子天平精确至o 0 0 0 1 9 常规玻璃仪器 4 1 3 试验材料与药品 盐酸( a r ) 7 3 2 强酸性阳离子交换树脂 国华电器有限公司 江苏金坛大地自动化仪器厂 江苏金坛大地自动化仪器厂 上海亚荣生化仪器厂 上海亚荣生化仪器厂 日本日立公司 上海精科天平厂 扬州鸿都电子有限公司 梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司 白银良友化学试剂有限公司 莱阳化工实验厂 硕七学位论文 茚三酮( a r ) 活性炭颗粒( a r ) 氨水( a r ) 甲醛( a r ) n a o h ( a r ) 4 2 工艺流程 上海中泰化学试剂有限公司 烟台市双双化工有限公司 莱阳市双双化工有限公司 天津市百世化工有限公司 烟台市双双化工有限公司 4 3 试验方法 图4 1 脱脂蚕蛹水解制备氨基酸的工艺图 4 3 1 酸水解、脱色 取10 0 9 脱脂蚕蛹，加入h c i 溶液，油浴搅拌加热水解一定时间，冷却置室 温，离心，向水层加c a ( o h ) 2 调p h = 3 ，向中和液中加入2 ( w v ) 活性炭于8 0 c 水浴加热脱色2 h ，抽滤。 4 3 2 上柱纯化 4 3 2 1 树脂的预处理 用8 1 0 倍量的l m o l lh c l 搅拌、浸泡4h ，然后用去离子水反复洗至中性。 再以8 1 0 倍量的l m o l ln a o h 溶液搅拌，浸泡4h 。反复以去离子水洗至中性 后再用8 1 0 倍量的l m o l lh c i 浸泡，最后水洗至中性备用。 4 3 2 2 氨基酸纯化 将滤液上7 3 2 强酸性阳离子交换树脂，然后用一定量的蒸馏水洗去色素。用 3 5 蚕蛹中高纯度a 亚麻酸及氨基酸提取工艺研究 0 2 5 m o l l 的n h 3 h 2 0 洗脱。流出液与茚三酮试剂显色，呈阳性时收集，依次改 变n h