（化学工程专业论文）超临界co2萃取α亚麻酸及相平衡研究.pdf

at h e s i ss u b m i t t e di nf u l f i l l m e n to f t h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g e x t r a c t i o na n d e q u i l i b r i u mo f q - - l n ai ns u p e r c r i t i c a lc a r b o nd i o x i d e m a j o r：c h e m i c a le n g i n e e r i n g c a n d i d a t e ：c h e ny i n g d i s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r c h e n gj i a n w u h a n ，h u b e i4 3 0 0 7 4 ，p r c h i n a m a r c h ，2 0 1 0 摘要 摘要 甜亚麻酸具有降血脂、降血压、预防心血管疾病、促进神经系统发育等生 理功能，被称为“21 世纪绿色营养保健食品”。我国蚕蛹资源丰富，干蚕蛹体 内含有3 0 以上的油脂，其中叶亚麻酸为油脂含量的3 0 以上。为了解决人们 的膳食结构中洳亚麻酸不足问题，很多国家不断开发以亚麻酸为添加剂或者 原料的保健品和药品。因此研究从蚕蛹中提取僻亚麻酸技术，对蚕蛹资源的充 分利用与甜亚麻酸的开发均具有重要的意义。 本文分别对超临界c 0 2 萃取、索氏抽提、微波萃取蚕蛹油进行了研究，从 萃取工艺条件、萃取物性质等方面对比了三种萃取方法。通过萃取前后蚕蛹粉 的结构变化分析三种萃取方法的萃取机理。研究表明：超临界c 0 2 萃取萃取温 度低、出油率高、萃取物色泽好、不存在溶剂回收与污染的问题，但是高压条 件对设备的要求较高；索氏抽提设备简单、出油率高，但是萃取时间长、消耗 溶剂量大、萃取物色泽差；微波萃取萃取时间短，仅需要5 0 s ，并且设备简单、 萃取条件温和、选择| 生好，但是出油率低、所得油脂色泽差。 分别对蚕蛹脂肪酸、脂肪酸乙酯超临界c 0 2 精馏萃取进行了研究，同时还 对超临界c 0 2 精馏萃取与冷冻结晶相结合分离蚕蛹脂肪酸进行了研究。研究结 果表明，超临界c 0 2 精馏萃取能将蚕蛹油脂肪酸中洳亚麻酸的含量由2 8 4 4 提 高至w j 3 9 1 1 ，将脂肪酸乙酯中洳亚麻酸的含量由2 8 3 7 提高至1 j 4 5 7 8 ，超临界 c 0 2 精馏萃取分离脂肪酸乙酯的效果比分离脂肪酸好。将超临界c 0 2 萃取与冷 冻结晶相结合，最高能将洳亚麻酸的含量由2 8 4 4 提高到6 4 6 3 。因此将超临 界c 0 2 萃取与冷冻结晶相结合能更有效的提高洳亚麻酸的含量。 对超临界c 0 2 与脂肪酸乙酯体系的相平衡进行了研究，测定了不同温度对 应的分相压力、溶解度与分配系数。研究表明，不饱和脂肪酸的碳链长短、双 键数目越接近，其分配系数越接近。 采用c h r a s t i l 方程关联了实验结果，得到脂肪酸乙酯在超临界c 0 2 中溶解度 的关联式，由该关联式预测的溶解度与实验测得值相对误差为8 9 。采用修正 的c h r a s t i l 方程关联实验结果，得到脂肪酸乙酯在超临界c 0 2 中溶解度的关联 式，该式预测的溶解度与实验测值相对误差为3 6 9 。 武汉工程大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a - l i n o l e n i ca c i di sk n o w na s t h e21s tc e n t u r yg r e e nn u t r i t i o n a la n dh e a l t hc a r e f o o d ，a si th a sn u m e r o u sp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n so f a n t i a t h e r o s c l o r e s i s ，l o w e r i n g b l o o dp r e s s u r e ，p r o m o t i n gt h ed e v e l o p m e n to fn e r v o u ss y s t e ma n ds oo n s o h e a l t hp r o d u c t sa n dm e d i c i n eu s i n g0 【1 i n o l e n i ca c i da sr a wm a t e r i a l so ra d d i t i v e s a rep o p u l a ri no r d e rt oi m p r o v et h ei n t a k eo fa - l i n o l e n i ca c i di nm a n yc o u n t r i e s a si sw e l lk n o w n ，t h er e s o u r c e so fs i l k w o r mc h r y s a l i sa r ea b u n d a n ti no u r c o u n t r y 砀eo i l 。a c c o u n t i n gf o rm o r et h a n3 0p e r c e n t so ft h eq u a l i t yo fd r y s i l k w o r mc h r y s a l i s ，c o n t a i n s3 0p e r c e n t so fa - l i n o l e n i ca c i d s oi n v e s t i g a t i o no n t h ep r o c e s so f e x t r a c t i n ga - l i n o l e n i ca c i di ss i g n i f i c a n tf o rt h ef u l lu t i l i z a t i o no f s i l k w o r mc h r y s a l i sa n dd e v e l o p m e n to f a l p h al i n o l e n i ca c i d f i r s t l y , t h ep r o c e s so fs u p e r c r i t i c a lc 0 2 ( s c - c 0 2 ) e x t r a c t i o n ，s o x h l e ta n d m i c r o w a v ee x t r a c t i o no fo i lf r o ms i l k w o r mc h r y s a l i sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d ， r e s p e c t i v e l y a n dt h et h r e ee x t r a c t i o nm e t h o d sw e r ec o m p a r e dt h r o u g he x t r a c t i o n c o n d i t i o n s ，q u a l 时o fp r o d u c t so nt h eo p t i m a lc o n d i t i o n so b t a i n e de x p e r i m e n t a l l y t h e nt h ee x t r a c t i o nm e c h a n i s m sw e r ea n a l y z e dt h r o u g ht h ec h a n g e so fs t r u c t u r e b e t w e e nr a wm a t e r i a la n de x t r a c t i o nr e s i d u e s t h er e s u k si n d i c a t e dt h a ts c 。c 0 2 e x t r a c t i o nw a sd o m i n a n ti nl o w e re x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ，h i g h e ry i e l d ，t h el i g h t c o l o ro fp r o d u c ta n dw i t h o u ts o l v e n tr e c o v e r ya n d p o l l u t i o n ，b u tt h er e q u i r e m e n t o fe q u i p m e n tw a sh i g h e rt h a no t h e r sa s i t s h i g h - p r e s s u r e c o n d i t i o n s 1 e e q u i p m e n to fs o x h l e te x t r a c t i o nw a ss i m p l ea n dy i e l dw a sh i g h ，b u tt h ee x t r a c t i o n c o n s u m e dal o n gt i m ea n dal a r g eq u a n t i t yo fs o l v e n t m i c r o w a v ee x t r a c t i o nj u s t c o s t5 0 s ，a n de x t r a c t i o nc o n d i t i o n sw e r em i l d ，b u tt h e y i e l dw a sl o w t h e n ，e x t r a c t i o no ff a t t ya c i d sa n df a t t ya c i de t h y le s t e rw i t hs c c 0 2 d i s t i l l a t i o na n de x t r a c t i o no ff a t t ya c i d sw i t hs c c 0 2e x t r a c t i o nc o m b i n e dw 汕 f r e e z ec r y s t a l l i z a t i o np r o c e s sw e r ei n v e s t i g a t e d r e s p e c t i v e l y 1 1 1 ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a ts c c 0 2d i s t i l l a t i o ne x t r a c t i o nc a ni n c r e a s et h ec o n t e n to f a l p h a - l i n o l e n i ca c i di nf a t t ya c i d sf r o m2 8 4 4 t o3 9 1 l a n dt h ec o n t e n ti nf a t t y i l i 武汉工程人学硕士学位论文 a c i de t h y le s t e rf r o m2 8 3 7 t o4 5 7 8 i tw a sf o u n dt h a tt h ec o m e mo f 0 【- l i n o l e n i ca c i di su pt o6 4 6 3 w h e ns c c 0 2d i s t i l l a t i o na n df r e e z e c r y s t a l l i z a t i o nw e r eu n i t e d t h ec o m b i n a t i o ni m p r o v e dt h ep u r i t yo f a l i n o l e n i c a c i dm o r ee f f e c t i v e l y f i n a l l y , t h ep h a s ee q u i l i b r i u m o f f a t t ya c i de t h y le s t e r - c o zs y s t e mw a ss t u d i e d t h e p r e s s u r ea tt h ep o i n to fb e i n gh o m o g e n e o u sp h a s ea n dt h es o l u b i l i t yi nt w o p h a s e sa td i f f e r e n tc o n d i t i o n sw e r em e a s u r e d t h ec u r v e so fp a r t i t i o nc o e f f i c i e n t s h o w e dt h a tt h e r ew a sl i t t l ed i f f e r e n c eo fp a r t i t i o nc o e f f i c i e n tb e t w e e n u n s a t u r a t e df a t t ya c i d sw h e nt h el e n g t ho fc a r b o nc h a i na n dt h en u m b e ro fd o u b l e b o n d sa p p r o a c h e d t h u s ，i tw a sd i f f i c u l tt os e p a r a t et h e s eu n s a t u r a t e df a t t ya c i d s b ys u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n t h es o l u b i l i t yu n d e rt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sw a sa s s o c i a t e dw i t hc h r a s t i l e q u a t i o nt oo b t a i ne q u a t i o n t h er e l a t i v ee r r o ro fs o l u b i l i t yb e t w e e n c a l c u l a t e db y t h ee q u a t i o na n de x p e r i m e n t a lm e a s u r e dw a s8 9 t h ei m p r o v e dc h r a s t i l e q u a t i o ni nw h i c hk w a se x p r e s s e da saf u n c t i o no ft h et e m p e r a t u r ew a sa p p l i e d t oc o r r e l a t et h es o l u b i l i t yd a t ao ff a t t ya c i de t h y le s t e ri ns u p e r c r i t i c a lc 0 2 t h e r e l a t i v ee r r o rc a l c u l a t e db yt h i se q u a t i o nw a s3 6 9 k e y w o r d s ：s u p e r c r i t i c a l s i l k w o r mc h r y s a l i s e s a l p h a - l i n o l e n i ca c i d s o l u b i l i t y c h r a s t i l i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t 目录v 第1 章引言1 1 1 立题背景和意义1 1 2 主要研究内容3 1 2 1 蚕蛹油的提取3 1 2 2 脂肪酸的萃取分离3 1 2 3 脂肪酸乙酯的萃取分离及平衡研究3 第2 章文献综述5 2 1 蚕蛹简介5 2 1 1 蚕蛹的主要成分及其应用5 2 2 油脂的萃取方法6 2 2 1 压榨法6 2 2 2 索氏抽提法。7 2 2 3 超声波萃取法7 2 2 4 微波萃取法7 2 2 5 超临界萃取7 2 3 亚麻酸简介8 2 3 10 【垭麻酸的生理功能。8 2 3 2 伢亚麻酸的来源l o 2 3 3 叶亚麻酸的富集方法1 1 2 4 超临界流体萃取技术1 3 2 4 1 超临界流体1 3 2 4 2 超临界流体萃取技术的应用。15 2 5 超临界流体相平衡1 7 2 5 1 溶解度的测定方法。l7 2 5 2 相平衡计算18 第3 章实验部分21 v 武汉工程大学硕十学位论文 3 1 实验材料与仪器2 1 3 2 实验方案及装置2 2 3 2 1 实验方案。2 2 3 2 2 实验装置2 4 3 3 实验方法与分析方法。2 5 3 3 1 实验方法2 5 3 3 2 产物分析方法。2 7 3 3 3 计算方法2 9 第4 章蚕蛹粉超临界c 0 2 萃取31 4 1 超临界c 0 2 萃取蚕蛹粉的工艺条件3 2 4 1 1 蚕蛹粉粒度对超临界c 0 2 萃取的影响3 2 4 12 压力对超临界0 3 2 萃取的影响3 3 4 1 3 温度对超临界c 0 2 萃取的影响3 4 4 1 4 时间对超临界c 0 2 萃取的影响3 5 4 2 索氏抽提工艺条件。3 7 4 2 1 固液比对索氏抽提的影响。3 7 4 2 2 时间对索氏抽提的影响。3 8 4 3 微波萃取工艺条件3 9 4 4 三种萃取方法对比4 0 4 4 1 萃取工艺条件对比。4 0 4 4 2 萃取物l 生质对比。4 1 4 4 3 萃取机理分析。4 2 4 5 本章小结4 4 第5 章超临界c 0 2 萃取精馏蚕蛹脂肪酸。4 5 5 1 超临界c 0 2 萃取精馏蚕蛹脂肪酸工艺条件4 5 5 1 1 温度梯度对超临界c 0 2 萃取蚕蛹脂肪酸的影响4 5 5 1 2 压力对超临界0 0 2 萃取蚕蛹脂肪酸的影响4 7 5 2 超临界c 0 2 萃取产物分析4 7 5 3 冷冻结晶工艺条件4 9 5 3 1 溶剂的选择。4 9 目录 5 3 2 温度对冷冻结晶的影响5 0 5 3 3 酸醇比对冷冻结晶的影响5 1 5 3 a 时间对冷冻结晶的影响5 2 5 3 5 正交实验优化工艺条件5 3 5 a 本章小结。5 4 第6 章超临界c 0 2 萃取蚕蛹脂肪酸乙酯及相平衡研究5 5 6 1 超临界c c h 萃取蚕蛹脂肪酸乙酯5 5 6 1 1 温度梯度对超临界c c h 萃取蚕蛹脂肪酸乙酯的影响5 5 6 1 2 压力对超临界0 3 2 萃取蚕蛹脂肪酸乙酯的影响5 6 6 2 萃取产物分析5 7 6 2 1 馏分酸值变化。5 7 6 2 2 脱色效果变化5 8 6 2 3 馏分中亚麻酸乙酯含量变化意。6 0 6 3 相态的观测6 1 6 a 分相点压力与温度的关系6 3 6 5 温度、压力对溶解度的影响6 3 6 6 温度、压力对分配系数的影响6 5 6 7 蚕蛹脂肪酸乙酯在超临界c q 中的溶解度模拟_ 。6 7 6 8 本章小结。7 0 第7 章结论7 1 7 1 主要结论7 1 7 2 研究展望7 2 参考文献7 3 研究生期间发表的论文7 9 致谢81 v i i 第1 章引言 1 1 立题背景和意义 第1 章引言 现代医药的迅速发展为人类医疗保健提供了重要的保障，但是也面l 临着越 来越多的问题。很多身心疾病对人们的健康构成很大的威胁，例如近几十年来， 患心脑血管疾病的人数在逐渐增加，对人类健康的破坏呈逐年上升趋势。化学 药物对很多此类疾病无能为力，而且药物还带来许多副作用。因此，人们开始 重视生活质量，尤其是重视与健康有关的保健。人们的健康观念由重视治疗疾 病转向重视预防、保健，这种崇尚天然保健食品日益成为一种潮流，促进了天 然保健与功能性食品的开发与发展。 不饱和脂肪具有很高的生理功能，对人体营养保健有着重要的作用，其中 油酸与洳亚麻酸是人体内不可缺的脂肪酸。洳亚麻酸在体内可以直接分解代谢 为e p a 矛i d h a ，e p h 与d h a 是人体细胞膜的重要组成成分，在人体内具有很 多生理功能。d h a 对大脑神经细胞的分裂、生长、发育、增殖等有着重要的 作用，是大脑智力发育的必需物质，对维持脑的功能、延缓脑的衰老起着重要 作用。e p a 和d i 认是视网膜等一些组织细胞膜的重要组成成份，能提高细胞膜 的通透性，使细胞膜充满活力。并目e p a 和d h a 还具有降血脂、防止动脉粥样 硬化、抑制肿瘤生长等生理功能。e p a 、d h a 对人体的健康有重要意义，但是 过量摄入会损伤细胞膜，对人体细胞的免疫能力造成不利影响。亚麻酸与 e p a 、d h a 具有相似的生理功能，还可以避免e p a 、d h a 对人体的不利影响。 由于钟亚麻酸对严重威胁人类身体健康的“四大杀手 癌症、心脑血管 病、糖尿病、痴呆症有着显著的抑制作用，因此被称为是“2 1 世纪绿色营养保 健食品 。但是人体内普遍缺乏弘亚麻酸，并r a - 亚麻酸在人体内不能通过其 它的任何营养成分来合成，只能从食物中摄取。因此近年来，世界各国的研究 单位和企业都开始致力于开发亚麻酸产品。美国巴林公司在反复研究提取 后，获得了洳亚麻酸含量为5 7 的产品，用来降血脂、抗血栓。德国、日本已 经申请专利将富含僻亚麻酸的植物油作为食品添加剂。目前，美国已经开发出 亚麻酸保健油、亚麻酸软胶囊等保健品，一些公司已经开始开发面包、饼干等 武汉- t 程大学硕士学位论文 亚麻籽食品。近几年来，随着欧美一些含m 亚麻酸的保健食品的流行，我国也 开始研究m 亚麻酸，国内市场开始出现许多富含m 亚麻酸的苏子油软胶囊等保 健品，并且其有效成分接近或者超过国外的同类产品。 目前，人们对于甜亚麻酸的研究主要是集中在植物油中提取，对动物油脂 的研究比较少。蚕蛹中含有丰富的油脂，油脂占干蚕蛹的3 0 左右，且不饱和 脂肪酸含量超过7 0 不饱和脂肪酸主要有油酸、亚油酸、叶亚麻酸。我国蚕 蛹资源丰富，价格低廉，一般只是加工后作为动物饲料，利用率很低，造成了 很大的资源浪费，因此，提取蚕蛹油中多不饱和脂肪酸，进一步开发不饱和脂 肪酸产品，不仅有利于促进生物资源的综合利用，还可以促进伽亚麻酸产品的 开发，具有重要的现实意义。 传统的提取方法具有溶剂回收与溶剂残留等问题，并且不饱和脂肪酸是热 敏| 生物质，高温条件下其活l 生容易被破坏，因此传统的分离方法不利于不饱和 脂肪酸的分离提取。超临界c 0 2 作为一种新型的分离技术，萃取条件温和，不 会影响萃取物的性质，对产品和环境均无污染，符合新世纪对“绿色化学的 要求。 超临界c 0 2 萃取技术在食品、油脂、保健品等方面受到了人们的青睐，并 且已经取得了很大的成就，咖啡豆、啤酒花等的超临界c 0 2 萃取已经成功的工 业化。在超临界条件下，温度、压力的微小变化都会导致体系的剧烈变化，因 此放大后较难得到预期的效果，并且萃取高压对设备的要求高、实验的费用高， 使得超临界c 0 2 萃取的工业化受n p i 曼n 。了解超临界c 0 2 萃取过程中的相态变 化隋况，建立超临界c 0 2 萃取的基本热力学模型等相平衡研究将有利于超临界 c 0 2 萃取过程中工艺条件的选择，减少实验工作量，在一定程度上可以促进超 临界c 0 2 萃取技术的工业化发展。 本文对超临界c 0 2 萃取、索氏抽提、微波萃取三种不同的蚕蛹油萃取技术 进行了对比研究，然后研究了超临界c 0 2 精馏萃取及其与冷冻结晶相结合分离 蚕蛹脂肪酸。为了进一步优化超临界萃取的工艺条件，以及更好的了解超临界 萃取过程，观察了超临界萃取过程的相态变化，研究相平衡隋况，并建立脂肪 酸乙酯相平衡模型。本研究不仅可以促进蚕蛹资源的利用与亚麻酸产品的开 发，还有利于超临界萃取在分离提取脂肪酸方面的发展，具有重要的经济效益 和环境效益。 2 各自的优势与缺点。通过电镜分析其萃取余物的结构，分析各自萃取机理。 1 2 2 脂肪酸的萃取分离 考察萃取初始压力、萃取温度对超临界c 0 2 精馏萃取分离脂肪酸的影响， 并通过分析所得产品以评价其分离效果。 将超临界c 0 2 精馏萃取与冷冻结晶法结合萃取蚕蛹油脂肪酸，考察了冷冻 温度、冷冻时间、溶剂以及溶剂与脂肪酸质量比值对分离产物中亚麻酸含量的 影响。 1 2 3 脂肪酸乙酯的萃取分离及平衡研究 考察萃取初始压力、萃取温度对超临界c 0 2 精馏萃取分离脂肪酸乙酯的影 响，并通过分析所得产品以评价其分离效果。 观察超临界c 0 2 萃取脂肪酸乙酯的相态变化过程，并测出溶解度相关数 据，考察压力、温度对溶解度的影响，并应用c h r a s t i l 经验方程对脂肪酸乙酯 在超临界c 0 2 中的溶解度进行模拟。 武汉工程大学硕十学位论文 4 第2 章文献综述 2 1 蚕蛹简介 第2 章文献综述 本草纲目将蚕蛹列为传统的中药材，可治风湿、劳瘦、退热、和脾胃、 长肌、长阴气，并具有降血脂、改善肝功能、清胆等作用。长期以来，我国对 蚕蛹油的研究不够深入，限制了蚕蛹油在食品和医药方面的应用。而我国是个 养蚕大国，每年蚕茧产量居于世界的首位，副产干蚕蛹2 0 万吨以上【旧，因此 综合开发和利用蚕蛹资源具有重要的现实意义。 2 1 1 蚕蛹的主要成分及其应用 蚕蛹中含有丰富的蛋白质、油脂以及其他元素，具有较高的营养价值和药 用价值，在食品、医药等方面具有广泛的应用1 。7 】。 2 1 1 1 蛋白质 蚕蛹中粗蛋白的含量达到5 0 以上，远远高于一般食品。蚕蛹蛋白质中含 有人体生长发育需要的18 种氨基酸，其中人体所必需的8 种氨基酸含量高达 4 0 以上，并且这些氨基酸的组成比例均衡，符合人体需要，是一种优质的昆 虫蛋白质。 叶辉等人曾报道有人以优质蚕蛹与蚕卵为主要原料，生产出瑞福康胶囊， 该胶囊的主要成分是生物活性蛋白，是国际上第一次利用家蚕生产的基因工程 口服蛋白质药物。 蚕蛹蛋白水解极易水解成为氨基酸，将氨基酸与锌、铁、钙等螯合，就可 以制成适合儿童食用的全氨基酸锌铁螯合物营养口服液。 2 1 1 2 油脂 干蚕蛹中油脂的含量为2 5 - 2 9 ，并且多不饱和脂肪酸占油脂总量的7 5 以上，其中油酸、亚油酸、洳亚麻酸均具有很高的营养价值和药用价值，对维 武汉工程大学硕士学位论文 持人体正常的生理机能有着重要的作用，是人体必须脂肪酸。因此蚕蛹油中的 不饱和脂肪酸是制备具有治疗心脑血管、将低胆固醇等作用的药物以及高级护 肤品的主要原料。 2 1 1 3 甲壳素 提取了蛋白质与蚕蛹后的蚕蛹余物中，甲壳素的含量为3 6 ，高于蟹、虾 壳中的含量。甲壳素具有免疫活| 生与较好的生物相容性，与人体不容易发生排 斥作用，是种很好的医药原料，在人造皮肤、人造血浆、食品与保健方面有 着广泛的应用，还可以制成手术的缝合线。 2 1 1 4 其它物质 蚕蛹中含有丰富的维生素，例如维生素a 、维生素b 2 等，其中干蚕蛹粉 中维生素b 2 的含量为4 2 2 m g 1 0 0 9 ，维生素d 的含量为0 2 1 7 m g l o o g 。蚕蛹 含有多种无机元素，例如钾、磷、镁、钙、锌、铁等，其中铁、锌的含量高于 牛奶与大豆。因此以蚕蛹为原料制成微量元素口服液，可以改善儿童缺铜、铁 等现象。王听等从新鲜蚕蛹中分离出蛋白质，然后结果多种工艺加工，制成一 种新型蛋白饮料，该饮料具有很好的保健功能。 2 2 油脂的萃取方法 压榨法与索氏抽提都是从固体中萃取液体的比较传统的方法，也是目前使 用最广泛的两种方法。随着生产技术的不断发展，开始出现一些新型的萃取技 术，例如超声波萃取、微波萃取、超临界萃取等。这些方法都不同程度上在萃 取时间、溶剂用量或者萃取效率等方面比传统的萃取方法有优势，因此受到了 人们的青睐。 2 2 1 压榨法 压榨法网是经过破碎、蒸炒、挤压，使油脂从油料中分离出来的方法，属 于物理压榨方式，是目前国内生产植物油的主要方法。压榨法加工工艺简单、 设备要求也不高，但是压榨法劳动强度大、出油率很低、生产效率低。 6 第2 章文献综述 2 2 2 索氏抽提法 索氏抽提法网就是将样品放在索氏抽提器中，在水浴条件下，用无水乙醚 或者石油醚回流浸取，使油脂溶解在溶剂中，回收溶剂后就得到油脂。索氏抽 提可以将样品中的油脂几乎全部溶解出来，是萃取油脂的经典方法，但是该方 法萃取所需时间长、溶剂使用量大、效率低。并且索氏抽提中所用的溶剂多数 都易燃易爆，并且有毒，对产品与环境都有污染。 2 2 3 超声波萃取法 超声波传播过程中，能量被媒介吸收转变为热能，使温度升高，样品细胞 与溶剂运动加速，从而使油脂从样品中分离出来，这种萃取方法就是超声波萃 取法。超声波萃取澍1 叫就是利用超声波的空化作用来加速样品中油脂的溶出， 因此萃取时间短、温度低、收率高。 2 2 4 微波萃取法 微波萃取 1 l , 1 2 是将固体样品粉碎，按一定比例加入溶剂，放入微波萃取罐 中萃取的方式。微波萃取利用不同成分对微波能吸收能力差异使得某种成分被 选择性的加热，因此萃取所耗时问短、能耗小。并且微波萃取的时间短，避免 了由于加热时间长而分解变性现象的发生，特别适合萃取热不稳定化合物。微 波萃取是一种新型的分离技术，得到了迅速的发展，但是该技术由于受到了技 术设备与技术方案的限制，还没有广泛的被接受。 2 2 5 超i 临界萃取 超临界萃取就是使流体在超临界状态下从样品中溶解油脂，在常温常压下 释放出油脂的方法。超临界萃取操作简单、选择性好、无溶剂残留、对产品与 环境均无污染等优点。而且超临界萃取的温度比较低，适合分离热敏i 生物质， 在分离油脂、香精、香料等方面有着广泛的应用。但是超临界萃取对仪器设备 的要求较高，建立大规模的生产较困难。 武汉丁程大学硕七学位论文 2 3 亚麻酸简介 僻亚麻酸( o t - l n a ) ，即全j i 顶式9 ，1 2 ，1 5 十八碳三烯酸，属于6 0 3 系列多不 饱和脂肪酸，它在体内可以转化成在动物体内具有重要生理功能的二十碳五烯 酸( e p a ) 和二十二碳六烯酸( d h a ) 1 1 3 1 ，其结构式如下： 1 弑、岸弑、私犬、c 删凡、rr i 、广0 0 h 2 5 8111 3 1 5 1 7 1 9 2 9 年，b u r r 等发现动物的食物中如果缺乏伽亚麻酸，它们的正常生长 就会受到阻碍，并且会产生皮肤炎症、免疫力低下等病变。但是直到1 9 8 2 年， 科学界对洳亚麻酸在体内的主要生理功能有很明确的了解后，才将洳亚麻酸 确定为人体的必需脂肪酸之一。并且大量研究表明甜亚麻酸是一种生命的核心 物质，对人类健康有着很重要的作用1 4 1 5 1 。 2 3 1o t - 亚麻酸的生理功能 随着人们生活水平的提高和对健康的重视，洳亚麻酸以其对人体健康的巨 大功效吸引了大家的极大关注。近些年来，洳亚麻酸的营养效果和药理作用研 究也取得了很大的进展，有关报道伽亚麻酸生理功能的文献达到近百篇。 2 3 1 1 预防心血管疾病 7 0 年代，b a n g 等发现爱斯基摩人很少有冠心病的发生。通过调查发现他们 血液中d h a 春f i e p a 的含量较多，而e p a 暑i i d h a 的母体就是洳亚麻酸，这一发现 引起了人们对泓亚麻酸功能的研究热。促进血栓形成的重要因素是血管收缩和 血小板聚集，大量实验【1 6 1 7 】表明叶亚麻酸能使血小板膜的流动| 生发生改变，从 而改变血小板对刺激的反应，抑制血小板凝集，有效防止形成血栓。r e n a u d 等研究发现洳亚麻酸能通过抑制血栓的形成和抗心律失常从而避免心肌梗死 的发生，降低心脏病的发病率。 2 3 1 2 降血脂 第2 章文献综述 叶亚麻酸的代谢产物对血脂代谢有着一定的调节作用，促使血浆中低密度 脂蛋白向高密度脂蛋白转化，使低密度脂蛋白含量降低，高密度脂蛋白含量升 高，从而降低血脂。 a n n e 等【1 8 1 分别用含有1 2 5 a - 亚麻酸与不含僻亚麻酸的食物喂养雌性大 鼠，九周后，检查发现喂养含洳亚麻酸食物的大鼠血浆中低密度脂蛋白比喂养 不含钟亚麻酸的大鼠低3 5 ，高密度脂蛋白降低1 7 ，低密度脂蛋白与高密度 脂蛋白含量之比降低了2 8 。 l h a r a 等分别用苏子油和红花油喂养大鼠，结果发现，喂养苏子油的大鼠血 清总胆固醇和甘油三酯水平比喂养红花油的大鼠显著降低。而补充洳亚麻酸可 以全面降血脂，这一结论已得到各国科学家的公认。 2 3 1 3 降血压 人体如果摄入过多的饱和脂肪酸，血压就很容易上升。摄入充足的静亚麻 酸能扩张血管，增强血管的弹性，从而起到降血压的作用。国外也有很多研究 表明，正常人体内的脂肪组织中叶亚麻酸含量增加1 ，人体平均动脉压会下 降5 m m h g 。 b e “1 9 1 等对几百名男性健康者进行干预实验，结果发现如果增加食物中甜 亚麻酸的含量，受试者血压会下降6 6 7 p a 。给患有高血压的幼鼠分别喂养富含钟 蠢 亚麻酸刚和亚油酸的食物，结果发现食用富含甜亚麻酸食物的幼鼠舒张压比食 用富含亚油酸食物的幼鼠低2 8 k p a l 2 1 1 。 2 3 1 4 促进神经系统发育 19 8 2 年，h o l m a n 等人给6 岁儿童喂养不含( i ) 3 系列脂肪酸的食物，几个月 后小孩的四肢无力，走路间歇性的跛脚并伴有眼花等现象，检查后发现其血清 中洳亚麻酸的含量偏低。该儿童食用富含叶亚麻酸的食物一段时间后，血清中 m 亚麻酸的含量恢复正常，之前的症状也消失了。 2 3 1 5 提高脑功能和学习记忆能力 叶亚麻酸在人体内的代谢产物d h a 是脑神经、视网膜等系统磷脂的主要成 分，对脑细胞的生长起着重要作用，摄入充足的洳亚麻酸能促进脑智力的发育。 9 武汉工程大学硕士学位论文 u m e z a w a 等 2 2 1 用富含a - , x 麻酸的紫苏油喂养s a m r l 幼鼠，一段时间后对 幼鼠进行行为测试，结果表明幼鼠的反映能力和学习能力均有提高。徐章华等 通过对第二代大鼠的研究发现胁亚麻酸能够促进大鼠的脑视觉发育，提高第二 代小鼠的学习记忆能力。 很多国家的科学家都已经证实洳亚麻酸是幼儿脑生长发育不可缺少的营 养元素，是维持大脑功能所必需的脂肪酸，因此孕妇需要摄入充足的洳亚麻酸， 才能保证胎儿大脑能正常发育。 2 3 1 6 抗癌 在1 9 8 8 年第4 7 次日本癌症学会上，人们报道紫苏油( 含6 0 a - 亚麻酸) 与 鱼油能显著的抑制乳癌的发生与增殖。他们在断乳后的雌性老鼠食物中分别添 ) 3 1 1 1 0 的玉米油和亚麻籽油一段时间后，给它们皮下接种有繁殖性的乳腺癌细 胞，观察一段时间后发现，喂养含有讧亚麻酸食物的老鼠体内乳腺癌的生长和 繁殖受到了抑制。 t h o m p s o n 等c 2 3 】用亚麻籽喂养老鼠后，老鼠体内的肿瘤体积明显下降，产 生新肿瘤的几率也明显下降。给处于肿瘤早期的老鼠喂养富含含有叶亚麻酸的 食物后，老鼠体内肿瘤数量减少【2 4 】。 2 3 1 7 抑制过敏、抗炎 四系白三烯( l t b 4 ，l t c 4 ，l t d 4 ，l t e 4 ) 禾i 前列腺素e 2 ( p g 岛) 是主要的 脂类炎症介质，是引起炎症的前体物质，在过敏反应及炎症中有着重要的作用， 摄入钟亚麻酸能抑制炎症介y 贡p g e 2 的产生闭。o k a m o t om 等t 2 6 j ) f 究，患哮 喘的病人服用苏子油2 至1 j 4 周后，患者体内白细胞释放的l t c 4 与l t b 4 明显减少。 i l 1 1 3 $ 1 t n f - a 等肽类炎症介质能作用于炎症细胞，刺激胶原蛋白酶的产 生。c a u g h e yg e 等人 2 7 1 研究表明，摄入洳亚麻酸能降低正常人体内肽类炎症介 质的合成。 2 3 2 僻亚麻酸的来源 洳亚麻酸主要来源于陆地植物，到目前为止研究的植物资源中，紫苏、亚 第2 章文献综述 麻、猕猴桃、杜仲是四种种子中泓亚麻酸含量比较高的植物，也是目前研究缸 亚麻酸比较多的原料。紫苏种子中哥亚麻酸的含量是最高的。紫苏种子含油量 在4 5 到5 0 之间，脂肪酸中瓣亚麻酸含量在6 0 以上圆。仅次于紫苏的植物 资源是亚麻籽，含油量3 5 左右1 2 9 1 。杜仲籽【3 0 l 含油量2 7 左右，油中洳亚麻酸 的含量高达6 1 。但是这些资源毕竟受地域和产量的限制，因此有必要开发更 多的资源。 富含洳亚麻酸的新资源主要有：喜树果实【3 1 】( 油脂中洳亚麻酸含量达到 4 5 ) 、接骨木( 果实含油量超过2 5 ，洳亚麻酸含量达到3 9 2 1 ) 、花椒籽【3 2 】 ( 油脂中含有3 3 4 的洳亚麻酸) 。还有很多的植物油中含有洳亚麻酸，例如播 娘篙种子油中洳亚麻酸含量超过3 7 黑加仑籽油中含有1 5 7 的泓亚麻酸。 目前，我国对于昆虫油脂资源的开发还不够深入，其实昆虫是富含油脂的 生物，并且昆虫的种类和数量繁多，因此具有广阔的开发潜力。有些鳞翅目昆 虫多富含洳亚麻酸，含量达到2 5 以上。干蚕蛹中脂肪酸的含量达到3 0 ，其 中弘亚麻酸占脂肪酸总量的3 4 3 3 1 3 3 1 。 2 3 3 僻亚麻酸的富集方法 2 3 3 1 低温结晶 低温条件下，脂肪酸由于碳链的长短或者双键数目、位置不同，在相同有 机溶剂中的溶解度就会不同，利用这种性质将不同脂肪酸进行分离纯化的方法 就是低温