（环境科学专业论文）海带脂肪酸和多糖的提取分离方法研究.pdf

山东大学硕士学位论文 中文摘要 植物中的生物活性物质如脂肪酸、多糖等已被证明有多方面的生理功能，研 究其生物活性物质的提取法和应用法对开发利用植物资源具有重大意义山东省 海带资源丰富，特别是山东半岛的海带养殖业尤为发送，其生物活性物质的开发 应用还处于初级阶段，利用效率和效益不高，脂肪酸和多糖的提取还未形成产业 化。因此，开展本研究具有重要的应用价值。 本文在全面综述脂肪酸和多糖提取与分析研究进展的基础上，选用山东半岛 养殖海带为研究对象，研究了不同因素和不同提取方法对海带脂肪酸和多糖这两 种活性物质提取效果的影响。具体研究内容和结果分为以下几个部分： ( 1 ) 通过比较石油醚、乙醚和d y e r 作为萃取溶剂，系统研究了海带总脂肪酸的 提取方法，建立了利用d y e r 作萃取溶剂的海带总脂肪酸的高效提取方法， 总脂肪酸的得率可达7 2 0 ，且提取物中脂肪酸种类也较多。 ( 2 ) 通过系统研究和优化超临界流体萃取的压力、萃取温度、改性剂以及萃取 时间等因素，建立了超临界二氧化碳超临界流体萃取技术提取海带总脂肪 油的环境友好提取方法，其脂肪油的得率可达7 8 0 。 ( 3 ) 通过研究海带不同部位脂肪酸的含量和组成，剖析了各种脂肪酸在植物不 同生长部位的分布情况。饱和脂肪酸相对百分含量依次为尖部 基部 中部， 单不饱和脂肪酸相对百分含量依次为中部 尖部 基部，多不饱和脂肪酸相 对百分含量依次为基部 中部 尖部，各部位脂肪都以c 1 8 系列脂肪酸为主 要成分( 相对百分含量5 3 6 3 6 5 3 1 ) 。 ( 4 ) 通过分析山东半岛四个不同海洋环境中的海带总脂肪油含量和脂肪酸组 成，研究了不同海洋环境对海带脂肪酸含量的影响长岛海带总脂肪油含 量最高，7 。6 7 。日照最低，7 o o ，不同海洋环境中的海带脂肪酸组成 各不相同；海带经过高压水煮、常压水煮或微波水煮处理可以提高脂肪油 的含量，而其中的脂肪酸组成变化不明显。 ( 5 ) 通过研究海带多糖水浸提方法，优化了提取次数、料液比、提取温度、提 取时间、提取液p h 值以及原料粒度等因素：提取2 次基本可以满足提取率， 山东大学硕士学位论文 料液比l ：5 0 可以保证提取效果，提取温度不宜过高( b a s a lp a r t m i d d l ep a r t , w h i l e f o rm u f a , m i d d l cp a l l t o pp a r t b a s a lp a n , a n df o rp u f a ，b a s a li a r o , m i d d l ep a l l t o pp a r t c 1 5 f a t t ya c i d sw e l et h em a i nf a t t ya c i d s ( 5 3 6 3 , 一6 5 3 1 ) w ei n v e s t i g a t 脚lt h ec o n t e n to f t o t a ll i p i d sa n d 细时a c i dc o m p o s i t i o no fk e l pf r o md i f f e r e n tc o a s t a lz o n e so f 蝴a t o t m d $ h a n d o n gp r o v i n c eb y 璐i 1 1 9t h ed y 盯“l l l l c t i o nm e t h o d k e l pf r o mc h a n g d a oh a dt h em o s tl i p i d ( 7 6 7 ) ，w h i l ek e l pf r o m r i 丑i h a dl e a s tl i p i d ( 7 椎k e l pf r o md i f f e r e n tz o n j 。m $ , h a dd i f f e r e n tf a t t yn e i dc o m p o s i t i o n s ；t h e 山东大学硕士学位论文 k e l pl i p i dc o n t a r w a si n c r e a s e db yh e a tu e a ( m e n t s , s u c ha sb o i l i n g p r e s s 愀k i n ga n d m i c r o w a v e - o o k i n g , w h i l et h ef a u y - i dp r o f i l ec h a n g e do n l ys l i g h t l y 3 ) t h ee f f e c t so fe x t r a c t i o nt i m e s ，v o l u m eo fs o l v e n t , t e m p e r a t u r e ，t i m e ，p ha n df i l t e rm e s hw e r e i n v e s t i g a t e da n dt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o r c n 翟t i r 培p o l y s a c c h a r i d ef r o mk e l pw i t hw a t e rw e r ea s f o l l o w s ：e x t r a c t i o n2t i m e s , k e l p ：s o l v e n 卢l ：5 0 ( w ：v ) ，t e m p e r a t u r e ；旋转蒸发器( r e 一5 2 c s - 2 型，上海亚荣生化仪器厂) ；电子恒温水浴锅( 深圳国华仪器有限公司) ；真空冷 冻干燥机( 美国热电公司) ；上皿电子天平( 北京费多利斯天平有限公司) i 微量 移液器( i - 海求精生化试剂仪器有限公司) ；具塞平底三角瓶( 2 5 0 m i ，天津玻璃 仪器厂) 。 高纯液体c 0 2 ( 纯度 9 9 9 9 ) ，北京大兴气体厂；氮气( 纯度 9 9 9 9 ) ，北 京大兴气体厂；甲醇( 分析纯，天津泰兴试剂厂) ；乙醇( 分析纯，天津市鑫达医 药化学试剂有限公司) ；丙酮( 分析纯，天津泰兴试剂厂) ；正丁醇( 色谱纯，天 津市福晨化学试剂厂) ；乙酸乙醣( 分析纯，天津市化学试剂一厂) ；三氯甲烷( 分 析纯，上海联试化工试剂有限公司) ；正已烷( 分析纯，天津市科密欧化学试剂开 发中心) ；异丁醇( 分析纯，天津市福晨化学试剂厂) ；氢氧化钾( 分析纯，天津 泰兴试剂厂) ，盐酸( 分析纯，天津市福晨化学试剂厂) ：乙醚( 分析纯，天津市 富字精细化工有限公司) ；石油醚( 分析纯，天津市富宇精细化工有限公司) ；十 七碳饱和脂肪酸甲酯( h 拙a n o i ca c i dm e t h y le s t e r ) ；脂肪酸混合标样；b h t ( 2 ，6 - d i t c r t - b u t y l - 4 - m e t h y l p h e n 0 1 ) s i g m a 。 所用玻璃器皿均经洗涤剂、清水、蒸馏水洗涤，在烘箱内干燥后，使用前再 用溶剂洗涤。 山东大学硕士学位论文 2 1 2 海带样品的采集和预处理 新鲜养殖海带( 见图2 - i ) 采摘( 采摘时问2 0 0 5 4 5 ) 后4 8 h 内用水浸泡， 洗净后真空冻干，磨碎，过2 0 8 0 目分样筛，冷冻保存备用。 2 i 3 海带脂肪的皂化和甲酯化 图2 - i 海带样品图 取海带脂肪油2 0 m g ，置具塞刻度试管中，加入0 5 m 氢氧化钾一甲醇溶液i m l ， 在6 0 水浴中皂化1 5 m i n ，冷却后加入2 5 的盐酸溶液2 m l ，6 0 水浴中放置1 5 m i n 。 冷却后加正己烷1 0 m l ，加入i m l 浓度2 m g m 1c 1 7 0 脂肪酸甲酯内标物，振摇。 加入饱和氯化钠溶液i m l ，离心取上清液，将正己烷层用氮吹浓缩至0 5 m l ，进行 气相色谱一质谱分析( 见图2 3 ) 。 2 1 4 海带脂肪酸的气相色谱和气相色谱一质谱联用分析 气相色谱柱：弹性石英毛细管柱d b 5 ( 3 0 m 0 2 5 n u n ，o 2 5l lm ) ； 气相色谱程序升温条件：初始温度1 4 5 ，保持2 0 0 r a i n ，以5 1 2 m i n 1 升至2 4 0 ， 保持2 0 m i n ；载气h e ，流量为1 0 n f l m i n ；柱前压为5 3 5 k p a ；分流比3 0 ：l ； 气化室及检测器温度：均为2 8 0 ： 离子源为电子轰击i ) 源；接口温度2 8 0 1 2 ；离子源温度2 0 0 1 2 ；电离电压7 0 e v ； 扫描质量范围：3 0 - 4 0 0 a m u ； 进样量；l 山。 山东大学硕士学位论文 2 1 5 定性和定量方法 定性方法：采用f a m e 标准品保留时间对照( 见图2 - - 2 ，表2 - - i ) 与标准质 谱图对照结合的方法。 定量方法：以面积归一化法得到各组份的相对百分含量，用内标法计算各脂 肪酸的绝对含量。 面积归一化法计算脂肪酸的相对含量 w i = ( a w w j ) ，( a i f w i ) 1 0 0 w i 一组分i 的百分含量； 越一组分i 的峰面积； f 喇一组分i 的相对校正因子； e a i 一所有组分面积之和。 由于脂肪酸的相对校正因子相近，因此去掉相对校正因子f w j ，简化上式得： w i - a i a i 内标法( c 1 7 ：0 为内标物) 定量脂肪酸的含量； w i = w s a i m a sx ( m - 1 4 ) f i w i - - 待测脂肪酸的重量( g ) a s - - 内标物的峰面积； w s - - 内标物的重量( m g ) ； a i 一待测脂肪酸的峰面积； m 一脂肪酸甲酯的分子量 f i - - 损失率因子 2 1 6 数据处理方法 采用岛津公司c - c - s o l u t i o n 和m s 公司m i c r o s o f te x c e l 软件进行数据分析和处 理。每个影响因素点做两次平行试验，取其平均值作为最终结果。 - 一 ， l 泣 r 避仉 、叭l j h i h - l j- j l - 。u 图2 - 2 混合脂肪酸甲酯总离子流图 t o t a li o nc h r o m a t o g r a p ho f f a m es t a n d a r dm i x t u r e l 一一。k 一忆 l j玉“扎 眨 图2 - 3 实际样品脂肪酸甲酯总离子流图 t o t a li o nc h r o m a t o g r a p ho f f a m eo f k e l p 表2 - 1 脂肪酸标准的分子式，保留时间和相似度 m o l e c u l a rf o r m u l a , r e t e n t i o nt i m ea n ds i m i l a r i t yo f f a m e ， 0 - 3 ， i 1 山东大学硕士学位论文 2 2 不同有机溶剂提取海带脂肪酸的效率比较 2 2 1 溶剂的选择和方法 文献研究报道提取植物脂肪油的常用有机溶剂有乙醚、石油醚、d y e r 试剂【6 3 】， 本实验选用以上三种试剂对海带脂肪油进行提取，并比较其提取效果。 ( 1 ) 乙醚提取：精确称取3 0 9 海带粉( 2 0 4 0 目) ，用滤纸包裹后，置于索氏提 取器中，加入一定量抗氧化剂( b h t ) ，用2 1 0 m l 乙醚5 0 下回流提取2 h ，所得提 取液用旋转蒸发器蒸干溶剂，称重并计算提取物重量。结果见图2 4 。 ( 2 ) 石油醚提取：精确称取3 o g 海带粉( 2 0 4 0 目) ，用滤纸包裹后，置于索氏 提取器中，加入一定量抗氧化剂( b h t ) ，用2 1 0 r a l 石油醚5 0 c 下回流提取2 h ，所 得提取液用旋转蒸发器挥干溶剂，称重并计算提取物重量。结果见图2 4 。 ( 3 ) d y e r 法提取：精确称取3 o g 海带粉( 2 0 4 0 目) ，加入一定薰抗氧化剂b h t ， 用7 6 m l2 ：1 ：0 8 ( v v ) 的c h 3 0 h ：c h c l 3 ：h 2 0 混合液避光浸泡2 4 h ，过滤，残渣 用2 0 m l l ：1 ( v v ) 的c h 3 0 h ：c h c l 3 洗涤3 次，合并提取液，向其中加入c h 3 0 h i o m l ， h 2 0 1 0 m l ，分离氯仿层，用旋转蒸发器挥干溶剂，称重并计算提取物重量结果见 图2 - 4 。 各种溶剂提取得到的脂肪油按照2 1 3 和2 1 4 所述方法进行脂肪酸组成和 含量分析。结果见图2 - 5 。 2 2 2 结果和讨论 乙醚石油醛d y e r 法 图2 4 不同溶剂提取海带总脂肪得率( ) t o t a ll i p i dr e c o v e r yo f l a m i n a r i a j o a p n i c au s i n gd i f f 部e n te x t r a c t i n gm e t h o d s 8 7 6 5 4 3 2 l o x v p。ps暑；=di_l 当奎盔兰堡主兰垒丝苎一一 x 翻 七c 隶 缸 智 罩 键 盘 婆 l 旦圣壁 ；目国国目 网目 ，矿矿矿矿 图2 - 5 不同溶剂提取海带脂肪酸百分含量的结果 。 f a t t ya c i dc o m p o s i t i o n ( p e r c e n to ft o t a lf a t t ya c i d s ) o fl i p i d s e x t r a c t e df r o m 工。曲咖 j o a p n i c au s i n g d i f f e r e n to r g a n i cs o l v e n t s 6 0 x5 0 葛4 0 鑫3 0 茎2 0 警 塞1 0 o _ _ 倒 i 嗍 ， l 圉确 目 s f a m u f ap u f a 图2 - 6 不同溶剂提取海带脂肪酸中s f a 、m u f a 、p u 王a 相对酉分含量的对比 s f a ，m u f a 、p u f a ( p e r c e n t o f t o t a l f a t t y a c i d s ) o f l i p i d s e x t r a c t e d f r o m l x a n i n c r r i a j o a f n i c a u s i n g d i f f e r e n to r g a l ：i i cs o l v e n t s l 目厶隧l r 唧 i 口石油醚i i 鱼韭鳢i j _ ：。 ；且热 j ：7 # 一 一图 #q： ， j - ；。 ：- c 1 4 c 1 6 c 1 8 c 2 0 加印鼬如加加0 的加o 装)|舡求口簧霉簋餐照 山东大学硕士学位论文 图2 - 7 不同溶剂提取海带脂肪酸中c 1 4 、c 1 6 、c 1 8 、c 2 0 脂肪酸相对百分含量的对比 c 1 4 、c 1 6 、c 1 8 、c 2 0 ( p e r c e n t o f t o t a l f a t t y a c i d s ) o f l i p i d s e x t r a c t e d f r o m l a m i n a r i a j o a t m i c a u s i n gd i f f e r e n to r g a n i cs o l v e n t s 由图2 5 可知用d y e r 法提取可得到1 0 种脂肪酸，其中饱和脂肪酸( s f a ) 3 种，相对百分含量为2 8 8 0 ，以c 1 6 ：0 含量最高( 1 3 3 6 ) ，单不饱和脂肪酸 ( m u f a ) 2 种，相对百分含量为3 8 5 2 ，以c 1 8 ：1 含量最高( 3 7 4 6 ) ，多不饱 和脂肪酸( p u 】认) 5 种，相对百分含量为3 2 6 9 ，以c 1 8 ：2 含量最高( 1 3 1 30 a ) ； 用乙醚做溶剂提取可得到6 种脂肪酸，其中饱和脂肪酸( s f a ) 3 种，相对百分含 量为2 4 8 5 ，以c 1 6 ：0 含量最高( 1 5 9 2 ) ，单不饱和脂肪酸( m ij f ! a ) 1 种，为 c 1 8 ：1 ，含量5 6 6 ，多不饱和脂肪酸( p a ) 2 种，分别为c 1 8 ：2 和c 2 0 ：5 ，含 量1 7 0 3 和1 5 ；用石油醚做溶剂提取仅可以得到5 种脂肪酸：c 1 4 ：0 、c 1 6 ：1 、 c 1 8 ：0 、c 1 8 ：1 和c 1 8 ：2 ，含量分别为1 8 7 6 、5 0 8 、1 8 7 6 、3 6 5 8 和2 0 8 2 。由三种方法比较可知，d y e r 法提取的脂肪酸种类最多，石油醚法提取最少。 从三种方法提取所得脂肪酸组成上看，各系列脂肪酸的组成有明显差异( 图 2 - 5 ) ，但都以c 1 8 系列脂肪酸含量最高( 4 3 7 7 6 2 5 3 ) ，用石油醚提取几乎得 不到c 2 0 系列脂肪酸，可能是因为石油醚对这种系列脂肪酸提取选择性差。乙醚、 石油醚提取所得饱和脂肪酸( s f a ) 、单不饱和脂肪酸( m u f a ) 和多不饱和脂肪 酸( p u f a ) 相对百分含量接近( 图2 6 ) ，d y e r 法提取所得p u f a s 含量明显高于 其它两种方法( 3 2 6 9 ) ，而单不饱和脂肪酸( m i 厚a ) 含量则远低于其它方法 可见不同的有机溶剂对各种系列的脂肪酸有不同的选择性。 由图2 - 4 可知，1 ) y e r 法对海带总脂肪的提取得率最高，可达7 2 0 ，其次为乙 醚提取，提取率为6 1 3 ，用石油醚提取效率最低，只有5 1 7 。由于海带样品 中含有大量蛋白质，能与脂类分子形成复合物，用氯仿一甲醇一水体系提取脂肪酸， 容易裂开脂质一蛋白质复合物酬，同时样品中多糖、氨基酸、盐类等物质溶于甲醇 一水相中，故用d y e r 法提取脂肪效率最高。 山东大学硕士学位论文 2 3 超临界二氧化碳流体萃取海带脂肪油的影响因素研究 2 3 1 超临界流体萃取方法 传统的有机溶剂提取法，容易造成溶剂残留，污染环境，并且很少的参数可 以对这些有效成分提取选择性进行控制。超临界流体萃取技术，特剐是用超临界 二氧化碳流体作为萃取荆具有无毒、溶解能力调节方便，萃取效率高、萃取剂可 以循环利用等显著优点，成为一种环境友好并且可高效地从天然植物中高选择性 分离活性成分的新技术【6 堋 本实验所用超临界流体萃取仪由控温部分、控压部分、收集部分、改性剂输 送泵等部分组成。该装置可以同时处理两个样品，萃取池两端用不锈钢针阀与管 路连接，温度由热电偶控制，精确度为士1 ：压力精确度为l b a r 。过程示意图见 图2 7 和图2 8 。 将3 9 过2 0 4 0 目分样筛的海带粉置于1 0 m l 超l 临界c 0 2 萃取池中，萃取池 两端分别用脱脂棉封堵( 图2 9 ) 。萃取压力1 5 3 5 m p a ，萃取池温度3 0 7 0 ， 接收池温度4 0 c ，先静态萃取1 0 4 0 r a i n ，再动态萃取6 0 1 2 0 m i n ；c 0 2 流速1 5 m l m i n ：改性剂由高压液相泵打入萃取池中，改性剂流速0 0 5 m l m j n 实验完毕将萃 取池中剩余海带粉称重，海带粉萃取前后减少的重量即为海带总脂肪的重量。 a i rs o u r c o zp u m p m o d i f i e rp u m p 图2 - g 超临界流体萃取仪结构示意图 s t r u c t u r eo fs f e 一一 坐至查兰堡主兰堡垒奎 图2 - 9 超临界流体萃取池结构示意图 s t r u c t u r eo fs f ev e s s a l 2 ，3 2 脂肪酸的定性和定量分析 按照2 1 3 ，2 1 4 和2 1 5 所述方法进行分析。 2 3 3 结果和讨论 2 3 3 1 萃取压力的影响 萃取压力是超临界流体萃取中最重要的参数之一，过高的萃取压力显然对萃 取操作和延备的使用寿命不利。因此本实验在温度4 0 c t 。选取压力范围1 5 3 5 m p a 进行，实验结果见图2 - 1 0 图2 一1 2 。 1 52 02 53 0 3 5 压力( m p a ) 图2 1 0 不同萃取压力下海带总脂肪得率( ) 变化曲线 t o 圳l j p j dr e c o v e r yo f l m i x a r i a j o a p n i c a 画j l gd i f f e r e n t 眈妇瞄i l gp r e s s u r e 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 山东大学硕士学位论文 2 5 芒2 0 暑 萄1 5 塞1 0 塞5 0 1 5 2 02 53 03 5 压力( m p a ) 圈2 - 1 1 不同萃取压力下海带s f a ，m u f a 、p u f a 的提取量( m g g ) 变化曲线 s f a 、m u f a ，p u f a r e c o v e r yo f l a m i n a r i a j o a p n i c au s i n gd i f f e m a te x t r a c t i n gp r e s s u r e 图2 1 2 不同萃取压力下海带c 1 4 、c 1 6 、c 1 8 、c 2 0 的提取量( r a g g ) 变化曲线 c 1 4 、c 1 6 ，c 1 8 ，c 2 0r e c 聊e r yo f l a i n j n a r i a j o a f n i c au s i n gd i f f e r e n te x t t 枷1 3 9p r 岱轧珊 总脂肪萃取实验结果表明( 图2 1 0 ) ，随着萃取压力的增强，海带总脂肪的萃 取得率有明显的提高，1 5 m p a 时萃取得率仅有5 1 0 ，而3 5 y p a 时萃取得率可达到 7 5 7 ，这说明温度一定时萃取压力越高，流体的密度越大，流体对溶质的溶剂 能力就越强，萃取越完全，但萃取率提高和压力增强并非呈线性关系，1 5 2 5 好a ， 3 0 3 5m p a 区间内萃取得率提高比较明显，2 5 3 0 m p 8 萃取得率提高不明显。 p o l a k l 秘 等研究了超临界c 仉流体萃取两种冻干的微藻总脂肪的提取因素，发现微 筋 加 坫 m 0 0 一矗3蝴姐链霉龌 山东大学硕士学位论文 藻脂肪在超临界c 0 2 流体中的溶解度在2 4 m p a 时达到最大，在2 4 3 1 m p a 之间没有明 显变化本实验结果与m e n d e s 嗍等得到的结论相似，即高压有利于增大藻类脂肪 油在超临界c 0 2 中的溶解度。 萃取压力不但决定萃取总脂肪的能力，而且还会影响各系列脂肪酸的提取得 率。从图2 一l l 可以看出，随着压力的增强不饱和脂肪酸( u f a ) 的提取得率明显 提高，其中在1 5 2 5 m p a ，单不饱和脂肪酸( 姗f a ) 含量呈直线上升，由9 5 5 m g g 增加到1 7 8 8 m g g ，超过2 5 m p a 含量上升趋势变缓，多不饱和脂肪酸( p u f a ) 的含 量始终随压力的增强而增加；饱和脂肪酸( s f a ) 的含量变化不明显，特别是在压 力2 5 3 5m p a 范围内，其含量几乎没有变化由此可见，提高萃取压力，更有利 于不饱和脂肪酸( u f a ) 的提取。 由图2 1 2 可以看出，随着压力的增强，c 1 8 系列脂肪酸的提取量有明显的提 高，由1 5m p a 时的l o 3 5 m g g 增加到3 5m p a 时的2 4 2 6 r a g g ：c 1 6 系列脂肪酸的 提取量先是在1 5 2 0 m p a 有小幅度的增加，超过2 0 m p a ，含量缓缓下降；c 1 4 系列 腊肪酸的提取量随着压力的增强而增加，特别是在2 5 3 5 m p a 范围，提取量增加 趋势比较明显；c 2 0 系列脂肪酸的提取量变化随着压力的增强没有明显的规律。对 于不同碳数系列脂肪酸的提取在实际中可以根据需要选择相应的萃取压力 2 3 3 2 萃取温度的影响 萃取温度也是超临界流体萃取中最重要的参数之一，本实验选择3 0 7 0 对 海带总脂肪进行萃取，萃取压力2 5 咿a 。结果见图2 一1 3 2 1 5 。 o 4 05 0 6 07 0 温度( ) 图2 1 3 不同萃取温度下海带总脂肪得率( ) 变化曲线 t a t a ll i p i dr e c o v e r yo f l a m i n a r i a j o a p n i c au s i n gd i f f e r e n t ( n 锄m l gt e i i l p e 绡l i l 陀 9 8 7 6 5 4 3 2 l o v p a p 譬参x a p t 鲁_ 【 山东大学硕士学位论文 爸 占 删 缸 铤 接 鍪 1 5 1 0 5 o 4 05 06 07 0 温度( ) 图2 - 1 4 不同萃取温度下海带s f a 、m u f a 、p u e a 的提取董( r a g g ) 变化曲线 s f a 、m u f a 、p u f ar o v e r yo f l a r a i n a r i a j o a t m i e au s i n gd i f f e r e n t 由孤血培t e m p e 栩l i l 坤 4 0 5 06 07 0 温度( ) 图2 - 1 5 不同萃取温度下海带c 1 4 、c 1 6 、c 1 8 、c 2 0 的提取量( t a g g ) 变化曲线 c 1 4 、c 1 6 、e 1 8 、c 2 0 r e c o v e r yo f l a m n a r a j o o t m i c a 璐i n gd i f f e r e n t 旬c n 翟恤唱t m p 盯a t u r e 温度对萃取率的影响有两个方面：一方面温度增加，分子的扩散系数增大， 流体的粘度下降，使传质系数增加，有利于萃取，第二方面温度增加，流体的密 度减小，溶质的溶解度下降，不利于萃取。由图2 - 1 3 可以看出，随着温度的升高， 海带总脂肪的萃取得率下降，在3 0 7 0 范围内，由7 1 0 减少到4 8 0 ，说明 上述第二方面的作用起主导作用，这一趋势与m o l e r o 等【7 0 1 的研究结果一致，m o l e r o 等在研究超临界二氧化碳萃取琉璃苣种子油时发现，萃取压力相同时，在4 0 下 萃取得到的植物脂肪油质量总是比在6 0 下的高。而k i m 等【7 l 】提取米糠脂肪油的实 验中，在萃取压力3 0 0 0 p s i ，萃取温度4 0 ( 2 、5 0 c 和7 0 ( 2 下得到的米糠油的质量结 衢 坫 m 5 o (暑3硼钿整餐罂 山东大学硕士学位论文 果为5 0 4 0 7 0 ，萃取压力为4 0 0 0 p m 时，7 0 5 0 4 0 萃取温度不但决定萃取总脂肪的能力，也会影响各系列脂肪酸的提取效果。 由图2 1 4 可见，随着萃取温度的升高，饱和脂肪酸( s f a ) 提取量减少，特别是 在3 0 4 0 ，6 0 7 0 范围内减小幅度比较明显。对于单不饱和脂肪酸( 州f a ) ， 在4 0 提取量最大( 1 7 8 8 ) ，超过4 0 c 提取量明显下降，说明在较高温度下不 利于单不饱和脂肪酸的提取。多不饱和脂肪酸的提取量也随着温度的升高而下降。 总体来说在亚临界温度( 3 0 ) 下最有利于饱和脂肪酸( s f a ) 和多不饱和脂肪酸 ( p u f a ) 的提取。 从图2 - 1 5 可以看出，在3 0 5 0 和6 0 7 0 c 范围内随着温度的升高，c 1 8 系列脂肪酸的萃取得率明显下降，5 0 6 0 范围内随着温度的升高，萃取得率明 显上升，在6 0 最有利于c 1 8 系列脂肪酸的提取，提取量为2 3 2 7 m g g 。在4 0 最有利于c 1 6 和c 2 0 系列脂肪酸的提取，提取量分别为7 3 2 m g g 和1 9 3 m g g ，而 在亚临界温度下得到的c 1 4 系列脂肪酸提取量最多( 5 6 2 r a g g ) ，对于不同碳数系 列脂肪酸的萃取在实际中可以根据需要选择相应的萃取温度。 2 3 3 3 改性剂的影响 一般说来，具有良好溶解性能的溶剂，也往往是良好的改性剂，例如甲醇、 乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙腈、水等嗍，国内外研究报道中至少有1 7 种改性剂被 用于超临界二氧化碳流体萃取天然植物的研究【7 3 1 ，改性剂的加入可以显著增加超 临界流体的溶解能力，且其增加的程度随改性剂的加入量的增加而增加，这在一 定程度上有利于萃取率的提高，但是改性剂的加入会使流体的选择性降低，因此 一般情况下，改性剂的加入量应小于超l | 缶界流体的5 9 6 ( v v ) 尽管有时候改性剂的 引入会增大共萃取，但总体来说加入改性剂能大大提高萃取回收率。 山东大学硬士学位论文 甲醇 乙醇正丁醇丙酮乙酸乙醇无改性剂 图2 1 6 不同改性剂对海带总脂肪提取得率的对比( ) t o t a ll i p i dr e c o v e r yo f l a m i n a r i a j o a p n i c au s i n gd i f f e r e n tm o d i f i e r 图2 - 1 7 不同改性剂对海带s f a 、m u f a 、p u f a 的提取量( m g g ) 的结果 s f a 、m u f a 、p u f ar e c o v e r yo f l , a m i n a r i a j o a p n i c a s i n gd i f f e r e n tm o d i f i e r 3 3 9 8 7 6 5 4 3 2 1 o ，vooq葺o p l d l _ 【 山东大学硕士学位论文 图2 - 1 8 不同改性剂对海带c 1 4 、c 1 6 c 1 8 、c 2 0 的提取量( m e 4 9 ) 的结果 c 1 4 、c 1 6 、c 1 5 、c 2 0r e c o v e r yo f l a m i n a r i a j o a p n i c au s i n gd i f f e r e n tm o d i f i e r 很多研究表明在相同的萃取温度和萃取压力下加入改性剂可以增大植物脂肪 油在超临界流体中的溶解性，根据文献报道常用的改性剂以及考虑到实际应用， 本实验选用甲醇、乙醇、正丁醇、丙酮和乙酸乙酯作为改性剂对海带总脂肪进行 提取，萃取压力和温度分别为1 5 m p a 和4 0 由图2 - 1 6 可以看出，使用改性剂可 以明显提高总脂肪的提取得率，不同改性剂对总脂肪提取的影响不同，影响程度 依次为乙醇 乙酸乙酯 甲醇 正丁醇 丙酮，即使用相同量的改性剂，用乙醇做改 性剂提取总脂肪得率最高( 7 8 0 ) ，用丙酮得率最低( 5 9 0 ) 。曾有报道【7 4 】在 萃取压力2 0 0 b a r ，萃取温度7 0 ( 2 时加入1 0 的乙醇做改性剂可以将棕榈油在s c c o , 中的溶解能力从o 2 5 增大到5 o c h o i 等 7 5 佣超临界c 0 2 萃取技术从一种冻 干的绿藻s c e n e d e s m u so b l i q u e s 中提取脂肪油，将提取一次后剩余的藻粉加入1 5 的乙醇作为改性剂继续提取，结果表明在没有加入改性剂时萃取更多的是中性 脂类还有少量醣脂类，加入乙醇作为改性剂可以增大极性脂类在超临界c 0 2 流体中 的溶解度。 使用不同改性剂对于饱和脂肪酸( s f a ) 、单不饱和脂肪酸( 螂f a ) 和多不饱 和脂肪酸( p u f a ) 的提取选择性也有所不同( 图2 - 1 7 ) 。使用改性剂可以明显提高 饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的提取量，其中乙酸乙酯作为改性剂对提取饱和脂 肪酸的提取量最高( 2 0 1 3 m g g ) ，其次为乙醇( 1 9 6 3 m g g ) ，正丁醇较其它4 种改 性剂对饱和脂肪酸的提取量最低( 1 4 0 6 m g g ) ；乙醇对作为改性剂对提取多不饱和 脂肪酸的提取量( 9 5 8 m g g ) ，其次为甲醇( 8 0 5 m g g ) 。使用改性剂不利于单不饱 和脂肪酸的提取，除了乙酸乙酯对单不饱和脂肪酸的提取选择性略有增大以外， 其它4 种改性剂对单不饱和脂肪酸的提取选择性都下降。 由图2 1 8 可知，使用不同改性剂对于不同碳数系列脂肪酸的提取也有选择性 差异。对于c 1 4 系列脂肪酸的提取，各种改性剂的影响程度依次为甲醇 乙醇 乙 酸乙酯 正丁醇 丙酮，即使用甲醇做改性剂提取c 1 4 系列脂肪酸提取量最高 ( 8 4 7 r a g g ) ，使用丙酮最低( 4 9 3 m g g ) ；对于c 1 6 系列脂肪酸的提取量，各种改 性剂的影响程度依次为乙酸乙酯 乙醇 甲酵 丙酮 正丁醇，即使用乙酸乙酯做改 性剂提取c 1 6 系列脂肪酸提取量最高( 1 4 4 6 r 唱g ) ，使用正丁醇最低( 8 6 4 m g g ) ， 山东大学硕士学位论文 低于无改性剂时的8 8 9 i d g g ；对于c 1 8 系列脂肪酸的提取量，各种改性剂的影响 程度依次为乙醇 正丁醇 乙酸乙酯 甲醇 丙酮，即使用乙醇做改性剂提取c 1 8 系 列脂肪酸提取量最高( 1 3 6 1 m g g ) ，使用丙酮最低( 9 1 6 m g g ) ，低于无改性剂时的 1 0 3 5 r a g g = 对于c 2 0 系列脂肪酸的提取量，各种改性剂的影响程度依次为乙醇 丙酮 甲醇 正丁醇 乙酸乙酯，即使用乙醇做改性剂提取c 2 0 系列脂肪酸提取量最 高( 3 4 8 m g g ) ，使用乙酸乙酯最低( 2 2 9 m g g ) h 2 3 3 4 萃取时间的影响、。 - 超临界c 砚流体萃取大体上分为兰种萃取模式，即静态萃取模式、动态萃取模 式、静一动态结合模式。静态萃取就是定量的超i | 缶昴二氧化碳流体与基质发生作用， 萃取过程中没有过多的超临界二氧化碳流体的流入和流出直到萃取完成；动态萃 取是让流体不断的流过基质进行提取。萃取时间的长短也影响萃取的效率和流体 的选择性。 ， 静态萃取时间的影响：流体在静态萃取方式比动态萃取对基质有更好的穿透 作用嘲。本实验将海带粉分别进行l o ，2 0 ，3 0 ，4 0 r a i n 的静态萃取，随后进行6 0 m i n 的动态萃取( 萃取温度4 0 ，萃取压力15 m p a ，二氧化碳流速1 5 m l m i n ，无改 性剂) ，考察不同的静态萃取时间对萃取海带总脂肪的影响。结果见表2 - 2 。 表2 - 2 不同静态萃取时间得到的总脂肪含量 t o t a ll i p i dr e c o v e r yo f l a m i n a r i a j o a p n i c a 啦d i f f e r e n ts t a t i ct i m e 静态萃取时间( m i n ) 提取物重量( g ) 提取效率( ) 结果表明，随着静态萃取时间的延长，总脂肪的提取得率明显增加，但是静 态萃取时间在3 0 4 0 m i n ，提取率增大不明显，可以认为3 0 r a i n 是最佳的静态萃取 时间。 动态萃取时间的影响：本实验将海带粉先进行3 0 r a i n 的静态萃取，再分别进 行3 0 、6 0 、9 0 、1 2 0 、1 5 0m i n 的动态萃取( 萃取温度4 0 ，萃取压力1 5 m p a ， 二氧化碳流速1 5 m l m i n ，无改性剂) ，考察不同的动态萃取时间对萃取海带总脂 肪油的影响。结果见表2 3 山东大学硕士学位论文 表2 3 不同动态萃取时问得到的总脂肪含量 ! 竺! ! ! 翌! 苎竺垡垡塑! 型塑鲤g 型! 翌竺! 竖! ! 墅璺! 翌塑堡! ! 翌! 动态萃取时间( m i n )提取物重量( g )提取效率( ) 结果表明，动态萃取时间的延长也有利于海带总脂肪的提取，当动态萃取时 间为3 0 r a i n 时，海带总脂肪提取率仅为1 7 。8 3 ，6 0 m i n 时迅速达到8 1 5 3 ，之 后上升趋势变缓，到1 2 0 m i n 可达到9 7 4 5 ，萃取时间超过1 2 0 m i n 增加不明显， 且考虑到成本问题，可以认为动态对萃取时间1 2 0 m i n 最佳。 2 3 3 5 超临界二氧化碳流体法与d y e r 法萃取产物的比较 无论从提取物性质上还是从提取得率上比较，超临界二氧化碳流体萃取法的 提取效果均好于传统的有机溶剂萃取法。比较结果见表2 - 4 。 表2 - 4 超临界二氧化碳流体法与d y e r 法萃取产物的比较 l i p i d sc o m p a r a t i o n e t w c e r ls f ea n dd y e r m e t i o d s 2 。4 海带不同部位脂肪酸的分析 分别对采自烟台蓬莱海带的基部、中部和尖部( 图2 - 1 9 ) 脂肪做提取分析r 按照2 2 1 所述d y e r 法进行总脂肪提取。用2 1 3 、2 1 4 和2 i 5 所述方法进行脂 肪酸组成和含量的分析，考察不同部位脂肪酸组成和含量的差异。结果见图2 1 9 2 2 1 。 坐查盔兰堡主兰垡丝奎 葶梦梦萝萝梦箩萝。梦梦 图2 - 1 9 海带不同部位脂肪酸相对百分含量 f a t t ya c i dc o m p o s i t i o no e r c a to f t o t a lf a t t ya c i d s ) o f l i p i d se x t r a c t e d 硒md i f f e r e n t p a r t so f l a m i n a r i a j o a p n i c a 6 0 霎5 0 删4 0 缸 鑫3 0 篱 嚣2 0 驾 罂1 0 0 s f a m u f ap u f a 图2 - 2 0 海带不同部位脂肪酸含s f a 、m u f a 、p u f a 相对百分舍量 s f a m u f a 、p l j f a c o m p o s i t i o n o e r e e n t o f t o t a l f a t l y a c i d s ) o f l i p i d s e x t r a c t e d f r o m d i f f e r e n tp a r t so f l a m i n a r i a j o a p n i c a 如们加0 v捌舡隶m霞霉键盘罄 山东大学硕士学位论文 口基部口中部 目尖部 _ 露 l 毫 毳i 舞 ：豳豳 i i l ：；图 j ：k e 啊 图2 - 2 1 海带不同部位脂肪酸含c 1 4 、c 1 6 、c 1 8 、c 2 0 相对百分含量 c 1 4 、c 1 6 、c 1 8 、c 2 0c o m p o s i t i o n ( p e r c e n to f t o t a lf a n ya c i d s ) o f l i p i d se x t r a c = t e df r o m d i f f e r e n tp a n so f l a m i n a r i a j o a p n i c a 本实验对采自烟台蓬莱养植海带的基部、中部和尖部所含脂肪进行了脂肪酸 分析，由图2 2 0 可以看出饱和脂肪酸( s f a ) 、单不饱和脂肪酸( m u f a ) 和多不饱 和脂肪酸( p u f a ) 在海带不同部位中含量的差异。海带各部分中单不饱和脂肪酸的 相对含量最高( 3 7 2 2 4 9 0 5 ) 饱和脂肪酸相对百分含量依次为尖部 基部 中 部，单不饱和脂肪酸相对百分含量依次为中部 尖部 基部，多不饱和脂肪酸相对 一 百分含量依次为基部 中部 尖部 对于不同碳数系列脂肪酸( 图2 2 1 ) ，海带各部位也有差异。海带各部位脂肪 酸都以c 1 8 系列脂肪酸为主要成分，中部和尖部相对百分含量接近，分别为6 6 9 6 和6 5 3 l 。c 1 4 系列脂肪酸相对百分含量大小依次为基部 尖部 中部，c 1