橡膠籽油堿異構(gòu)制備共軛亞油酸的研究

余雄偉，王月慧，* ，鄭聯(lián)合

(1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023;2.海南省糧油科學(xué)研究所，海南瓊海571400)

橡膠籽油堿異構(gòu)制備共軛亞油酸的研究

余雄偉1，王月慧1，*，鄭聯(lián)合2

(1.武漢工業(yè)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430023;2.海南省糧油科學(xué)研究所，海南瓊海571400)

以橡膠籽油為原料，KOH為催化劑，堿異構(gòu)化合成CLA。采用單因素和正交實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、不同溶劑、加堿量等因素對CLA轉(zhuǎn)化率的影響。得到橡膠籽油堿異構(gòu)制備共軛亞油酸的最佳異構(gòu)條件是:反應(yīng)溫度140℃，反應(yīng)時間1.5h，加堿量與橡膠籽油皂化值的比值是1.2。在此實(shí)驗(yàn)條件下，CLA純度達(dá)到29.1%，轉(zhuǎn)化率為85.67%。

橡膠籽油，共軛亞油酸，堿異構(gòu)

共軛亞油酸(Conjugated linoleic acid，CLA)是由亞油酸(Linoleic acid，LA)衍生的一類在9與11位、10與12位或11與13位碳原子處含有順式或反式共軛雙鍵的十八碳二烯酸，是亞油酸分子的幾何異構(gòu)體和位置異構(gòu)體的總稱［1］。研究者發(fā)現(xiàn)CLA有多種生理活性，具有抗癌、血脂調(diào)節(jié)、提高免疫力、防止動脈粥樣硬化、減肥、抗糖尿病和促進(jìn)骨骼形成等多種重要的生理功能［2－5］。橡膠籽是橡膠種植業(yè)的副產(chǎn)品，種仁含油率約為50%，橡膠籽油中不飽和脂肪酸的含量超過80%，亞油酸的含量大約在30%～40%［6］。因此，以橡膠籽油為原料制備共軛亞油酸(以下簡稱CLA)，具有廣闊的研究開發(fā)前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

天然橡膠籽油 皂化值為207mgkOH/g油，具體成分見表1，海南省科學(xué)研究所提供;高純氮?dú)?9.99%，武漢氧氣廠;CLA標(biāo)樣 純度≥98%，江西省糧油科學(xué)技術(shù)研究所;正丁醇、丙二醇、聚乙二醇400(以下簡稱PEG400)、KOH、正己烷等 均為分析純試劑，國藥集團(tuán)。

油浴鍋 河南鞏儀市英峪華儀器廠;DELTA 320 pH計 梅特勒－托利多儀器(上海)有限公司;UV－2100紫外分光光度計 上海尤尼科;RE－52C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 鞏儀市英峪華儀器廠。

表1 橡膠籽油的脂肪酸組成成分

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 堿性異構(gòu)CLA的方法 將有機(jī)溶劑與堿KOH混合，待堿溶解后緩慢加入一定量的橡膠籽油，在一定溫度下，采用高純氮?dú)獗Ｗo(hù)進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到一定時間后取出。將反應(yīng)液pH調(diào)節(jié)為2～3，鹽水洗滌后，蒸餾濃縮使溶劑分出，得到共軛亞油酸樣品，經(jīng)計量后待分析［7］。

1.2.2 CLA含量的測定方法 參考文獻(xiàn)［8］，轉(zhuǎn)化率計算參考文獻(xiàn)［10］。

1.2.3 CLA標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取0.0250g標(biāo)準(zhǔn)樣品CLA，溶解于50m L正己烷中，分別吸取50、100、200、300、400、500、625μL 體積的溶液用正己烷稀釋到25m L備用，以正己烷作參比，于234nm波長處測定吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，CLA標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量濃度(μg/m L)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，其線性回歸方程為:y=0.1171x+0.0352，R2=0.9993。

圖1 CLA標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.4 共軛反應(yīng)的單因素和正交實(shí)驗(yàn) 采用堿異構(gòu)法，選取反應(yīng)時間、溫度、催化劑用量、溶劑為影響因素，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計正交實(shí)驗(yàn)。按照標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定方法測定反應(yīng)產(chǎn)物的吸光度，根據(jù)線性回歸方程計算產(chǎn)物中CLA的純度，以CLA的純度為考察指標(biāo)，確定橡膠籽油異構(gòu)的最佳工藝條件，正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計見表2。

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 橡膠籽油堿異構(gòu)共軛反應(yīng)的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 溶劑對共軛反應(yīng)的影響 在反應(yīng)溫度120℃，橡膠籽油20g，溶劑60g，反應(yīng)時間1.0h，加堿量與橡膠籽油皂化值的比值1.2(KOH質(zhì)量為4.97g)的實(shí)驗(yàn)條件下，不同溶劑對共軛反應(yīng)的影響結(jié)果見表3。

表3 不同溶劑共軛反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表3中可以看出:在相同實(shí)驗(yàn)條件下，采用PEG400作為溶劑時，CLA的轉(zhuǎn)化率大大高于其他三種溶劑。有文獻(xiàn)［9］采用乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇或二甲基亞砜等作為溶劑?？紤]到有些有機(jī)溶劑本身的毒性，同時異構(gòu)反應(yīng)過程中所需溫度高，時間長等條件，實(shí)驗(yàn)擬采用 PEG400作為反應(yīng)的有機(jī)溶劑。

2.1.2 時間對共軛反應(yīng)的影響 在反應(yīng)溫度120℃，橡膠籽油20g，PEG400 60g，加堿量與橡膠籽油皂化值的比值1.2的實(shí)驗(yàn)條件下，不同時間對共軛反應(yīng)的影響見圖2。

由圖2可以看出，反應(yīng)時間在0.5～1.0h時，隨著時間的增加，產(chǎn)物中CLA的含量增加趨勢比較明顯，反應(yīng)時間在1.5h左右時，產(chǎn)物中CLA含量增加緩慢。隨著時間的延長，反應(yīng)體系的顏色逐漸變深，可能發(fā)生了聚合、環(huán)化等副反應(yīng)。

圖2 時間對共軛反應(yīng)的影響

2.1.3 溫度對共軛反應(yīng)的影響 在反應(yīng)時間1.0h，橡膠籽油20g，PEG400 60g，加堿量與橡膠籽油皂化值的比值1.2的條件下，不同溫度對共軛反應(yīng)的影響見圖3。

圖3 溫度對共軛反應(yīng)的影響

由圖3可以看出，反應(yīng)溫度在100～110℃時，隨著反應(yīng)溫度的增加，產(chǎn)物中CLA的含量顯著增加，反應(yīng)溫度在120～140℃時，產(chǎn)物中CLA含量增加比較緩慢。

2.1.4 加堿量與皂化值比值對共軛反應(yīng)的影響 在反應(yīng)時間1.0h，橡膠籽油20g，PEG400 60g，反應(yīng)溫度110℃實(shí)驗(yàn)條件下，不同加堿量與皂化值比值對共軛反應(yīng)的影響見圖4。

圖4 加堿量與皂化值比值對共軛反應(yīng)的影響

由圖4可以看出，加堿量與皂化值當(dāng)量［10］之間比值在1.1～1.4之間時，CLA的轉(zhuǎn)化率逐漸升高，超過1.4后CLA的純度達(dá)到平衡。從實(shí)驗(yàn)過程來看，加堿量過多后，反應(yīng)體系產(chǎn)生的泡沫較多，顏色較深。

2.2 共軛反應(yīng)條件的優(yōu)化

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇最佳反應(yīng)條件，采取正交實(shí)驗(yàn)的方法，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，各影響因素的影響次序?yàn)?溫度>時間>加堿量，時間與加堿量的交互作用>時間與溫度的交互作用>加堿量與溫度的交互作用。其中反應(yīng)溫度為最主要影響因素，最佳組合為A3B2C1即得到的最佳反應(yīng)條件是:反應(yīng)溫度140℃，反應(yīng)時間1.5h，加堿量與皂化值比值是1.2。在此實(shí)驗(yàn)條件下，CLA的純度達(dá)到29.1%，轉(zhuǎn)化率為85.67%。

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)對橡膠籽油堿異構(gòu)合成共軛亞油酸的工藝進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)影響堿異構(gòu)的主要因素是溫度、時間和加堿量。通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)確定了堿異構(gòu)的最佳條件為反應(yīng)溫度140℃，反應(yīng)時間1.5h，加堿量與皂化值之間比值是1.2。在此實(shí)驗(yàn)條件下，CLA純度達(dá)到29.1%，轉(zhuǎn)化率為85.67%。

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Study on preparation of cojugated linoleic acid by alkali isomerization of rubber seed oil

YU Xiong－wei1，WANG Yue－h(huán)ui1，*，ZHENG Lian－h(huán)e2
(1.College of Food Science and Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China;2.Oil Research Institute of Hainan Province，Qionghai571400，China)

Rubber seed oil，as raw material.Using KOH as the catalyst，alkali isom erization synthesis of CLA，on the basis of single factor and orthogonal array design experiments，the effects of reaction temperature，reaction time，different solvents and volume of alkaliaddition on the yield of purity of the CLA were studied.The best heterogeneous experiment conditions were:reaction tem perature 140℃，reaction time 1.5h and the ratio of volum e of alkali addition and saponification value of rubber seed oilwas 1.2.Under the experim ental conditions，the purity of CLA was 29.1%and the conversion rate of CLA was85.67%.

rubber seed oil;conjugated linoleic acid(CLA);alkali isomerization

TS201.2

B

1002－0306(2011)06－0329－03

2010－01－29 *通訊聯(lián)系人

余雄偉(1984－)，男，碩士，研究方向:糧食油脂與植物蛋白。