紫蘇籽油中亞麻酸的純化工藝研究

鄧小莉,李翠霞,李暢,吳羽晨,常景玲

（1.新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)系,河南新鄉(xiāng) 453003；2.輝縣市北云門鄉(xiāng)政府,河南輝縣 453000；3.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003）

紫蘇Perilla frutescens又名白蘇、蘇麻紅、紅蘇麻,為唇形科一年生草本植物,在我國(guó)各地均有分布.紫蘇籽經(jīng)壓榨可得紫蘇油.其主要成分有α-亞麻酸、棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸、維生素E、18種氨基酸及多種微量元素.其中人體必需脂肪酸尤為豐富,是目前所知α-亞麻酸（α-LNA,化學(xué)名為全順式-9,12,15-十八碳三烯酸）含量最高（達(dá)70%左右）、品質(zhì)最好的食用植物油[1].α-亞麻酸是人體必需的營(yíng)養(yǎng)素之一,人體若缺乏會(huì)導(dǎo)致各種功能性障礙和代謝紊亂[2].尤其是胎兒、嬰幼兒及兒童,會(huì)對(duì)大腦發(fā)育造成不利影響.醫(yī)學(xué)證實(shí)大腦的60%由特定脂肪酸構(gòu)成,只有α-亞麻酸能在體內(nèi)合成DHA以完成大腦發(fā)育需要[1].并對(duì)人體有顯著的保健功能如降低膽固醇、提高記憶力、保護(hù)視力、增強(qiáng)免疫力、延緩機(jī)體衰老、預(yù)防老年癡呆和心腦血管疾病、抗癌、抗衰老、促進(jìn)大腦發(fā)育等[3-6],有“植物腦黃金”的美譽(yù).純化紫蘇籽油中的亞麻酸更有利于紫蘇籽油吸收利用,特別是對(duì)紫蘇籽油的深加工,提高其附加值有很大意義[7-8].本試驗(yàn)在低溫冷凍結(jié)晶的基礎(chǔ)上對(duì)尿素包合法的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化,以期找到紫蘇籽油在低溫下進(jìn)行尿素包合的合適溶劑和用量,提高晶體析出量,縮短晶體析出時(shí)間,為紫蘇油的開發(fā)利用提供理論和技術(shù)支持.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫蘇籽油（由河南新鄉(xiāng)衛(wèi)輝安都鄉(xiāng)提供）.

1.2 試驗(yàn)方法

取5只刻度試管分別加5mL紫蘇籽油并編號(hào)：12h、18h、24h、36h、48h.從48 h開始每隔12 h依次將編號(hào)為36h、24h、18h、12h的離心管放入-11～-18℃冰箱的冷藏室內(nèi),12 h后立即將其在冷凍離心機(jī)5 000 r/min離心,得到濃縮α-亞麻酸的紫蘇油.

1.2.2 濃縮α-亞麻酸的紫蘇油最佳溶劑的選擇 根據(jù)溶液的極性取無水乙醇和丙酮作溶劑,其配比V（無水乙醇）∶V（丙酮）分別為 3∶1,2∶1,1∶1,1∶2 和 1∶3.向每支離心管中加入 1mL濃縮 α- 亞麻酸的紫蘇油混勻,靜置1 h后加蓋放入-18℃冰箱冷藏48 h后觀察溶劑對(duì)α-亞麻酸粗品的溶解效果.以對(duì)濃縮α-亞麻酸紫蘇油的溶解度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯降低的溶劑為最佳.

1.2.3 最優(yōu)溶劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油配比的選擇 取5支離心管,各加入濃縮α-亞麻酸的紫蘇油1mL,溶劑與濃縮 α- 亞麻酸紫蘇油比例 V（無水乙醇）∶V（丙酮）設(shè)置 1∶4,1∶6,1∶8,1∶10 和 1∶12 共 5 個(gè)配比,考察濃縮α-亞麻酸的紫蘇油與溶劑的比例對(duì)析出晶體的影響.

1.2.4 尿素包合濃縮α-亞麻酸的紫蘇油最佳溶劑的選擇 根據(jù)溶劑的極性分別選取無水乙醇、丙酮和乙醇∶丙酮=1∶1三組溶劑,每組溶劑在50℃條件下對(duì)濃縮α-亞麻酸的紫蘇油在尿素溶劑中的溶解性進(jìn)行試驗(yàn),以確定最佳溶劑.

1.2.5 尿素包合濃縮α-亞麻酸的紫蘇油時(shí)間的選擇 最優(yōu)溶解試劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油以10∶1的比例分別加入錐形瓶中,混勻放入50℃恒溫水浴鍋中,加入尿素混勻至飽和,尿素加入量均為4.5 g,常溫下放置到室溫后,再入冰箱分別冷藏2、12、24、36、48 h后取出,迅速濾去尿素結(jié)晶得到濾液,觀察5個(gè)時(shí)間段晶體的形態(tài),測(cè)量每個(gè)時(shí)間段晶體的平均長(zhǎng)度.

1.2.6 濃縮α-亞麻酸的紫蘇油與尿素配比的選擇 將尿素包合最優(yōu)溶劑和濃縮α-亞麻酸的紫蘇油以10∶1 的比例加入錐形瓶混勻,加入濃縮 α- 亞麻酸的紫蘇油和尿素的比例依次是 3∶1,5∶2,2∶1,3∶2,1∶1,50 ℃恒溫水浴鍋中水浴20min,常溫放置至室溫.-20℃冰箱內(nèi)冷藏36 h后取出迅速濾去尿素結(jié)晶得到濾液（濾液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)掉溶劑,加水分液即得成品）,觀察5個(gè)比例下尿素晶體的形態(tài),對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算平均長(zhǎng)度.

1.2.7 低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸穩(wěn)定性試驗(yàn) 在上述粗提、低溫結(jié)晶、尿素包合各最優(yōu)條件下做穩(wěn)定性提取,考察其方法的可靠性.提取液稀釋105倍,在200 nm處測(cè)定吸光度.

本次僅計(jì)算水庫(kù)分水口處成本水價(jià)，據(jù)規(guī)劃，設(shè)計(jì)水平年水庫(kù)新增灌溉供水115.40萬m3。經(jīng)計(jì)算，水庫(kù)農(nóng)業(yè)灌溉供水新增成本水價(jià)0.4752元/m3，新增經(jīng)營(yíng)成本水價(jià)0.2117元/m3。工程實(shí)施后，新增農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本及交納稅費(fèi)暫按40%考慮，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)民人均增收超過1220元/a，由此可知，該灌溉水價(jià)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民可以承受。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷藏紫蘇籽油時(shí)間的確定

不同冷藏時(shí)間處理對(duì)紫蘇籽油析出量的影響見圖1.

圖1 冷藏時(shí)間對(duì)析出物質(zhì)量百分比的影響Fig.1 Influence of freezing timeonweightpercentage of precipitate

由圖1可知,隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),析出物的質(zhì)量百分比也逐漸增加.其中,經(jīng)12、18、24 h低溫處理的離心管里只有少量的析出物,處理時(shí)間為36、48 h的離心管里則出現(xiàn)大量的析出物,但冷藏到36 h后析出物的增加量不再明顯.因此,冷藏時(shí)間在36～48 h較好.

2.2 濃縮α-亞麻酸的紫蘇油最佳溶劑的確定

不同溶劑對(duì)濃縮α-亞麻酸的紫蘇油在室溫（20℃）和低溫（-20℃）下的互溶性見表1.

表1 溶劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油在室溫和低溫下的互溶性Tab.1 Miscibility of solventand concentratedα-linolenic perillaoilat room temperature and low temperature

由表1可知,無水乙醇與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油在室溫和低溫下互溶性均較差；丙酮與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油在室溫下有較好的互溶性,在低溫下能夠互溶；無水乙醇與丙酮以體積比1∶1混合時(shí),在室溫和低溫下均具有較好的互溶性.

室溫及低溫條件下無水乙醇與丙酮的配比對(duì)溶解度的影響見表2.

表2 室溫和低溫條件下溶劑配比對(duì)溶解度的影響Tab.2 Effects of solubility on solventsat room temperatureand low temperature

由表2可知,隨著混合溶劑中無水乙醇比例的降低,室溫條件下混合溶劑對(duì)濃縮α-亞麻酸的紫蘇油的溶解度逐漸增加,而在低溫下,只有按體積比1∶1混合時(shí)才得到了大量的結(jié)晶,因此確定V（無水乙醇）∶V（丙酮）=1∶1的混合溶劑較好.

2.3 最優(yōu)溶劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油配比的確定

以最優(yōu)溶劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油的比例為橫坐標(biāo),析出晶體量為縱坐標(biāo),考察最優(yōu)溶劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油配比對(duì)析出晶體的影響,結(jié)果見圖2.

圖2 最優(yōu)溶劑與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油比例對(duì)晶體析出量的影響Fig.2 Effect of perillaoil ratiooptimalsolventand concentration of α-linolenic acid on the crystalprecipitation

由圖2可知,隨著濃縮α-亞麻酸的紫蘇油與溶劑比例的逐漸增加,晶體析出量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì),當(dāng)濃縮α-亞麻酸的紫蘇油與溶劑比例為1∶10時(shí)晶體析出量最多,因此濃縮α-亞麻酸的紫蘇油與溶劑比例以1∶10較好.

2.4 尿素包合濃縮α-亞麻酸的紫蘇油最佳溶劑的確定

尿素包合所選3組溶劑對(duì)尿素和濃縮α-亞麻酸的紫蘇油的溶解性結(jié)果見表3.

表3 尿素包合溶劑的溶解性測(cè)試結(jié)果（50℃）Tab.3 Solubility tests of solvent of urea inclusion（50℃）

由表3可知,無水乙醇雖可以溶解較多的尿素,但與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油的互溶性很差；丙酮可以與濃縮α-亞麻酸的紫蘇油任意比例互溶,但溶解尿素量太少；乙醇和丙酮按體積比1∶1混合的溶劑對(duì)濃縮α-亞麻酸的紫蘇油和尿素的溶解性都較好,因此確定V（無水乙醇）∶V（丙酮）=1∶1較好.

2.5 尿素包合濃縮α-亞麻酸的紫蘇油時(shí)間的確定

將分別冷藏2、12、24、36、48 h的錐形瓶取出后,迅速抽濾濾去尿素結(jié)晶得到濾液,觀察5個(gè)時(shí)間段晶體的形態(tài),測(cè)量每個(gè)時(shí)間段晶體的平均長(zhǎng)度.結(jié)果見表4.

表4 冷藏時(shí)間對(duì)尿素結(jié)晶質(zhì)量的影響Tab.4 Effects of cold storage time forurea crystalquality

由表4可知,隨著冷藏時(shí)間的增加,晶體的長(zhǎng)度也逐漸增加,在冷藏時(shí)間超過36 h后,繼續(xù)增加冷藏時(shí)間晶體的增長(zhǎng)不再明顯.因此,確定冷藏時(shí)間為36 h較好.

2.6 濃縮α-亞麻酸的紫蘇油與尿素配比的確定

濃縮α-亞麻酸的紫蘇油和尿素的配比對(duì)尿素結(jié)晶的影響結(jié)果如表5.

表5 濃縮α-亞麻酸的紫蘇油和尿素的比例對(duì)晶體長(zhǎng)度的影響Tab.5 Influence of the proportion of concentratedα-linolenic perillaoilon urea crystal length

由表5可知,隨著濃縮α-亞麻酸的紫蘇油和尿素比例的增加,包合晶體長(zhǎng)度先逐漸增長(zhǎng)又逐漸變短,在濃縮α-亞麻酸的紫蘇油和尿素之比為2∶1時(shí),晶體長(zhǎng)度最大為0.78 cm.因此,濃縮α-亞麻酸的紫蘇油和尿素之比為2∶1時(shí)包合效果最好.

2.7 低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

2.7.1 α-亞麻酸標(biāo)準(zhǔn)曲線和回歸方程 取α-亞麻酸標(biāo)準(zhǔn)品分別稀釋為1、2、3、4、5、6和7μg/mL,測(cè)定各吸光度值,以質(zhì)量濃度ρ/（μg/mL）為橫坐標(biāo),吸光度A為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得回歸方程為A=0.123 3ρ+0.000 031（R2=0.999）.在所選定的濃度范圍內(nèi),工作曲線具有良好的線性關(guān)系.

2.7.2 穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果及低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸含量 穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果見表6,低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸與原料中亞麻酸含量的對(duì)比見表7.

表6 低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Stability test of linolenic perilla seed oilin cryogenic purification of urea inclusion

表7 低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸與原料中亞麻酸含量的對(duì)比Tab.7 Contrast of linolenic acid in Low urea inclusion between purified of perilla seed oiland rawmaterials

由表6可知低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸的方法穩(wěn)定性良好.由表7可知低溫尿素包合純化紫蘇籽油中亞麻酸含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原料中亞麻酸含量.

3 結(jié)論

本試驗(yàn)對(duì)低溫尿素包合法純化紫蘇籽油中亞麻酸的條件進(jìn)行了優(yōu)化.對(duì)原紫蘇油先進(jìn)行低溫冷藏除去櫚酸凝、硬脂酸等大部分飽和脂肪酸后得到濃縮α-亞麻酸的紫蘇油,在低溫下再運(yùn)用尿素包合對(duì)α-亞麻酸等不飽和脂肪酸作進(jìn)一步提純.對(duì)低溫和尿素包合溶劑、時(shí)間、配比等工藝進(jìn)行優(yōu)化,最后采用粗提、冷藏與尿素包合的最優(yōu)工藝條件進(jìn)行了穩(wěn)定性試驗(yàn),證明該工藝方法可行,穩(wěn)定性可靠.該工藝方法提取純化紫蘇油中的α-亞麻酸,可使紫蘇油中的α-亞麻酸含量從304mg/mL提高到644mg/mL,為紫蘇油的進(jìn)一步深加工奠定的基礎(chǔ).

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