尿素包合法提純d——亞麻酸的研究

□李佩洪 龔 霞 唐 偉 張紅粒 吳銀明

四川是花椒生產(chǎn)和消費(fèi)的主要地區(qū)，目前花椒已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出了形式多樣的產(chǎn)品，但是花椒籽卻沒(méi)有被很好地利用起來(lái)。其實(shí)，花椒籽中含有豐富的油脂(2 0％～2 5％)，其油脂中含有1 7％～2 4％的α-亞麻酸和2 5％～3 2％的亞油酸，多種不飽和脂肪酸總量達(dá)4 2％～5 6％，經(jīng)精煉、脫色的花椒籽油中A L A的含量可達(dá)3 0％以上。A L A是人體必需的脂肪酸，對(duì)維持人體大腦和視網(wǎng)膜的正常發(fā)育具有重要作用。因此，花椒籽油中A L A的純化有可能成為花椒籽的有效利用途徑。

一、尿素包合法原理

尿素包合法分離混合脂肪酸酯，是基于脂肪酸的不飽和程度和碳鏈長(zhǎng)度不同的特點(diǎn)而進(jìn)行的。當(dāng)尿素溶解于乙醇等有機(jī)溶劑中，遇到直鏈脂肪酸、酯、醇等有機(jī)物時(shí)，尿素分子之間通過(guò)強(qiáng)大的氫鍵，在有機(jī)物分子周?chē)纬蓪挻蟮牧骄担茨蛩匕衔?。尿素與脂肪族化合物形成包合物的基本條件是：第一，碳鏈必須大于4個(gè)碳原子；第二，碳鏈必須是直鏈。尿素包合法是一種較好的混合脂肪酸分離純化的方法，其尿素包合能力：棕櫚酸＞硬脂酸＞油酸＞亞油酸＞A L A，由于A(yíng) L A雙鍵較多，具有一定的空間結(jié)構(gòu)，不易被尿素包合，采用過(guò)濾方法將尿素包合物除去，就可得到富含A L A的脂肪酸產(chǎn)品。

二、材料與方法

1.原料 花椒籽油，由陜西韓城顏聯(lián)祥老師提供。

2.儀器與試劑 高效液相色譜儀（安徽皖儀）、真空泵（鞏義瑞德S H Z-D(Ⅲ)）、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(鞏義瑞德)、恒溫水浴鍋（鞏義瑞德R E-3 0 1）、電子天平（上海越平J A 2 0 0 3 B）、低溫冰箱（海爾）、干燥箱（B P G-9 0 1 0 A）；氫氧化鈉、鹽酸、尿素、乙醇、石油醚、無(wú)水硫酸鈉均為分析純，冰乙酸、乙腈、甲醇均為色譜級(jí)，超純水，α-亞麻酸標(biāo)準(zhǔn)品。

3.實(shí)驗(yàn)方法

（1）花椒籽油混合脂肪酸制備 椒籽油∶1.0 m o L/LNa OH-乙醇1∶4，在6 0℃水浴上加熱回流4 0分鐘至溶液澄清透明。取下燒瓶，冷卻至室溫后，加入適量石油醚以除去不皂化物。然后放入冰箱，使皂析出，減壓抽濾除去過(guò)量乙醇。加入適量水，使皂溶解，再用1 0％鹽酸調(diào)其p H值至2～3，轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，用石油醚萃取，靜置分層，分取上層有機(jī)相水洗至中性，通過(guò)裝有無(wú)水硫酸鈉的漏斗，濾液于5 0℃水浴中減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收石油醚，即得混合脂肪酸(F F A)。

（2）方法 ①單因素試驗(yàn)。按照不同的F F A∶尿素，尿素:乙醇比例，首先量取一定量的乙醇（9 5％），放入錐形瓶中，加入不同量的尿素，于6 5℃水浴。待尿素完全溶解后，加入一定量的混合脂肪酸(F F A)，混合均勻后，取出，于設(shè)定溫度下包合不同時(shí)間。所得尿素包合物結(jié)晶抽濾分離，濾液加入適量石油醚，用1 0％鹽酸酸化至p H值2～3，再加入適量水，充分萃取，靜置分層，分離有機(jī)相，用石油醚多次萃取水相，合并有機(jī)相，用蒸餾水反復(fù)沖洗至中性。最后將石油醚層通過(guò)裝有無(wú)水硫酸鈉的漏斗脫水干燥，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)完石油醚，即得分離樣品。②正交設(shè)計(jì)。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按L 9(3 4)正交設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)。

（3）色譜條件 用固定相為C 1 8柱，流動(dòng)相為乙腈：1％乙酸溶液（9∶1）；檢測(cè)波長(zhǎng)為2 0 5 n m；流速為1.0 m L/分鐘；柱溫2 5℃；進(jìn)樣量2 0 μL。

三、結(jié)果與分析

1.混合脂肪酸與尿素的比例對(duì)提純率的影響 尿素與9 5％乙醇的比例為1∶3，包合時(shí)間為1 2小時(shí)，包合溫度0℃，F(xiàn) F A與尿素的比例對(duì)提純率的影響如圖1：

圖1

由圖1可知，F(xiàn) F A與尿素的比例越高，A L A的提取純度越高，當(dāng)F F A：尿素為1∶4時(shí)，A L A的濃度達(dá)到6 8.1 8％。

2.尿素與乙醇的比例對(duì)提純率的影響 在F F A與尿素的比例為1∶2，包合時(shí)間為1 2 h，包合溫度0℃，尿素與乙醇的比例對(duì)提純率的影響如圖2：

圖2

由圖2可知，A L A的純度隨尿素與乙醇的比例增大而增大，當(dāng)尿素：9 5％乙醇為1∶3時(shí)，A L A的提取純化率最高，達(dá)到5 8.2 4％，繼續(xù)增大尿素與乙醇的比例，A L A的純化率呈緩慢下降的趨勢(shì)，可能是F F A更多的溶解在溶劑中沒(méi)有被尿素包合。

3.包合溫度對(duì)提純率的影響 尿素與9 5％乙醇的比例為1∶2，在F F A與尿素的比例為1∶3，包合時(shí)間為1 2小時(shí)，包合溫度對(duì)提純率的影響如圖3：

圖3

由圖3可知，整體呈現(xiàn)的趨勢(shì)是包合溫度越低，A L A純化率越高，當(dāng)溫度為-2 0℃時(shí)，A L A的純化率最高，達(dá)到了5 8.3 3％。在5℃時(shí)，A L A純化率為5 4.7 7％，比2 0℃時(shí)，A L A純化率5 4.9 6％時(shí)低，可能是試驗(yàn)中的誤差導(dǎo)致的。

4.包合時(shí)間對(duì)提純率的影響 尿素與9 5％乙醇的比例為1∶2，在F F A與尿素的比例為1∶3，包合溫度0℃，包合時(shí)間對(duì)提純率的影響如圖4：

圖4

由圖4可知，包合時(shí)間對(duì)A L A純化率的影響呈不規(guī)則變化，在包合1 2小時(shí)，A L A純化率達(dá)到最大，為5 8.1 9％。這種不規(guī)則變化可能是由于尿素的包合過(guò)程與乙醇的溶解過(guò)程的相互轉(zhuǎn)換造成的。

5.正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L 9(3 4)正交試驗(yàn)表（如表1）。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

正交試驗(yàn)結(jié)果及分析見(jiàn)下表2、表3：

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果表

表3 方差分析表

F檢驗(yàn)結(jié)果表明，3個(gè)因素對(duì)產(chǎn)量的影響都不顯著。由于各因素對(duì)A L A提取純化率影響都不顯著，不必再進(jìn)行各因素水平間的多重比較。故從表2中選擇平均數(shù)大的水平A 3、B 1、C 3組合成最優(yōu)水平組合A 3 B 1 C 3。綜合單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)可以得出尿素包合法分離純化花椒籽油脂中A L A的最佳工藝參數(shù)是：F F A：尿素=1∶5，尿素∶9 5％乙醇=1∶2.5，包合溫度-2 0℃，包合時(shí)間為1 4小時(shí)，A L A的濃度百分比可達(dá)6 6.2 9％。

四、結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，尿素包合法作為初步分離多不飽和脂肪酸的一種方法，具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、高效等特點(diǎn)，所用試劑易得，均可回收，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。但與其它富含α-亞麻酸的植物油脂，如亞麻籽油(4 0％～6 0％)、紫蘇子油(5 6.1 4％～6 4.8 2％)等相比，花椒籽油中的α-亞麻酸，含量較低，分離難度較大，因此，要得到純度較高的α-亞麻酸，還需結(jié)合其它分離方法，如低溫結(jié)晶、多次尿素包合、硝酸銀-硅膠柱層析等方法進(jìn)一步純化。