尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸的條件優(yōu)化

陳存武+姚厚軍+李艷+等

摘要：采用尿素包合法研究鹽膚木油中多烯脂肪酸的富集條件。結(jié)果表明，以甲醇為溶劑，在10 ℃下，尿素與脂肪酸之比為5時(shí)，包合12 h，可將鹽膚木油的大部分多烯脂肪酸富集，使不飽和脂肪酸的碘值由92.57提高到147.57。

關(guān)鍵詞：鹽膚木油；多烯脂肪酸；富集；尿素包合

中圖分類(lèi)號(hào)： S565.901；R284.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2014）06-0269-02

收稿日期：2014-02-10

基金項(xiàng)目：安徽高校省級(jí)自然科學(xué)研究（編號(hào)：KJ2011A273）；安徽省六安市定向委托項(xiàng)目（編號(hào)：2013LWA010）；皖西學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（編號(hào)：AH201310376028）。

作者簡(jiǎn)介：陳存武（1967—），男，安徽廬江人，副教授，主要從事植物天然產(chǎn)物開(kāi)發(fā)與利用研究。E-mail：cunwuchen@126.com。鹽膚木是一種在我國(guó)分布廣泛的漆樹(shù)科鹽膚木屬速生小喬木[1]。研究表明，鹽膚木果實(shí)平均含油18%以上[2]，油脂的不飽和脂肪酸含量高于72%，亞油酸等多烯脂肪酸含量達(dá)到60%[3]，是一種新的木本油料資源植物，開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值巨大。多烯脂肪酸具有降低血液膽固醇，預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝等功效，是目前保健與藥用開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)之一。鹽膚木油富含亞油酸等多烯脂肪酸，但需進(jìn)一步濃縮富集才能應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。目前，多烯脂肪酸的富集方法有低溫結(jié)晶、超臨界萃取等多種[4-8]，尿素包合法所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、反應(yīng)溫度不高，不會(huì)破壞多烯脂肪酸的分子結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)，適合大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本研究探索了鹽膚木油中多烯脂肪酸的尿素包合法富集條件，為鹽膚木油的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1鹽膚木油從皖西大別山區(qū)采摘鹽膚木果實(shí)，經(jīng)晾曬、烘炒、壓榨、過(guò)濾后得到鹽膚木毛油，再經(jīng)水化、脫膠等煉制過(guò)程，得到試驗(yàn)用鹽膚木油。

1.1.2儀器與試劑GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠(chǎng)生產(chǎn)）；FA1004型電子天平（上海精科天平儀器廠(chǎng)生產(chǎn)）；HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋（國(guó)華電器有限公司生產(chǎn)）； SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵（河南鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司生產(chǎn)）；BC/BD-629H型冰柜（山東省青島海爾集團(tuán)生產(chǎn)）。尿素、硫代硫酸鈉、碘化鉀、一氯化碘、甲醇、正己烷等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2方法

1.2.1工藝流程鹽膚木油皂化、酸化混合脂肪酸包合、富集多烯脂肪酸

1.2.2混合脂肪酸的制備取鹽膚木油參照蔣艷忠的方法[9]制得混合脂肪酸，檢測(cè)其碘值為92.57，充N(xiāo)2后低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3尿素包合條件參照蔣艷忠的試驗(yàn)[9]，以制得的混合脂肪酸為原料，以富集產(chǎn)物的碘值為指標(biāo)，研究鹽膚木油中多烯脂肪酸的尿素包合富集條件。

1.2.3.1溶劑的選擇及用量試驗(yàn)溶劑必須能溶解尿素與脂肪酸，并且不會(huì)影響尿素在其中結(jié)晶，才能通過(guò)結(jié)晶將飽和與單不飽和脂肪酸分子包合成晶體析出；作為溶劑，不僅是尿素結(jié)晶的傳質(zhì)與傳熱場(chǎng)所，對(duì)尿素以及包合物脂肪酸也應(yīng)該有最大的溶解性，并且不會(huì)與尿素形成包合物，一般選用甲醇或乙醇。本試驗(yàn)選用對(duì)尿素具有較高溶解性的甲醇。前期試驗(yàn)結(jié)果表明，尿素 ∶甲醇為1 g ∶4.5 mL時(shí)，尿素能很快溶解并達(dá)到飽和。因此確定本試驗(yàn)的尿素溶劑為甲醇，尿素 ∶甲醇為1 g ∶4.5 mL。

1.2.3.2單因素試驗(yàn)分別研究了尿素的包合時(shí)間、包合溫度、尿素與脂肪酸的比例（尿脂比）對(duì)尿素包合結(jié)果的影響。

1.2.3.3正交試驗(yàn)在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)的因素和水平見(jiàn)。

1.2.4檢測(cè)方法參照GB/T 5532—2008相關(guān)要求測(cè)定試驗(yàn)產(chǎn)物的碘值。

2結(jié)果與分析

2.1尿素包合時(shí)間

當(dāng)尿脂比為7時(shí)，0 ℃條件下分別靜置包合不同時(shí)間，測(cè)定所得脂肪酸的碘值如圖1。從圖1可以看出，包合早期，碘值隨著包合時(shí)間的延長(zhǎng)而快速增加，當(dāng)包合時(shí)間達(dá)到8 h，碘值增加減慢，說(shuō)明此時(shí)大多數(shù)的飽和脂肪酸與單不飽和脂肪酸已經(jīng)被包合結(jié)晶，當(dāng)包合時(shí)間達(dá)到10 h，富集產(chǎn)物的碘值接近最大，說(shuō)明飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸已經(jīng)被最大限度除去，再繼續(xù)包合時(shí)，多烯脂肪酸也將部分丟失，導(dǎo)致碘值降低。

2.2尿素包合溫度

在尿脂為7時(shí)，在不同溫度條件下分別連續(xù)靜置10 h后，測(cè)定所得到脂肪酸的碘值（圖2）。因?yàn)槟蛩匕鲜欠艧岱磻?yīng)，所以低溫可以促進(jìn)包合。在相同的包合時(shí)間內(nèi)，溫度越低，飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸越容易被除去，產(chǎn)物亞油酸的碘值也就越高。從圖2可以看出，-20 ℃～0 ℃這一區(qū)間，多烯脂肪酸的碘值改變很快，在0 ℃以后，碘值變化不大。

2.3尿脂比

在0 ℃條件下連續(xù)包合10 h后，測(cè)定不同尿脂比下所得多烯脂肪酸的碘值（圖3）。多烯脂肪酸富集過(guò)程的本質(zhì)是尿素結(jié)晶將混合脂肪酸中的飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸包合而去除。試驗(yàn)中尿素與脂肪酸的相對(duì)含量（即尿脂比，W/V），直接決定了飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸能否被最大限度的結(jié)晶析出而去除。尿脂比高，尿素多，能將大部分甚至全部的飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸包合結(jié)晶除去，產(chǎn)物的碘值就高；尿脂比低，尿素少，只能將部分甚至僅僅是小部分的飽和及單不飽和脂肪酸包合結(jié)晶除去，產(chǎn)物碘值就低。從圖3可以看出，尿脂比小于5時(shí)，產(chǎn)物的碘值隨尿脂比的增加而快速增加；當(dāng)尿脂比達(dá)到7時(shí)，碘值接近最大值。隨后在尿脂比繼續(xù)增加時(shí)，產(chǎn)物的碘值不但不增加，反而緩慢降低，因?yàn)檫^(guò)多尿素分子也能將部分多烯脂肪酸包合而去除，導(dǎo)致碘值有所下降。

2.4正交試驗(yàn)結(jié)果

尿素包合富集多烯脂肪酸的正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，從各組試驗(yàn)的極差分析可以看出，本試驗(yàn)條件下，溫度對(duì)產(chǎn)物碘值的提高影響最大，尿脂比次之，包合時(shí)間影響最小。最優(yōu)組合是A3B1C3，即尿脂比為5時(shí)在10 ℃條件下連續(xù)包合12 h，所得產(chǎn)物的碘值達(dá)到147.57。endprint

尿素包合法提取鹽膚木油中多烯脂肪酸的正交試驗(yàn)結(jié)果

處理號(hào)A：包合時(shí)間B：尿脂比C：包合溫度碘值185-10 143.92287 0 139.75389 10 141.664105 0 141.495107 10 145.826109-10 131.28712 5 10 147.57812 7-10142.099129 0 143.12k1141.78 144.33 139.10 k2139.53 142.55 141.46 k3144.26 138.69 145.02 極差R4.735.645.92

3結(jié)論

尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸時(shí)，以甲醇為溶劑，在10 ℃條件下，尿脂比為5時(shí)，連續(xù)包合12 h，可以將鹽膚木油中多烯脂肪酸富集，使得不飽和脂肪酸的碘值由9257提高到147.57。在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，總是力求節(jié)約原料、降低能耗，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化。結(jié)合單因素試驗(yàn)中的尿脂比與包合溫度對(duì)產(chǎn)物碘值的影響，本試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鹽膚木油中多烯脂肪酸富集的生產(chǎn)實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì).中國(guó)植物志：第45卷[M]. 北京：科學(xué)出版社，1999：99-105.

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[6]黃惠琴，鮑時(shí)翔. 多價(jià)不飽和脂肪酸分離與純化技術(shù)進(jìn)展[J]. 中國(guó)油脂，1999，24（2）：32-34.

[7]張海滿(mǎn)，劉福禎，戴玲妹. 尿素包合法純化α-亞麻酸工藝研究（Ⅰ）[J]. 中國(guó)油脂期，2001，26（2）：41-44.

[8]張海滿(mǎn)，劉福禎，戴玲妹. 尿素包合法純化α-亞麻酸工藝研究（Ⅱ）[J]. 中國(guó)油脂，2001，26（3）：53-54.

[9]Jiang Y Z. Separation of polyunsaturated fatty acids from silkworm oil with urea adductionendprint

尿素包合法提取鹽膚木油中多烯脂肪酸的正交試驗(yàn)結(jié)果

處理號(hào)A：包合時(shí)間B：尿脂比C：包合溫度碘值185-10 143.92287 0 139.75389 10 141.664105 0 141.495107 10 145.826109-10 131.28712 5 10 147.57812 7-10142.099129 0 143.12k1141.78 144.33 139.10 k2139.53 142.55 141.46 k3144.26 138.69 145.02 極差R4.735.645.92

3結(jié)論

尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸時(shí)，以甲醇為溶劑，在10 ℃條件下，尿脂比為5時(shí)，連續(xù)包合12 h，可以將鹽膚木油中多烯脂肪酸富集，使得不飽和脂肪酸的碘值由9257提高到147.57。在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，總是力求節(jié)約原料、降低能耗，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化。結(jié)合單因素試驗(yàn)中的尿脂比與包合溫度對(duì)產(chǎn)物碘值的影響，本試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鹽膚木油中多烯脂肪酸富集的生產(chǎn)實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

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[8]張海滿(mǎn)，劉福禎，戴玲妹. 尿素包合法純化α-亞麻酸工藝研究（Ⅱ）[J]. 中國(guó)油脂，2001，26（3）：53-54.

[9]Jiang Y Z. Separation of polyunsaturated fatty acids from silkworm oil with urea adductionendprint

尿素包合法提取鹽膚木油中多烯脂肪酸的正交試驗(yàn)結(jié)果

處理號(hào)A：包合時(shí)間B：尿脂比C：包合溫度碘值185-10 143.92287 0 139.75389 10 141.664105 0 141.495107 10 145.826109-10 131.28712 5 10 147.57812 7-10142.099129 0 143.12k1141.78 144.33 139.10 k2139.53 142.55 141.46 k3144.26 138.69 145.02 極差R4.735.645.92

3結(jié)論

尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸時(shí)，以甲醇為溶劑，在10 ℃條件下，尿脂比為5時(shí)，連續(xù)包合12 h，可以將鹽膚木油中多烯脂肪酸富集，使得不飽和脂肪酸的碘值由9257提高到147.57。在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，總是力求節(jié)約原料、降低能耗，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的最大化。結(jié)合單因素試驗(yàn)中的尿脂比與包合溫度對(duì)產(chǎn)物碘值的影響，本試驗(yàn)結(jié)果對(duì)鹽膚木油中多烯脂肪酸富集的生產(chǎn)實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

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[8]張海滿(mǎn)，劉福禎，戴玲妹. 尿素包合法純化α-亞麻酸工藝研究（Ⅱ）[J]. 中國(guó)油脂，2001，26（3）：53-54.

[9]Jiang Y Z. Separation of polyunsaturated fatty acids from silkworm oil with urea adductionendprint