α-亞麻酸純化技術(shù)研究進(jìn)展

◎展雯琳，呂 寧，張 蕾，趙雪芹，蘇一澤，趙倩蕓（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000）

α-亞麻酸純化技術(shù)研究進(jìn)展

◎展雯琳，呂 寧，張 蕾，趙雪芹，蘇一澤，趙倩蕓
（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000）

α-亞麻酸作為人體健康的必需多不飽和脂肪酸，具有調(diào)節(jié)血脂、抗炎、提高智力等多種生理功能?；诖耍瑢Ζ?亞麻酸的純化技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，概括各種方法的原理和應(yīng)用前景，并對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

α-亞麻酸；生理作用；純化；發(fā)展趨勢

亞麻酸于1917年首次被德國化學(xué)家Unger在夜來香油酸分離試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。α-亞麻酸（Alpha Linolenic Acid，a-LNA）結(jié)構(gòu)為全順式9、12、15十八碳三烯酸，屬ω-3系列多烯脂肪酸。由于不能在人體內(nèi)合成，所以需從體外攝取后在體內(nèi)代謝，可在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為機(jī)體必需的生命活性因子DHA和EPA。富含α-亞麻酸的食品可分為2種：第一種是含有豐富的α-亞麻酸的天然食材，如核桃、松子等干果以及亞麻籽油、紫蘇籽油等食用油。第二種是以α-亞麻酸為營養(yǎng)強(qiáng)化劑，以奶粉、米粉、餅干、面包等食品為基料，生產(chǎn)出的營養(yǎng)強(qiáng)化型食品。α-亞麻酸具有調(diào)節(jié)血脂，降低血壓、血糖，增強(qiáng)免疫力、抗炎、抑制癌癥的發(fā)生及轉(zhuǎn)移，保護(hù)視力、提高記憶力，抗氧化、延緩衰老及減肥等生理功能。鑒于此，該文綜述了α-亞麻酸的生理活性及純化方法，重點(diǎn)討論了純化方法的問題及發(fā)展趨勢，以期為α-亞麻酸在食品研發(fā)中的應(yīng)用提供參考。

1　α-亞麻酸生理活性研究進(jìn)展

1.1調(diào)節(jié)血脂作用

研究發(fā)現(xiàn)，α-亞麻酸有明顯調(diào)節(jié)高脂大鼠的血脂作用。其調(diào)節(jié)血脂的主要方法為降低血清總膽固醇（TC）、甘油三酷（TG）、低密度脂蛋白（LDL）和極低密度蛋白（VLDL），升高血清高密度脂蛋白（HDL）[1]。用同劑量富含α-亞麻酸的獼猴桃籽給大鼠灌胃30 d，從對比數(shù)據(jù)上看，各劑量血清TC、TU水平均顯著降低，而對血清HDL水平無顯著影響[2]。由此可知，α-亞麻酸有輔助降低血脂的作用。

1.2抗炎作用

α-亞麻酸的代謝產(chǎn)物EPA是AA的同類物，通過競爭同一種酶系，產(chǎn)生前列腺素PGE3和5系白三烯LT5，抑制PGE2和LT4的產(chǎn)生。前列腺素PGE2和四系白三烯LT4可引起炎癥反應(yīng)，而PGE3和LT5對炎癥活動幾乎沒有作用[3]。動物試驗(yàn)證實(shí)飼養(yǎng)EPA的動物，其試驗(yàn)性炎癥水腫程度可降低[4]。所以，體內(nèi)的α-亞麻酸可以起到良好的抗炎作用。

1.3抑制癌癥

癌癥的發(fā)生是由于有的細(xì)胞受到致癌因子的作用，不能正常完成細(xì)胞分化，因而變成了不受機(jī)體控制的、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。而癌細(xì)胞產(chǎn)生后會分泌出二烯前列腺素，這種物質(zhì)能抑制免疫細(xì)胞降低人體的免疫系統(tǒng)功能。α-亞麻酸的代謝產(chǎn)物EPA可直接減少癌細(xì)胞的生成，同時(shí)抑制二烯前列腺素的生成，提高免疫功能，使得癌細(xì)胞的擴(kuò)散得到有效的控制[5]。曹景玉等探討了α-亞麻酸對肝癌的抑制作用，發(fā)現(xiàn)其代謝產(chǎn)物DHA和EPA在一定濃度范圍內(nèi)呈劑量—時(shí)間依賴性方式抑制了HepG2細(xì)胞的生長增殖，作用一段時(shí)間后，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)HepG2細(xì)胞呈典型的凋亡狀態(tài)[6]。這就意味著α-亞麻酸能顯著地控制癌癥的轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步起到抑制癌癥的作用。

1.4保護(hù)視力與增強(qiáng)智力

DHA是神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞生長及維持的主要元素。在大腦皮層中DHA的含量占20.00%，在視網(wǎng)膜和視細(xì)胞中含量高達(dá)50.00%，如果缺失會導(dǎo)致視力下降。而作為DHA的前體物質(zhì)，α-亞麻酸可提高和保護(hù)視力。英國調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充亞麻油、維生素C和富含α-亞麻酸的魚油都可以改善幼兒的注意力缺乏多動癥[7]。在當(dāng)下的嬰幼兒奶粉中α-亞麻酸也占到一定的比例。脂肪酸為大腦提供所需能量，人腦能從事高度復(fù)雜工作，離不開高質(zhì)量脂肪酸，所以一個(gè)強(qiáng)健的大腦離不開脂肪酸。α-亞麻酸是三個(gè)雙鍵直鏈脂肪酸，可為腦神經(jīng)細(xì)胞提供大腦形成和智商開發(fā)必需物質(zhì)—DHA。α-亞麻酸對嬰幼兒及青少年的生長發(fā)育有著巨大的貢獻(xiàn)。

2　α-亞麻酸的純化方法

2.1分子蒸餾法

分子蒸餾法是根據(jù)混合物各組分的分子在高真空條件下分子平均自由程差異而達(dá)到分離純化的目的。在特定的溫度和壓力下，不同的分子由于有效直徑不同，從而它們的平均自由程不同，分子蒸餾就是利用不同分子的平均自由程不同這一性質(zhì)來對混合脂肪酸進(jìn)行純化。

在分子蒸餾術(shù)純化花椒籽試驗(yàn)中，蒸餾溫度低于120.0 ℃時(shí)，隨著溫度的升高，輕組分比例逐漸增多，重組分中的輕組分比例減少，α-亞麻酸在產(chǎn)品中的純度逐漸增加。在確定的操作壓力下，蒸餾溫度過高對產(chǎn)品純度的影響是不利的[8]。邱英華等認(rèn)為蒸餾溫度和蒸餾壓力是影響該工藝最主要因素，降低蒸餾壓力使α-亞麻酸純度不斷增加，分離效果愈加顯著[9]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)選擇低壓蒸餾。

分子蒸餾法操作是物理分離過程，可以很好地保護(hù)被分離物質(zhì)不被外來物質(zhì)污染，可連續(xù)化生產(chǎn)，更適用于現(xiàn)代工業(yè)化。但最終產(chǎn)品純度較低，且設(shè)備能耗較高，投資成本大。單獨(dú)應(yīng)用時(shí)存在著局限性。

2.2冷凍結(jié)晶法

冷凍結(jié)晶法是在低溫的條件下，依據(jù)混合脂肪酸各組分的凝固點(diǎn)差異進(jìn)行分離，進(jìn)而達(dá)到純化多不飽和脂肪酸的目的。將混合脂肪酸溶解在丙酮或乙醇中，置于低溫下，在溶液中短鏈脂肪酸較長鏈脂肪酸的溶解度低，飽和脂肪酸較不飽和脂肪酸的溶解度低，這種溶解度差異隨溫度降低表現(xiàn)更為顯著。

利用單因素試驗(yàn)考察了冷凍溫度和純化時(shí)間對α-亞麻酸乙酯的純化效果，確定了最佳冷凍結(jié)晶溫度和時(shí)間分別為-30.0 ℃和20 h，且梯度降溫可以提高α-亞麻酸乙酯的產(chǎn)率[10]。為從昆蟲中獲得多不飽和脂肪酸，王曉玲等采用低溫結(jié)晶法對馬尾松毛蟲幼蟲油脂中的多不飽和脂肪酸進(jìn)行純化，結(jié)果表明：結(jié)晶溫度為-8.0 ℃，時(shí)間為18 h時(shí)，亞麻酸的含量明顯提高[11]。

冷凍結(jié)晶法工藝原理簡單，操作方便，有效成分不易發(fā)生變性反應(yīng)。但其操作過程中溫度要求苛刻，需要回收大量的有機(jī)溶劑，分離純化效率不高，這限制了大規(guī)模的生產(chǎn)，但可以用于生產(chǎn)低成本的保健品類，從而滿足中低層消費(fèi)者的需求。

2.3尿素包合法

尿素分子在結(jié)晶過程中與飽和脂肪酸或單不飽和脂酸形成較穩(wěn)定的晶體包合物析出，而多價(jià)不飽和脂肪酸由于雙鍵較多、碳鏈彎曲，具有一定的空間構(gòu)型，不易被尿素包合。采用過濾的方法除去飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸與尿素形成的包合物，就可得到較高純度的多價(jià)不飽和脂肪酸[12]。

尿素與脂族化合物形成包合物的基本條件是碳鏈必須是大于4個(gè)碳原子的直鏈。包合過程在低溫和惰性氣氛下進(jìn)行以確保α-亞麻酸的生理活性。在研究純化杜仲籽中的α-亞麻酸最佳工藝條件試驗(yàn)中，當(dāng)包合溫度為-9.0 ℃，時(shí)間為12～17 h時(shí)，得到的最高純度為82.63%[13]。宮宇嘉等人討論出在相同條件下，隨著包合時(shí)間的增加，有利于飽和脂肪酸與尿素形成包合物析出，α-亞麻酸質(zhì)量濃度增大，當(dāng)時(shí)間達(dá)到12 h后，尿素晶體不再析出，所以包合時(shí)間應(yīng)在12 h左右[14]。

尿素包合法工藝簡單、操作簡便，生產(chǎn)成本低廉，操作溫度較低，適合規(guī)模化生產(chǎn)，是富集各種不飽和脂肪酸的理想方法。但這種方法不能將碳鏈長度不同而飽和度相同或相近的脂肪酸分開，所以產(chǎn)物純度低，還需與其他方法相結(jié)合才能提高產(chǎn)品純度。

2.4銀離子絡(luò)合法

銀離子絡(luò)合法是根據(jù)脂肪酸碳碳雙鍵數(shù)目不同來實(shí)現(xiàn)分離的?；阢y離子與碳碳雙鍵、脂肪酸雙鍵越多，絡(luò)合作用則越強(qiáng)的原理。α-亞麻酸分子中含有3個(gè)碳碳雙鍵，與銀離子通過配位鍵結(jié)合的方式形成穩(wěn)定的親水性極性絡(luò)合物進(jìn)入水相，而飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸保留在有機(jī)相，從而達(dá)到純化α-亞麻酸的目的。

銀離子的濃度很關(guān)鍵，其次是絡(luò)合時(shí)間[15]，一般銀離子濃度越高，α-亞麻酸越容易進(jìn)入水相形成絡(luò)合物。但是，濃度過高會使得解絡(luò)合反萃取過程變得困難，所以銀離子濃度應(yīng)在2～6 mol/L。用銀離子絡(luò)合法提取核桃油中不飽和脂肪酸的試驗(yàn)，以硝酸銀濃度為2 mol/L，在0.0 ℃條件下絡(luò)合萃取2 h的條件下，最高提取純度達(dá)到96.30%[16]。此方法為工業(yè)生產(chǎn)不飽和脂肪酸提供了理論依據(jù)，有著廣泛的應(yīng)用前景。

由于硝酸絡(luò)合不需要很多的有機(jī)溶劑，且分離效果好、純度高，此方法在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用較多。但其產(chǎn)量小、成本高，難于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)也會帶來重金屬污染和殘留的問題，因此推廣應(yīng)用受到一定條件的限制。

2.5超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。通過改變系統(tǒng)的壓力和溫度，使混合脂肪酸各組分在超臨界CO2流體中溶解度不同從而達(dá)到純化目的。

用超臨界CO2萃取分為4步：1）將CO2由常溫常壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)；2）將超臨界狀態(tài)下的CO2導(dǎo)入萃取釜內(nèi)，使其與物料充分接觸，溶解出目標(biāo)成分；3）將含有目標(biāo)組分的超臨界CO2流體導(dǎo)入到分離釜內(nèi)，減壓、降溫，使目標(biāo)組分與流體分離；4）收集得到目標(biāo)組分，最后通過加壓循環(huán)利用流體[17]。萃取壓力29.75 MPa，萃取溫度45.1 ℃，萃取時(shí)間175.8 min，萃取含量為28.23%[18]；萃取壓力32.00 MPa，萃取溫度為38.0 ℃，萃取時(shí)間90.0 min，含量為60.90%[19]。由此得出萃取時(shí)間、萃取壓力、萃取溫度對超臨界CO2萃取工藝有顯著的影響。

近些年，對超臨界CO2萃取法研究較多，其具有操作簡單、快捷、萃取率高、無雜質(zhì)殘留的優(yōu)點(diǎn)。但目前超臨界流體萃取的實(shí)際應(yīng)用還很有限，主要是設(shè)備投資用度大，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足。所以，研究者還需進(jìn)一步突破局限，以便用于大規(guī)模的生產(chǎn)當(dāng)中。

3　總結(jié)與展望

尿素包合法和冷凍結(jié)晶法這兩種方法投資成本低，操作簡單，是目前α-亞麻酸工業(yè)生產(chǎn)的主要方法。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對α-亞麻酸研究的不斷深入，人們對α-亞麻酸的純度要求也越來越高。傳統(tǒng)、單一的純化方法已難以滿足人們的要求。因此，將兩種或多種的富集純化方法相結(jié)合，以達(dá)到了互補(bǔ)效果，提高α-亞麻酸的純度。在當(dāng)下醫(yī)學(xué)研究和食品保健中，α-亞麻酸起到了重要的作用。另外，在孕婦、產(chǎn)婦和嬰幼兒的食品研發(fā)中，α-亞麻酸具有很大的研發(fā)價(jià)值。故而α-亞麻酸及同類產(chǎn)品被國內(nèi)市場看好，潛在市場廣闊。增加其在藥品、保健品、食品及食品添加劑等方面的開發(fā)利用，是一項(xiàng)很有經(jīng)濟(jì)利益和社會價(jià)值的工作，近年來吸引著越來越多的研究工作者介入這方面的研究，未來有關(guān)α-亞麻酸的食品研究必將取得更多可喜的成果。

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Research Progress on a-linolenic Acid Purification Technology

Zhan Wenlin，Lv Ning，Zhang Lei，Zhao Xueqin，Su Yize，Zhao Qianyun
（School of Chemistry and Environmental Science，Shanxi University of Technology，Hanzhong 723000，China）

Essential polyunsaturated fatty acids for human health，alpha linolenic acid has adjust blood lipid，anti-inflammatory，improve intelligence and other physiological function. Based on this，the research progresses of alpha linolenic acid purification technology were reviewed，the principle and application prospects of various methods were summarized，and for its future development trend was prospectedalso.

α- linolenic acid； The physiological role； Purification； Development trend

TS221

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.04.012

展雯琳（1996-），女，漢族，新疆尉犁人，主要研究方向：為化學(xué)工程與工藝專業(yè)。