尿素包合法分离花椒籽油中的_亚麻酸的正交试验研究

1、尿素包合法分离花椒籽油中的- 亚麻酸的正交试验研究张氽阚建全陈宗道(西南农业大学食品科学学院 ,重庆 400716)摘要 :本文对尿素包合法分离花椒籽油中- 亚麻酸的各影响因素进行正交试验研究 ,得到了比较理想的分离结果 ,使- 亚麻酸的相对浓度从 28. 41 %提高到 61. 92 %。总脂肪酸和- 亚麻酸的回收率分别为 84. 23 %和58. 35 % 。关键词 :花椒籽油 ,脂肪酸 , - 亚麻酸 ,尿素包合法study of sep aratio n -linole nic acid fro m pricklya shse e d oil with the ure a - incl

2、u sio n metho dzhang cuan , kan jianquan , chen zongdao ,l iu xiong( food science college ,southwest agricultural university ,chongqing 400716)abstract :the factors of separating-linolenic acid from pricklyash seed oil by urea- inclusion method are analysed in this arti2cle and some optimal paramete

3、rs are attained. the content of-linolenic acid (ala) was raised from 28. 41 % to 61. 92 % in the filter liquor after treatment with this method.key words : pricklyash seed oil ,fatty acid , -linolenic ,urea- inclusion method花椒籽是调味料花椒生产过程中的主要副产品 ,约占花椒总产量的 50 % 。我国是世 界 花 椒 生 产第一大国 ,每年仅花椒籽的产量就达数十万吨 。在花

4、椒产地 ,大量的花椒籽被农民焚烧或丢弃 ,既 浪费资源 ,又污染环境 ,亟待开发利用 。花椒籽中含有丰富的油脂 (2025 %) ,其油脂 中含有 1724 %的- 亚麻酸 (-linolenic acid ,ala) 和 2532 %的亚油酸 ,多不饱和脂肪酸总量达 4256 % ,经精炼 、脱色的花椒籽油中 ,ala 的含量可 达 30 %以上1. 2 。ala 是人体必需脂肪酸 ,对维持 人体大脑和视网膜的正常发育具有重要作用 。经 代谢 ,ala 可转化为对人体具有更重要作用的 epa( eicosapentaenoic acid ,c20 :53) 和 dha (docosahexe

5、n2cic acid ,c22 :63) 。国内外大量的研究和流行病学调查结果 显 示 ,ala 具 有 多 种 生 理 学 和 药 理 学 功能 ,如降血脂 、预防和治疗冠心病 、动脉硬化 、某些 癌症的发生以及抗氧化 、清除自由基等功能 ,是近年来研究的热点之一3. 4. 5 。 尿素包合法是分离多不饱和脂肪酸中应用最广泛的方法之一 ,本试验在单因子试验的基础上 , 通过正交试验进一步确定分离花椒籽油中- 亚麻 酸的最佳参数组合 ,以充分利用这一丰富的自然资 源 ,为研制较高纯度的- 亚麻酸保健制剂寻求一条科学高效的途径 。1 试剂与设备试剂 :脂肪酸甲酯标准样 ( 购白 sigma 公

6、司) ,其它 试 剂 : 石 油 醚 ( 30 60 ) , 95 %乙 醇 , 氢 氧 化 本文是国家高技术研究发展计划 (863 计划) 高附加值天然调味料及香精制造技术与产品开发 (2001aa248021) 的部分研究内容28中国食品添加剂china food additives2004no12钠 ,无水甲醇 ,尿素 ,无水硫酸钠等均为分析纯 。主要设备 :恒温水浴箱 : hh - 2 金坛富华仪器 有限公司 ,真空旋转蒸发仪 : shz - c 巩仪市英峪予 华仪器厂 , 电 动 搅 拌 器 : d120 - 2j 杭 州 仪 表 电 机 厂 ,气相色谱仪 : gc - 9a 日本

7、shimadzu 公司 ,数据处理机 :c - r3a 日本 shimadzu 公司 。2. 1 材料食 用 花 椒 籽 ( 仁 ) 油 , 用 花 椒 ( zanthoxylum bungeanum maxim ) 种子经压榨法制备而得 ,购自陕西省韩城市芝川油脂加工厂 ,其主要理化指标和脂肪酸组成见表 1 、表 2 和图 1 。2 材料与方法表 1 花椒籽油的主要理化性质physical and chemical characters of prickly ash seed oiltable 1项目item结果result项目item结果result色值 color比重 ( d20) sp

8、ecific weight 折光指数 ( n20) refraction index 水分和挥发物 ( %) moisture andvolatile substance酸值 (mgkoh/ g 油) acid value黄 35 红 1 . 00 . 9271 . 4710 . 236皂化价 saponification value不皂化物 ( %) unsaponification过氧化值 peroxide value磺值 lodine value196. 11. 09. 2133. 52 . 3表 2花椒籽油肪酸组成table 2 fatty acid composition of pr

9、icklyash seed oil脂肪酸含量 ( %)脂肪酸含量 ( %) fatty acid content fatty acid content 棕榈酸 palmitic acid棕榈油酸 palmitolenic acid硬脂酸 stearic acid3 . 6910 . 991 . 34油酸 oleic acid亚油酸 linolenic acid- 亚麻酸-linolenic acid32. 7422. 5328. 41表 3 正交试验因子水平表factors and levels of the orthogonal experimenttable 3a. ffa/ 尿素( w/

10、 w)b. 尿素/ 乙醇( w/ v)c. 包合温度( )d. 包合时间( hr)因子水 平121212 . 51212 . 5501618 3 13 13 - 5 20 表 4 尿素包合法分离 ala 的正交试验结果及其极差分析table 4 results of the orthogonal experiment and its intuitionistic analysis试验a. ffa/ 尿素( w/ w)b. 尿素/ 乙醇( w/ v)c. 包合温度/ d. 包合时间 hrala %12345611122212312312323112331254 . 8455 . 9055 . 8

11、156 . 2755 . 6258 . 9029中国食品添加剂china food additives2004no12789k1j k2j k3j qj sjf j333166 . 55170 . 97181 . 2329917. 4838 . 052123171 . 07170 . 87176 . 6329886. 557 . 122312173. 09174. 09171. 3929880. 671 . 242231172 . 38174 . 76171 . 4329881 . 391 . 96259 . 9659 . 3561 . 92k = 518 . 57p = 29879 . 43

12、f0. 25 (2 ,2) = 3 . 00f0. 1 (2 ,2) = 9 . 00f0. 05 (2 ,2) = 19 . 00方差 分 析2. 2 方法2. 2 . 1 花椒籽油混合脂肪酸 ( ffa) 制备6. 7取 50ml 花椒籽油放入 500ml 烧瓶中 ,加入 1 .0mol/ lnaoh 乙 醇 溶 液 至 少 200ml , 在 60 水 浴上加热 回 流 40min , 加 热 期 间 不 时 摇 动 , 至 溶 液 澄清透明 。取下烧瓶 ,冷却至室温后 ,加入适量石 油醚以除去不皂化物 。然后放入冰箱 ,使皂析出 , 减压抽滤除去过量乙醇 。加入适量水 ,使皂溶解 ,

13、再用 10 %盐酸调其 p h 值至 23 ,转移到分液漏斗 中 ,用石油醚萃取 ,静置分层 ,分取上层有机相水洗 至中性 ,通过装有无水硫酸钠的漏斗 ,滤液于 50 水浴中减压旋转蒸发 ,回收石油醚 ,即得混合脂肪 酸 ( ffa) 。2. 2. 2 尿素包合处理6 ,7 ,8按照不同的 ffa :尿素 :乙醇比例 ,量取 95 %含水乙醇 ,放入 250ml 的锥形瓶中 ,于 65 水浴中用 电动搅拌器搅拌 ,边搅拌边加入不同量的尿素 。待 尿 素 完 全 溶 解 后 , 加 入 一 定 量 的 混 合 脂 肪 酸 ( ffa) ,混合均匀后 ,取出 ,于设定温度下包合不同 时间 。所得尿

14、素包合物结晶抽滤分离 ,滤液移入分液漏斗 ,加 入 适 量 石 油 醚 , 用 10 %盐 酸 酸 化 至 p h值 23 ,再加入适量水 ,充分萃取 ,静置分层 ,分离 有机相 ,用石油醚多次萃取水相 ,合并有机相 ,用蒸 馏水反复冲洗至中性 。最后将石油醚层通过装有 无水硫酸钠的漏斗脱水干燥 ,滤液旋转蒸发完石油醚 ,即得分离样品 。2 . 2 . 3 脂肪酸检测分析(1) 油脂和脂肪酸甲酯化 :分液漏斗中 ,加入 50ml 水 ,用石油醚 10ml 萃取脂肪酸甲酯 2 次 。合并萃取液 ,用水洗至中性 ,通过 装有无水硫酸钠的漏斗 , 滤液于 50 水浴中减压 浓缩后 ,即可用于气相色谱

15、分析 。(2) 气相色谱分析 :分离样品中的脂肪酸组成用毛细管气相色谱 进行分析检测 ,各组分相对含量采用峰面积归一化法计算 。气相色谱条件 :采用 ov - 17 硅毛细管柱 (30m0 . 25mm) 。柱温 150 ,保持 3min ,以 4 / min 的 速率升至 230 , 保持 12min 。注样口温度 280 。载气 n2 ,流速 50ml/ min 。检测器为 fid 。3 结果与讨论本试验采用 l9 ( 34) 正交试验表 ,试验设计与结果见表 3 和表 4 。 正交试验结果与单因子试验结果基本一致 ,即影响尿素包合法分离花椒籽油中 ala 的主要因素是 ffa/ 尿素 (

16、 w/ w) 和 尿 素/ 乙 醇 ( w/ v) , 包 合 温 度和包合时间 的 影 响 不 显 著 。其 中 , ffa/ 尿 素 的 影响最显著 (a = 0 . 05) ,尿素/ 乙醇的影响较显著 ( a= 0 . 25) 。综合单因子试验和正交试验结果以及生产成本等因素 ,可以得出尿素包合法分离花椒籽油 中 ala 的最佳参数是 : ffa/ 尿素/ 乙醇 = 139 ,包合温度 0 ,包合时间 18hr ,溶解尿素的温度为 6570 。采用最佳参数所得样品中的脂肪酸成分 主要是亚油酸和 ala ,其中 ala 的相对含量可达61 . 92 % ,其脂肪酸组成见图 2 。花椒籽油

17、:室温下快速甲酯化法9脂肪 酸 甲 酯 化 : 硫 酸 甲 酯 化 法9。取 样 品 约4 结论试验结果表明 ,尿素包合法作为初步分离多不饱和脂肪酸的一种方法 ,具有简便 、经济 、高效等特100mg ,放入烧瓶中 ,加入 1 %的浓硫酸 - 甲醇溶液l0ml ,于 70 水浴中加热回流 1h , 取出冷却 , 移入30中国食品添加剂china food additives2004no12点 ,所用试剂易得 ,均可回收 ,适合于工业化生产 。尿素包合法分离花椒籽油中 ala 的最佳工艺参数 为 : ffa/ 尿素/ 乙醇 = 139 ,包合温度 0 ,包合时 间 1518h ,溶解尿素的温度为

18、 6570 。在该 条 件 下 , 经 一 次 尿 素 包 合 , 花 椒 籽 油 中ala 的相对浓度从 28 . 41 %增至 61 . 92 % 。与其它富含 ala 的植物油脂 ,如亚麻籽油 ( 4060 %) 、紫苏子 油 ( 56 . 14 64 . 82 %) 等 相 比 , 花 椒 籽 油 中 的 ala ,含量较低 ,分离难度较大 , 因此 , 要得到纯度 较高的 ala ,还需结合其它分离方法 ,如低温结晶 、 多次尿素包合 、硝酸银 硅胶柱层析等方法进一步纯化 。图 1. 花椒籽油脂肪酸气相色谱图 (包合前)figure1 chromatogram of the seed

19、 oil of prickly ash图 2 经尿素包合后的脂肪酸气相色谱图figure2 chromatogram of fatty acid sample attained by urea- inclusion method3 图中 :1 . 棕榈酸 ;2 . 棕桐油酸 ;3 . 硬脂酸 ;4 . 油酸 ;5 . 亚油酸 ;6 .- 亚麻酸 。1 . palmitic acid ;2 . palmitoleic acid ;3 . stearic acid ;4 . oleic acid ;5 . linolenic acid ;6 .- linolenic acid.6426 . douglas g. hayes , ylva c. bengtsson ,james m. van alstine ,et al .urea complexation for the rapid , ecologically responsible fra2clionation of fatty acids from seed oil ,jaocs , 19