甲醇溶劑法分離蠶蛹油多不飽和脂肪酸

蔣艷忠

(廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530001)

甲醇溶劑法分離蠶蛹油多不飽和脂肪酸

蔣艷忠

(廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530001)

采用甲醇溶劑法分離蠶蛹油多不飽和脂肪酸。通過單因素實(shí)驗(yàn)探討了溫度、甲醇濃度、甲醇脂肪比、時(shí)間對多不飽和脂肪酸分離效果的影響，然后通過正交實(shí)驗(yàn)確定了多不飽和脂肪酸分離的較佳條件。結(jié)果表明，適宜的分離條件為：溫度-10℃，甲醇濃度90%(w)，甲醇脂肪比2.5，結(jié)晶時(shí)間30min，在上述條件下多不飽和脂肪酸得率為62.3%，含量由71.0%提高到95.8%。

甲醇；分離；蠶蛹油；多不飽和脂 肪酸

我國蠶蛹資源豐富，每年可副產(chǎn)約50萬t干蠶蛹[1]。蠶蛹中油脂含量相當(dāng)豐富，約占蠶蛹干基的25%～30%，且油脂總量的70%左右為不飽和脂肪酸，分別為油酸、亞油酸、α-亞麻酸[2]。蠶蛹油中的不飽和脂肪酸，可防治心腦血管、肝炎、肝硬變，具有抗肝纖維老化作用；還能促進(jìn)腦內(nèi)核酸蛋白質(zhì)及單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的合成，明顯提高智力和視力，改善記憶[3]。因此，蠶蛹油中多不飽和脂肪酸的開發(fā)具有巨大的應(yīng)用前景。

甲醇溶劑法是利用飽和脂肪酸及不飽和脂肪酸在甲醇溶劑中溶解度的差異及其凝固點(diǎn)的不同分離混合脂肪酸[4]。該法操作簡便，設(shè)備簡單，在低溫下進(jìn)行能比較完全地保留其營養(yǎng)成分和生理活性，且溶劑回收方便，分離效果好。本文對甲醇溶劑法分離蠶蛹油多不飽和脂肪酸的主要操作條件進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

干蠶蛹(外購)，蠶蛹油(石油醚浸提法提取出來的油品)，去離子水，石油醚（60～90℃）、氫氧化鈉，無水硫酸鈉，濃鹽酸，甲醇(均為分析純)。

BS124S電子分析天平，F(xiàn)W100 型高速萬能粉碎機(jī)，HH-S型水浴鍋，JB50-D型增力電動(dòng)攪拌機(jī)，BCD-268WBCS海爾冰箱，HS-4(B)型恒溫浴槽，SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，LABOROTA400旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，2WAJ型阿貝折射儀，Agilent6890型氣相色譜儀。

1.2 混合脂肪酸的制備[5]

稱取一定量的蠶蛹油，加入4倍量的4%氫氧化鈉-甲醇溶液，65℃恒溫水浴皂化回流1h，冷卻至室溫，加入適量水溶解皂化物，再加少量石油醚萃取不皂化物。取水層加1倍量水稀釋，10%鹽酸酸化，靜置分層，石油醚萃取有機(jī)相，合并有機(jī)相并水洗至中性，無水硫酸鈉干燥，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收石油醚，得混合脂肪酸。

1.3 甲醇溶劑分離多不飽和脂肪酸[6]

將一定濃度的甲醇溶液按設(shè)定的甲醇脂肪比加入到上述所得的混合脂肪酸（FFA）中，在設(shè)定的溫度、時(shí)間下進(jìn)行結(jié)晶，將所得的液固混合物過濾分離，濾液真空蒸發(fā)，回收甲醇，即得成品多不飽和脂肪酸。

1.4 多不飽和脂肪酸的分析

成品的理化指標(biāo)測定方法參見文獻(xiàn)[7]。脂肪酸甲酯化方法參見文獻(xiàn)[8]。多不飽和脂肪酸的氣相色譜分析條件為：HP-1非極性毛細(xì)管柱（30m×0.53mm×0.25μm）；脈沖分流方式進(jìn)樣，分流比50∶1；載氣為N2，流速為36mL·min-1，H2流速36mL·min-1，空氣流速360mL·min-1；進(jìn)樣口溫度280℃，柱前壓13.79kPa；檢測器溫度290℃；程序升溫：柱初溫150℃，以20℃·min-1升溫至200℃，再以2℃·min-1升溫至230℃，保持1min，最后以10℃·min-1升溫至280℃，保持5min。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度、甲醇濃度、甲醇脂肪比、時(shí)間對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響

2.1.1 溫度的影響

在甲醇濃度90%，甲醇脂肪比2.0∶1，時(shí)間30min的條件下，考察了溫度對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響，結(jié)果見圖1。結(jié)果表明，不飽和脂肪酸的純度隨溫度的降低而增大，當(dāng)降到-10℃以后變化不明顯。得率則隨溫度的降低而下降，這是由于溫度越低多不飽和脂肪酸越易結(jié)晶析出，導(dǎo)致得率下降。綜合考慮成本及多不飽和脂肪酸的純度和得率，確定適宜結(jié)晶溫度為-10℃。

圖1 溫度對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響Fig.1 Effects of temperature on free fatty acid

2.1.2 甲醇濃度（w%）的影響

在甲醇中加水目的是降低飽和脂肪酸溶解度[9]，而且通過加水可提高結(jié)晶溫度且形成的晶粒硬而穩(wěn)定，但加水過量會使形成的晶粒松軟易碎，不易過濾，操作困難。本實(shí)驗(yàn)在溫度-10℃，甲醇脂肪比2.0，時(shí)間30min的條件下，考察了甲醇濃度對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，多不飽和脂肪酸的純度隨甲醇濃度的升高而降低，達(dá)95%以后降低明顯；而多不飽和脂肪酸的得率則隨甲醇濃度的升高而增加，到90%以后增加緩慢。綜合考慮，確定適宜甲醇濃度為90%。

圖2 甲醇濃度對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響Fig.2 Effects of Methanol concentration on free fatty acid

2.1.3 甲醇脂肪比的影響

在溫度-10℃，甲醇濃度90%，時(shí)間30min的條件下，考察了甲醇脂肪比對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響。結(jié)果見圖3。結(jié)果表明，在甲醇脂肪比為2.5時(shí)得到的多不飽和脂肪酸純度最高且得率較高。故選為甲醇脂肪比2.5（v/w）。

圖3 甲醇脂肪比對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響Fig.3 Effects of methanol fat ratio on free fatty acid

2.1.4 結(jié)晶時(shí)間的影響

在溫度-10℃，甲醇濃度90%，甲醇脂肪比2.5的條件下，考察了結(jié)晶時(shí)間對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響，結(jié)果見圖4。結(jié)果表明，30min后時(shí)間對產(chǎn)品的純度影響不明顯，而得率則隨著時(shí)間的延長而持續(xù)下降。綜合考慮選用30min。

2.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件

圖4 結(jié)晶時(shí)間對多不飽和脂肪酸得率及純度的影響Fig. 4 Effects of crystallization time on free fatty acid

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取溫度（A）、甲醇濃度（B）、甲醇脂肪比（C）和結(jié)晶時(shí)間（D）4個(gè)因素，以不飽和脂肪酸的純度和得率為評價(jià)指標(biāo)，采用四因素三水平的正交試驗(yàn)L9(34)，優(yōu)化工藝條件。正交實(shí)驗(yàn)因素水平見表1，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2，極差分析見表3、表4。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Tab.2 L9(34) Orthogonal experiment design and results

表3 不飽和脂肪酸純度極差分析Tab.3 Range analysis of unsaturated fatty acid purity

表4 不飽和脂肪酸得率極差分析Tab.4 Range analysis of unsaturated fatty acid yield

從表3中的極差分析可以看出，4因素對不飽和脂肪酸純度影響的主次順序?yàn)锽＞A＞C＞D，即甲醇濃度影響最大，結(jié)晶時(shí)間影響最小，以純度為評價(jià)指標(biāo)時(shí)最佳工藝條件為A3B1C2D2。從表4的極差分析可知，4因素對不飽和脂肪酸得率影響的主次順序?yàn)锳＞B＞D＞C，即溫度影響最大，甲醇脂肪比影響最小，以得率為評價(jià)指標(biāo)時(shí)最佳工藝條件為A1B3C1D1。不飽和脂肪酸的純度隨溫度的降低而升高，而得率則相反，經(jīng)極差分析溫度對純度及得率的影響均較大，因此綜合考慮選用-10℃；甲醇濃度對不飽和脂肪酸的純度影響顯著，濃度低純度高，綜合考慮成本選用甲醇濃度90%；甲醇脂肪比對不飽和脂肪酸純度影響較得率影響大，考慮成本及回收，選用甲醇脂肪比為2.5；結(jié)晶時(shí)間對不飽和脂肪酸純度影響很小，而時(shí)間長得率小，為了提高效率及提高不飽和脂肪酸得率，選用結(jié)晶時(shí)間30min。在上述條件下所得多不飽和脂肪酸純度達(dá)95.8%，得率達(dá)62.3%。

2.3 成品組成及理化指標(biāo)

參照文獻(xiàn)[7]、[8]對蠶蛹油多不飽和脂肪酸提純前后進(jìn)行品質(zhì)分析，結(jié)果見表5。由表5可知，提純后碘值、酸值明顯提高，說明成品的不飽和程度高。過氧化值降低，說明經(jīng)過低溫溶劑提純后酸敗物質(zhì)下降。經(jīng)色譜分析不飽和脂肪酸相對含量由71.0%提高到95.8%。

表5 多不飽和脂肪酸成品理化指標(biāo)Tab.5 Physical and chemical index of Polyunsaturated fatty acid products

3 結(jié)論

1) 試驗(yàn)結(jié)果表明，甲醇溶劑可以分離提純蠶蛹油多不飽和脂肪酸，操作簡便，所用試劑可回收，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

2) 通過對多不飽和脂肪酸得率及純度的綜合考慮，甲醇溶劑法分離蠶蛹油中多不飽和脂肪酸的較適宜條件為：溫度-10℃，甲醇濃度90%，甲醇脂肪比2.5，結(jié)晶時(shí)間30min，此時(shí)產(chǎn)品得率為62.3%，多不飽和脂肪酸含量由71.0%提高到95.8%。

[1] Zhou J，Han D X．Proximate，amino acid and mineral composition of pupae of the silkworm Antheraea pernyi in China[J].Journal of Food Composition and Analysis，2006，19(8)：850-853.

[2] 蔣艷忠.無水乙醇提取蠶蛹油的工藝研究[J].食品工業(yè)，2013(4)：80-82.

[3] 江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1986：17-62.

[4] 馮光炷，張玉軍.油脂化工產(chǎn)品工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[5] 蔣艷忠.尿素包合法分離蠶蛹油中多不飽和脂肪酸[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2008，20(3)：363-366.

[6] 陳晨，李國榮，李建科，等.蠶蛹油不飽和脂肪酸提取及氧化穩(wěn)定性研究[J].中國油脂，2012，37(4)：20-24.

[7] 盧艷杰.油脂檢測技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：107-243.

[8] 王肇慈.糧油食品品質(zhì)分析[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000：58.

[9] 張宏生，陳浩.用溶劑法分離混合脂肪酸[J].中國油脂，1992，17(1)：10-13.

Separation of Polyunsaturated Fatty Acids from Silkworm Oil with Methanol Solvent

JIANG Yan-zhong
（Guangxi Vocational ＆ Technical Institute of Industry, Nanning 530001,China）

The methanol solvent separation method of polyunsaturated fatty acids（PUFAs） in silkworm oil was studied. Single factor and orthogonal experiments were used to study the effects of the parameters such as temperature , methanol concentration，ration of methanol to fatty acid and time on purity and yield of PUFAs. The results showed that the optimal conditions obtained with orthogonal experiments were as followed: temperature was -10℃, methanol concentration was 90%(w)，ratio of methanol to fatty acid was 2.5(v/w),and time of 30min. Under these conditions the yield of PUFAs was 62.3%, and the content of PUFAs could be raised from 71.0 % to 95.8 %

methanol; separation; silkworm oil; polyunsaturated fatty acids

O 623.61

A

1671-9905(2014)06-0008-04

2011年度廣西教育廳科研立項(xiàng)項(xiàng)目(201106LX776)

蔣艷忠（1970-），女，漢族，廣西全州人，碩士，副教授，從事天然物提取、應(yīng)用化工的教學(xué)和科研

2014-04-08