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

四川是花椒生產和消費的主要地區，目前花椒已經被開發出了形式多樣的產品，但是花椒籽卻沒有被很好地利用起來。其實，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4 2％～5 6％，經精煉、脫色的花椒籽油中A L A的含量可達3 0％以上。A L A是人體必需的脂肪酸，對維持人體大腦和視網膜的正常發育具有重要作用。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度不同的特點而進行的。當尿素溶解于乙醇等有機溶劑中，遇到直鏈脂肪酸、酯、醇等有機物時，尿素分子之間通過強大的氫鍵，在有機物分子周圍形成寬大的六方晶系，即尿素包合物。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 L A雙鍵較多，具有一定的空間結構，不易被尿素包合，采用過濾方法將尿素包合物除去，就可得到富含A L A的脂肪酸產品。

二、材料與方法

1.原料 花椒籽油，由陜西韓城顏聯祥老師提供。

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)）、旋轉蒸發儀(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、無水硫酸鈉均為分析純，冰乙酸、乙腈、甲醇均為色譜級，超純水，α-亞麻酸標準品。

3.實驗方法

（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，減壓抽濾除去過量乙醇。加入適量水，使皂溶解，再用1 0％鹽酸調其p H值至2～3，轉移到分液漏斗中，用石油醚萃取，靜置分層，分取上層有機相水洗至中性，通過裝有無水硫酸鈉的漏斗，濾液于5 0℃水浴中減壓旋轉蒸發，回收石油醚，即得混合脂肪酸(F F A)。

（2）方法 ①單因素試驗。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，于設定溫度下包合不同時間。所得尿素包合物結晶抽濾分離，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，分離有機相，用石油醚多次萃取水相，合并有機相，用蒸餾水反復沖洗至中性。最后將石油醚層通過裝有無水硫酸鈉的漏斗脫水干燥，濾液旋轉蒸發完石油醚，即得分離樣品。②正交設計。根據單因素試驗結果，按L 9(3 4)正交設計安排試驗。

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

三、結果與分析

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

圖1

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

2.尿素與乙醇的比例對提純率的影響 在F F A與尿素的比例為1∶2，包合時間為1 2 h，包合溫度0℃，尿素與乙醇的比例對提純率的影響如圖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，當尿素：9 5％乙醇為1∶3時，A L A的提取純化率最高，達到5 8.2 4％，繼續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，可能是F F A更多的溶解在溶劑中沒有被尿素包合。

3.包合溫度對提純率的影響 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，包合時間為1 2小時，包合溫度對提純率的影響如圖3：

圖3

由圖3可知，整體呈現的趨勢是包合溫度越低，A L A純化率越高，當溫度為-2 0℃時，A L A的純化率最高，達到了5 8.3 3％。在5℃時，A L A純化率為5 4.7 7％，比2 0℃時，A L A純化率5 4.9 6％時低，可能是試驗中的誤差導致的。

4.包合時間對提純率的影響 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℃，包合時間對提純率的影響如圖4：

圖4

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

5.正交試驗 根據單因素試驗結果，設計L 9(3 4)正交試驗表（如表1）。

表1 正交試驗因素水平表

正交試驗結果及分析見下表2、表3：

表2 正交試驗結果表

表3 方差分析表

F檢驗結果表明，3個因素對產量的影響都不顯著。由于各因素對A L A提取純化率影響都不顯著，不必再進行各因素水平間的多重比較。故從表2中選擇平均數大的水平A 3、B 1、C 3組合成最優水平組合A 3 B 1 C 3。綜合單因素試驗和正交試驗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℃，包合時間為1 4小時，A L A的濃度百分比可達6 6.2 9％。

四、結論

試驗結果表明，尿素包合法作為初步分離多不飽和脂肪酸的一種方法，具有簡便、經濟、高效等特點，所用試劑易得，均可回收，適合于工業化生產。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，還需結合其它分離方法，如低溫結晶、多次尿素包合、硝酸銀-硅膠柱層析等方法進一步純化。