尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸的條件優化

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。結果表明，以甲醇為溶劑，在10 ℃下，尿素與脂肪酸之比為5時，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。

關鍵詞：鹽膚木油；多烯脂肪酸；富集；尿素包合

中圖分類號： S565.901；R284.2文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）06-0269-02

收稿日期：2014-02-10

基金項目：安徽高校省級自然科學研究（編號：KJ2011A273）；安徽省六安市定向委托項目（編號：2013LWA010）；皖西學院大學生創新創業訓練計劃（編號：AH201310376028）。

作者簡介：陳存武（1967—），男，安徽廬江人，副教授，主要從事植物天然產物開發與利用研究。E-mail：cunwuchen@126.com。鹽膚木是一種在我國分布廣泛的漆樹科鹽膚木屬速生小喬木[1]。研究表明，鹽膚木果實平均含油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到60%[3]，是一種新的木本油料資源植物，開發應用價值巨大。多烯脂肪酸具有降低血液膽固醇，預防動脈粥樣硬化，調節機體代謝等功效，是目前保健與藥用開發熱點之一。鹽膚木油富含亞油酸等多烯脂肪酸，但需進一步濃縮富集才能應用于醫藥領域。目前，多烯脂肪酸的富集方法有低溫結晶、超臨界萃取等多種[4-8]，尿素包合法所需設備簡單、操作方便、反應溫度不高，不會破壞多烯脂肪酸的分子結構與理化性質，適合大規模的產業化應用。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，為鹽膚木油的產業化開發提供了技術依據。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1鹽膚木油從皖西大別山區采摘鹽膚木果實，經晾曬、烘炒、壓榨、過濾后得到鹽膚木毛油，再經水化、脫膠等煉制過程，得到試驗用鹽膚木油。

1.1.2儀器與試劑GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機（上海安亭科學儀器廠生產）；FA1004型電子天平（上海精科天平儀器廠生產）；HH-2型數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司生產）； SHB-Ⅲ型循環水式多用真空泵（河南鄭州長城科工貿有限公司生產）；BC/BD-629H型冰柜（山東省青島海爾集團生產）。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產分析純。

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，檢測其碘值為92.57，充N2后低溫保存備用。

1.2.3尿素包合條件參照蔣艷忠的試驗[9]，以制得的混合脂肪酸為原料，以富集產物的碘值為指標，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溶劑必須能溶解尿素與脂肪酸，并且不會影響尿素在其中結晶，才能通過結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，不僅是尿素結晶的傳質與傳熱場所，對尿素以及包合物脂肪酸也應該有最大的溶解性，并且不會與尿素形成包合物，一般選用甲醇或乙醇。本試驗選用對尿素具有較高溶解性的甲醇。前期試驗結果表明，尿素 ∶甲醇為1 g ∶4.5 mL時，尿素能很快溶解并達到飽和。因此確定本試驗的尿素溶劑為甲醇，尿素 ∶甲醇為1 g ∶4.5 mL。

1.2.3.2單因素試驗分別研究了尿素的包合時間、包合溫度、尿素與脂肪酸的比例（尿脂比）對尿素包合結果的影響。

1.2.3.3正交試驗在單因素試驗基礎上，進行正交試驗，正交試驗的因素和水平見。

1.2.4檢測方法參照GB/T 5532—2008相關要求測定試驗產物的碘值。

2結果與分析

2.1尿素包合時間

當尿脂比為7時，0 ℃條件下分別靜置包合不同時間，測定所得脂肪酸的碘值如圖1。從圖1可以看出，包合早期，碘值隨著包合時間的延長而快速增加，當包合時間達到8 h，碘值增加減慢，說明此時大多數的飽和脂肪酸與單不飽和脂肪酸已經被包合結晶，當包合時間達到10 h，富集產物的碘值接近最大，說明飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸已經被最大限度除去，再繼續包合時，多烯脂肪酸也將部分丟失，導致碘值降低。

2.2尿素包合溫度

在尿脂為7時，在不同溫度條件下分別連續靜置10 h后，測定所得到脂肪酸的碘值（圖2）。因為尿素包合是放熱反應，所以低溫可以促進包合。在相同的包合時間內，溫度越低，飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸越容易被除去，產物亞油酸的碘值也就越高。從圖2可以看出，-20 ℃～0 ℃這一區間，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 ℃條件下連續包合10 h后，測定不同尿脂比下所得多烯脂肪酸的碘值（圖3）。多烯脂肪酸富集過程的本質是尿素結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。試驗中尿素與脂肪酸的相對含量（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晶除去，產物的碘值就高；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晶除去，產物碘值就低。從圖3可以看出，尿脂比小于5時，產物的碘值隨尿脂比的增加而快速增加；當尿脂比達到7時，碘值接近最大值。隨后在尿脂比繼續增加時，產物的碘值不但不增加，反而緩慢降低，因為過多尿素分子也能將部分多烯脂肪酸包合而去除，導致碘值有所下降。

2.4正交試驗結果

尿素包合富集多烯脂肪酸的正交試驗結果見表2，從各組試驗的極差分析可以看出，本試驗條件下，溫度對產物碘值的提高影響最大，尿脂比次之，包合時間影響最小。最優組合是A3B1C3，即尿脂比為5時在10 ℃條件下連續包合12 h，所得產物的碘值達到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結果

處理號A：包合時間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結論

尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸時，以甲醇為溶劑，在10 ℃條件下，尿脂比為5時，連續包合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。在企業的實際生產過程中，總是力求節約原料、降低能耗，實現利潤的最大化。結合單因素試驗中的尿脂比與包合溫度對產物碘值的影響，本試驗結果對鹽膚木油中多烯脂肪酸富集的生產實踐具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志：第45卷[M]. 北京：科學出版社，1999：99-105.

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

[8]張海滿，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結果

處理號A：包合時間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結論

尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸時，以甲醇為溶劑，在10 ℃條件下，尿脂比為5時，連續包合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。在企業的實際生產過程中，總是力求節約原料、降低能耗，實現利潤的最大化。結合單因素試驗中的尿脂比與包合溫度對產物碘值的影響，本試驗結果對鹽膚木油中多烯脂肪酸富集的生產實踐具有一定的指導意義。

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[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結果

處理號A：包合時間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結論

尿素包合法富集鹽膚木油中多烯脂肪酸時，以甲醇為溶劑，在10 ℃條件下，尿脂比為5時，連續包合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。在企業的實際生產過程中，總是力求節約原料、降低能耗，實現利潤的最大化。結合單因素試驗中的尿脂比與包合溫度對產物碘值的影響，本試驗結果對鹽膚木油中多烯脂肪酸富集的生產實踐具有一定的指導意義。

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