芝麻油渣中磷脂的超臨界提取及分析研究

趙彥巧，王翠平，陳林，邵艷萍，周秋玲，李建穎

（天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津300134）

芝麻油渣中磷脂的超臨界提取及分析研究

趙彥巧，王翠平，陳林，邵艷萍，周秋玲，李建穎

（天津商業(yè)大學生物技術與食品科學學院，天津市食品生物技術重點實驗室，天津300134）

以芝麻油渣為原料提取芝麻磷脂，參照GB/T 5537-2008《糧油檢驗磷脂含量的測定》，采用優(yōu)化的鉬藍比色法建立了磷脂的分析方法，并對芝麻油渣中磷脂含量進行測定，研究超臨界CO2提取芝麻磷脂過程中萃取壓力、萃取溫度、萃取時間對出油率的影響，確定最佳提取工藝條件。試驗結果表明，采用優(yōu)化的鉬藍比色法測定分析芝麻油渣中磷脂含量，測定快速，準確度較高，試驗范圍內(nèi)得到的最佳提取工藝條件為CO2流量10 L/h，原料粒徑范圍20目～40目，萃取壓力18MPa，萃取溫度45℃和萃取時間120min，在此條件下油脂萃取率達到12.5%。將超臨界萃取得到的油脂進行水化脫膠，離心分離得到磷脂富集層，用正己烷溶解并用丙酮沉淀，得到芝麻磷脂，磷脂的提取率為35.58%，所得磷脂的純度為65.90%。

芝麻油渣；磷脂；鉬藍比色；超臨界萃取

芝麻油渣的主要成分是粗脂肪，其次還含有固體雜質(zhì)、磷脂、蛋白質(zhì)、蠟質(zhì)、水分以及微量成分芝麻素和芝麻酚等，其中磷脂含量為0.8%～1.2%。對于芝麻和芝麻油渣的研究，國內(nèi)外[1-6]也有一些報道。郭元新[7]以芝麻油渣為原料，用鹽析法從中提取出了芝麻油。金青哲[8]、戴洪平[9]以芝麻油渣為原料，用甲醇從中提取芝麻素并進行純化，最終產(chǎn)品純度達到91.2%。劉玉蘭等[10]的研究結果表明，芝麻油渣中的磷脂含量遠遠高于芝麻油中的磷脂含量。國內(nèi)外對植物磷脂的開發(fā)利用主要為大豆磷脂[11-12]，對芝麻磷脂的研究鮮有報道。本研究從芝麻油渣中提取芝麻磷脂，建立分析方法對其組分進行研究，通過萃取壓力、萃取溫度、萃取時間的改變來確定超臨界CO2的最優(yōu)工藝條件，對開

發(fā)利用芝麻磷脂、豐富磷脂產(chǎn)品種類以及提高芝麻加工附加值都有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

芝麻油渣：天津市靜海區(qū)；磷酸二氫鉀：天津市北方天醫(yī)化學試劑廠；鉬酸銨：天津市風船化學試劑科技有限公司；濃硫酸：上海試劑一廠；過氧化氫30%：天津市北聯(lián)精細化學品開發(fā)有限公司；1-氨酸-2-萘酚-4-磺酸：上海潤捷化學試劑有限公司；無水亞硫酸鈉：天津市華東試劑廠；亞硫酸氫鈉：天津市化學試劑批發(fā)公司；氯化鈉：天津金匯太亞化學試劑有限公司。

LH-12固液兩用超臨界萃取制備系統(tǒng)：青島利和萃取科技有限公司；XMTD-204型數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋：天津市歐諾儀器儀表有限公司；UV-7504型紫外可見分光光度計：上海欣茂儀器有限公司；AUY-220電子分析天平：日本SHIMADZU（島津）公司；DL-6000型低速冷凍離心機：上海安亭科學儀器廠；DGGH-3型電熱鼓風干燥箱：天津市天宇實驗儀器有限公司。

1.2 試劑的配制

1.2.1 定磷試劑

取0.5 g 1-氨酸-2-萘酚-4-磺酸加到200mL新鮮配制的15%亞硫酸氫鈉溶液中，然后再加入1.0 g無水亞硫酸鈉。過濾，置于棕色瓶中，貯存于4℃條件下，一周內(nèi)使用。

1.2.2 標準磷試劑

精確稱取在105℃干燥至恒重的磷酸二氫鉀0.439 4 g，用水溶解于100mL容量瓶中，并加水至刻度，混勻。此溶液每毫升含1mg磷。置聚乙烯瓶貯于冰箱中保存。準確吸取上述磷標準貯備液1.00mL于100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻（此溶液每毫升含10μg磷）。

1.3 樣品磷含量的測定

1.3.1 總磷含量的測定

取芝麻油渣加入適量電解質(zhì)氯化鈉、95%乙醇，5 000 r/min下離心30min，將上清液稀釋后，取1mL稀釋溶液移到12mL試管中，加入0.5mL 10mol/L的硫酸，放入干燥箱中在150℃～160℃下加熱至少3 h。然后加入2滴30%過氧化氫，繼續(xù)加熱1.5 h。趁熱依次加入4.4mL水、0.2mL 5%鉬酸銨和0.2mL定磷試劑。混勻后，沸水浴7min，830 nm下測定吸光度，若吸光度超過標準曲線的范圍，進行適當稀釋后再次測定吸光度。

1.3.2 無機磷含量的測定

取芝麻油渣加入電解質(zhì)氯化鈉，95%乙醇，5 000 r/min下離心30min，將上清液稀釋后，取1mL稀釋溶液移到12 mL試管中，用水補到4.4 mL，然后依次加入0.5 mL 10mol/L的硫酸、0.2mL 5%鉬酸銨和0.2mL定磷試劑，沸水浴7min后，測定吸光度。

1.3.3 磷含量的計算

根據(jù)標準曲線的線性方程求出對應吸光度下的磷含量M。

樣品含磷量（μg）=M×V×K

式中：V為待測液的體積，mL；K為稀釋倍數(shù)。

實際含磷量=總含磷量-無機磷含量

1.4 超臨界CO2萃取芝麻磷脂的工藝

將芝麻油渣干燥成芝麻餅粕后粉碎過篩，取20目～40目為原料，將原料定量裝入萃取釜，儲罐壓力＞5MPa，進行SC-CO2萃取，通過萃取壓力、萃取溫度、萃取時間的改變來確定最優(yōu)條件。萃取完畢后在分離釜中回收芝麻油脂，冷藏備用。超臨界萃取得到的油脂經(jīng)適當?shù)乃撃z處理、分離以及正己烷溶解、丙酮沉淀即可得到磷脂。

2 結果與分析

2.1 磷標準曲線及油渣中磷脂含量的測定

按照表1中的方法進行磷標準曲線的測定，以含磷量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制磷標準曲線，見圖1。

表1 磷標準曲線操作表Table1 Pstandard curveoperating table

由圖1可以看出，標準曲線在磷含量0～20μg/mL范圍內(nèi)線性關系良好。因此該圖可以作為磷含量的標準曲線，標準曲線的回歸方程為y=0.026 8x+0.005，相關系數(shù)R2=0.992。

圖1 磷標準曲線Fig.1 Phosphorusstandard curve

在GB/T 5537-2008《糧油檢驗磷脂含量的測定》中，磷脂含量的測定過程如下：根據(jù)試樣的磷脂含量，用坩堝稱取制試樣，加氧化鋅，先在電爐上緩慢加熱至樣品變稠，逐漸加熱至全部炭化，將坩堝送至550℃～600℃的馬弗爐中灼燒至完全灰化（白色），時間約2 h。取出坩堝冷卻至室溫，用鹽酸溶液溶解灰分并加熱至微沸，5min后停止加熱，待溶解液溫度降至室溫，將溶解液過濾注入100mL容量瓶中，每次用大約5mL熱水沖洗坩堝和濾紙共3次～4次，待濾液冷卻到室溫后。用氫氧化鉀溶液中和至出現(xiàn)混濁，緩慢滴加鹽酸溶液使氧化鋅沉淀全部溶解，再加2滴。最后用水稀釋定容至刻度，搖勻，在650 nm下測定其吸光度。

本試驗中，參照GB/T 5537-2008采用優(yōu)化的鉬藍比色法進行磷脂含量的測定。取芝麻油渣加入適量電解質(zhì)氯化鈉、95%乙醇，5 000 r/min下離心30min，將上清液稀釋后，取1mL稀釋溶液移到試管中，加入10mol/L的硫酸，放入干燥箱中在150℃～160℃下加熱3 h。然后加入2滴30%過氧化氫，用過氧化氫代替GB/T 5537-2008中的氧化鋅，過氧化氫是一種強氧化劑、反應活性強，能降解有機磷，使其生成磷酸鹽，繼續(xù)加熱1.5 h。然后和鉬酸銨結合，在1-氨酸-2-萘酚-4磺酸作用下生成磷鉬藍，混勻后，沸水浴7 min，830 nm下測定吸光度。在此方法中，省去了GB/T 5537-2008中電爐加熱和馬弗爐灼燒的步驟，操作相對簡便，測定快速，準確度較高。

在本研究中，以上述標準曲線為依據(jù)，測得本芝麻油渣中磷脂的含量為1.169%。

2.2 超臨界CO2萃取芝麻油脂的條件

2.2.1 萃取壓力對出油率的影響

在裝料量為400 g，萃取溫度33℃，萃取時間120min，CO2流量10 L/h，粒徑范圍20目～40目的條件下，研究萃取壓力對出油率的影響，結果見圖2。

由圖2可見，壓力是超臨界CO2萃取中最重要的操作參數(shù)，也是影響芝麻油脂萃取最關鍵的因素。在一定溫度下，出油率隨萃取壓力的升高而增大，在14MPa～ 18MPa之間，這種增加幅度有所減少。而且過高的壓力不僅對設備和操作提出更高的要求，生產(chǎn)成本也會相應增加。因此，最佳的萃取壓力為18MPa。

圖2 萃取壓力對出油率的影響Fig.2 Effectofextraction pressureon oilyield

2.2.2 萃取溫度對出油率的影響

在裝料量為400 g，萃取壓力18MPa，萃取時間120min，CO2流量10 L/h，粒徑范圍20目～40目的條件下，研究萃取溫度對出油率的影響，結果如圖3。

圖3 萃取溫度對出油率的影響Fig.3 Effectof extraction temperatureon theyield of oil

溫度是除壓力之外的另一個重要參數(shù)[13]。溫度對超臨界CO2萃取的影響有兩個方面：一是增加溫度，分子的擴散系數(shù)增大，超臨界CO2流體的黏度下降，使傳質(zhì)系數(shù)增加，有利于萃取；二是溫度增加，超臨界CO2流體密度減小，成分溶解度下降，不利于萃取。實驗結果表明，溫度較低時，隨著溫度提高，出油率下降，此時，超臨界CO2流體的溶解能力的下降起主要作用。當溫度超過39℃時，出油率隨溫度的增加而增加，此時超臨界CO2流體的傳質(zhì)系數(shù)的增大起主要作用。但溫度過高會增加操作能耗，使成本增加。因此，萃取溫度取為45℃。

2.2.3 萃取時間對出油率的影響

在裝料量為400 g，萃取壓力18 MPa，萃取溫度45℃，CO2流量10 L/h，粒徑范圍20目～40目的條件下，研究萃取時間對出油率的影響，結果如圖4。

圖4 萃取時間對出油率的影響Fig.4 Effectof extraction timeon theoilyield

由圖可見，隨著時間的增加，收油率逐漸增高，前90min，出油率增加較為顯著，之后，增加緩慢，120min幾乎萃取完全，時間再延長，出油率增加不明顯，可能會增加油之外的其它雜質(zhì)。從提取效率出發(fā)，較為適宜的提取時間為120min。

綜上，可確定超臨界萃取芝麻油脂的最優(yōu)工藝條件為：CO2流量10 L/h，原料粒徑范圍20目～40目，萃取壓力18MPa，萃取溫度45℃和萃取時間120min，油脂萃取率達到12.5%。

將一定量蒸餾水添加到超臨界萃取得到的油脂中，在80℃下加熱并攪拌30min，進行水化脫膠，之后將其在4 000 r/min下離心10min。吸取水化脫膠混合物的中間磷脂富集層，用適量正己烷溶解并用丙酮作沉淀劑，抽濾、真空干燥得到磷脂，磷脂的提取率為35.58%，所得磷脂的純度為65.90%。

3 結論

參照GB/T 5537-2008采用優(yōu)化的鉬藍比色法建立磷脂的分析方法，并對芝麻油渣中磷脂含量進行測定，優(yōu)化條件：將氧化鋅用過氧化氫代替，過氧化氫是一種強氧化劑、反應活性強，能降解有機磷，使其生成磷酸鹽然后和鉬酸銨結合，在1-氨酸-2-萘酚-4磺酸作用下生成磷鉬藍，通過建立標準曲線用分光光度法測定分析芝麻油渣中的含磷量，測定快速，準確度較高。

對超臨界CO2萃取芝麻油脂工藝進行研究，確定了超臨界萃取芝麻油脂的最優(yōu)工藝條件，即：CO2流量10 L/h，原料粒徑范圍20目～40目，萃取壓力18MPa，萃取溫度45℃和萃取時間120min，油脂萃取率達到12.5%。將超臨界萃取得到的油脂進行水化脫膠，離心分離得到磷脂富集層，用正己烷溶解并用丙酮沉淀，得到芝麻磷脂，磷脂的提取率為35.58%，所得磷脂的純度為65.90%。

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Study on Supercritical Fluid Extraction and Analysis of Phospholipids in Sesame Sediment

ZHAOYan-qiao，WANGCui-ping，CHEN Lin，SHAOYan-ping，ZHOUQiu-ling，LIJian-ying
（CollegeofBiotechnology and Food Science，Tianjin UniversityofCommerce，Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology，Tianjin 300134，China）

Sesame phospholipid was extracted using sesame sediment as raw material.The analysismethod of phospholipid，for the purposeofmeasuring the contentof phospholipid in sesame sediment，wasestablished by using theoptimizedmolybdenum blue colorimetric according toGB/T 5537-2008.The effectsofextraction pressure，temperature，time on oil yield in the processof supercriticalCO2extracting sesame phospholipid to determine the optimum extraction conditions.The results showed that the optimized Molybdenum blue colorimetric method tomeasure and analyze the contentofphospholipid would bemore efficientand precise.The optimized supercritical CO2extraction conditionswould be：the flow rate of CO210 L/h，material size range from 20 to 40 mesh，extraction pressure 18 MPa，extraction temperature 45℃and extraction time 120min，the extraction rate ofoil could be up to 12.5%.The oilobtained by supercriticalextractionwas degummed withwater，separated by centrifugalmachine to get the enrichmentof phospholipid，and then itwas dissolved with hexane and precipitated with acetone，finally the sesame phospholipid wasobtained.The extraction ratewas35.58%，and the purity of the phospholipidswas65.90%.

sesame sediment；phospholipids；molybdenum blue；supercriticalextraction

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.23.011

2016-02-17

國家級“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目（201410069029）；天津市高校科技發(fā)展基金項目（140023）

趙彥巧（1979—），女（漢），副教授，博士，研究方向：天然產(chǎn)物的提取與分離。