葵花籽油制備共軛亞油酸中共軛條件的研究

鄧澤元

（菏澤中禾健元生物科技有限公司，山東菏澤 274600）

共軛亞油酸（Conjugated Linoleic Acid，CLA）是一類含有順式和反式共軛雙鍵的十八碳二烯酸異構體的總稱。一般認為CLA存在的同分異構體有16種。經過研究發現，CLA主要存在的形式有以下4種：9c,11t-CLA、10t,12c-CLA、9t,11t-CLA、10t,12t-CLA。其中9c,11t-CLA是唯一能被動物細胞吸收進入其磷脂層的異構體，也是與人類和動物營養相關最大、最具有生物活性的CLA[1-3]。CLA具有改善骨質密度、提高機體免疫力、促進脂質氧化分解等生理功能，對癌癥、骨質疏松、動脈粥樣硬化有一定的抗性作用，還具有減肥降脂的功效[4-5]。

普通植物油中幾乎不含CLA，所以如何以較低成本制備出純度較高的共軛亞油酸成為食品領域研究的焦點[6]。

堿催化異構化法是使用最廣泛和最經濟的一種制備共軛亞油酸的工業化方法。堿催化異構化法制備共軛亞油酸的原料主要是亞油酸和各種富含亞油酸的天然植物油[7]。葵花籽油又名向日葵油，不飽和脂肪酸豐富，含55%～74%的亞油酸，可成為制備共軛亞油酸的良好材料[8]。本文以高亞油酸含量的葵花油為原料，采用單因素法優化葵花油堿異構化法制備CLA的條件。

共軛亞油酸在紫外區234 nm處有特征吸收峰，而亞油酸卻沒有。利用這一特征，色譜上常在這個波長下檢測CLA的存在和含量，CLA的分析檢測方法常用的有紫外檢測法和氣相色譜法，最佳的是氣相色譜法分析測定CLA各種異構體組分[9-12]。

1 材料與方法

1.1 材料

葵花籽油（亞油酸含量65%），來自菏澤中禾健元生物科技有限公司；諾維信脂肪酶435，購自丹麥諾維信公司；強堿催化劑（乙醇鈉、乙醇鉀等），購自淄博富喜爾化學有限公司；鹽酸、無水乙醇、氫氧化鈉、無水硫酸鈉、氯化鈉均為分析純；三氟化硼甲醇溶液15%、正庚烷、甲醇均為色譜純。

1.2 儀器

旋轉蒸發儀RE-52AA，上海亞榮生化儀器有限公司；電子天平YP6002，余姚市金諾天平儀器有限公司；紫外可見光分光光度計T6新世紀，北京普析通用儀器有限責任公司；真空干燥箱，數顯恒溫水浴鍋HH-4，上海力辰邦西儀器科技有限公司；循環水式多用真空泵SHZ-D（Ⅲ），河南予華儀器有限公司；氣相色譜儀A90E，上海儀盟科技有限公司；FID檢測器，載氣為高純氮氣，燃氣氫氣，助燃氣體空氣，色譜柱HP-INNOWAX（30 m×0.25 mm，0.5 μm）。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料理化性質檢驗及脂肪酸組成檢測

過氧化值的測定參考《食品安全國家標準 食品中過氧化值的測定》（GB 5009.227—2016）；酸價的測定參考《食品安全國家標準 食品中酸價的測定》（GB 5009.229—2016）；水分及揮發物的測定參考《食品安全國家標準 食品中水分的的測定》 （GB 5009.3—2016）。

1.3.2 葵花籽油制備亞油酸乙酯

稱取一定量精煉葵花籽油，加入無水乙醇（醇油摩爾比4∶1），加入諾維信脂肪酶435，添加比例占油脂質量的3%～5%，恒溫70 ℃攪拌，反應24～36 h。分離過濾脂肪酶，80～90 ℃真空旋蒸脫水脫醇，得到亞油酸乙酯。

1.3.3 亞油酸乙酯共軛化轉化生成共軛亞油酸乙酯

將一定量的亞油酸乙酯（要求水分含量低于0.2%）加入到500 mL圓底燒瓶中，打開真空泵（真空度0～500 Pa）加熱升溫至一定溫度，添加一定量的強堿性催化劑，繼續真空恒溫反應一段時間后，冷卻降溫至室溫，得到共軛亞油酸乙酯。

1.3.4 單因素試驗方法

（1）不同反應時間對共軛轉化率、CLA含量的影響。稱取葵花籽油100 g，選取初始反應溫度為140 ℃，加堿量為油脂質量的6%，考察不同反應時間（1 h、 2 h、3 h和4 h）對共軛轉化率及CLA含量的影響。

（2）不同反應溫度對轉化率、CLA含量的影響。稱取100 g葵花籽油，選取堿添加量為6%，反應時間2 h，考察不同溫度（120 ℃、130 ℃、140 ℃、150 ℃和160 ℃）共軛轉化率及CLA含量的影響。

（3）不同催化劑用量對轉化率、CLA含量的影響。稱取100 g葵花籽油，選取140 ℃，反應時間2 h的條件，考察不同催化劑用量（3%、4%、5%、6%和7%）對轉化率及CLA含量的影響。

1.3.5 共軛亞油酸乙酯堿醇皂化酸化得到共軛亞油酸

稱取原料質量30%的氫氧化鈉，并溶解于原料3倍質量的50%乙醇水中，加入到共軛亞油酸乙酯中，于80 ℃恒溫攪拌反應4～8 h。用約為皂腳質量10%的稀鹽酸（50%體積分數）攪拌酸解，后在70 ℃恒溫下靜置分液，油層加水反復水洗，直至水層pH值檢測為中性結束。取油層于旋轉蒸發儀內，85～100 ℃ 旋蒸脫水，檢測水分低于1%。檢測樣品用無水硫酸鈉脫水24 h。

1.3.6 脂肪酸參考質量指標

共軛亞油酸作為新資源食品，其質量指標見表1。共軛轉化率、共軛亞油酸的面積百分比計算公式如下：

表1 共軛亞油酸的質量指標

1.3.7 脂肪酸檢測條件

脂肪酸組成的測定參考《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》（GB 5009.168—2016）；氫氣流量40 mL/min，空氣流量450 mL/min，尾吹氣流量（N2）15 mL/min，設定溫度210 ℃，保持時間 30 min，運行時間30 min，分流比30∶1。脂肪酸前處理方式參考GB 5009.168—2016脂肪的皂化和脂肪酸的甲酯化方法。

2 結果與分析

2.1 葵花籽油、共軛亞油酸脂肪酸檢測數據對比

由表2知， 葵花籽油轉化共軛亞油酸前后飽和脂肪、不飽和脂肪基本無變化，亞油酸轉化為共軛亞油酸，含量大幅下降；共軛亞油酸含量上升。

表2 葵花籽油、共軛亞油酸脂肪酸檢測數據對比

2.2 反應時間對轉化率的影響

由圖1可知，隨著反應時間的延長，共軛亞油酸轉化率和共軛亞油酸含量都呈急速上升趨勢，反應時間在2 h時轉化率和共軛亞油酸含量處于最大值。但當反應時間超過2 h后轉化率呈現下降趨勢，共軛亞油酸含量也隨之下降，但變化幅度差異不大，綜合考慮，選取反應時間2 h。

圖1 反應時間對轉化率的影響

2.3 催化劑用量對轉化率的影響

由圖2可知，隨著催化劑用量的增加，轉化率和共軛亞油酸含量都呈上升趨勢，當用量上升到6%時，轉化率和共軛亞油酸含量都處于最高值，但當催化劑用量繼續上升時，共軛亞油酸含量和轉化率反而下降，同時成本也上升。考慮強堿性催化劑遇水分解，大量催化劑快速加入到含水原料中，使得分解反應加快，多余的水分蒸發不及時，反而加速了皂化反應的發生，生成副產物過多，使得催化劑效果變差，影響結果。綜上，催化劑選用6%為最優條件。

圖2 催化劑用量對轉化率的影響

2.4 溫度對轉化率的影響

由圖3可知，隨著溫度的升高，共軛亞油酸含量和轉化率先是急速上升而后轉化率趨于平穩，但共軛亞油酸含量下降。圖3中隨著溫度上升，轉化率基本不變，但共軛亞油酸主要異構體含量下降上升，原因可能是溫度，全順式異構體（共軛亞油酸C18:2，9c,12c異構體）和全反式異構體（共軛亞油酸9t,11t和10t,12t異構體）的含量提高，導致共軛亞油酸主要異構體的含量下降。綜合考慮，最優反應溫度設定為140 ℃。

圖3 反應溫度對轉化率的影響

3 結論

本文初步探討了葵花籽油制備共軛亞油酸過程中共軛化的條件，葵花籽油混合無水乙醇，通過酶催化得到亞油酸乙酯，以亞油酸乙酯為原料，采用無溶劑堿催化共軛化得到共軛亞油酸乙酯，經皂化酸化得到共軛亞油酸。通過單因素試驗得到共軛化過程中最優的反應條件，即反應溫度140 ℃，催化劑用量6%，反應時間2 h。在最優條件下共軛亞油酸（共軛亞油酸C18:2，9c,11t和10t,12c異構體）含量達到63.03%，共軛亞油酸C18:2，9c,12c和共軛亞油酸9t,11t和10t,12t含量均符合要求，共軛化轉化率97.82%。