甲醇溶剂法分离蚕蛹油多不饱和脂肪酸

蒋艳忠

(广西工业职业技术学院，广西 南宁 530001)

甲醇溶剂法分离蚕蛹油多不饱和脂肪酸

蒋艳忠

(广西工业职业技术学院，广西 南宁 530001)

采用甲醇溶剂法分离蚕蛹油多不饱和脂肪酸。通过单因素实验探讨了温度、甲醇浓度、甲醇脂肪比、时间对多不饱和脂肪酸分离效果的影响，然后通过正交实验确定了多不饱和脂肪酸分离的较佳条件。结果表明，适宜的分离条件为：温度-10℃，甲醇浓度90%(w)，甲醇脂肪比2.5，结晶时间30min，在上述条件下多不饱和脂肪酸得率为62.3%，含量由71.0%提高到95.8%。

甲醇；分离；蚕蛹油；多不饱和脂 肪酸

我国蚕蛹资源丰富，每年可副产约50万t干蚕蛹[1]。蚕蛹中油脂含量相当丰富，约占蚕蛹干基的25%～30%，且油脂总量的70%左右为不饱和脂肪酸，分别为油酸、亚油酸、α-亚麻酸[2]。蚕蛹油中的不饱和脂肪酸，可防治心脑血管、肝炎、肝硬变，具有抗肝纤维老化作用；还能促进脑内核酸蛋白质及单胺类神经递质的合成，明显提高智力和视力，改善记忆[3]。因此，蚕蛹油中多不饱和脂肪酸的开发具有巨大的应用前景。

甲醇溶剂法是利用饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸在甲醇溶剂中溶解度的差异及其凝固点的不同分离混合脂肪酸[4]。该法操作简便，设备简单，在低温下进行能比较完全地保留其营养成分和生理活性，且溶剂回收方便，分离效果好。本文对甲醇溶剂法分离蚕蛹油多不饱和脂肪酸的主要操作条件进行了系统研究。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

干蚕蛹(外购)，蚕蛹油(石油醚浸提法提取出来的油品)，去离子水，石油醚（60～90℃）、氢氧化钠，无水硫酸钠，浓盐酸，甲醇(均为分析纯)。

BS124S电子分析天平，FW100 型高速万能粉碎机，HH-S型水浴锅，JB50-D型增力电动搅拌机，BCD-268WBCS海尔冰箱，HS-4(B)型恒温浴槽，SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，LABOROTA400旋转蒸发器，2WAJ型阿贝折射仪，Agilent6890型气相色谱仪。

1.2 混合脂肪酸的制备[5]

称取一定量的蚕蛹油，加入4倍量的4%氢氧化钠-甲醇溶液，65℃恒温水浴皂化回流1h，冷却至室温，加入适量水溶解皂化物，再加少量石油醚萃取不皂化物。取水层加1倍量水稀释，10%盐酸酸化，静置分层，石油醚萃取有机相，合并有机相并水洗至中性，无水硫酸钠干燥，减压旋转蒸发，回收石油醚，得混合脂肪酸。

1.3 甲醇溶剂分离多不饱和脂肪酸[6]

将一定浓度的甲醇溶液按设定的甲醇脂肪比加入到上述所得的混合脂肪酸（FFA）中，在设定的温度、时间下进行结晶，将所得的液固混合物过滤分离，滤液真空蒸发，回收甲醇，即得成品多不饱和脂肪酸。

1.4 多不饱和脂肪酸的分析

成品的理化指标测定方法参见文献[7]。脂肪酸甲酯化方法参见文献[8]。多不饱和脂肪酸的气相色谱分析条件为：HP-1非极性毛细管柱（30m×0.53mm×0.25μm）；脉冲分流方式进样，分流比50∶1；载气为N2，流速为36mL·min-1，H2流速36mL·min-1，空气流速360mL·min-1；进样口温度280℃，柱前压13.79kPa；检测器温度290℃；程序升温：柱初温150℃，以20℃·min-1升温至200℃，再以2℃·min-1升温至230℃，保持1min，最后以10℃·min-1升温至280℃，保持5min。

2 结果与讨论

2.1 温度、甲醇浓度、甲醇脂肪比、时间对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响

2.1.1 温度的影响

在甲醇浓度90%，甲醇脂肪比2.0∶1，时间30min的条件下，考察了温度对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响，结果见图1。结果表明，不饱和脂肪酸的纯度随温度的降低而增大，当降到-10℃以后变化不明显。得率则随温度的降低而下降，这是由于温度越低多不饱和脂肪酸越易结晶析出，导致得率下降。综合考虑成本及多不饱和脂肪酸的纯度和得率，确定适宜结晶温度为-10℃。

图1 温度对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响Fig.1 Effects of temperature on free fatty acid

2.1.2 甲醇浓度（w%）的影响

在甲醇中加水目的是降低饱和脂肪酸溶解度[9]，而且通过加水可提高结晶温度且形成的晶粒硬而稳定，但加水过量会使形成的晶粒松软易碎，不易过滤，操作困难。本实验在温度-10℃，甲醇脂肪比2.0，时间30min的条件下，考察了甲醇浓度对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响，结果见图2。结果表明，多不饱和脂肪酸的纯度随甲醇浓度的升高而降低，达95%以后降低明显；而多不饱和脂肪酸的得率则随甲醇浓度的升高而增加，到90%以后增加缓慢。综合考虑，确定适宜甲醇浓度为90%。

图2 甲醇浓度对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响Fig.2 Effects of Methanol concentration on free fatty acid

2.1.3 甲醇脂肪比的影响

在温度-10℃，甲醇浓度90%，时间30min的条件下，考察了甲醇脂肪比对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响。结果见图3。结果表明，在甲醇脂肪比为2.5时得到的多不饱和脂肪酸纯度最高且得率较高。故选为甲醇脂肪比2.5（v/w）。

图3 甲醇脂肪比对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响Fig.3 Effects of methanol fat ratio on free fatty acid

2.1.4 结晶时间的影响

在温度-10℃，甲醇浓度90%，甲醇脂肪比2.5的条件下，考察了结晶时间对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响，结果见图4。结果表明，30min后时间对产品的纯度影响不明显，而得率则随着时间的延长而持续下降。综合考虑选用30min。

2.2 正交试验优化工艺条件

图4 结晶时间对多不饱和脂肪酸得率及纯度的影响Fig. 4 Effects of crystallization time on free fatty acid

在单因素试验的基础上，选取温度（A）、甲醇浓度（B）、甲醇脂肪比（C）和结晶时间（D）4个因素，以不饱和脂肪酸的纯度和得率为评价指标，采用四因素三水平的正交试验L9(34)，优化工艺条件。正交实验因素水平见表1，正交实验设计及结果见表2，极差分析见表3、表4。

表1 正交实验因素水平Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment

表2 L9(34)正交实验设计及结果Tab.2 L9(34) Orthogonal experiment design and results

表3 不饱和脂肪酸纯度极差分析Tab.3 Range analysis of unsaturated fatty acid purity

表4 不饱和脂肪酸得率极差分析Tab.4 Range analysis of unsaturated fatty acid yield

从表3中的极差分析可以看出，4因素对不饱和脂肪酸纯度影响的主次顺序为B＞A＞C＞D，即甲醇浓度影响最大，结晶时间影响最小，以纯度为评价指标时最佳工艺条件为A3B1C2D2。从表4的极差分析可知，4因素对不饱和脂肪酸得率影响的主次顺序为A＞B＞D＞C，即温度影响最大，甲醇脂肪比影响最小，以得率为评价指标时最佳工艺条件为A1B3C1D1。不饱和脂肪酸的纯度随温度的降低而升高，而得率则相反，经极差分析温度对纯度及得率的影响均较大，因此综合考虑选用-10℃；甲醇浓度对不饱和脂肪酸的纯度影响显著，浓度低纯度高，综合考虑成本选用甲醇浓度90%；甲醇脂肪比对不饱和脂肪酸纯度影响较得率影响大，考虑成本及回收，选用甲醇脂肪比为2.5；结晶时间对不饱和脂肪酸纯度影响很小，而时间长得率小，为了提高效率及提高不饱和脂肪酸得率，选用结晶时间30min。在上述条件下所得多不饱和脂肪酸纯度达95.8%，得率达62.3%。

2.3 成品组成及理化指标

参照文献[7]、[8]对蚕蛹油多不饱和脂肪酸提纯前后进行品质分析，结果见表5。由表5可知，提纯后碘值、酸值明显提高，说明成品的不饱和程度高。过氧化值降低，说明经过低温溶剂提纯后酸败物质下降。经色谱分析不饱和脂肪酸相对含量由71.0%提高到95.8%。

表5 多不饱和脂肪酸成品理化指标Tab.5 Physical and chemical index of Polyunsaturated fatty acid products

3 结论

1) 试验结果表明，甲醇溶剂可以分离提纯蚕蛹油多不饱和脂肪酸，操作简便，所用试剂可回收，适合于工业化生产。

2) 通过对多不饱和脂肪酸得率及纯度的综合考虑，甲醇溶剂法分离蚕蛹油中多不饱和脂肪酸的较适宜条件为：温度-10℃，甲醇浓度90%，甲醇脂肪比2.5，结晶时间30min，此时产品得率为62.3%，多不饱和脂肪酸含量由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] 蒋艳忠.无水乙醇提取蚕蛹油的工艺研究[J].食品工业，2013(4)：80-82.

[3] 江苏新医学院.中药大辞典[M].上海：上海科学技术出版社，1986：17-62.

[4] 冯光炷，张玉军.油脂化工产品工艺学[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5] 蒋艳忠.尿素包合法分离蚕蛹油中多不饱和脂肪酸[J].化学研究与应用，2008，20(3)：363-366.

[6] 陈晨，李国荣，李建科，等.蚕蛹油不饱和脂肪酸提取及氧化稳定性研究[J].中国油脂，2012，37(4)：20-24.

[7] 卢艳杰.油脂检测技术[M].北京：化学工业出版社，2003：107-243.

[8] 王肇慈.粮油食品品质分析[M].北京：中国轻工业出版社，2000：58.

[9] 张宏生，陈浩.用溶剂法分离混合脂肪酸[J].中国油脂，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年度广西教育厅科研立项项目(201106LX776)

蒋艳忠（1970-），女，汉族，广西全州人，硕士，副教授，从事天然物提取、应用化工的教学和科研

2014-04-08