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从杏仁中提取亚油酸的工艺研究

从杏仁中提取亚油酸的工艺研究

Process of linoleic acid extract from almond

学生姓名:李浩

学号:0916********

摘要

本设计在实验中采用了不同压力、不同温度、不同时间、以及不同CO2流量进行杏仁中的提取实验确定了粒度80目、无水乙醇为溶剂选取了影响提油率的主要因素并进行了正交实验得到了最佳提取条件。并结合超临界CO2流体萃取技术,运用得到的最佳提取条件确定一套既高效又节省能源的提取工艺。能够提供一个低温,无氧的惰性环境,适于热敏性功能成分的提取和分离,而且萃取物及萃余物皆无溶剂残留,即提高了萃取物的安全性,同时萃取剩余物亦可继续作为生产其他产品的原料,提高原料综合利用价值,减少资源浪费。利用气相色谱法对萃取物中亚油酸进行定性定量分析。为今后某些物质的分离提取工艺条件优化研究奠定技术基础。

在本设计中,以传统的工艺理念为基础,继承与发展,取其精华,去其糟粕,尽量克服传统工艺流程中存在的不足,更大提高亚油酸提取率。从而使其功能特性得到了进一步提升和利用,为以杏仁为原料制备亚油酸提供了很好的条件,进而为亚油酸提取工艺应用领域的拓展创造了必要的前提条件。同时对正常环境条件下和异常环境条件下酶等因素对亚油酸的影响进行研究,从而阐明环境因素对亚油酸分离提取的影响,有助于进一步提高亚油酸的产率。

关键词:超临界CO2流体萃取;亚油酸;气相色谱;工艺条件优

第一部分文献综述

1.研究背景

亚油酸是一种脂肪酸。亚油酸与其他脂肪酸一起,以甘油酯的形式存在于动植物油脂中。动物脂肪中的含量一般较低,若干种植物油中含量较高。亚油酸为无色油状液体。熔点-5℃,沸点229~230℃(16毫米汞柱),相对密度0.9022 (20/4 ℃)。不溶于水,溶于乙醚、氯仿等有机溶剂中。在空气中易发生自氧化。用硒在200℃或以氮的氧化物处理时,转变为反式亚油酸。氢化时先变成12-十八(碳)烯酸和油酸,进一步氢化变成硬脂酸。亚油酸是人和动物营养中必需的脂肪酸。亚油酸的钠盐或钾盐是肥皂的成分之一,并可用作乳化剂等表面活性剂。在医药上可用于治疗血脂过高和动脉硬化等症。其铝盐可用于制造油漆、涂料等。下文就亚油酸做简要概述:

1.1 亚油酸概述

亚油酸是人体不能合成,或是合成的量远不能满足需要的脂肪酸,叫做必需脂肪酸。亚油酸是公认的唯一的必需脂肪酸。由于亚油酸能降低血液胆固醇,预防动脉粥样硬化而倍受重视。研究发现,胆固醇必须与亚油酸结合后,才能在体内进行正常的运转和代谢。如果缺乏亚油酸,胆固醇就会与一些饱和脂肪酸结合,发生代谢障碍,在血管壁上沉积下来,逐步形成动脉粥样硬化,引发心脑血管疾病。

1.2亚油酸性质特性

为了让亚油酸在食品工业中被更广泛的应用,系统地介绍和评述亚油酸的功能特性。其功能特性主要有光谱特征、层析、氧化稳定性、抗氧化性、吸收、代谢、转化及安全性。现分述如下:

1.21 光谱特征

有机化学研究证明,烯烃和炔烃在远紫外有特定的吸收峰。研究发现,共轭亚油酸

在近紫外区234 nm有特征吸收峰,亚油酸在该区域没有吸收峰[2]。因此,可以采用紫外分光光度法检测亚油酸的存在及含量。物质吸收红外光引起分子震动而形成的光谱为红外光谱,不同物质具有不同的官能团,其在红外光谱中具有不同的吸收峰。因此,红外光谱特别适合于有机化合物官能团的鉴定和物质含量的测定。研究证明,亚油酸在红外900~1000cm处有吸收峰,顺反共轭共轭亚油酸在985cm和950cm处有两个吸收峰[3]。因此,可以采用红外分光光度法测定共轭亚油酸异构体的含量。

1.2.2 层析性质

层析法在物质分离尤其是在生化物质的分离纯化及分析鉴定工作中是较常用的方法之一,但该方法对于亚油酸异构体的分离鉴定是比较困难的,因为不饱和脂肪酸的双键在层析前处理的离子化过程中容易发生烯丙基断裂以及双键迁移,发生异构化,同时烃的顺反异构体具有十分相似的质谱。因此,层析法难以准确测定不饱和脂肪酸中双键的原始位置和空间结构。在亚油酸层析时,为了准确鉴定异构体的种类和测定其含量,通常采用衍生化方法处理亚油酸,抑制其双键的迁移,可以通过亚油酸的杂环衍生物稳定电荷来抑制双键迁移。在实际工作中,用气相色谱/质谱(GC/MS)法分离亚油酸异构体时,一般采用BPX一70(熔合硅胶毛细管柱)或SP 2380毛细管极性柱进行分离检测。在用高效液相色谱法分离检测亚油酸时,一般采用柱或柱对亚油酸甲酯层析,以CH CN:H:0:85:15(V/V)洗脱进行分离,但该方法不能使亚油酸的异构体分开。20世纪末,Adlof 等发明了一种新型色谱分析方法[5],他们利用Ag 对亚油酸的特异性吸附,通过Ag 浸渍色谱柱(Ag 一HPLC)可以把大部分亚油酸异构体分开,但是该方法不能分离c一9和c一11异构体与其它―9,1 1一‖亚油酸异构体的混合物。

1.2.3 氧化稳定性

双键含有流动性较大的电子,这些电子很容易受到氧化剂的攻击而断裂,烯烃类物质在空气中容易被氧化成环氧化物、醛和酮等化合物。亚油酸在空气中很快被氧化分解成呋喃脂肪酸。亚油酸最不稳定,比亚油酸、亚麻酸和花生四稀酸的氧化速度还要快。亚油酸在50℃条件下,经过110 h以后,约80%的亚油酸被氧化,亚油酸经环状糊精包埋

微胶囊化处理,可以有效地防止亚油酸的氧化。

1.2.4 抗氧化性

亚油酸可以有效地防止不饱和脂肪酸形成过氧化物,但从结构上看,亚油酸并不具有抗氧化活性,因此,亚油酸在氧化过程中产生的一种氧化中间产物发挥了抗氧化的作用。据报道,用亚油酸抑制鸡肉贮存期间的氧化,增加了肉品颜色的稳定性。

Van den Berg 等[11]认为,亚油酸只具有轻微的防止亚油酸氧化的作用,其原因是亚油酸对氧更敏感,从而与亚油酸竞争氧化物质,避免亚油酸的氧化。有研究表明,在粮食中添加亚油酸后,由于不饱和脂肪酸含量降低,从而使鼠肝微粒体的氧化稳定性提高其它一些研究结果也表明,在饲料中添加共亚油酸,可以使体脂中多不饱和脂肪酸的含量下降。Cook 等[4]研究显示,饲料中添加亚油酸可有效地抑制猪肉冷冻贮存期间肌球蛋白的氧化,而且对肉品的颜色没有影响。

综上所述,亚油酸的抗氧化性并没有直接和充分的证据,但在动物实验的产品中显示出间接的氧化稳定性。这可能是饲喂添加了亚油酸的饲料之后,动物体脂中多不饱和脂肪酸的含量下降,有利于冷冻贮存期间肉色的稳定或是肉中的亚油酸与肉中的Fe离子整合,抑制了自由基的产生,防止肉品氧化,有利于贮存期问肉品色泽的稳定。也有可能是尚未发现的亚油酸的氧化产物防止了肉品的氧化,对冷冻贮存期间保持肉品的颜色起到了稳定作用。

1.2.5 吸收、代谢与转化特征

研究表明,无论是在消化道中合成的亚油酸,还是从食物中摄人的亚油酸,都通过人体血液循环而分布到全身。亚油酸甘油酯的吸收量与亚油酸甘油酯的吸收量相当,其吸收量以及经过转化掺人到组织脂质中的量与饮食中亚油酸的含量有关,吸收的亚油酸渗入到血脂、细胞膜及脂肪组织,或者经过代谢进一步合成一系列活性物质在老鼠体内,组织吸收亚油酸后,经过代谢生成亚麻酸和二十烷三烯酸,在羊肝中代谢生成花生四烯酸,花生四烯酸可以进一步合成二十烷类活性物质。

不同亚油酸异构体的B一氧化的速度是不同的。t 10,C 12-亚油酸在体内的积累比C

10,C 12-亚油酸多。由于亚油酸氧化速度较慢,则使亚油酰辅酶A积累,从而有可能促进亚油酰的酯化反应。

由此可见,亚油酰辅酶A的氧化相对比较困难,亚油酰辅酶A积累而有利于酯化反应或许是亚油酸被吸收后主要进人组织结构脂质当中的主要原因之一,这或许就是人体以及动物体内的亚油酸主要以e 9,t 11-亚油酸存在的主要原因。

1.2.6 安全性

大量的研究试验已证明,亚油酸既无毒也无任何副作用。美国Kraft食品营养系的一项研究表明,雄鼠被喂食含有1.5%亚油酸的食物(这个水平高于人体摄人上限的5O倍),每周对其进行毒性检测,没有发现任何有毒物质。经过36周后,雄鼠被解剖,也没有发现任何病理学症状。

2003年凌利等对亚油酸食品安全性毒理学进行试验研究进行了急性毒性、三项遗传毒性试验和30 d喂养试验,用其研制的亚油酸胶丸(亚油酸含量I>75%)对两种性别的SPF 级昆明种小鼠经口毒性,一次灌胃量达20 g/kg体重,2周内动物未见明显中毒症状,无动物死亡,按急性毒性分级标准规定,该亚油酸受试物属无毒级。三项遗传毒性试验(Ames、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验和小鼠精子畸形试验)结果均为阴性。30 d喂养试验结果表明,受试物亚油酸0.87 g/kg、2.20 g/kg和4.30 g/kg体重剂量对Wistar大鼠的临床检查、血液学、生化学、脏器重量和系数以及病理组织学等指标无明显影响,未发现亚油酸受试物有毒性作用。

1.3 亚油酸的生物学功能

亚油酸是一种非常令人感兴趣的类脂功能性因子,作为营养添加剂,美国、加拿大等国已开始大量用于农业和食品工业。越来越多的研究结果表明,亚油酸具有抑制肿瘤、调节脂质代谢、抑制脂肪沉积、促进生长发育等多种生理功能,下文即对近年来亚油酸的生物学功能研究进展作一扼要评述。

1.3.1对癌症的抑制作用

对癌症的抑制作用是亚油酸最引人注目的功能,也是最早被发现的功能。1978年M.W.Pariza及其同事在研究牛肉烧烤过程中诱变剂的形成时发现,生的和烧烤的牛肉组织中均含有抑制突(诱)变的成分,具有抗癌变特性[6]。

这一发现引发了人们把亚油酸作为抗癌物质进行研究的兴趣。他们(1991,1994)进行了如下实验,用含亚油酸的食物(在基本饮食中分别添加0.5%、1.0%、1.5%的亚油酸)喂养出生37天的老鼠,两周后,再给老鼠喂食致癌剂DMBA(7,12-二甲基苯并蒽),结果老鼠癌症的发病率分别下降了17%、42% 和50%,乳腺肿瘤的数目分别减少了32%、56% 和60%。当老鼠用低剂量(5 mg)的DMBA处理后,再用含0.05-0.5%亚油酸的食物长期喂养,结果发现乳腺肿瘤发病率的下降与亚油酸的添加量相关。用MNU(甲基亚硝基脲)代替DMBA作为致癌剂也能得出相同的结论,这说明亚油酸对肿瘤的生长具有抑制作用。

除乳腺癌外,亚油酸对皮肤癌、前胃癌、结肠癌等癌症均有抑制作用。Belury等人(1996)发现,在皮肤上涂上亚油酸也能抑制由DMBA-12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯诱导的老鼠表皮癌,这种结果与从食物中补充1.0%或1.5%的亚油酸所产生的抑制肿瘤效果类似。Schultz等人(1992)发现,生理浓度的亚油酸就能抑制人类恶性黑素瘤、结肠和直肠的癌细胞系的生长。

研究还发现,亚油酸不仅能抑制黑素瘤、白血病、间皮瘤和成胶质细胞瘤以及前列腺、卵巢癌细胞系的生长(Visonneau,1996),也能抑制两种人类肝细胞癌细胞系的生长(Yoon,1997),还能抑制一种能产生肺转移瘤的原发性犬前列腺细胞系的生长(Cornell,1997)。

到目前为止,已有好几个假设来解释亚油酸对癌症的抑制作用机理,这些假设包括:抑制核苷酸和蛋白质的合成、降低细胞增生活性、抗氧化机理、抑制DNA-加合物的形成等。尽管这些机理还相当模糊,但亚油酸对癌症的抑制作用是不可否认的。

1.3.2对脂质代谢及动脉硬化的影响

在采食致动脉硬化日粮的实验动物中进行的研究结果显示,日粮中添加亚油酸能够降低血浆低密度脂蛋白,抑制实验动物动脉硬化的发生。

Lee(1994)用添加0.5g/天(相当于0.5%)亚油酸的含0.1%胆固醇的日粮喂养兔子22周,发现兔子血清中低密度脂蛋白-胆固醇的浓度及血清中甘油三酯的浓度下降,从而减轻了动脉硬化病变的程度。Nicolosi(1997)等人用含0.12%胆固醇的食物喂养仓鼠,同样发现日粮中添加亚油酸可以降低血清中胆固醇及甘油三酯的浓度。Gavino等人(2000)报道,用添加亚油酸的含10%氢化椰子油和0.05%胆固醇的食物喂养仓鼠,在2-6个星期的喂养过程中,添加亚油酸的日粮可显著降低仓鼠血浆中甘油三酯和总胆固醇的浓度,但对高密度脂蛋白-胆固醇的浓度影响较少。Stangl等人(2000)也报道,采食添加3%亚油酸的日粮使老鼠肝脏胆固醇浓度下降41%,血清低密度胆固醇也显著减少。

亚油酸对脂质代谢的作用机理目前处于研究之中。Moya-Camarena等人(1999)认为,亚油酸通过结合和活化过氧化物酶体增生因子激活的受体α(PPARα)来调节代谢。Yang等(2000)研究结果表明,亚油酸抑制酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶的活性,这种酶可能与胆固醇的吸收有关。

1.3.3对免疫系统的影响

亚油酸参与免疫系统调节。Chew等人(1997)发现,在猪淋巴细胞培养介质中加入亚油酸,可以强化促有丝分裂剂诱导的淋巴细胞的胚细胞样转变、淋巴细胞毒力和巨噬细胞的杀伤力。Sugano(1998)和Yamasaki等人(2000)的研究结果显示,在动物实验中日粮亚油酸以剂量依赖的方式促进脾脏和血清免疫球蛋白IgG、IgM和IgA的增加。当亚油酸含量低于0.50%时,在生物体内可以增强脾淋巴细胞产生免疫因子,但对血清中免疫因子的含量没有影响。

Cook(1993)和Miller(1994)等人发现,亚油酸可降低禽、大鼠和小鼠经免疫刺激后的骨骼肌的异化,同时又不使免疫应答效应减弱。Hayek等人(1999)的研究结果显示,1%的亚油酸能使青年老鼠脾脏细胞的增生速度加快。

上述结果说明,亚油酸可以提高机体的免疫能力,这对于机体的抗病应急和生长发育具有非常重要的意义。一般地,在免疫系统遭受刺激之后机体所产生的组织分解(异化作用)会从诸如生长等重要生理过程中分走能量。研究结果显示,亚油酸对免疫系统和炎症反应的效果类似于鱼油,可能有相似的作用机理。但是,在注入内毒素的老鼠中亚油酸比鱼油更好地防止厌食和抑制生长等副作用。

1.3.4促进生长发育

亚油酸对动物的生长发育具有促进效果。Chin等人(1994)研究了食粮亚油酸对大鼠在孕期和哺乳期生长发育的影响。结果表明:当母鼠在妊娠期间与哺乳期间饲喂亚油酸,则幼鼠的重量较重,而幼鼠断乳后继续饲喂亚油酸,其增重明显高于不继续饲喂亚油酸者。此外,亚油酸对于由内毒素所产生的生长障碍,也具有抑制的效果,鸡与大白鼠注射大肠杆菌产生脂多糖所造成的体重减轻,可由饲料中添加亚油酸加以抑制;亚油酸亦可防止兔子注射内毒素造成的体重降低及食欲缺乏。

以上结果表明,亚油酸对生长发育有促进作用。当免疫系统遭受象细菌内毒素等外界因素的攻击时,亚油酸参与能量分配并可促进机体生长。由于在奶中发现有亚油酸,因此有人推测,亚油酸可能是以前未被认识的人体必需营养素之一。

1.3.5对脂肪沉积的抑制作用

越来越多的研究结果表明,亚油酸能够抑制脂肪沉积,提高瘦肉率。加拿大的研究者发现,猪日粮中添加2%的亚油酸能够减少饲料消耗,饲料转化率提高10%,屠体瘦肉率增加1.4%,皮下脂肪明显减少。Frank Dunshea的实验结果(2001年)也显示,在肥育猪日粮中添加1%亚油酸,猪脂肪沉积减少20%,背膘厚度下降24%,瘦肉率增加9%。Ostrowaka等人(1999)发现,日粮亚油酸含量在0%-1%之间变化时,猪的脂肪沉积呈线性下降,最多达31%,日粮亚油酸含量为0.5%时瘦肉沉积增加最多,达25%。

Szymczy等人(2001)在8-42日龄阶段小鸡日粮中添加0.5-1.5%亚油酸,与对照组相比,发现采食量、腹脂率显著降低,腿肌率显著增加。Simon等人(2000)给肉鸡饲喂1.8%亚油酸的日粮,发现肉鸡的肝脏和胸部脂肪含量显著下降,蛋白质含量增加,大腿肌肉

含量增加。

上述结果显示,亚油酸可抑制脂肪沉积,提高瘦肉率,具有重新分配营养物质的作用,可以说是一种最新发现调节能量代谢的营养剂。猪生长激素、β-兴奋剂虽能增加瘦肉率,但其残留对人类健康造成潜在危害,许多国家禁止使用。因此,亚油酸有望成为最有效的促肌肉生长的替代品。

亚油酸对身体脂肪的降低可归结于与减少脂肪沉积和增加脂肪细胞中脂肪酸的氧化分解。Brodie等人(1999)的研究表明,亚油酸至少以两种不同的方式抑制脂肪细胞的形成。在细胞增生阶段,用亚油酸处理能抑制细胞数目,并减少5-溴-2’-尿苷的结合和随后的分化;在分化诱导期(细胞达到融合)后用亚油酸处理3T3-L1细胞不影响细胞数目但抑制细胞分化。亚油酸对3T3-L1细胞分化的抑制作用是与剂量相关的。但Azain等人(2000)认为,饮食中的亚油酸通过减小脂肪组织中脂肪细胞的体积来达到减肥效果的,而不是体外实验中所表现的抑制3T3-L1前脂肪细胞增殖或减少脂肪数目的结果。

1.3.6对骨骼的影响

食物中添加亚油酸可以增加骨骼的灰分(矿物质),增强骨胶元中软骨细胞的合成,并且可以加快骨骼的合成速率。此外,骨骼中亚油酸的含量高于它组织,而花生四烯酸的含量稍有下降。Watkins等人(2000)发现,在胫骨及大腿骨细胞培养介质中加入亚油酸,可明显降低PGE2的合成,并且正向调节胰岛素类生长因子以促进骨骼形成。亚油酸对骨骼的影响主要与其能够调节细胞素的生成有关。

1.3.7对人体健康的影响

Basu等人(2000)考察了亚油酸诱导人体脂质过氧化反应。结果显示,尿中8-异-PGF2α的含量和血浆中8-异-PGF2α的含量显著增加,这预示亚油酸对生物体内的脂质过氧化反应有直接作用。

Vessby(1999)和Blankson等人(2000)的研究结果表明,正常体重的人每天补充4.2g 亚油酸,12周后身体脂肪含量只下降了1.2%(P<0.0001);而以超重或肥胖人为实验对象,

与对照组比较,亚油酸显著降低实验对象的身体脂肪重量,但各实验组在无脂体重、体

重指数和血液脂质含量等方面没有显著差别。

美国威斯康辛大学Pariza博士领导的研究小组曾对八十名超重肥胖病人进行了为期

六个月的研究。研究人员将试验者分成两组,一组每天服用3克亚油酸,另一组只服用

不含任何成分的安慰剂,两组配合锻炼。结果发现,几乎所有的人体重都减轻。但亚油

酸组不但体重减轻,肌肉却得到增长,而安慰剂组则不然。服用亚油酸的测试人群增长

的肌肉比例差不多是服用安慰剂人群的两倍。

挪威的研究亦得出类似结果。这些实验表明,亚油酸可以阻止新的脂肪依附到细胞上,促进氮在肌体中的积累(氮是蛋白质的重要成分),有望成为控制体重的关键物质。

到目前为止,人们已进行了大量的动物实验来验证亚油酸的生理功能。结果表明,

亚油酸具有抑制肿瘤、促进生长发育、调节脂质代谢、减少脂肪沉积、促进骨骼生长和

增强免疫等功能。不过,这些对亚油酸生理功能的理解主要基于动物实验和细胞培养,

而对人体的有益作用尚需要更多的研究和实验验证。

2. 杏仁特征简介

杏仁属于蔷薇科(Rosaceae), 原产于中亚,西亚、地中海地区,引种于暖温带地区。杏仁果具有未成熟的外观。当果实成熟时,它绿色的外壳会裂开,而显露出包在粗糙外壳中的核仁,核仁为黄色且有很多小洞,外壳为坚硬的木质。杏仁果为扁平卵形,一端圆,另一端尖,覆有褐色的薄皮。核仁含有20%的蛋白质,不含淀粉,磨碎、加压后,榨出的油脂,大约是本身重量的一半,杏仁油为淡黄色,虽然没有香味,但具有软化皮肤的功效。

甜杏仁是一种健康食品,适量食用不仅可以有效控制人体内胆固醇的含量,还

能显著降低心脏病和多种慢性病的发病危险。素食者食用甜杏仁可以及时补充蛋白质、微量元素和维生素,例如铁、锌及维生素E。甜杏仁中所含的脂肪是健康人士

所必需的,是一种对心脏有益的高不饱和脂肪。研究发现,每天吃50~100克杏仁(大约40~80粒杏仁),体重不会增加。甜杏仁中不仅蛋白质含量高,其中的大量

纤维可以让人减少饥饿感,这就对保持体重有益。纤维有益肠道组织并且可降低肠

癌发病率、胆固醇含量和心脏病的危险。所以,肥胖者选择甜杏仁作为零食,可以

达到控制体重的效果。最近的科学研究还表明,甜杏仁能促进皮肤微循环,使皮肤红润光泽,具有美容的功效。

杏仁富含蛋白质、脂肪、糖类、胡萝卜素、B族维生素、维生素C、维生素P以及钙、磷、铁等营养成分。其中胡萝卜素的含量在果品中仅次于芒果,人们将杏仁称为抗癌之果。杏仁含有丰富的脂肪油,有降低胆固醇的作用,因此,杏仁对防治心血管系统疾病有良好的作用;中医中药理论认为,杏仁具有生津止渴、润肺定喘的功效,常用于肺燥喘咳等患者的保健与治疗。美国研究人员的一项最新研究成果显示,胆固醇水平正常或稍高的人,可以用杏仁取代其膳食中的低营养密度食品,达到降低血液胆固醇并保持心脏健康的目的。研究者认为,杏仁中所富含的多种营养素,比如维生素E,单不饱和脂肪和膳食纤维共同作用能够有效降低心脏病的发病危险。样本中85位中老年志愿者(平均年龄56岁)的总胆固醇水平降低了7.6%,低密度脂蛋白胆固醇水平下降了9%。也未造成体重的增加。

3. 亚油酸的应用前景

目前,世界上已有少数国家生产出以亚油酸为原料的保健食品。美国的Smartbody Nutri—tion、Jarrow Formulas和A ST SportScience等公司已推出亚油酸软胶囊丸保健品,日本则推出了以亚油酸为主要活性成分的高效减肥保健品,这些产品在欧美及日本市场非常畅销。有权威资料分析,亚油酸在美国每月就有1.5万t的市场需求,而全球每年有超过200亿美元的潜力。我国以共轭亚油酸为原料的保健产品主要出口欧美。

亚油酸中的Na盐具有显著的防霉变作用,且性质相对稳定,对人体无毒副作用,无使用上限,可作为苯甲酸钠的代用品。亚油酸的K盐能够抑制单细胞增生性李斯特氏菌的感染,因此,亚油酸既可防霉、防腐,又有保健作用,且无毒副作用,属天然防腐剂。

大量的研究和试验已经证明,亚油酸具有抑癌、减肥、调节血脂、抗动脉粥样硬化、免疫调节和提高骨质密度等多种重要的生物学功能,且不存在使用上限,经常食用,无毒副作用。目前,人们通过饮用牛奶获取亚油酸的量远低于经动物实验证明的人体需要量,因此,适当增加亚油酸的摄入量是必需的。增加亚油酸摄人的方法有两种,一是通

过改变饲料配方和饲料方法,以提高畜产品中的亚油酸的含量,这种方法技术含量较高,生产过程比较复杂,需要较长时间的研究才能获得满意的结果。另一种方法是在食品中,尤其是乳制品或者肉制品中,添加亚油酸进行强化,以提高食品的亚油酸含量,这种方法比较可行,是目前食品工业界研究的重点。但我国对于亚油酸的认识较晚,将其应用在食品工业中比较少见,且未被正式列入食品添加剂行列中。随着对亚油酸认识的不断深入以及人们对于营养健康的追求,亚油酸作为一种新型功能性营养强化剂,在食品添加剂领域将有着广阔的发展前景。

第二部分课程设计部分

1.材料

1.1 实验原料

优质杏仁(去皮、干燥、粉碎、过80目筛,得杏仁粉),食品级CO2,亚油酸水解酶(培养温度37℃)。

1.2实验器材

WF-250 型万能粉碎机上海蓝深制药机械有限公司

HA 121-50-02 型超临CO2 萃取装置南通超临界萃取有限公司

DZF-6050真空干燥箱上海精宏试验设备有限公司

GB204 电子天平瑞士梅特勒- 托利多公司

B - N 电子分析天平杭州德茂科技有限公司

SH10A 快速水分测定仪上海恒平科学仪器有限公司

GC7900气相色谱仪分析仪上海天美科学仪器有限公司。

鼓风恒温干燥箱苏州爱博特科技发展有限公司

循环水多用真空泵上海棱广科学器材有限公司

1.3 实验试剂

乙醚、盐酸、氢氧化钠、硼酸、甲基红、溴甲酚绿、硫酸铜、浓硫酸、碳酸钠、无水乙醇、无水硫酸钠、金属钠等,甲醇、正己烷,亚油酸(C18:2)标准品。

2.方法

目前亚油酸的提取方法很多,从一开始的有机溶剂萃取法到目前的超临界CO2提取法以及酶解法提取亚油酸,研究的方向都是提高亚油酸的产率,保证产品的质量,使其符合最佳食用标准,不同的提取方法有不同的特点,传统的有机溶剂萃取法产率虽高但又有机溶剂残留会对产品造成影响。为了使产品更具有特色,研究人员不断的研究更好的方法提取甜杏仁油。目前最常用的方法有三种。超临界CO2萃取法,索氏提取法和有机溶剂浸提法,本设计采用超临界CO2萃取法。

3.设计

3.1各因素对亚油酸提取率的影响

3.1.1萃取压力对亚油酸提取率的影响

萃取压力是超临界CO2流体萃取工艺的最重要参数之一。在温度一定的条件下,压力增大,CO2流体的密度增大,CO2流体的溶解能力增大。杏仁油中亚油酸在CO2中的溶解度是萃取压力的函数,萃取初始阶段亚油酸的提取率对压力变化十分敏感,几乎成正比关系,但当压力超过30 M Pa 时,提取量开始下降,从经济角度和安全方面考虑,萃取压力增加过大将会导致设备投资和操作费用大幅度增加,同时,高压设备的安全隐患也会增大,因此,考虑生产的实用性,选择适宜的萃取压力。

3.1.2萃取温度对亚油酸提取率的影响

与压力相比,温度对SFE- CO2流体中溶质溶解度影响要复杂得多,一方面温度升高,CO2分子间的作用力减小,CO2流体密度下降导致CO2流体的溶剂化效应下降,使待提取成分的溶解度降低,提取率下降。另一方面,温度升高,分子间热运动加强,萃取物蒸汽压增大,其扩散系数和传质系数都会增大,有利于透过物料表层进入深层,加速待取成分的溶解,提高提取率。萃取压力具有平衡温度对提取率产生影响的作用,压力较大时,分子间的距离减小,可压缩性减小,气压起主导作用,升高温度,分子间的热运动加强,加速待取成分的溶解,有利于提高提取率。压力较低时,流体的密度起主导作用,升高温度,CO2流体密度下降,溶解度降低,不利于提取。观察记录,做出表格。

3.1.3萃取时间对亚油酸提取率的影响

在萃取初始阶段萃取时间与提取率成正比关系,当萃取一定时间后,萃取时间对提高提取率促进作用变小。萃取压力,萃取温度一定时,萃取时间越长,提取率越高,当萃取时间达100 min 后,亚油酸基本上萃取完毕,继续延长时间,提取率反而下降。记录数据,并做成图表。

3.1.4 CO2流量对亚油酸提取率的影响

当CO2流量增加时,CO2流速增大,超临界流体在萃取釜中与原料接触时间相应减少,不利于提取率的提高,另一方面,随着CO2流量增加,超临界CO2流体通过物料的速度加快,传质推动力增加从而提高萃取率。

3.2 正交实验确定亚油酸提取工艺优化条件

根据以上四个单因素实验,我们能确定并选择出合适的亚油酸提取工艺参数范围。为确定亚油酸提取工艺中各个参数的效应和交互作用,选择出最优水平组合,我们以气相色谱法对萃取物中亚油酸进行定性定量分析提取率做为评价指标,选择采用L9(34)正交表,以此进行正交试验,优化亚油酸提取工艺参数,确定影响提取效果的各因素的

主次顺序,得出最佳的因素水平组合。正交实验因素与水平设计见表1。

表1 因素与水平设计正交表

因素 A B C D

水平压力/ MPa 温度/ ℃时间/ min CO2流量/

SLH

1 28 50 80 10

2 29 55 90 15

3 30 60 100 20

3.3 最佳亚油酸提取工艺优化参数下应用超临界CO2萃取工艺的设计

通过选择采用正交表,以压力、提取温度、提取时间、CO2流量四个因素和设计的三个水平(不考虑交互作用),进行正交试验设计实验,得出优化超临界CO2萃取工艺参数,确定影响提取效果的各因素的主次顺序以及最佳的因素水平组合。

在以上几个实验设计得到的最佳优化亚油酸提取工艺参数的基础之上,结合超临界CO2流体萃取技术工艺和相关技术资料,开发出一套高效率的亚油酸提取工艺。应用超临界CO2流体萃取技术从杏仁粉中提取亚油酸, 采用气相色谱法对萃取物中亚油酸进行定性定量分析提取率,看是否比以往的方法更高效。并研究对比新工艺的综合性能。

4. 分析与总结

4.1分析展望

采用超临界CO2选择性萃取技术从杏仁中提取亚油酸。对影响亚油酸提取率的主要因素压力、温度、时间及CO2流量进行研究和分析,并利用气相色谱法对萃取物中亚油酸进行定性定量分析。通过正交试验优化萃取工艺条件。

亚油酸的研究不仅能获得价值高的共轭亚油酸为人类提供高档功能食品和医药品而且通过对盐生植物的综合利用开发推动海水农业的发展进而带动滨海盐碱土地资源的整治和环境生态的改造。共轭亚油酸是亚油酸具有共轭双键的所有位置和几何异构体的统

称。是近年来新发现的一种功能性油脂。由于具有抗癌、抗动脉粥样硬化、参与脂肪分解与新陈代谢、增强肌体免疫能力及促进骨组织的代谢等诸多生理功能1 2共轭亚油酸已经成为食品、化学和药学等领域的研究热点其中异构体cis9trans11-共轭亚油酸和trans10cis12-共轭亚油酸被认为是最主要的生物活性成分3。大多数食物中含有共轭亚油酸但是共轭亚油酸的含量一般都很低2-25mg/g,专家建议每人每天补充共轭亚油酸

1-3g左右较为适宜这即使在以乳制品和动物性食品为主食的西方国家也难以达到故有必要在食物中强化共轭亚油酸此外为研究共轭亚油酸的生理作用机制、异构体间的相互作用以及各个异构体的生理活性需要共轭亚油酸异构体纯品因此规模化生产CLA及如何合成高纯度的单一共轭亚油酸异构体也越来越引起人们的重视。目前生产共轭亚油酸主要采用化学法特别是亚油酸的碱法异构化在工业上被广泛采用。

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