吳 昊， 張 春 枝， 吳 文 忠,2

( 1.大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院， 遼寧 大連 116034;2.大連醫(yī)諾生物有限公司， 遼寧 大連 116600 )

0 引 言

魚油富含多不飽和脂肪酸EPA與DHA，具有降低人體內(nèi)血清膽固醇及低密度脂蛋白含量、防治心血管病和抗炎、抗癌等特殊功效[1]；DHA還具有健腦益智、提高視力的功效[2]。因此，EPA和DHA的濃縮分離也就成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[3]。尿素包絡(luò)魚油的基本原理為：尿素晶體一般是以正方晶形存在，但是如果尿素溶液和某些直鏈分子(如直鏈飽和脂肪酸及其酯類)同時(shí)存在時(shí)，將會(huì)形成內(nèi)含直鏈分子的六方柱包合物結(jié)構(gòu)而結(jié)晶析出。由于不飽和脂肪酸順式雙鏈數(shù)目增加，而使分子形狀彎曲，造成體積增大而不易與尿素形成此類包合物[4]。尿素包絡(luò)法的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、選擇性強(qiáng)、成本低。本實(shí)驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)的尿素包絡(luò)法進(jìn)行優(yōu)化，旨在研究尿素的可循環(huán)性，將使用過的尿素回收再利用，對(duì)魚油進(jìn)行高效濃縮，提高EPA與DHA的含量即提高產(chǎn)品收率。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

魚油，加拿大海洋營(yíng)養(yǎng)保健品公司(ONC)生產(chǎn)，EPA和DHA的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%；尿素，遼寧華錦通達(dá)化工股份有限公司生產(chǎn)，總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥46.3%；無水甲醇、正己烷，分析純；真空蒸餾裝置；氣相色譜儀。

1.2 方 法

1.2.1 第一次尿素包絡(luò)

將魚油、尿素和無水甲醇按一定的比例加入到三口燒瓶中，攪拌，水浴加熱到60～65 ℃，反應(yīng)30 min。自然冷卻至室溫，待30 min后再進(jìn)行真空抽濾。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)脫去甲醇，水洗2～3次，計(jì)算收率，測(cè)定EPA、DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.2 第二次尿素包絡(luò)

在第一次尿素包絡(luò)的最佳比例下，將尿素和無水甲醇按一定的比例加入濾液中，攪拌，水浴加熱到60～65 ℃，反應(yīng)30 min。自然冷卻至室溫，待30 min后再進(jìn)行真空抽濾。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)脫去甲醇，水洗2～3次，計(jì)算收率，測(cè)定EPA、DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.3 尿素的循環(huán)利用

按照兩次包絡(luò)的最佳比例，將第二次包絡(luò)后的尿素投入到新實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行第一次包絡(luò)反應(yīng)。反應(yīng)后，依最佳比例添加新尿素進(jìn)行二次包絡(luò)，并分別計(jì)算兩次包絡(luò)的收率及質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.4 EPA、DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算及測(cè)定

W=m1/m2

式中，W為包絡(luò)后產(chǎn)品的收率；m1為EPA與DHA的質(zhì)量；m2為被測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量。

采用氣相色譜法[5]測(cè)定EPA與DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。取1 mL濾液放入試管中，加入2 mL的正己烷，使其混合均勻，加入10 mL的去離子水，振蕩洗滌，取上層溶液進(jìn)行分析。

色譜條件：色譜柱，F(xiàn)FAP毛細(xì)管色譜柱；柱溫，205 ℃，汽化室、檢測(cè)器260 ℃；載氣(氮?dú)?，柱前壓，103.425 kPa；體積流量，15 mL/min；空氣體積流量，300 mL/min；氫氣體積流量，30 mL/min。

1.2.5 產(chǎn)品收率的計(jì)算

V=n1/n2

式中，V為包絡(luò)后產(chǎn)品的收率；n1為包絡(luò)反應(yīng)后魚油的質(zhì)量；n2為包絡(luò)反應(yīng)前魚油的質(zhì)量。

1.2.6 尿素的使用和回收

將尿素按一定的比例加入到魚油及甲醇的混合液中，反應(yīng)完畢后抽濾待用。尿素循環(huán)使用時(shí)將第二次包絡(luò)后回收的尿素作為反應(yīng)物重新加入到反應(yīng)液中。

2 結(jié)果與討論

2.1 第一次尿素包絡(luò)最佳比例的確定

選用不同的尿素比例進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的收率及EPA與DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表1。由表1可以看出，EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是隨著尿素量的增加而增加，而收率是隨著尿素量的減少而減少。所以為了既獲得較高含量的EPA和DHA又要有較高的收率，選取魚油、尿素、甲醇的質(zhì)量比為1∶0.7∶1.4作為第一次包絡(luò)的最佳比例，EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69.024%，收率為60%。

表1 第一次尿素包絡(luò)尿素比例對(duì)EPA和DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Tab.1 Effect of urea on content of EPA and DHA on the first urea inclusion

2.2 第二次尿素包絡(luò)最佳比例的確定

第一次包絡(luò)后的產(chǎn)物中仍有少量甲醇存在，所以第二次包絡(luò)時(shí)可以相應(yīng)減少甲醇的量。選用不同的魚油與尿素比例進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的收率及EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表2。由于EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是隨著尿素量的增加而增加的，而收率是隨著尿素量的減少而減少的，為了既獲得較高含量的EPA和DHA又要有較高的收率，選取魚油、尿素、甲醇的質(zhì)量比為1∶0.7∶1.2作為第二次包絡(luò)的最佳比例，EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80.5%，收率為42%。

表2 第二次尿素包絡(luò)尿素比例對(duì)EPA和DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響>Tab.2 Effect of urea on content of EPA and DHA on the second urea inclusion

用氣相色譜檢測(cè)原料魚油與包絡(luò)兩次后濾液中的EPA和DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果見圖1、2。

圖1 原料魚油的GC色譜圖Fig.1 GC chromatogram of raw fish oil

圖2 兩次包絡(luò)后魚油的GC色譜圖Fig.2 GC chromatogram of fish oil after the second urea inclusion

由圖1、2可以看出，EPA和DHA的含量有了很大的提高。這說明魚油中的飽和脂肪酸被有效地包絡(luò)到尿素中。

2.3 尿素循環(huán)使用時(shí)新、舊尿素最佳比例的確定

在反應(yīng)過程中，尿素也會(huì)包絡(luò)少量的不飽和脂肪酸EPA和DHA，會(huì)對(duì)產(chǎn)物的收率有所影響。通過對(duì)尿素的循環(huán)使用以達(dá)到將尿素中包絡(luò)的EPA和DHA釋放出來的目的，從而提高產(chǎn)物的收率。將80 g魚油按1∶0.7∶1.4的比例與尿素和甲醇反應(yīng)，所需尿素質(zhì)量為56 g，按新、舊尿素的不同量進(jìn)行第一次包絡(luò)，反應(yīng)后按1∶0.7∶1.2進(jìn)行第二次包絡(luò)。新、舊尿素的質(zhì)量、EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及收率見表3。

表3 尿素循環(huán)中新、舊尿素質(zhì)量對(duì)EPA和DHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Tab.3 Effect of new and old urea on content of EPA and DHA on the urea circulation

由表3可以看出，隨著新尿素質(zhì)量的增加，EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是增加的，收率卻是減少的；而當(dāng)新尿素量為8 g時(shí)，EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及收率基本趨于穩(wěn)定。所以確定新尿素與舊尿素最佳的質(zhì)量為8和48 g，EPA和DHA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.004%及收率為68%。

由上述實(shí)驗(yàn)可以看出，這種高效富集EPA和DHA的方法是利用尿素溶液與飽和脂肪酸相結(jié)合而不與不飽和脂肪酸結(jié)合的特點(diǎn)來進(jìn)行的。隨著尿素使用量的增加，EPA和DHA的含量也隨之升高，但由于尿素在反應(yīng)中也包絡(luò)了少量的飽和脂肪酸，使EPA和DHA的含量在升高的同時(shí)，降低了EPA和DHA的收率。所以本實(shí)驗(yàn)對(duì)尿素所占比例進(jìn)行優(yōu)化，確定EPA和DHA含量與收率俱佳的尿素比例。為了將尿素包絡(luò)的飽和脂肪酸釋放出來，采取尿素循環(huán)利用，從而在獲得較高純度的EPA和DHA產(chǎn)品的同時(shí)，既提高了收率又節(jié)省了原料，解決了傳統(tǒng)尿素包絡(luò)僅能獲得高含量的產(chǎn)品而尿素不再利用，收率偏低的問題。

3 結(jié) 論

利用尿素溶液與飽和脂肪酸及其酯類相結(jié)合的特點(diǎn)，使用尿素對(duì)魚油進(jìn)行濃縮。實(shí)驗(yàn)確定最佳工藝條件為：第一次包絡(luò)魚油、尿素、甲醇的最佳質(zhì)量比為1∶0.7∶1.4，第二次包絡(luò)魚油、尿素、甲醇的最佳質(zhì)量比為1∶0.7∶1.2，在80 g魚油中，循環(huán)使用的新、舊尿素質(zhì)量為8和48 g，使EPA和DHA的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)由原來的56%提高到75%，收率可達(dá)68%。與傳統(tǒng)的尿素包絡(luò)方法相比，對(duì)尿素進(jìn)行了循環(huán)利用，不僅高效地獲得純度較高的EPA和DHA產(chǎn)品、提高了收率，還節(jié)約了原料，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

[1] MCLENNAN P, HOWE P, ABEYWARDENA M, et al. The cardiovascular protective role of docosahexaenoic acid[J]. European Journal of Pharmacology, 1996, 300(1/2):83-89.

[2] 李彥杰,劉雄,闞健全,等. 魚油微膠囊技術(shù)研究[J]. 糧食與油脂, 2004(4):3-5.

[3] 唐君,張春枝,吳文忠. 一種魚油中EPA和DHA富集的新方法[J]. 大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 27(2):102-104.

(TANG Jun, ZHANG Chun-zhi, WU Wen-zhong. A new method for extracting EPA and DHA from fish oil[J]. Journal of Dalian Polytechnic University, 2008, 27(2):102-104.)

[4] 汪秋安. DHA和EPA的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 糧油食品科技, 1998(3):16-17.

[5] 李波,楊景賢,韓麗,等. 魚油類保健品中不飽和脂肪酸的氣相色譜及質(zhì)譜檢測(cè)研究[J]. 上海預(yù)防醫(yī)學(xué), 2004, 16(5):211-214.