許明塔 陳劍鋒

尿素包合法制備油茶籽油中油酸的工藝研究

許明塔 陳劍鋒

(福州大學(xué)天然產(chǎn)物與中藥現(xiàn)代化研究所，福州 350108)

研究以一種福建產(chǎn)油茶籽油為原料，其中含棕櫚酸7．93%，硬脂酸2．01%，油酸80．92%，亞油酸6．74%，不飽和脂肪酸含量約90%，通過尿素包合法油酸進行純化。結(jié)果表明，油茶籽油在堿醇水解，用95%甲醇低溫除雜后，采用90%甲醇為包合溶劑，在尿素與脂肪酸重量比為4∶1，脂肪酸濃度為10%的條件下，4℃中保存16 h后，油酸純度可由80%提高到92%，回收率可達83%，實現(xiàn)了對油酸的分離純化，為油茶籽油在醫(yī)藥及化妝品中的應(yīng)用奠定良好的工作基礎(chǔ)。

油茶籽油 氣相色譜法 油酸 尿素包合法

油茶籽油系從山茶科植物油茶(Camellia oleifera Abel)提取的油脂，又名茶籽油、茶樹油或山茶油。油茶籽油不飽和脂肪酸含量在90%以上，可與橄欖油相媲美，有“東方橄欖油”與“油中珍品”之稱［1］。油茶籽油具有降低血壓、血脂及軟化血管等功效［2］，長期食用，能增強人體免疫力，有效降低膽固醇［3］，抑制和預(yù)防高血壓、冠心病等心腦血管疾病的發(fā)生［4］。

油茶籽油中油酸質(zhì)量分數(shù)在75%以上［5］，是制備油酸單體的理想原料。高純度油酸穩(wěn)定性好、安全性高、對皮膚無刺激，因此，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、生物工程等領(lǐng)域。目前工業(yè)油酸質(zhì)量分數(shù)在70%左右，其色澤、氣味、穩(wěn)定性和安全性方面不盡理想，含有亞油酸、硬脂酸等雜質(zhì)，結(jié)構(gòu)性質(zhì)相近，純化較困難［6－7］。尿素包合法是利用尿素低溫結(jié)晶過程中將直鏈飽和脂肪酸或者單不飽和脂肪酸包合在籠狀六棱晶體中，實現(xiàn)脂肪酸的分離［8－9］，廣泛應(yīng)用于油茶籽油中油酸及亞油酸的分離純化［10］。本研究將油茶籽油堿醇水解成混合脂肪酸，經(jīng)低溫除雜后，利用尿素包合法分離純化制備高純度的油酸，研究成果將為進一步放大試驗和工業(yè)化提供依據(jù)。

1 材料和方法

1．1 材料和儀器設(shè)備

油茶籽油:龍巖市云嶺山茶油有限公司提供;油酸等脂肪酸標準品(純度99．0%、CAS112－80－1):美國Sigma公司。

SHIMADZU GC－2010氣相色譜儀(SGE AC－20石英玻璃毛細管柱30 m×0．25 mm×0．5μm，F(xiàn)ID氫火焰檢測器):SHIMADZU公司。

1．2 試驗方法

1．2．1 油茶籽油脂肪酸的水解

適量的60℃預(yù)熱的油茶籽油加入到2．5倍含10%NaOH的50%乙醇水溶液中，攪拌溶解完全，回流皂化60 min，冷卻至室溫，20%HCl溶液調(diào)節(jié)pH至2．0～3．0，正己烷萃取，靜置分層，上層用40℃飽和NaCl溶液洗滌至弱酸性，真空脫溶劑，得混合脂肪酸。

1．2．2 油酸的除雜

適量混合脂肪酸加入到一定量的95%甲醇中，待混合脂肪酸溶解完全后，攪拌快速降溫至室溫，緩慢降至0℃，低溫保持60 min后，過濾晶體，等溫溶劑進行洗滌，晶體用甲醇溶解，減壓脫溶為油酸粗品。

1．2．3 尿素包合純化油酸

適量尿素加入到一定量的純甲醇中，于水浴中回流，待尿素全部溶解后，加入一定量1．2．2的油酸粗品，攪拌溶解完全，水浴回流20 min后，冷卻到室溫，放置于4℃下保存16 h后，過濾分離尿素包合物。包合物加入等體積的50℃的蒸餾水，溶解完全后，用等體積石油醚萃取2次，每次萃取10 min。石油醚層用0．5倍量的5%NaCl溶液洗滌，石油醚層用無水硫酸鈉脫水后，減壓脫溶劑，得制備的高純度油酸。

本試驗主要對包合條件中的脂肪酸/尿素比例，尿素/溶劑比例，包合時間、包合溫度等影響因素進行了研究。

1．2．4 脂肪酸的GC分析

適量的脂肪酸樣品用石油醚溶解，容量瓶定容后，取1mL樣液于磨口具塞試管中，加入1 mL均相劑，振蕩2 min，加入含2%濃H2SO4的甲醇溶液2 mL，置于60℃水浴中甲酯化20 min。甲酯化完全后，加入1 mL 10%NaCl溶液，靜置分層，上層用無水Na2SO4脫水后，以Sigma公司油酸標準品對照，進行GC分析。

GC測定:載氣N2(純度99．999%)204 kPa;空氣:400 mL/min;H240 mL/min進樣口溫度:270℃;檢測器溫度:290℃。柱溫采用程序升溫:初溫180℃，以12℃/min升溫至230℃，維持1 min，以5℃/min升溫至250℃，保持3 min，時長12．17 min。在此條件下，油酸保留時間為5．95 min。

定量采用峰面積歸一化法。

2 結(jié)果與討論

2．1 油茶籽油的脂肪酸組成

由表1、圖1、圖2可知，油茶籽油中脂肪酸組成為棕櫚酸7．93%，硬脂酸2．01%，油酸80．92%，亞油酸6．74%，其中油茶籽油的飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)僅為9．94%，不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)約為90%，說明油茶籽油易被人體消化，脂肪酸的比例比較符合現(xiàn)代保健食用油的指標，作為保健油開發(fā)極具潛在優(yōu)勢。

表1 油茶籽油中主要脂肪酸的組成

圖1 油茶籽油脂肪酸GC分析圖譜(1 mg/mL)

圖2 油酸標樣的GC圖譜(1 mg/mL)

2．2 尿素包合分離油酸

按照1．2．2制備的油酸粗品中飽和脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)低于4%，主要為油酸和亞油酸。本文按1．2．3采用尿素包合法對油酸進行包合，濾去亞油酸，考察了尿素包合條件油酸純化的影響。

2．2．1 尿素與FA比例對尿素包合油酸的影響

尿素包合時尿素與脂肪酸之間是化學(xué)反應(yīng)動態(tài)平衡的過程，增大尿素的用量，促進反應(yīng)向生成包合物的方向移動，促進油酸的包合。由圖3可知，當尿素/脂肪酸增加到4．0時，雖然得率有所增加，但一些多不飽和的脂肪酸也被包合，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

圖3 尿素/FA對尿素包合油酸的影響

2．2．2 90%甲醇用量對尿素包合油酸的影響

由預(yù)試驗發(fā)現(xiàn)，甲醇和乙醇分別作為尿素包合反應(yīng)溶劑時，甲醇的對油酸的包合效果明顯高于乙醇，同時在甲醇中加入適當?shù)乃挚梢蕴岣呓Y(jié)晶溫度。本研究選用90%甲醇作為包合溶劑。溶劑用量對油酸純化效果的影響如圖4所示。隨著溶劑用量的增加，油酸純度變化較小，而收率在提高，當溶劑/尿素為2．5時，收率達到93．4%，繼續(xù)增加90%甲醇的用量，體系中油酸的濃度降低，包合反應(yīng)推動力降低，包合制備的油酸的收率和純度都下降，因此選定脂肪酸:尿素:90%甲醇為1∶4∶10尿素包合分離油酸的條件。

圖4 90%甲醇用量對尿素包合油酸的影響

2．2．3 包合溫度對尿素包合油酸的影響

由于脂肪酸包合物的反應(yīng)是一個放熱過程，降低溫度時反應(yīng)向生成包合物的方向進行，單不飽和脂肪酸油酸在低溫下才能形成包合物，理論上要包合原料中盡可能多的油酸，就必須在較低的溫度下進行包合。包合溫度對尿素包合純化油酸效果的影響如圖7所示。隨溫度降低油酸純度得率有所升高，但在溫度低于－10℃時，油酸本身也易于結(jié)晶，包合效率迅速下降，因此實際應(yīng)用時在－10℃下包合，經(jīng)濟可行。

圖5 包合溫度對尿素包合油酸的影響

2．2．4 包合時間對尿素包合油酸的影響

圖6 結(jié)晶時間對尿素包合油酸的影響

尿素包合時尿素與脂肪酸之間存在包合與解包合的動態(tài)平衡，為了得到盡可能多的單不飽和脂肪酸就必須形成盡可能多的包合物。由圖6可得，在6 h以內(nèi)，平衡向形成包合物的方向移動，油酸純度和得率都隨時間的增加而增高;當包合時間大于6 h增加，油酸純度和得率均在逐步降低，這可能由于尿素也析出，脂肪酸和尿素的自由度降低，同時達到了動態(tài)平衡。因此在實際應(yīng)用時選擇包合6 h為包合時間條件。

采用上述優(yōu)化條件以90%甲醇為包合溶劑，脂肪酸:尿素:90%甲醇=1∶4∶10，在 －10℃中保存6 h進行驗證試驗，油酸產(chǎn)品GC圖譜如圖7，純度可以提高到92．95%，回收率可達到83．14%。

圖7 高純度油酸產(chǎn)品的GC圖譜(0．4 mg/mL)

3 結(jié)論

3．1 用AC－20石英玻璃毛細管柱(30 m×0．25 mm×0．5μm)進行氣相分析。油茶籽油主要的脂肪酸為棕櫚酸7．93%，硬脂酸2．01%，油酸80．92%，亞油酸6．74%;

3．2 通過對油酸的尿素包合工藝條件進行優(yōu)化，采用以90%甲醇為包合溶劑，尿素與脂肪酸比例為4∶1，脂肪酸濃度為10%，在4℃中保存16 h，此條件下，油酸純度可以提高到92%，回收率可達到83%。

［1］彭陽生，奚如春．油茶栽培及茶籽油制?。跰］．北京:金盾出版社，2003:11－14

［2］鄧小蓮．保健茶籽油的研制及其調(diào)節(jié)血脂的作用［J］．中國油脂，2002(5):96－98

［3］王蘋，王春榮，張堅，等．茶油對動物血脂和血小板功能的影響［J］．營養(yǎng)學(xué)報，1993，15(4):377－384

［4］陳梅芳，顧景范，孫明堂，等．茶油延緩動脈粥樣硬化形成及其機理的探討［J］．營養(yǎng)學(xué)報，1996(1):13－18

［5］鐘海雁，謝碧霞，王承南．中國油茶加工利用研究現(xiàn)狀及分析［J］．林業(yè)科技開發(fā)，2001，15(4):6－8

［6］徐文輝，王俊儒，梁宗鎖．不飽和脂肪酸分離技術(shù)研究概況［J］．食品研究和開發(fā)，2007，28(8):153－155

［7］張宏生，陳浩．用溶劑法分離混合脂肪酸［J］．中國油脂，1992(1):10－13

［8］胡小泓，鄧淑儀，朱小波，等．尿素包合法提純油茶籽油中油酸的工藝研究［J］．中國油脂，2006，31(12):45－47

［9］曾哲靈，徐春濤，熊濤．尿素包合法分離純化葵花籽油中亞油酸［J］．南昌大學(xué)學(xué)報:理科版，2007，31(3):287－289

［10］胡偉，李湘洲，吳志平，等．響應(yīng)面法優(yōu)化尿素包合油茶籽油中油酸工藝研究［J］．中國油脂，2011，36(1):17－21．

Separation of Oleic Acid from Camellia－oleifera Abel Oil by Urea Adduction Fractionation

Xu Mingta Chen Jianfeng
(Institute of Natural product and Traditional Chinese Medicine of Fuzhou University，F(xiàn)uzhou 350108)

The Camellia－oleifera Abel oil is a typical kind of plant lipa rich in unsaturated fatty acid．In the study，one Fujian cultivar was used to analyze fatty acid components in seed oil by gas chromatography．The seed oil contains palmitic acid 7．93%，stearic acid 2．01%，oleic acid 80．92%，linoleic acid 6．74%，and unsaturated fatty acid 90%．The results show that after the alkaline hydrolysis and low temperature edulcoration of camellia oleifera abel oil with 95%methanol，the separation and purification of oleinic acid will be better realized by taking 90%methanol as the solvent，the weight ratio between urea and fatty acid is 4∶1，fatty acid concentration is 10%，and stored for 16h at the temperature of 4℃ ．In this way，the purity of oleinic acid can be increased from 80%to 92%，and the recovery rate can be up to 83%，realizing the separation and purification，laying good foundation for the application of camellia oleifera abel oil in the medicine and cosmetics．

Camellia－ o leifera Abel oil，gas chromatograph，oleic acid，Urea adduction

Q946．4;TQ645．6

A

1003－0174(2012)05－0056－04

福建省科技廳重點項目(2007N0079，2008S0026)

2011－09－05

許明塔，男，1983年出生，研究實習(xí)員，天然產(chǎn)物分離

陳劍鋒，男，1968年出生，博士生導(dǎo)師，教授，天然產(chǎn)物與中藥、生物化工