超声波强化油茶籽油油脚中甾醇的提取研究

70 CHINA 0ILS AND FATS 2011 Vo1．36 No．10 l 嗨 超声波强化油茶籽油油脚中甾醇的提取研究 汤锦程，钟 鑫，吴雪辉，马雨曦，黎道铭，卢颖敏 (华南农业大学 食品学院，广州510642) 摘要：以油茶籽油油脚为原料，采用干式皂化、超声波强化无水乙醇提取甾醇，探讨了各因素对提取 甾醇得率的影响。通过正交试验确定的最佳提取条件为：油脚与氢氧化钙的质量比 l：l，料液比 1：8o(提取剂为无水乙醇)，超声波频率28 kHz，超声波功率320 W，超声波处理时间30 min。此条 件下提取甾醇得率达 1．52％。超声波对甾醇的提取有很好的辅助作用，可缩短提取时间。 关键词：油茶籽油油脚；甾醇；提取；超声波 中图分类号：TQ645．9；TS218 文献标志码：A 文章编号：1003—7969(2011)10—0070一o4 Extraction of sterols from oil sediment of camellia seed oil assisted by ultrasonic wave TANG Jincheng，ZH0NG Xin，WU Xuehui，MA Yuxi， LI Daoming．LU Yingmin (College of Food，South China Agriculture University，Guangzhou 5 10642，China) Abstract：Sterols was prepared from sediment of camellia seed oil by the means of dry——type saponifica·- tion and absolute alcohol extraction assisted by ultrasonic wave．The results of orthogonal test indicated that the optimal conditions were：mass ratio of oil sediment to calcium hydroxide 1：1，ratio of material to liquid 1：80(extractant alcoho1)，ultrasonic frequency 28 kHz，ultrasonic power 320 W，ultrasonic time 30 min．Under the optimal conditions，the yield of sterols was 1．52％ ．Th ere was a marked assistance effect on extraction of sterols by ultrasonic wave，and the time of extraction was declined． Key words：oil sediment of camellia seed oil；sterols；extraction；ultrasonic wave 中国食用植物油供应严重不足，每年缺口达到 700万 t，需要通过大量进口来解决⋯。我国人多地 少，很难用更多的耕地种植草本油料，而很多地方都 是“八山一水一分田”，因此开发木本食用油已成为 解决食用油的主要渠道和趋势。 油茶是我国特有的木本油料，有“东方橄榄油 的”美称l2 J。2009年 11月，国务院批准颁布了《全 国油茶产业发展规划(2009--2020年)》，油茶产业 发展迅猛，产量迅速增加。油脚是油茶籽油精炼过 程产生的副产物，含有丰富的甾醇、维生素 E、类黄 收稿日期：2011—02—01；修回日期：2011—07—06 基金项目：广东省科技计划项目(2009B0308O2043)；国家特 色专业建设点项目(TS1Z089)；华南农业大学科技创新活动 项目 作者简介：汤锦程(1988)，男，在读本科，食品科学与工程专业。 通信作者：吴雪辉，教授，博士(E—mail)xuehwu@scau．edu．an。 酮等。目前油茶籽油油脚大部分被当成工业废渣处 理，造成了资源浪费和环境污染。 植物甾醇是人体内一种重要的生理活性物 质 ]，能有效降低血清胆固醇水平和预防心血管疾 病}4 J，广泛应用于医药、食品、化工等领域。 目前，植物甾醇主要从植物油精炼脱臭馏出物中 提取。常见的有溶剂结晶法、分子蒸馏法、超临 界CO 萃取法 J、酶法 等。本文以油茶籽油油脚为 原料，采用干式皂化、超声波强化无水乙醇提取甾醇， 以期为油茶籽油油脚的开发利用提供新的途径。 1 材料与方法 1．1 主要材料、试剂 油茶籽油油脚：由广东富然农科有限公司提供； 植物甾醇样品(95％植物甾醇粉末)：浙江大为药业 有限公司生产；无水乙醇、氢氧化钙、浓硫酸、磷酸、 氯化铁等均为分析纯。 2011年 第 36卷 第 10期 中 国 油 脂 71 1．2 主要设备、仪器 DK一8D型电热恒温水槽，uV一3010紫外可见 分光光度计 ，VGT一2013HTD高频数控超声波清洗 机 ，RE一52AA旋转蒸发器。 1．3 试验 方 法 1．3．1 油脚中甾醇的提取 将氢氧化钙与油茶籽油油脚混合均匀后经 9O℃皂化处理20 min得膏状物，用粉碎机粉碎，然 后以无水乙醇为提取剂在常温下采用超声波强化提 取。获得粗甾醇提取液，再经减压蒸馏、洗涤、脱水得 到粗甾醇制品。 1．3．2 甾醇含量的 采用磷硫铁比色法 检验样品中甾醇的含量。 1．3．2．1 最大吸收峰的确定 分别取 1 mL无水乙醇和0．5 mg／mL的甾醇标 准溶液于 1、2号试管，加入无水乙醇 2 mL，然后再 加磷硫铁显色剂 3 mL，摇匀，塞紧试管，于 5O℃中 保 温15 min，取出冷至室温 ，以1号管作为空 白对 照。用紫外可见分光光度计于 400—800 nm范围扫 描，在 439 nm和 531 nm处有峰值，本试验取 531 n m _9 作为检测波长。 1．3．2．2 最佳显色条件的确定 分别以无水乙醇用量、磷硫铁显色剂用量、显色 温度、显色时间为单因素，于最大吸收波长下测定吸 光值，得到磷硫铁显色法的最佳显色条件为：无水乙 醇用量 2 mL，磷硫铁显色剂用量 3 mL，显色温度 5O℃，显色时间 15 min。 1．3．2．3 曲线制作 用无水乙醇溶解标准甾醇样品，配制成质量浓 度分别为0．5、0．4、0．2、0．1、0．05、0．01 m mL的 标准溶液。准确吸取上述甾醇标准溶液各 1 mL，按 照确定的最佳显色条件比色，在 531 nm处测出吸光 值，然后以吸光值为横坐标，以甾醇质量浓度为纵坐 标，绘制标准曲线，采用最tb-"乘法做线性回归，得 出甾醇质量浓度P与吸光值D的线性 回归方程 ： P=2．728 5D+0．007，相关系数 r=0．999 8。 1．3．2．4 含量测定及得率计算 将按 1．3．1的方法提取得到的粗甾醇制品，用 无水乙醇溶解定容到一定体积。用上述磷硫铁显色 法比色，测出吸光值，代人标准曲线回归方程得到甾 醇质量浓度。按下式计算甾醇得率： 甾醇得率 =pV／m×100％ 式中：p——粗甾醇溶液的质量浓度，mg／mL； 定容体积，mL； m——油脚质量，mg。 2 结果与分析 2．1 甾醇提取的单因素试验 2．1．1 氢氧化钙用量对甾醇得率的影响 称取一定量的油茶籽油油脚，按油脚与氢氧化 钙质量比为 1：0．2、1：0．3、1：0．8、1：1．5、1：2、1：3加 人氢氧化钙，混合均匀后皂化得到膏状物，粉碎，按 料液比1：20加入无水乙醇，在超声波功率 360 W， 超声波频率 28 kHz下处理 10 min，过滤，滤液进行 减压蒸馏、洗涤、脱水得到粗甾醇制品，检测甾醇含 量计算甾醇得率，结果如图1所示。 ＼ 瓣 链 洫 油脚与氢氧化钙质量比 图 1 氢氧化钙用量对甾醇得率的影响 由图 1可以看出，甾醇得率随氢氧化钙用量的 增加而提高，当油脚与氢氧化钙质量比为 1：2时，甾 醇得率最大，为 1．19％，继续增加氢氧化钙用量，甾 醇得率略有下降。因为氢氧化钙用量的增加使油脚 皂化充分，甾醇得率增大，但氢氧化钙用量过大会破 坏甾醇的结构，导致甾醇得率下降。 2．1．2 无水乙醇用量对甾醇得率的影响 称取一定量的油脚，按质量比1：2加人氢氧化 钙，混合均匀后皂化得到膏状物，粉碎，按料液比 1：10、1：20、1：30、1：60、1：80加入无水乙醇，然后按 2．1．1的方法进行甾醇提取、分离、检测，结果如图2 所示。 ＼ {；{卜 链 洫 图2 无水乙醇用量对甾醇得率的影响 由图2可知，随着料液比的增加，甾醇得率提 高，当料液比为 1：60时，甾醇得率最大，为1．27％， 此后增大料液比，甾醇得率基本保持不变。这是因 为料液比增加，加大了溶质的扩散速度，促进醇溶性 物质溶出，使提取液中的甾醇含量增大，当料液比达 到 1：60时，皂化物中的甾醇基本提取完全。 72 CHINA OILS AND FATS 201l Vo1．36 No．10 2．1．3 超声波处理时间对甾醇得率的影响 称取一定量的油茶籽油油脚 ，按质量比 1：2加 入氢氧化钙混合均匀后皂化得到膏状物，粉碎，按料 液比1-60加入无水乙醇，在超声波功率 360 W、超 声波频率 28 kHz下分别处理5、10、20、30、50 min， 过滤，滤液经减压蒸馏、洗涤、脱水得到粗甾醇制品， 检测甾醇含量计算甾醇得率，结果如图3所示。 ＼ 褂 链 河 超 声波处 理时 I司 ／min 图3 超声波处理时间对甾醇得率的影响 由图3可以看出，开始时甾醇得率随着超声波 处理时间的延长迅速升高，超声波处理 30 min时， 甾醇得率达到 1．48％，继续延长超声波处理时间， 甾醇得率基本不变。 2．1．4 超声波功率对甾醇得率的影响 按照2．1．3的方法对油脚进行皂化、无水乙醇 溶解，然后在超声波功率分别为 120、200、240、320、 360 W，超声波频率28 kHz下处理 10 min，过滤，滤 液经减压蒸馏、洗涤、脱水得到粗甾醇制品，检测甾 醇含量计算甾醇得率，结果如图4所示。 ＼ 瓣 啦 链 瀣 超 声波 功率 ／W 图4 超声波功率对甾醇得率的影响 由图4可以看出，随着超声波功率的增大，甾 醇得率提高，当超声波功率为 240 w时，甾醇得率 达到最大值，继续增大超声波功率，甾醇得率反而 下降。 2．2 甾醇提取的正交试验 在单因素试验的基础上，选取超声波功率(A)、 油脚与氢氧化钙质量比(B)、超声波处理时间(C)、 料液比(0)4个因素，进行L9(3 )正交试验，结果见 1所示。 由表 1可知，各因素对甾醇得率的影响顺序为： 超声波功率 >超声波处理时间 >料液比>油脚与氢 氧化钙质量比。得到甾醇提取的最佳条件为：超声 波功率 320 w，超声波处理时间 30 rain，油脚与氢氧 化钙质量比1：1，料液比 1：80。在此条件下做 3次 验证试验，甾醇平均得率为 1．52％。 表 1 正交试验结果 2．3 超声波对甾醇提取的影响 为探讨超声波处理对甾醇提取的强化作用，对 超声波强化提取(提取条件为：油脚与氢氧化钙质 量比1-1，无水乙醇为提取溶剂，料液比1：80，超声 波功率320 w，超声波频率 28 kHz)和常规提取(提 取条件除无超声波处理外，其他同超声波强化提 取)下的甾醇得率进行了比较，结果如图5所示。 1．6 1．4 ＼ 瓣 1．2 链 1．0 洫 O．8 0．6 提取时 I司／rain 图 5 超声波强化提取与常规提取比较 从图5可以看出，在甾醇提取过程中，超声波对 甾醇的提取有很好的辅助作用，可缩短提取时间。 3 结 论 以甾醇得率为考察指标，在单因素试验基础上， 通过正交试验对干式皂化、超声波强化无水乙醇提 取油茶籽油油脚中甾醇的条件进行优化，得出最佳 条件为：油脚与氢氧化钙的质量比1：1，料液比1：80 (溶剂为无水乙醇)，超声波频率 28 kHz，超声波功 率320 w，超声波处理时间 30 rain。此条件下甾醇 得率达 1．52％。超声波对甾醇的提取有很好的辅 助作用，可缩短提取时间。 2011年第36卷第l0期 中 国 油 脂 73 分子蒸馏法从大豆油脚中提取辅酶 Q1o的研究 陈 星，刘 蕾，吴 琼 (长春大学 农产品深加工吉林省重点实验室，长春 130022) 摘要：采用分子蒸馏法从大豆油脚中提取辅酶 Q⋯提取分离辅酶 Q。。最佳工艺条件为：真空度0．O1 Pa，蒸馏温度 190℃，刮板转速600 r／min，物料流量1．0 mL／min。最佳条件下轻相得率为85．12％， 轻相中辅酶 Q1o含量为 1．85 mg／g。轻相经纯化后辅酶Q。0结晶纯度为92．5％。研究证明此方法提 取大豆油脚中的辅酶 Q 。是可行的。 关键词：大豆油脚；分子蒸馏；纯化；辅酶 Q10 中图分类号：TQ645．9；TS218 文献标志码：A 文章编号：1003—7969(2011)10—0073—04 Extraction of coenzyme Qlo by molecular distillation technique from soybean oil sediment CHEN Xing，UU Lei，WU Qiong (Key Laboratory of Agricultural Products Processing in Jilin Province，Changchun University， Changchun 1 30022，China) Abstract：Coenzyme Q1o was extracted from soybean oil sediment by molecular distillation technique．The optimal conditions of extracting coenzyme Q1o were as follows：vacuum 0．O1 Pa，distillation temperature 190 oC，agitating speed 600 r／min，feed rate 1．0 mL／min． Under the optimal conditions，the yield of light phase was 85．12％，and the coenzyme Ql0 content was 1．85 ms／g in light phase．After purification of light phase．the crystal purity was 92．5％ ．The studies showed that this method of extracting coenzyme Q10 from soybean oil sediment was feasible． Key words：soybean oil sediment；molecular distillation；purification；coenzyme Ql0 辅酶 Q是生物体内广泛存在的脂溶性醌类化 收稿 日期：2011—01—17；修回Et期：2011—08—10 基金项目：吉林省教育厅“十一五”科学技术研究项 目(吉教 科合字[2009]第 230号) 作者简介：陈 星(1953)，男，研究员，主要从事大豆、玉米 深加工和生物有效物质分离方面的研究工作 (E．mail) cx9593@ 163．corn 合物，人类和哺乳动物是 10个异戊烯单位，故称辅 酶 Q．。。在人体呼吸链中质子移位及电子传递中起 重要作用，可作为细胞代谢和细胞呼吸激活剂，还是 重要的抗氧化剂和非特异性免疫增强剂，可促进氧 化磷酸化反应，保护生物膜结构完整性。辅酶 Q。。 常用于充血性心力衰竭、冠心病、心绞痛、心肌梗塞、 心肌缺血、高血压、心律失常等的预防和治疗，效果 参考文献： [1]吕永来．我国油茶产业发展现状分析[J]．中国林业产 业 ，2008(10)：18—19． [2]李丽 ，吴雪辉，寇巧花．茶油的研究现状及应用前景[J]． 中国油脂 ，2010，35(3)：10—13． [3]吴时敏．功能性油脂[M]．北京：中国轻工业出版社， 2001：190—218． [4]孙远明．食品营养学[M]．北京：科学出版社，2009：169． [5]MCLACHLAN C N S．Separation of sterols from lipids：US． 5024846[P]．1991—06—18． 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