全 文 ：收稿日期:2009-05-05;修回日期:2009-07-28
基金项目:山西省自然科学基金项目(2007031020)
作者简介:张　元(1975), 男 , 博士 , 主要从事天然产物分离
方面的研究工作 (Tel)0351-4049501(E-mail)zhangyuan@
sxicc.ac.cn。
通讯作者:侯相林 ,研究员。
油脂化学
元宝枫油中神经酸乙酯的分离提纯
张　元 ,侯相林
(中国科学院 山西煤炭化学研究所 ,太原 030001)
摘要:将元宝枫油制成混合脂肪酸乙酯 ,分别利用多级分子蒸馏提纯和分子蒸馏与尿素包合法相结
合提纯神经酸乙酯得到高含量的神经酸乙酯产品 。六级分子蒸馏直接提纯神经酸乙酯 ,得到神经
酸乙酯含量为 78.35%的产品。二级分子蒸馏与尿素包合法相结合时 ,分子蒸馏脱除甾醇 、维生素
E、C16、C18、C20及部分 C22脂肪酸乙酯 ,得到神经酸乙酯与芥酸乙酯比例为 1∶1的初级产品 ,再
在 m(脂肪酸乙酯)∶m(尿素)∶V(甲醇)为 1∶5∶35、包合温度 35℃、包合时间 8 h条件下 ,经过二次
尿素包合处理 ,可得到神经酸乙酯含量为 66.21%的产品 。
关键词:元宝枫油;神经酸;分子蒸馏;尿素包合
中图分类号:TQ641;R971　　　文献标志码:A　　　文章编号:1003-7969(2010)01-0028-04
Separationandpurificationofnervonicacidethylester
fromAcertruncatumBungeseedoil
ZHANGYuan, HOUXianglin
(InstituteofCoalChemistry, ChineseAcademyofSciences, Taiyuan030001, China)
Abstract:ThefatyacidethylesterswerepreparedfromAcertruncatumBungeseedoil, andthenthesep-
arationprocessofnervonicacidethylesterbymoleculardistilationdirectlyorcombinationofmolecular
distilationandurea-inclusionmethodwasstudied.Thecontentofnervonicacidethylesterreached
78.35% bysix-stepmoleculardistilation.Whenthemoleculardistilationandurea-inclusionwere
combinedtoseparatenervonicacid, two-stepmoleculardistilationwasusedtoseparatethesterols, VE,
C16 fatyacidethylesters, C18 fatyacidethylesters, C20fatyacidethylestersandapartofC22 faty
acidethylesters, andthecrudeproductwiththeratioofnervonicacidethylestertoerucicacidethylester
1∶1 wasobtained, thentheurea-inclusionmethodwasusedtopurifynervonicacidethylester, andthe
operationconditionswere:ratiooffatyacidethylestersmasstoureamasstomethanolvolume1∶5∶35,
temperature35℃ andtime8 h.Thecontentofnervonicacidethylesterreached66.21% bythecombi-
nationoftwo-stepmoleculardistilationandtwiceurea-inclusion.
Keywords:AcertruncatumBungeseedoil;nervonicacid;moleculardistilation;urea-inclusion
　　神经酸 ,又名鲨鱼酸 ,学名为顺 -15-二十四碳
烯酸 ,最早发现于哺乳动物的神经组织 ,故命名为神
经酸。神经酸在神经组织和脑组织中含量较高 ,是
大脑神经纤维和神经细胞的核心天然成分 。神经酸
在一定程度上不但具有活跃脑细胞 、治疗身体免疫
缺乏性疾病和心血管疾病的作用 ,而且还是合成麝
香酮 、环十五碳酮 、十五碳内酯 、亚洲玉米螟性信息
素 、家蝇性信息素等的原料 ,因此分离提纯神经酸具
有极高的实用价值 。
神经酸至今尚未实现工业化生产 ,目前主要通
过两种方式得到神经酸[ 1] :一是化学合成神经酸。
这种方法工艺路线复杂 ,产率低 ,难以实现工业化。
二是从鲨鱼油及鲨鱼大脑中提取 。这种方法受到资
源限制 ,也无法大量生产 。因此 ,国内外科学家开始
研究从植物中提取神经酸 ,取得了一定成效。通过
28 CHINAOILSANDFATS　　　　　　　　　　　　　　　2010Vol.35 No.1
对我国油脂植物脂肪酸的研究发现 ,神经酸含量大
于 2%的木本植物有 10种 、草本植物有 5种。其
中 ,元宝枫是中国含神经酸木本植物的一个特有树
种 [ 2, 3] ,种仁含油率接近 50%,元宝枫油中不饱和脂
肪酸含量达 92%,其中含有 5.52%的神经酸 [ 4] 。虽
然神经酸含量较蒜头果低 ,但元宝枫树种结实量大 ,
而且元宝枫作为食品 、医药和化工原料有较大的开
发价值 。
目前 ,国内从植物中提取分离神经酸的方法有
金属盐沉淀法 、乳化分离法 、脂肪酸盐柱层析法 、溶
剂结晶法 、分子蒸馏法等[ 5-10] 。其中 ,金属盐沉淀
法 、乳化分离法 、溶剂结晶法分离神经酸多以神经酸
含量高的油脂为原料 ,元宝枫油中神经酸含量相对
较低 ,不适宜直接采用这几种方法。柱层析法洗脱
步骤较多 ,溶剂消耗量大。因此 ,本文采用分子蒸馏
与尿素包合法相结合对元宝枫油中的脂肪酸乙酯进
行分离 [ 11-13] ,为神经酸乙酯的分离提纯提供参考。
1　材料与方法
1.1　原料 、试剂
　　元宝枫油 ,山西浮山县福田实业有限责任公司;
无水甲醇 、无水乙醇 、石油醚 、钠 、尿素 、无水硫酸钠
均为分析纯 。
1.2　仪器 、设备
　　KDL1型分子蒸馏装置 , FA1004电子天平 ,
78-1磁力加热搅拌器 , HH-2电子恒温水浴锅 ,
RE-52旋转蒸发器 , 80-1型离心沉淀机 , GC-14B
气相色谱仪(日本岛津公司)。
1.3　实验方法
1.3.1　元宝枫油脂肪酸的乙酯化　在无水乙醇中
加入 1%的金属钠制备乙醇钠 ,元宝枫油与乙醇钠
按体积比 1∶1加入三口烧瓶中 , 75℃水浴回流搅拌
1.5h,取下烧瓶 ,减压蒸馏脱除乙醇 ,加入石油醚浸
提 ,倾出上层清液 ,减压蒸馏蒸除石油醚 ,离心分离
取上层澄清液 ,蒸馏水洗涤 3次 ,无水 Na2SO4脱水 ,
过滤 ,得到混合脂肪酸乙酯 。
1.3.2　脂肪酸乙酯分子蒸馏　称取一定量的元宝
枫油脂肪酸乙酯于分子蒸馏装置内 ,在刮膜器的作
用下 ,均匀地分布于蒸发器表面 ,蒸发表面温度由导
热油精确控制。在高真空条件下 ,轻组分以气体状
态飞向中间的冷凝器并凝结成液体 ,进入轻组分收
集器;重组分沿蒸发器筒体内壁进入重组分收集器 。
1.3.3　脂肪酸乙酯尿素包合　称取分子蒸馏所得
混合脂肪酸乙酯初级产品 ,按照不同的 m(脂肪酸
乙酯)∶m(尿素)∶V(甲醇)的比例 ,量取甲醇 ,加入
250mL烧瓶中 ,同时加入尿素 ,在 80℃水浴上搅拌
待尿素完全溶解后 ,加入一定量的混合脂肪酸乙酯 ,
反应至溶液澄清透明后 ,取出放入恒温水浴中 ,于设
定包合温度下包合不同时间 ,所得尿素包合物结晶
经抽滤分离 ,用蒸馏水洗至无尿素残留后 ,用石油醚
萃取 ,静置分层 ,取上层有机相 ,无水 Na2SO4脱水 ,
过滤 ,蒸除石油醚 ,即得分离产品 。
1.3.4　尿素包合的正交实验设计　选取影响尿素
包合效果的 m(脂肪酸乙酯)∶m(尿素)、m(脂肪酸
乙酯)∶V(甲醇)、包合温度及包合时间 4个因素 ,进
行 L9(34)正交实验 ,因素水平见表 1。
表 1　因素水平表
水平
m(脂肪酸乙
酯)∶m(尿素)
A
m(脂肪酸乙
酯)∶V(甲醇)
B
包合温度
/℃
C
包合时间
/h
D
1 1∶3 1∶28 4 8
2 1∶5 1∶35 20 12
3 1∶7 1∶42 35 16
1.4　分析方法
　　采用气相色谱仪分析脂肪酸乙酯组成及含量。
OV-1色谱柱 , FID检测器 ,柱温为 225℃,汽化室
温度为 260℃,检测器温度为 260℃,氮气为载气 ,
TL9900色谱工作站 ,面积归一化法计算各脂肪酸乙
酯的相对含量 。
2　结果与讨论
2.1　元宝枫油脂肪酸乙酯的组成
　　元宝枫油脂肪酸乙酯气相色谱图如图 1所示。
其中 1号峰为溶剂峰 , 2号峰为 C16脂肪酸乙酯 , 3
号峰为 C18脂肪酸乙酯 , 4号峰为 C20脂肪酸乙酯 ,
5号峰为 C22脂肪酸乙酯 , 6号峰为 C24脂肪酸乙
酯。用面积归一化法计算元宝枫油脂肪酸乙酯的组
成及相对含量 ,结果见表 2 。
图 1　元宝枫油脂肪酸乙酯气相色谱图
　　　表 2　元宝枫油脂肪酸乙酯组成及含量 %
C16 C18 C20 C22 C24
5.39 65.21 8.30 15.53 5.56
　　由表 2可见 ,元宝枫油中主要含有 C18脂肪酸 ,
其含量为 65.21%;C22脂肪酸含量为 15.53%,其
292010年第 35卷 第 1期　　　　　　　　　　　　　中　国　油　脂
主要成分为芥酸(顺 -13-二十二碳烯酸), C24脂
肪酸主要为神经酸 ,含量为 5.56%,两者均为 n-9
型长链单烯脂肪酸 ,结构相近 ,很难分离。
2.2　分子蒸馏分离脂肪酸乙酯
2.2.1　甾醇 、维生素 E的脱除　称取一定量元宝
枫油脂肪酸乙酯 ,设定系统压力为 0.1 ～ 0.9 Pa,温
度为 140 ～ 150℃,刮膜转速为 175 r/min,进料速度
为 1滴 /s,进行一级分子蒸馏 ,以脱除甾醇 、维生素
E等重组分 ,轻组分为 C16 ～ C24脂肪酸乙酯 。表 3
为一级分子蒸馏得到的轻组分脂肪酸乙酯组成及含
量 。
表 3　一级分子蒸馏得到的轻组分脂肪酸乙酯组成及含量
温度 /℃ 脂肪酸乙酯含量 /%C16 C18 C20 C22 C24
140 3.80 64.83 8.50 17.40 5.48
150 3.42 64.71 8.91 17.45 5.51
　　由表 3可以看出 ,在压力为 0.1 ～ 0.9 Pa,温度
为 140℃,刮膜转速为 175r/min,进料速度为 1滴 /s
的操作条件下 ,可以较好地脱除甾醇 、维生素 E等
杂质 ,轻组分脂肪酸乙酯收率为 97%。
2.2.2　C22以下脂肪酸乙酯的脱除　称取一定量
的一级分子蒸馏轻组分 ,设定系统压力为 5 ～ 9 Pa,
温度为 120 ～ 125℃,刮膜转速为 175 r/min,进料速
度为 1滴 /s,进行二级分子蒸馏 ,以脱除 C16、C18、
C20及部分 C22脂肪酸乙酯。轻组分为 C16 ～ C22
脂肪酸乙酯 ,重组分为神经酸乙酯初级产品。表 4
为二级分子蒸馏得到的重组分脂肪酸乙酯组成及含
量 。
表 4　二级分子蒸馏得到的重组分脂肪酸乙酯组成及含量
压力
/Pa
温度
/℃
脂肪酸乙酯含量 /%
C16 C18 C20 C22 C24
神经酸乙酯
收率 /%
5 125 0.21 2.34 1.85 48.79 46.80 45.5
9 120 0.09 3.67 4.11 55.44 36.69 76.3
　　由表 4可以看出 ,通过二级分子蒸馏得到的神
经酸乙酯初级产品中神经酸乙酯与芥酸乙酯比例为
1∶(1 ～ 1.5)。
2.3　多级分子蒸馏提纯
　　在对甾醇 、维生素 E等杂质及 C16 ～ C22脂肪酸
乙酯脱除的初步研究基础上 ,对元宝枫油脂肪酸乙酯
在不同压力和温度下进行多级分子蒸馏 ,收集各级分
离目标产物。表 5为多级分子蒸馏提纯神经酸乙酯
操作条件及脂肪酸乙酯组成及含量。图 2为六级分
子蒸馏提纯后重组分脂肪酸乙酯气相色谱图。
　　由表 5和图 2可以看出 ,通过六级分子蒸馏得
到神经酸乙酯含量达到 78.35%的产品 ,神经酸乙
酯的收率(以原料为基准)为 16.67%。
表 5　多级分子蒸馏提纯神经酸乙酯操作
条件及脂肪酸乙酯组成及含量
样品
操作条件
压力
/Pa
温度
/℃
脂肪酸乙酯含量 /%
C16 C18 C20 C22 C24
第一级
轻组分 0.1～ 0.9 140 4.61 62.89 9.52 17.83 5.16
第二级
重组分 5.0～ 9.0 115 1.12 14.45 10.30 50.61 23.54
第三级
重组分 2.5～ 5.0 120 0 2.24 2.35 54.62 40.79
第四级
重组分 1.5～ 2.5 125 0 1.93 1.59 44.13 52.37
第五级
重组分 1.5 130 0 1.39 0.99 34.51 63.11
第六级
重组分 1.0 135 0 0.72 0.54 20.39 78.35
图 2　六级分子蒸馏提纯后重组分脂肪酸乙酯气相色谱图
2.4　尿素包合提纯
2.4.1　尿素包合的正交实验结果　以表 4中二级
分子蒸馏得到的神经酸乙酯与芥酸乙酯比例为 1∶1
的神经酸乙酯初级产品为原料 ,进行尿素包合分离
神经酸乙酯 ,正交实验结果见表 6。
表 6　尿素包合分离神经酸乙酯正交实验结果
实验号 A B C D 包合的神经酸乙酯含量 /%
1 1 1 1 1 50.74
2 1 2 2 2 59.87
3 1 3 3 3 未结晶
4 2 1 2 3 48.39
5 2 2 3 1 61.67
6 2 3 1 2 46.92
7 3 1 3 2 49.71
8 3 2 1 3 49.42
9 3 3 2 1 49.79
k1 36.87 49.61 49.03 53.50
k
2 51.76 56.42 52.68 52.17
k3 49.64 32.24 36.56 32.60
R 14.89 24.18 16.12 20.90
30 CHINAOILSANDFATS　　　　　　　　　　　　　　　2010Vol.35 No.1
　　由表 6可以看出 , 5号实验尿素包合的神经酸
乙酯含量最高 ,为 61.67%,但正交实验最佳条件为
A2B2C2D1 ,二者的差别是包合温度不同 ,因此为了
更好地验证最佳操作条件 ,选取 A2B2C2D1为操作
条件进行实验 ,得到的神经酸乙酯含量为 54.90%,
小于 5号实验的结果 。另外 ,神经酸乙酯含量越高
时在甲醇中的溶解度越小 ,随着温度增加溶解度增
大 ,且包合温度为 35℃时在常规操作条件下容易控
制 ,故选取尿素包合操作参数为:m(脂肪酸乙酯)∶
m(尿素)∶V(甲醇)为 1∶5∶35,包合温度 35℃,包合
时间 8 h。
2.4.2　多次尿素包合提纯神经酸　以表 4中二级
分子蒸馏得到的神经酸乙酯与芥酸乙酯比例为 1∶1
的神经酸乙酯初级产品为原料 ,按选定操作参数进
行二次尿素包合分离 ,包合后尿素相脂肪酸乙酯组
成及含量如表 7所示 。图 3为二次尿素包合后尿素
相脂肪酸乙酯气相色谱图 。
表 7　二次尿素包合后尿素相脂肪酸乙酯组成及含量 %
样品 C18 C20 C22 C24
包合原料 2.34 1.85 48.79 46.80
一次包合 0.76 0.77 36.80 61.67
二次包合 0.17 0.34 33.28 66.21
图 3　二次尿素包合后尿素相脂肪酸乙酯气相色谱图
　　由表 7和图 3可以看出 ,经过二次尿素包合处
理后 ,神经酸乙酯含量由包合原料的 46.80%增加
到 66.21%,神经酸乙酯的收率为 12.73%。综上所
述 ,以多级分子蒸馏直接提纯神经酸乙酯操作简单 ,
设备投资高 ,操作压力低 、温度高 ,运行费用高 ,得到
的神经酸乙酯含量为 78.35%,神经酸乙酯的收率
为 16.67%;以二级分子蒸馏结合二次尿素包合法
提纯神经酸乙酯操作程序多 ,设备和运行费用低 ,得
到的神经酸乙酯含量为 66.21%,神经酸乙酯的收
率为 12.73%。
3　结　论
　　利用多级分子蒸馏提纯和分子蒸馏与尿素包合
法相结合分离元宝枫油中神经酸乙酯均可得到高含
量的神经酸乙酯产品。六级分子蒸馏直接提纯神经
酸乙酯 ,一级脱除甾醇 、维生素 E等重组分 ,二至六
级脱除 C16、C18、C20及 C22脂肪酸乙酯 ,得到神经
酸乙酯含量达到 78.35%的产品 ,神经酸乙酯的收
率为 16.67%。二级分子蒸馏与尿素包合法相结合
时 ,一级分子蒸馏脱除甾醇 、维生素 E等重组分 ,二
级分子蒸馏脱除 C16、C18、C20及 C22脂肪酸乙酯 ,
得到神经酸乙酯与芥酸乙酯比例为 1∶1的初级产
品 ,再在 m(脂肪酸乙酯)∶m(尿素)∶V(甲醇 )为
1∶5∶35,包合温度 35℃,包合时间 8 h条件下 ,经过
二次尿素包合处理 , 得到神经酸乙酯含量为
66.21%的产品 ,神经酸乙酯的收率为 12.73%。
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