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β-环糊精包合法分离亚麻油中α-亚麻酸工艺研究



全 文 :食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012年 第37卷 第5期粮食与油脂
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亚麻(Linum usitatissimum)为1年生草本植物,
现为世界10大油料作物之一,亚麻籽中含有丰富
的脂肪和蛋白质[1]。亚麻油中含棕榈酸、硬脂酸、
油酸、亚油酸、亚麻酸等多种脂肪酸,其中α-亚
麻酸高达40%~60%[2]。α-亚麻酸是人体必需脂肪
酸,对人体健康起决定性作用,它是构成细胞膜
收稿日期:2011-09-05 *通讯作者
基金项目:广东工业大学轻工化工学院211工程培育项目(20091015)。
作者简介:林非凡(1984—),男,硕士研究生,研究方向为α-亚麻酸的提纯优化及降低血脂研究。
和生物酶的基础物质、同时在维持脂蛋白平衡、
降血脂、调节胆固醇代谢、降压、抗血栓、预防
癌变等方面都具有重要作用[3],是一种倍受青睐的
保健品。采取高效的分离纯化技术是α-亚麻酸工
业化生产的关键技术之一[4]。本文拟利用β-环糊
精包合法从亚麻籽中分离α-亚麻酸,并应用气相
林非凡,谭竹钧*
(广东工业大学轻工化工学院,广州 510006)
摘要:从亚麻油中分离高纯度α-亚麻酸。采用β-环糊精包合法从亚麻油中分离α-亚麻酸,利
用响应面分析法对β-环糊精包合法分离α-亚麻酸的提取工艺进行了优化。最佳工艺条件为:
(混合脂肪酸+无水乙醇):β-环糊精=1:7,包合温度59 ℃,包合时间为2.7 h,冷冻时间为14.26
h。在此条件下,α-亚麻酸的含量由3.84%提高到70.01%。该生产工艺产量高、成本低、简
便、易行,具有良好的工业化前景。
关键词:亚麻油;α-亚麻酸;包合物;β-环糊精
中图分类号: TS 221 文献标志码: A 文章编号:1005-9989(2012)05-0144-05
β-Cyclodextrin legal separation of α-linolenic acid linseed oil process
LIN Fei-fan, TAN Zhu-jun*
(Light Industry and Chemical Engineering, Guangdong University of Technology,
Guangzhou 510006)
Abstract: In order to extract from the linseed oil of high purity α-linolenic acid, β-cyclodextrin on the
legal separation of α-linolenic acid linseed oil in various factors has been studied. Through experimental
analysis, the legal separation of β-cyclodextrin α-linolenic acid optimum conditions are: (Mixed fatty
acid+ethanol): β-cyclodextrin=1:7, the inclusion temperature is 59 ℃, the inclusion time is 2.7 hours, the
freezing time is 14.26 hours. Under these conditions, α-linolenic acid content from 3.84% to 70.01%. The
production process have high yield, low cost. It is simple and easy. It has good prospect for industrialization.
Key words: linseed oil; α-linolenic acid; inclusion; β-cyclodextrin
β-环糊精包合法分离亚麻油中
α-亚麻酸工艺研究
食 品 科 技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年 第37卷 第5期 粮食与油脂
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色谱分析其化学成分,为α-亚麻酸的研究开发提
供试验依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
亚 麻 籽 : 呼 和 浩 特 市 农 产 品 市 场 ,
由 内 蒙 古 大 学 教 师 鉴 定 为 亚 麻 科 植 物 亚 麻
(Linum usitatissimum)的种籽,亚麻籽粉碎后过80
目筛;β-环糊精:北京奥博星生物技术责任有限
公司,分析纯;石油醚、无水乙醇:广州市华鑫
仪器有限公司,分析纯。
GC2010气相色谱仪:日本岛津公司;恒温磁
力搅拌器、恒温水浴锅、电热恒温鼓风干燥箱:
上海博泰实验设备有限公司;索氏提取装置:广
州市华鑫仪器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 实验条件 气相色谱分析条件[5]
色谱柱:J&WDB-17石英毛细柱(30 m×0.25
mm×0.25 μm);检测器:FID;色谱柱温150 ℃保
留1 min,以10 ℃/min升温至180 ℃,保留5 min,
再以5 ℃/min升温至210 ℃,保留3 min,再以30
℃/min升温至230 ℃,保留20 min;载气:N2;进
样量:0.4 μL;气化室温度:270 ℃;柱流量:1
mL/min。
1.2.2 α-亚麻酸制备工艺流程
1.2.2.1 亚麻油的制备[6] 称取一定量的亚麻籽,
粉碎后放入滤纸包中,将滤纸包置于索氏提取器
中,加入石油醚至平底烧瓶2/3处,将索氏提取装
置置于45 ℃恒温水浴锅内,接通冷凝水进行水浴
回流。提取3 h,停止加热,待冷却后,取出滤纸
包,将平底烧瓶接到旋转蒸发器上回收石油醚,
即得到亚麻籽油[7]。
1.2.2.2 亚麻油混合脂肪酸的制备 在已知质量的
亚麻油中加入5% NaOH乙醇溶液,混匀后置水浴
皂化回流1 h后,在皂化液中加入适量热水溶解,
用少量石油醚萃取2次,去除不皂化物,下层溶液
用10%盐酸调pH至2~3,置分液漏斗静置分层,取
油层用蒸馏水洗至中性,放入60~65 ℃ 鼓风干燥
箱中干燥1 h,即得到亚麻油混合脂肪酸[8]。
1.2.2.3 β-环糊精包合法分离α-亚麻酸 称取一
定量β-环糊精,加入适量蒸馏水,加热溶解制成
过饱和溶液,置恒温搅拌至规定温度,加入混合
脂肪酸(FFA)和无水乙醇,恒温搅拌至规定时间,
冷却后置冰箱中冷冻数小时,溶化抽滤洗涤,
置80 ℃恒温干燥3 h,得到白色粉末状α-亚麻
酸-β-环糊精包合物[9]。将此包合物置于烧瓶中,
加入一定量石油醚,40 ℃恒温水浴锅中回流1 h,
减压抽滤,将所得滤液转入烧瓶旋转蒸发回收石
油醚,即得到富含α-亚麻酸的脂肪酸[10]。
1.2.3 β-环糊精包合法工艺条件的单因素实验
1.2.3.1 包合温度对α-亚麻酸含量的影响 称取
18 g β-环糊精,加入适量蒸馏水,加热溶解制成
过饱和溶液,分别恒温搅拌至规定温度(30、40、
50、60、70 ℃),加入2 g混合脂肪酸(FFA)和1 g无
水乙醇的混合液,恒温搅拌2 h,冷却后置冰箱
冷冻18 h,溶化抽滤洗涤,80 ℃电热恒温鼓风干
燥箱干燥3 h,得到白色粉末状α-亚麻酸-β-环
糊精包合物。将此包合物置烧瓶中,加适量石油
醚,置40 ℃恒温水浴锅中回流1 h,减压抽滤,将
所得滤液转入烧瓶旋转蒸发回收石油醚,即得到
富含α-亚麻酸的脂肪酸[11]。
1.2.3.2 β-环糊精用量对α-亚麻酸含量的影响
称取2 g混合脂肪酸(FFA)和1 g无水乙醇配成
混合溶液[12]。按照β-环糊精:(FFA+无水乙醇)不同
比例,分别称取一定量(12、15、18、21、24 g)的
β-环糊精,恒温搅拌至50 ℃后,加入混合脂肪
酸和无水乙醇的混合液,恒温搅拌2 h,冷却后置
冰箱冷冻18 h,溶化抽滤洗涤,80 ℃干燥3 h,得
到白色粉末状α-亚麻酸-β-环糊精包合物[13]。将
此包合物置烧瓶中,加入一定量石油醚,40 ℃恒
温水浴锅中回流1 h[14],减压抽滤,将所得滤液转
入烧瓶旋转蒸发回收石油醚,即得到富含α-亚麻
酸的脂肪酸[15]。
1.2.3.3 包合时间对α-亚麻酸含量的影响 称取
18 g β-环糊精,加入适量蒸馏水[16],加热溶解
制成过饱和溶液后,恒温搅拌50 ℃,加入2 g混
合脂肪酸(FFA)和1 g无水乙醇的混合液[17],恒温
搅拌一定时间(1、1.5、2、2.5、3 h),冷却后置
冰箱冷冻18 h,溶化抽滤洗涤,80 ℃恒温干燥
3 h,得到白色粉末状α-亚麻酸-β-环糊精包合
物。将此包合物置烧瓶中,加入一定量石油醚,
40 ℃恒温水浴锅中回流1 h,减压抽滤,将所得
滤液转入烧瓶旋转蒸发回收石油醚,即得到富含
α-亚麻酸的脂肪酸[18]。
1.2.3.4 冷冻时间对α-亚麻酸含量的影响 称取
18 g β-环糊精,加入适量蒸馏水,加热溶解制成
过饱和溶液后[19],恒温搅拌至50 ℃,加入2 g混合
脂肪酸(FFA)和1 g无水乙醇的混合溶液[20],恒温搅
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拌2 g,冷却后置冰箱冷冻一定时间(6、12、18、
24、30 g)后,溶化抽滤洗涤,80 ℃电热恒温鼓风
干燥箱干燥3 g,得到白色粉末状α-亚麻酸-β-
环糊精包合物。将此包合物置于烧瓶中,加入一
定量石油醚,40 ℃恒温水浴锅中回流1 h,减压抽
滤,将滤液转入烧瓶旋转蒸发回收石油醚,即得
到富含α-亚麻酸的脂肪酸。
1.2.4 β-环糊精包合分离亚麻油中α-亚麻酸工
艺条件优化的多因素分析实验 在单因素实验基
础上,以β-环糊精:(FFA+无水乙醇)、包合温度、
包合时间、冷冻时间4个因素为研究对象,考察它
们对α-亚麻酸含量的影响,通过响应面法对实验
结果进行分析,建立模型,得到β-环糊精包合法
分离亚麻油中α-亚麻酸的优化工艺条件。实验安
排见表1。
2.1.2 β-环糊精用量对α-亚麻酸含量的影响
图1 包合温度对α-亚麻酸含量的影响
表1 多因素实验设计
试验

因素
β-环糊精:(FFA+
无水乙醇) A
包合温度
/℃ B
包合时间
/h C
冷冻时间/h
D
1 5 40 1 12
2 6 60 2 18
3 7 50 3 24








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图2 β-环糊精用量对α-亚麻酸含量的影响
由图2可以看出,当β-环糊精的用量为18 g
时,α-亚麻酸的含量最高,此时α-亚麻酸的含
量为46.53%,继续增加β-环糊精用量,α-亚麻
酸含量逐渐降低。
2.1.3 包合时间对α-亚麻酸含量的影响
1.2.5 脂肪酸组成的测定 将所得脂肪酸装入具塞
试管中,加入2 mL石油醚-苯(V(石油醚):V(苯)=1:1)
溶解,再加入2 mL 0.2 mol/L的KOH-甲醇溶液,50
℃水浴30 min,冷却,加入2 mL饱和NaCl溶液,
4000 r/min离心10 min,静置分层。取上清液进行
气相色谱分析,脂肪酸组分含量结果用面积-归一
法计算。
2 结果与分析
2.1 β-环糊精包合法工艺条件的单因素实验分析
2.1.1 包合温度对α-亚麻酸含量的影响
由图1可以看出,随着包合温度上升,α-亚
麻酸的含量不断提高,当温度高于50 ℃时,α-
亚麻酸的含量出现下降。包合温度50 ℃时,分离
效果最佳,此时α-亚麻酸含量为38.5%。


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图3 包合时间对α-亚麻酸含量的影响
由图3可以看出,随着包合时间的延长,α-
亚麻酸的含量上升,包合时间超过2 h时,α-亚
麻酸的含量逐渐下降。当包合时间为2 h,α-亚
麻酸的含量最高,为48.56%。
2.1.4 冷冻时间对α-亚麻酸含量的影响
图4 冷冻时间对α-亚麻酸含量的影响


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从图4可以看出,当冷冻时间为18 h,分离效
果最好,此时α-亚麻酸的含量为58.56%。当冷冻
高于18 h,α-亚麻酸的含量逐渐下降。
2.2 β-环糊精包合分离亚麻油中α-亚麻酸工艺
条件优化
采用响应面优化法,考察β-环糊精:(FFA+无
水乙醇)、包合温度、包合时间、冷冻时间4个因
素对β-环糊精包合分离亚麻油中的α-亚麻酸影
响。实验结果见表2。
2.2.1 模型拟合 使用Design-Expert软件对表2的
数据进行分析,得到相应的模型为:
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式中:y为α-亚麻酸含量,%;
x1为β-环糊精:(FFA+无水乙醇);
x2为包合温度;
x3为包合时间,h;
x4为冷冻时间,h。
2.2.2 误差分析 通过Design-Expert软件进行误差
分析来验证模型的显著性,结果见表3。
由表3可以看出,模型Prob>F的值为0.0292
<0.0500,表明该模型是高度显著的。模型失拟项



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YYYYYY YYYYY
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−−−

−
表2 多因素实验结果
试验号
因素
A B C D
1 2 2 1 3 48.56
2 2 3 2 3 53.26
3 3 2 1 2 65.56
4 2 2 2 2 55.38
5 2 2 2 1 53.28
6 2 2 1 1 51.38
7 3 2 2 3 66.42
8 2 1 2 1 39.56
9 2 1 2 2 50.56
10 2 3 1 2 57.53
11 1 2 2 3 47.56
12 2 2 3 1 54.38
13 2 3 2 1 55.52
14 2 1 2 3 54.23
15 2 1 1 2 53.21
16 2 1 3 2 55.23
17 1 2 2 1 46.56
18 2 2 2 2 57.23
19 1 2 3 2 44.47
20 1 3 2 2 63.21
21 2 2 3 3 54.13
22 1 2 1 2 38.56
23 1 1 2 2 48.56
24 3 2 3 2 69.58
25 3 1 2 2 58.96
26 3 3 2 2 64.23
27 2 2 3 3 57.23
28 3 2 2 1 66.86
29 2 3 3 2 58.46
表3 多因素模型误差分析
方差
来源 平方和
自由
度 均方 F值 Prob>F
x1 0.000001493 1 0.000001493 2.81 0.5538
x2 0.000005487 1 0.000005487 1.43 0.2643
x3 0.000002225 1 0.000002225 0.56 0.4713
x4 0.00001147 1 0.00001147 0.32 0.1149
x1x2 0.000002258 1 0.000002858 0.70 0.4154
x1x3 0.000001645 1 0.000001645 0.41 0.5346
x1x4 0.00000007581 1 0.00000007581 0.019 0.8932
x2x3 0.0000000422 1 0.0000000422 0.010 0.9202
x2x4 0.00001445 1 0.00001445 0.17 0.0801
x3x4 0.0000007013 1 0.0000007013 3.56 0.0439
x1
2 0.00000006063 1 0.00000006063 0.015 0.9044
x2
3 0.00000007327 1 0.00000007327 0.018 0.8950
x3
2 0.000002404 1 0.000002404 0.59 0.4543
x4
2 0.000005485 1 0.000005485 1.35 0.2644
模型 0.0001628 14 0.00001163 2.86 0.0292
残差 0.00005681 4 0.000004058
失拟项 0.00005614 12 0.000004678 13.94 0.0688
纯误差 0.000000671 2 0.0000003355
R2/% 94.13
信噪比 13.982
注::x1为β-环糊精:(FFA+无水乙醇);x2为包合温度; x3为包合时
间;x4为冷冻时间。
α-亚麻酸含量/%
的Prob>F值为0.0688>0.0500,模型失拟项不显
著,模型选择合适。软件分析的模型相关系数R2
为94.13%,大于90%,说明模型相关度很好。信
噪比的值很高(为13.982),即该模型可用于预测。
所以,可以用该模型方程来分析响应值的变化。
2.2.3 各因素影响程度分析 各因素的F值反映
出各个因素对实验指标的重要性,F值越大,说
明对实验指标的影响越大,即重要性越大。从
表3可知:F(x1)=2.81,F(x2)=1.43,F(x3)=0.56,
F(x4)=0.32。因此,各因素对β-环糊精包合法提取
亚麻油中α-亚麻酸影响程度大小顺序为:β-环
糊精:(FFA+无水乙醇)>包合温度>包合时间>冷
冻时间。
2.2.4 工艺参数优化 β-环糊精:(FFA+无水乙醇)
与包合温度,β-环糊精:(FFA+无水乙醇)与包合
时间交互作用显著(图5和图6),其他各因素交互
作用不显著(没有列出响应曲面图)。从图5可以看
出,在包合时间为2 h,冷冻时间为18 h,α-亚
麻酸含量随β-环糊精:(FFA+无水乙醇)和包合温
度的变化会产生较大变化,当β-环糊精:(FFA+
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无水乙醇)=5:1,包合温度为40 ℃时,α-亚麻酸
含量达57.36%。从图6可以看出,在包合温度为
50 ℃,冷冻时间为18 h,α-亚麻酸含量随β-环
糊精:(FFA+无水乙醇)和包合时间变化产生较大变
化,当β-环糊精:(FFA+无水乙醇)=5:1,包合时间
为3 h,α-亚麻酸含量达最大值54.35%。进一步
通过Design-Expert软件分析计算,得到最大响应
值(α-亚麻酸含量)时,与其相对应的β-环糊精包
合法分离亚麻油中α-亚麻酸的最佳条件为:β-
环糊精:(FFA+无水乙醇)=7:1,包合温度59 ℃,
包合时间为2.7 h,冷冻时间为14.26 h,在此条件
下,α-亚麻酸的含量最高,可以达到70.01%。
图5 β-环糊精:(FFA+无水乙醇)、包合温度对α-亚麻酸含量的等高线图和响应面图
图6 β-环糊精:(FFA+无水乙醇)、包合时间对α-亚麻酸含量的等高线图和响应面图







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3 结论
(1)β-环糊精包合法分离亚麻油中α-亚麻酸
数学模型为:
冷冻时间为14.26 h,在此条件下,α-亚麻酸的含
量最高,可以达到70.01%。
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(下转第153页)



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YYYYYY YYYYY
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−−
−−−

−
(2)各因素影响β-环糊精包合法分离亚麻油
中α-亚麻酸程度大小顺序为:β-环糊精:(混合
脂肪酸+无水乙醇)>包合温度>包合时间>冷冻
时间。
(3)β-环糊精包合法分离亚麻油中α-亚麻酸
的最佳工艺条件为:(混合脂肪酸+无水乙醇):β-
环糊精=1:7,包合温度59 ℃,包合时间为2.7 h,
食 品 科 技
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含量,精密度及准确度实验表明,直链淀粉平均
含量为22.84%,重复测量RSD为0.77%,平均回
收率为99.84%,回收率测量RSD为1.15%。证明该
方法可以实现对芭蕉芋淀粉中直链淀粉含量的快
速、精密及准确测定。
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