全 文 ：127※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 16
尿素包合法纯化火棘籽油亚油酸与鲨烯工艺
梁先长 1，李加兴 1，田向荣 2，胡平平 3，黄寿恩 3，黄 诚 4 ,*
(1.林产化学加工工程湖南省重点实验室，湖南 吉首 416000；2.吉首大学生物资源与环境科学学院，
湖南 吉首 416000；3.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南 长沙 410004；
4.吉首大学化学化工学院，湖南 吉首 416000)
摘 要：以火棘籽油为原料，采用尿素包合法对其亚油酸进行纯化，并在此基础上通过柱层析分离出鲨烯。通过
单因素试验、正交试验和气相色谱 -质谱联用(gas chromatography-mass spectroscopy，GC-MS)分析方法，研究尿
素包合过程中包合时间、包合温度及火棘籽油、尿素和乙醇之间的配比等因素对亚油酸纯度和回收率的影响。结
果表明：火棘籽油在原料:尿素:乙醇＝ 1:2:6(g/g/mL)、－ 5℃条件下包合 12h，其亚油酸纯度从 38.40%提高到 68.
55%，回收率达 72.23%；纯化后的火棘籽油再经柱层析分离得到鲨烯，纯度达 98.16%。
关键词：火棘；尿素包合法；亚油酸；柱层析；鲨烯；气相色谱 - 质谱联用( G C - M S )
Purification of Linoleic Acid and Squalene from Pyracantha fortuneana Seed Oil by Urea Adduction Fractionation
LIANG Xian-chang1，LI Jia-xing1，TIAN Xiang-rong2，HU Ping-ping3，HUANG Shou-en3，HUANG Cheng4,*
(1. Key Laboratory of Hunan Forest Product and Chemical Industry Engineering, Zhangjiajie 427000, China；
2. College of Biology and Environmental Sciences, Jishou University, Jishou 416000, China；
3. College of Food Science and Engineering, Central South University of Forest and Technology, Changsha 410004, China；
4. College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China)
Abstract ：In this work, urea adduction fractionation was used to purify linoleic acid from Pyracantha fortuneana seed oil and
the purified product was further separated by silica column chromatography to obtain squalene. The effects of adduction time,
adduction temperature and oil-urea-ethanol ratio on the purity and recovery rate of linoleic acid were probed by one-factor-at-
a-time and orthogonal array design methods. The analysis of linoleic acid and squalene was performed by GC-MS. The results
showed the optimal adduction parameters were adduction time of 12 h, adduction temperature of － 5 ℃, and oil-urea-alcohol
ratio of 1:2:6 (g/g/mL). Under the optimal adduction conditions, the purity of linoleic acid was increased from 38.40% to 68.55%,
and the recovery rate of linoleic acid reached up to 72.23%. After separation by silica column chromatography, a squalene sample
with 98.16% purity was obtained .
Key words：Pyracantha fortuneana；urea adduction fractionation；linoleic acid；column chromatography；squalene；
gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)
中图分类号：TS225 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)16-0127-05
收稿日期：2011-02-19
基金项目：湖南省高校“林产资源化学与林化产品开发”科技创新团队支持计划项目(湘教通<2010>212号)；
吉首大学研究生科研创新项目 (JGY201015)
作者简介：梁先长(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为林特产品的开发与产业化。E-mail：liangxianchang1@126.com
*通信作者：黄诚(1963—)，男，教授，硕士，研究方向为食品化学与营养检测。E-mail：jidahuangcheng@163.com
亚油酸是人体所需的必需脂肪酸，具有降低人体血
清胆固醇含量、预防粥样动脉硬化、降血压作用，对
机体代谢起着重要的调节作用[1-3]。而制备纯度较高的亚
油酸，则是研究和开发共轭亚油酸的基础，共轭亚油
酸是亚油酸的立体和位置异构体混合物的总称，是一种
很强的抗癌物质，具有抗动脉粥样化形成、抗糖尿病、
抗过敏、调节免疫、促进生长等生理功能[ 4 -8 ]。鲨烯是
一种重要的生物活性物质，具有抗疲劳、抗心血管疾
病、抗感染，以及一定的抗癌、防癌及保湿养颜的作用，
因此广泛应用于食品、医药和化妆品等众多行业[2,9-13]。
尿素包合法是分离纯化饱和脂肪酸、单不饱和脂肪
酸以及多不饱和脂肪酸的有效方法，目前已实现了商业
化[14]，应用于多种植物油中[15-18]，但在火棘籽油中的应
用国内未见报道。此法工艺简单，便于操作，溶剂可
2011, Vol. 32, No. 16 食品科学 ※工艺技术128
以回收利用，成本低，且纯化的多不饱和脂肪酸纯度
较高，是分离纯化多不饱和脂肪酸的理想方法。
本实验对尿素包合法纯化火棘籽油中亚油酸及柱层
析分离鲨烯的主要工艺条件进行系统的研究，将为亚油
酸和鲨烯的进一步开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
原料为采用溶剂法提取的火棘籽油[19]；硅胶H(粒度
100～200目)、硅胶G254 青岛海洋化工集团；乙醚、
石油醚、无水乙醇、氢氧化钾、氯化钠、无水硫酸
钠、尿素等均为分析纯；正己烷、无水甲醇为色谱纯。
1.2 仪器与设备
RE-52A型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂；TMP-
2型上皿式电子天平 湘仪天平仪器设备有限公司；
DSY-2-4孔恒温水浴锅 北京国华医疗器械厂；MDF-192
型冷冻机 日本三洋公司； DZF-6050型真空干燥箱 上
海博讯事业有限公司医疗设备厂；SHZ-D(Ⅲ)循环水式
真空泵 浙江黄岩求精真空泵厂；QP2010型气相色谱质
谱联用仪 日本岛津公司。
1.3 方法
1.3.1 操作要点
将尿素与乙醇按一定比例混合，在 70℃旋转回流至
尿素全部溶解，加入一定量原料，于 80℃回流 30min，
冷却到室温，控制包合温度反应一段时间后，对包合
物减压抽滤，滤液在 85℃旋转蒸发回收乙醇，依次用
饱和氯化钠、1mol/L盐酸和蒸馏水洗涤，加入正己烷
进行萃取分层，合并有机相，浓缩回收正己烷，干燥
后即得到纯化后的亚油酸，计算亚油酸的回收率；将活
化后的硅胶采用湿法装柱、湿法上样(样品为纯化后的
脂肪酸)，选择乙醚:石油醚＝ 1:6(V/V)作为洗脱剂进行洗
脱，保持洗脱速度为 1 滴 / s，每隔 3 m i n 收集一次，
依次编号，将收集的产物甲酯化后采用 GC-MS检测
鲨烯。
1.3.2 单因素试验
1.3.2.1 包合时间对亚油酸纯化效果的影响
采用乙醇:尿素 4:1(mL/g)、尿素:原料 4:1(g/g)、包
合温度 5℃的条件，对火棘籽油分别处理 4、6、8、10、
12、14h，以亚油酸纯度和回收率为评价指标，探讨适
宜的包合时间。
1.3.2.2 乙醇与尿素比对亚油酸纯化效果的影响
采用尿素:原料 4:1(g/g)、包合温度 5℃、乙醇:尿素
为 1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1(mL/g)的条件，分
别对火棘籽油包合 12h，以亚油酸纯度和回收率为评价
指标，探讨适宜的乙醇与尿素配比。
1.3.2.3 包合温度对亚油酸纯化效果的影响
采用乙醇与尿素比 3:1(mL/g)、尿素与原料比 3:1
(g /g )，包合温度为－ 15、－ 10、－ 5、0、5、10℃的
条件，分别对火棘籽油包合 12h，以亚油酸纯度和回收
率为评价指标，探讨适宜的包合温度。
1.3.2.4 尿素与原料比对亚油酸纯化效果的影响
采用乙醇:尿素 3:1(mL/g)、包合温度－ 5℃，尿素:
原料为 1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1(g/g)的条件，分
别对火棘籽油包合 12h，以亚油酸纯度和回收率为评价
指标，探讨适宜的尿素用量。
1.3.3 尿素包合法纯化火棘籽油中亚油酸工艺优化
通过单因素试验结果，确定包合时间、乙醇:尿
素、包合温度和尿素:原料 4个因素是影响亚油酸纯化效
果的主要因素，故以此 4因素设计 L9(34)正交试验，以
亚油酸纯度和回收率为评价指标，优化提取工艺。试
验设计的因素水平见表 1。
水平
因素
A包合时间 /h B 乙醇:尿素(mL/g) C包合温度 /℃ D尿素:原料(g/g)
1 10 2:1 － 10 1:1
2 12 3:1 － 5 2:1
3 14 4:1 0 3:1
表 1 正交试验因素与水平
Table 1 Factors and levels in orthogonal array design
1.4 分析评价方法
1.4.1 纯度分析
采用 GC-MS法分析检测，面积归一法计算纯度。
1.4.1.1 原料甲酯化处理[20]
采用KOH-甲醇法。吸取0.5mL火棘籽油于25mL具
塞试管中，加入 3mL正己烷溶解，再加入 2mL甲醇和
2mL 1mol/L KOH-甲醇溶液，振荡，于 60℃水浴 30min，
冷却，加入 2mL饱和NaCl溶液，静置 10min分层，取
上清液进行 GC-MS分析。
1.4.1.2 色谱条件
Rtx-5MS色谱柱(30m× 0.32mm，0.25μm)；载气：
He(99.99%)；进样量：0.5μL；进样方式：分流进样，
分流比：20:1；流速：1.0mL/min；进样温度：250℃；
色谱 -质谱接口温度：230℃；程序升温：100℃(保持
2min)，以 4℃/min升温至 250℃并保持 2min。
1.4.1.3 质谱条件
离子源：EI离子源；电子能：70eV；接口温度：
230℃；离子源温度：200℃；质量扫描范围：m/z29～
4 50。
1.4.2 亚油酸回收率计算
129※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 16
纯化的油脂质量×纯化后的亚油酸纯度
亚油酸回收率/%＝—————————————————×100

原料质量×纯化前的亚油酸纯度
2 结果与分析
2.1 包合时间对亚油酸纯化效果的影响
图 1 包合时间对亚油酸纯化效果的影响
Fig.1 Effect of adduction time on purity of linoleic acid
56
52
48
44
40
纯度
回收率
纯
度
/%
包合时间 /h
4 6 8 10 12 14
100
92
84
76
68
60
回
收
率
/ %
由图 1 可知，随着包合时间的延长，亚油酸纯度
随之升高，回收率有所下降；当包合时间达到 12h 后，
亚油酸纯度和回收率均趋于平缓。因此，包合时间选
择 12h左右较为适宜。
2.2 乙醇:尿素对亚油酸纯化效果的影响
58
56
54
52
50
纯度
回收率
纯
度
/%
乙醇:尿素(mL/g)
1 2 3 4 5 6
90
80
70
60
50
回
收
率
/%
图 2 乙醇:尿素对亚油酸纯化效果的影响
Fig.2 Effect of ethanol-urea ratio on purity of linoleic acid
由图 2可知，当乙醇:尿素小于 3:1(mL/g)时，亚油
酸的纯度随着乙醇:尿素比例的增大而升高，当乙醇:尿
素大于 3:1(mL/g)时，亚油酸的纯度随着乙醇:尿素比例的
增大反而降低；当乙醇:尿素小于 3:1(mL/g)时，亚油酸
的回收率随着乙醇:尿素比例的增大而增大，当乙醇:尿
素为 4:1(mL/g)时，亚油酸回收率增幅趋于平缓。尿素
用量越多，所得产品纯度就越高，但产品的回收率越
低[12]。综合考虑亚油酸的纯度和回收率，乙醇与尿素的
比例选择 3:1(mL/g)左右较为适宜。
2.3 包合温度对亚油酸纯化效果的影响
由图 3 可知，随着包合温度的降低，亚油酸的纯
度升高而回收率下降[8]。当包合温度在－ 15～－ 5℃时，
亚油酸的纯度趋于平缓，但回收率趋于上升；当包合温
70
65
60
55
50
纯度
回收率
纯
度
/%
包合温度 /℃
－15 －10 －5 0 5 10
90
80
70
60
50
回
收
率
/
%
图 3 包合温度对亚油酸纯化效率的影响
Fig.3 Effect of adduction temperature on purity of linoleic acid
度在－ 5～1 0℃时，亚油酸回收率上升，但其纯度下
降。综合考虑亚油酸的纯度和回收率，包合温度选择
－ 5℃比较合适。
2.4 尿素与原料比对亚油酸纯化效果的影响
70
65
60
55
50
纯度
回收率
纯
度
/%
尿素:油脂(g/g)
1:1 2:1 3:1 4:1 5:1 6:1
78
76
74
72
70
回
收
率
/ %
图 4 尿素:油脂对亚油酸纯化效率的影响
Fig.4 Effect of urea-oil ratio on purity of linoleic acid
由图 4可知，当尿素与原料的比例在 2:1～6:1(g/g)
之间时，亚油酸纯度和回收率变化均不大；继续增大原
料用量到 1:1(g/g)时，会有少量原料未被尿素络合，使
得亚油酸纯度较低，但回收率较高。综合考虑亚油酸
的纯度、回收率以及成本因素，选取尿素与原料的比
例为 2:1(g/g)较合适。
2.5 尿素包合法纯化火棘籽油中亚油酸提取工艺优化正
交试验
由表 2极差值 R分析可知，影响亚油酸纯度的主要
因素主次顺序为：D＞ C＞ B＞ A；影响亚油酸回收率
的主要因素主次顺序为：D＞ A＞ B＞ C。从 k值大小
可知，影响亚油酸纯度最优化工艺组合条件为：包合时
间 12h、乙醇:尿素 3:1(mL/g)、包合温度－ 10℃、尿素:
原料 2:1(g/g)，在此条件下进行 3次平行验证实验，亚
油酸纯度为 68.83%，回收率为 63.42%；影响亚油酸回
收率最优化工艺组合条件为：包合时间 10h、乙醇:尿素
3:1(mL/g)、包合温度－ 5℃、尿素:原料 1:1(g/g)，在此
条件下进行 3次平行验证实验，亚油酸纯度为 58.76%，
回收率为 76.45%。综合考虑亚油酸纯度和回收率，得
出尿素包合法纯化火棘籽油中亚油酸的最佳工艺条件为
2011, Vol. 32, No. 16 食品科学 ※工艺技术130
包合时间 12h、乙醇:尿素 3:1(mL/g)、包合温度－ 5℃和
尿素:原料 2:1(g/g)。
试验号 A B C D 纯度 /% 回收率 /%
1 1 1 1 1 60.72 76.17
2 1 2 2 2 68.22 72.78
3 1 3 3 3 67.05 73.05
4 2 1 2 3 67.03 73.27
5 2 2 3 1 60.55 76.10
6 2 3 1 2 68.54 71.84
7 3 1 3 2 66.51 70.65
8 3 2 1 3 68.46 72.53
9 3 3 2 1 61.28 75.02
K11 65.33 64.75 65.91 60.85
纯度 K12 65.37 65.74 65.51 67.76
K13 65.42 65.62 64.70 67.51
R1 0.09 0.99 1.21 6.91
优水平 1 A3 B2 C1 D2
K21 74.00 73.36 73.51 75.76
回收率 K22 73.74 73.80 73.69 71.76
K23 72.73 73.30 73.27 72.95
R2 1.27 0.50 0.42 4.00
优水平 2 A1 B2 C2 D1
表 2 尿素包合法纯化火棘籽油中亚油酸正交试验设计及结果
Table 2 Orthogonal array design and corresponding experimental results
2.5 GC-MS分析结果
2.5.1 原料脂肪酸组成及相对含量
峰号 保留时间 /min 名称 分子式 相对分子质量 相对含量/% 相似度 /%
6 25.291 软脂酸甲酯 C 17H 34O 2 270 11.09 95
7 29.780 亚油酸甲酯 C 19H 34O 2 294 38.06 97
8 29.921 油酸甲酯 C 19H 36O 2 296 19.95 94
9 30.033 油酸甲酯 C 19H 36O 2 296 0. 74 82
10 30.498 硬脂酸甲酯 C 19H 38O 2 298 2. 73 95
11 31.281 亚油酸乙酯 C 20H 36O 2 308 0. 34 93
16 37.293 鲨烯 C 30H 50 410 0. 46 82
表 3 火棘籽油脂肪酸组成及相对含量
Table 3 Fatty acid composition of fatty acids in Pyracantha or uneana
seed oil
由图 5和表 3可知，火棘籽油的脂肪酸成分主要有：
软脂酸(11.09%)、亚油酸(38.40%)、油酸(20.69%)、硬
脂酸(2.73%)、鲨烯(0.46%)，未检出亚麻酸。其中，亚
油酸的含量最高。
2.5.2 原料纯化后的脂肪酸组成及相对含量
由图 6和表 4可知，纯化后的火棘籽油主要含有：
软脂酸(6.63%)、亚油酸(68.55%)、油酸(14.43%)、硬脂
酸(0.78%)、鲨烯(2.43%)。与国内同一类型研究比较[21-23]，
为首次从火棘籽油中检测到鲨烯。
2.5.3 鲨烯纯度分析
峰号 保留时间 /min 名称 分子式 相对分子质量 相对含量/% 相似度 /%
5 25.271 软脂酸甲酯 C 17H 34O 2 270 6.63 96
6 29.373 亚油酸甲酯 C 19H 34O 2 294 65.92 97
7 29.608 油酸甲酯 C 19H 36O 2 296 14.43 93
8 30.192 硬脂酸甲酯 C 19H 38O 2 298 0.78 97
9 30.968 亚油酸乙酯 C 20H 36O 2 308 2.63 93
10 36.897 鲨烯 C 30H 50 410 2.43 91
表 4 纯化后的火棘籽油脂肪酸组成及相对含量
Table 4 Fatty acid composition of purified Pyracantha fortuneana
seed oil
图 7 纯化后的鲨烯 GC-MS总离子流图
Fig.7 GC-MS total ion current chromatogram of separated squalene
7.5
5.0
2.5
0.0
丰
度
(×
10
6 )
保留时间 /min
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
2
3 451
由图 7 可知，谱图中主出现一个主峰，经计算其
谱图峰面积，得到此测定物的相对含量为 98.16%，GC-
MS 分析此物质为鲨烯，相似度为 97%。
图 5 火棘籽油 GC-MS总离子流图
Fig.5 GC-MS total ion current chromatogram of Py acantha
fortuneana seed oil
10.0
7.5
5.0
2.5
0.0
6丰
度
(×
10
6 )
保留时间 /min
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
7
8
9
11
2015
542 10
16
图 6 纯化后的火棘籽油 GC-MS总离子流图
Fig.6 GC-MS total ion current chromatogram of purified Pyracantha
fortuneana seed oil
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
丰
度
(×
10
6 )
保留时间 /min
5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
6
10
9
7
5
41 8
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3 结 论
3.1 火棘籽油在原料:尿素:乙醇＝ 1:2:6(g/g/mL)、－ 5℃
条件下包合 12h，亚油酸的纯度从 38.40%提高到 68.55%，
回收率为 72.23%。为了提高产品纯度，可采用多次尿
素包合法。
3.2 从火棘籽油中分离得到鲨烯，采用柱层析纯化的
鲨烯纯度达到 98.16%。
3.3 在尿素包合法纯化亚油酸过程中，由于有相当一
部分尿素溶于乙醇中，使得包合的饱和脂肪酸和单不饱
和脂肪酸存在于液相中，使用石油醚、正己烷等溶剂
萃取时形成一个均一体系，给分离纯化多不饱和脂肪酸
带来极大的困难。因此，解决这一难点是尿素包合法
分离纯化得到高纯度多不饱和脂肪酸的关键。
参 考 文 献 ：
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