全 文 ：尿素包合法分离月见草油中
!
5亚麻酸
&&&工艺参数的正交试验优化及结晶物的观察
王华! 凌满! 薛刚+!! 刘凤霞+! 郭书贤+
d西北农林科技大学 食品科学与工程学院 葡萄酒学院! 陕西 杨凌 %+$$%
+d南阳理工学院 生物与化学工程系! 河南 南阳 &%)$$&#
摘要#!目的$研究不同因素!配比%包合时间%包合温度的正交组合对尿素包合结晶物的影响及最优组合的选择$为进
一步优化包合工艺提供理论参考) 方法$设计正交试验$采用显微镜观察不同正交组合的工艺参数条件下尿素包合结晶物的
形态%直径大小$利用气相色谱法检测各组合
!
5亚麻酸的纯度) 结果$脂肪酸与尿素的配比%包合温度%包合时间对尿素包合
结晶物的形态和直径大小的影响较为明显$且 ) 个因素及其之间的交互作用对
!
5亚麻酸纯度的影响达到显著或极显著水平$
最优组合为脂肪酸与尿素配比为 o)$包合温度为f h$包合时间为 +& ?) 结论$在最佳组合工艺条件下$
!
5亚麻酸的纯度
达到 *d% *e+通过观察尿素包合结晶物的形态及量变趋势$来反映并优化指导包合工艺是可行的)
关键词#!月见草油+
!
5亚麻酸!OG4+尿素包合+包合结晶物+正交试验
稿件编号#!+$$*$#++$+
基金项目#!南阳市科技攻关项目!+$$#8$$#
通信作者#!!薛刚$教授$主要从事生物物质分离和酶学研究$
PMS#!$)%%#+$%#)($I50BNS#DB2D7LMS3UN2B-./0
作者简介#!王华$教授$主要从事食品营养与安全研究$PMS#
!$+*((%+(&$$I50BNS#,B2D?LB32,ULBV-MJL-.2
!!月见草油中
!
5亚麻酸!DB00BSN2/SM2N.B.NJ$OG4
因其特殊的生理生化功能成为近年来的研究的重点$
对于分离纯化目前国内外普遍采用尿素包合法.5+/)
目前对尿素包合法的研究大部分为直接对工艺
条件进行优化$很少通过对尿素包合结晶物的变化$
为工艺优化提供参考) 其中EB6MUXO.)/通过考察
尿素包合结晶物的形态和大小变化$反映了快速降
温和缓慢降温对于尿素包合结晶物的大小%不饱和
脂肪酸分离纯化效果) 但是脂肪酸与尿素的配比%
包合温度%包合时间对尿素包合结晶物的大小和形
态和不饱和脂肪酸的分离纯化效果都有影响$故本
研究的目的是观察其在不同因素条件下晶体形态%
大小及数量的变化来直观地对包合工艺进行理论指
导$优化其工艺条件)
!材料
气相色谱仪!P+$$ O<型$上海天美科学仪器有
限公司$双目生物显微镜!T8F5)<<型$上海豫光仪
器有限公司$照相机!奥林帕斯$真空干燥箱!X]Q5
#$+型$上海精宏实验设备有限公司$旋转蒸发仪
!>5+$型$上海申顺生物科技有限公司$水浴锅
!Z+$X型$上海申顺生物科技有限公司$水循环真
空泵!8E+5) 型$巩义市杜甫仪器厂$冷藏冷冻箱
!R换型冷冻冷藏柜!江苏阪神电器股份有限公司)
月见草油!江西$
!
5亚麻酸!吉林药品检验所$
批号 +$$%$)$+$尿素!山西天脊集团晋城化工股
份有限公司$石油醚%氢氧化钾%*e乙醇%盐酸%
甲醇%RQ
)
5乙醚%无水硫酸钠等均为分析纯)
(!方法与结果
(_!混合脂肪酸的制备!皂化反应
参考文献方法.&/ $在 $$$ 0G三口瓶中加入
$$$ D月见草油$按油5cHE5乙醇5水 ! o$d++ o
d%o$d(%的比例$将相应比例的 ++ DcHE%
%$ 0G*e乙醇%(% 0G水一起加入到三口瓶
中$通氮气$升温到 ($ h回流 + ?$冷却后用 # 0/S*
G
f
E) g&$分出油相$收集待用)
(_(!尿素包合法
参考刘凤霞的方法./ $在 $$ 0G三口瓶中按
一定的比例加入一定量的 *e乙醇%尿素和皂化后
的混合脂肪酸$密闭通氮气并不断搅拌$升温至
($ g( h$保温回流 )$ 0N2$倒出冷却后移至低温
环境下一段时间$使尿素包合结晶物沉淀$然后抽
*+*
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+$$ 年 月
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9B6$ +$$
滤$分离掉尿素包合结晶物$将滤液旋转蒸发去除乙
醇一半以上后$加一定量的水$用 & 0/S*Gf EAE至 + g)$分出油相$水相再用石油醚萃取至石油
醚相为无色$将油相合并$水洗至 AE为 g#$再经
过无水硫酸钠脱水脱杂$旋转蒸发去除其中石油醚$
即得OG4)
(_&!尿素包合结晶物的观察与验证
将回收的尿素包合结晶物用小药匙轻取并拨
开$并用自制的专门,挑晶针-剥离并沾取少量凡士
林后$挑取形态完整且肉眼看似较为单一的晶体若
干$置于载玻片中央$然后再在显微镜! i&$下观
察其形态及大小)
(_Q!OG4含量测定
(_Q_!色谱条件!参考薛刚的检测方法.#/并加以
改进$P95ZB7极性毛细管柱!$d+ 00i)$ 0$$d

0$柱温 *$ h$进样口温度 +($ h$检测器温度
+($ h$压力;
+
$d& 9FB$E
+
$d& 9FB$空气流速 )$$
0G*0N2
f
$进样量 $d gd$

G)
(_Q_(!样品处理与测定!取样品油液 # 滴置 $
0G具塞试管中$加入 $d 0/S*GfcHE5甲醇溶液
+ 0G于 # h水浴上皂化 +$ 0N2$加入 RQ
)
5乙醚溶
液!o$d+ 0G$# h水浴上甲酯化 0N2$取出冷
水冷却$加 + 0G石油醚$振摇$吸取上层 $d gd$

G进样$按面积归一法计算)
(_$!数据分析
对不同组合条件下的结果用 8F88 $d$ 软件进
行分析$极差分析得到最优组合$方差分析得到各因
素对
!
5亚麻酸纯度的影响是否达到显著水平)
(_Y!正交试验设计及结果分析
(_Y_!不同正交组合条件下尿素包合结晶物的形
态!为考察脂肪酸与尿素的配比 !2%包合温度
!F%包合时间!1之间的交互作用$采用 G
+%
!)
)

正交表进行正交试验) 通过显微镜对正交试验的不
同组合下的尿素包合结晶物晶形观察$并测得每个
尿素包合结晶物的直径大小及长度)
次包合后晶形及大小均相似$晶体的直径都约
为 + g%

0++次包合后晶形较为一致!细长针状晶
体$并且粉末状颗粒析晶含量较多$直径约为 % g
%

0+)次包合后晶体的形态更加完整$细长针柱
状析晶更为明显$并且其中粉末状析晶很少$直径约
为 + g)$$

0$&次包合后晶体的形态逐渐加粗$并
聚集形成片状晶体$晶体直径约为% g)$

0$略大
于三包结晶物) 每次尿素包合结晶物都比前 次的
尿素包合结晶物粗大$这也说明包合次数较大影响了
包合物质$故较大影响了晶体形貌$与有关报道相
似.%/ ) &次包合结晶物的比较见图 )
4d 次包合+Rd+ 次包合+图 !不同包合次数晶体照片
!!脂肪酸与尿素的配比对尿素包合结晶物的影
响#脂肪酸与尿素之间的配比为 o+ 时$ 次包合晶
体的直径约为 + g%

0++ 次包合的晶体直径约
为 % g%

0+) 次包合晶体直径约为 + g+$

0+& 次包合晶体直径约为 % g+$

0+脂肪酸与
尿素直接按配比为 o+d 时$ 次包合晶体直径为
+ g%

0++ 次包合晶体约为 $$ g%

0+) 次包
合晶体直径约为 $ g+%

0+& 次包合晶体约为
% g)$$

0+脂肪酸与尿素之间配比为 o) 时$
次包合晶体直径约为 + g%

0++ 次包合晶体约
*++*
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9B6$ +$$
为 % g+$$

0+) 次包合晶体直径约为 $ g)$$

0+& 次包合直径约为 +$$ g)$

0) 从中可以看
出$晶体的直径随着脂肪酸与尿素之间配比的增加
而增加) 不同配比的尿素包合结晶物见图 +)
4do++Rdo+d+图 +!不同配比的晶体照片
!!包合温度对尿素包合结晶物的影响#当包合温度
为 +$ h时$ 次包合晶体的直径约为 + g%

0$+
次包合晶体直径约为 % g$

0$)次包合晶体直径
约为 + g+$$

0$& 次包合晶体直径约为 $ g+$

0+当包合温度为f$ h时$ 次包合晶体直径约为
+ g%

0$+ 次包合晶体直径约为 $$ g%

0$)
次包合晶体直径约为 $ g+$

0$& 次包合晶体直
径约为 % g)$$

0+当包合温度为 f h时$ 次
包合晶体直径约为 + g%

0$+ 次包合晶体直径约
为 $$ g%

0$) 次包合晶体直径约为 % g)$$

0$&次包合晶体直径约为% g)$

0+可见当包
合温度为f h时$尿素包合结晶物的直径为最大$
包合效果最好$与胡小泓等人研究相符.(/ ) 不同包合
温度下尿素包合结晶物见图 ))
4d+$ h+Rdf$ h+图 )!不同包合温度的晶体照片
!!包合时间对尿素包合结晶物的影响#总体而言$
随着包合时间的增加$尿素包合结晶物的形态越来
越完整+包合时间为 + ?时$ 次包合晶体直径约为
+ g%

0$+ 次包合晶体直径约为 % g%

0$)
次包合晶体直径约为 $$ g+$

0$& 次包合晶体
直径约为 $ g)$$

0+包合时间为 +& ?时$ 次包
合晶体直径约为 + g%

0$+ 次包合晶体温度
约为 $$ g%

0$ ) 次包合晶体直径约为
+ g)+

0$ & 次 包 合 晶 体 直 径 约 为
$ g)$

0+包合时间为 )# ? 时$ 次包合晶体
直径约为 + g%

0$+ 次包合晶体直径约为
$$ g%

0$) 次包合晶体直径约为 $$ g)+

0$& 次包合晶体直径约为$ g)$

0) 可见
尿素包合结晶物在 +& ? 和 )# ? 的相差不大$采
用 +& ? 和 )# ? 的包合时间均可行) 不同包合时
间的尿素包合结晶物见图 &)
4d+ ?+Rd+& ?+图 &!不同包合时间晶体照片
*)+*
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9B6$ +$$
(_Y_(!正交试验结果!正交试验结果见表 )
结果表明$对于纯度而言$极差分析的最佳工艺
组合为 2
)
F
)
1
)
$即脂肪酸5尿素!o) %包合温度
为 f h%包合时间为 )# ?$此结果亦与,尿素
包合物的直径大小在脂肪酸与尿素配比为 o)
时最大$在包合温度为 f h最大$在包合时间
)# ? 时较-佳相符)
表 !正交试验结果 e
;/d OG4纯度 ;/d OG4纯度
#)d$++ & (+d$+ +
+ %&d$% # (d+( )
) %d(#) + % (*d$*# )
& %#d&(& ( (*d% &
%#d&(# # * #$d#% *
# %%d)% # +$ %)d&+ $
% %)d)#% # + %+d++ %
( %(d%%# ( ++ (%d$$ (
* ($d&)) + +) *+d &
$ #$d+#$ + +& *$d)) %
#%d+&+ + + (d$$
+ %+d#+* ( +# *d% *
) %d( + +% *$d&& +
& %*d%#%
极差分析得到最优组合$而不同配比%包合
温度%包合时间及其之间的交互作用对
!
5亚麻酸
纯度影响的显著性分析则需进行方差分析$
见表 +)
表 +!正交试验纯度方差分析表
变异来源 GG
G
+
D
2 +(d)&) &+d#%
##d%((
+
F )%d%* #%(d(#$
)%d%(*
+
1 +()d$ &d+#
##d+
+
2F

+(%d&+$ &)d%$
#%d+%&
+
2F
+
)$d%## d)()
%d+$
+
21

%d$** (d%
&d$$+

21
+
d)*# d#*( +d##%
F1

+d(+* $d*&
d$*

F1
+
+d&$# +#d+$)
+d+##
+
误差 %d$*$ ( +d)#
总变异 + )#&d*
!!注#$n$d$$+$n$d$)
结果表明$脂肪酸与尿素之间的配比%包合
温度%包合时间 ) 个主因素对 OG4纯度的影响均
为极显著 !D2j##d%((+DFj)%d%(*+D1j
##d+ +并且不同配比%包合温度和包合时间之
间的交互作用中除了!2i1
+
以外都显著或极显
著 ! D2F

j#%d+%&+ D2F
+
j%d+$+ D21

j
&d$$++DF1

jd$*+DF1
+
j+d+## $这是由
于不同配比%包合温度和包合时间为极显著因素
造成的)
不同配比%包合温度%包合时间之间的交互
作用整体呈显著或极显著$需对交互作用进行显
著性检验$见表 ))
结果表明$2
)
F
)
$2
)
F
+
和 2
+
F
)
差异不显著$即
配比为 o)%包合温度为 f h$配比为 o)%包
合温度为 f$ h和配比为 o+d%包合温度为
f h组合对 OG4的纯度没有显著性影响) 2
)
1
+
和 2
)
1
)
在 $d$ 水平下差异显著$即配比为 o
) 时$包合时间 +&$)# ? 对 OG4有一定的影响)
F
)
1
+
与 F
)
1
)
差异不显著$即包合温度为 f h$
包合时间为 +&$)# ? 组合对 OG4的纯度没有显
著性影响) 从交互作用的显著性分析可知#最优
组合为 2
)
F
)
1
+
和 2
)
F
)
1
)
$为了节省包合的时间$
提高效率$取 2
)
F
)
1
+
为最优组合$即脂肪酸与尿
素配比为 o)%包合温度为 f h%包合时间为
+& ?) 最优组合的气相图谱见图 )
4d月见草油+Rd最优组合+d软脂酸+
+d硬脂酸+)d油酸+&d亚油酸+d
!
5亚麻酸)
图 !气相检测图
&!结论
通过观察不同工艺参数!脂肪酸与尿素的配
比%包合温度%包合时间的正交组合下的尿素包
合结晶物的形态大小和直径的变化趋势$知尿素
包合结晶物直径随着脂肪酸与尿素的配比的增
加而增加$随着包合温度的降低而增加$随着包
合时间的延长而增加$可判断尿素包合结晶物在
脂肪酸与尿素的配比为 o)%包合温度为 f
h%包合时间为 +& ? 或 )# ? 直径最大$尿素包合
效果最好)
*&+*
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9B6$ +$$
表 )!正交试验显著性检验
处理 平均值 处理 平均值 处理 平均值
2
)
F
)
*$d)& +B4
2
)
1
+
(%d$&# &B4
F
)
1
+
(%d(# )B4
2
)
F
+
(*d* )B4
2
)
1
)
(&d+)# *\4R
F
)
1
)
(#d(## )B4R
2
+
F
)
((d$+* %B4
2
+
1
)
(d&( .R
F
+
1
)
()d*% (\R
2
+
F
+
%*d \R
2
+
1
+
%(d%$ *JR<
F
+
1
+
(+d%(( )\R
2

F
)
%%d+ *\R
2

1
)
%%d((& %JR<
F
)
1

(d+( \.R
2

F
+
%#d%%# +\R
2
)
1

%%d%+% &JR<
F
+
1

%*d(# (.R
2

F

%d) $.<
2

1
+
%#d*$ )J<
F

1
)
%)d)( #J<
2
)
F

#(d%$ +.J2
+
1

%)d%$( *MF

1
+
%d%)) *J<
2
+
F

##d%$%JX
2

1

%$d*( +MX
F

1

#d)* MX
!!注#同一列不同小写字母 $n$d$$同一列不同大写字母 $n$d$)
!!通过对正交试验中各组合下OG4的纯度进行方
差和极差分析可知#脂肪酸与尿素之间的配比%包合
温度%包合时间为极显著因素$其中得到最优组合为
脂肪酸与尿素的配比为 o)%包合温度为f h%包
合时间为 +& ?$此时
!
5亚麻酸的纯度为 *d% *e)
与尿素包合结晶物的结果相一致+并且不同配比%包
合温度%包合时间之间的交互作用影响整体也呈现显
著性$通过显著性检验得到结果与最优组合相一致)
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:>J,D,A-?@?IS,++, .-@?.>@-T,T-EID?+>O>@-@S JD-+D?H>?-.V-ABFD>,
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N2.SLUN/2$ @M0AMCB@LCM/VN2.SLUN/2,MCMU@LJNMJ @?C/LD? @?M/C@?/D/2BS@MU@$ B2J @?M/CM@N.BSCMVMCM2.M/VLCMBN2.SLUN/2 AC/.MUUV/CVLC5
@?MC/A@N0NYB@N/2 ,/L2J \M/VMCMJ-;>AB?E# P?M/C@?/D/2BSM7AMCN0M2@,BUBJ/A@MJ$ B2J 0N.C/U./AM,BULUMJ @//\UMClM@?MU?BAM$
BAMC@LCMUNYM/V@?MLCMBN2.SLUN/2 ./0A/L2J L2JMCJNVMCM2@@M.?2/S/DN.BSABCB0M@MCU$ @?MO<,BUM0AS/6MJ @/N2UAM.@@?MALCN@6/V
OG4-7>HF.A# P?MCMULS@UN2JN.B@MJ @?B@@?MCB@N//VVB@6B.NJUB2J LCMB$ N2.SLUN/2 /V@M0AMCB@LCM$ @N0M/VN2.SLUN/2 ?BJ DCMB@MVM.@/2
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\MU@AC/.MUU,BU@?B@@?MCB@N//VVB@6B.NJUB2J LCMB,BUo)$ @M0AMCB@LCM/VN2.SLUN/2 ,BUf h$ @N0M/VN2.SLUN/2 ,BU+&
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