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不饱和脂肪酸分析研究的进展
发布时间:2011-10-19  阅读次数:2197  字体大小: 【】 【】【
   摘要:

不饱和脂肪酸是指分子结构[CH3(CH2)nCOOH]中至少含有一个碳碳双键的脂肪酸。它能用于调整人体的各种机能,排除人体内多余“垃圾,也就是由于摄入了过量的饱和脂肪酸以后形成多余的脂肪,因此受到了越来越多的关注和重视。但是由于其所含有的不稳定碳碳双键易与绝大多数物质发生化学反应,导致其在自然界中很难独立存在。所以这为不饱和脂肪酸的提取与纯化增加了许多的难度。本文就不饱和脂肪酸的分析研究进展做了大规模的调查,研究结果对如何更好的对不饱和脂肪酸的提取与纯化有重要的意义。

本文对低温结晶法;尿素包合法;分子蒸馏法;吸附分离法,如硝酸银柱法和高效液相层析法;脂肪酶浓缩法;超临界CO2:萃取;临界CO2:萃取技术与其他方法结合等多种方法进行了总结和归纳。该结果对日后不饱和脂肪酸分析方法的查阅,总结和利用都会有良好参考价值及意义。

  

关键词:低温结晶法         尿素包合法         分子蒸馏法

脂肪酶浓缩法     超临界CO2:萃取

吸附分离法,如硝酸银柱法           高效液相层析法

超临界CO2:萃取技术与其他方法结合

  

  

正文:

       一   低温结晶法(又称溶剂分级分离法

       原理:该方法利用低温下不同的脂肪酸或脂肪酸盐在有机溶剂中溶解度不同来进行分离纯化。

        分析:通常,脂肪酸在有机溶剂中的溶解度随碳链长度的增加而减小,随双键数的增加而增加,并且这种溶解度差异随温度的降低表现得更为显著。所以将混合脂肪酸溶于有机溶剂,通过降温至-40oC~-80oC并恒温一段时间,这样饱和及低不饱和脂肪酸就以晶体析出,而多不饱和脂肪酸仍留在溶剂中,过滤除去其中大量的饱和脂肪酸和部分低不饱和脂肪酸,将滤液蒸去溶剂就可获得所需的多不饱和脂肪酸2425〕。因此低温结晶分离法不仅要求溶剂在较低温时对PUFA仍有较好的溶解性,还要考虑溶剂在低温下的挥发性、粘度、可燃性、毒性、价格等;结晶温度的选择与溶剂种类、混合溶剂配比、脂肪酸总浓度及混合脂肪酸中各组分含量有关,结晶过程中体系的温度是否均匀直接影响分离效果,在充分搅拌下缓慢降低体系温度,可使晶体缓慢增长,粒度逐渐增大,晶粒越大,晶体表面对有效成分的吸附量就越小,使分离效率提高;另外,体系温度降到预定温度时,有必要恒温一段时间,使晶体老化,颗粒增大。丙酮和乙醇为低温结晶法常用的有机溶剂。

       特点:低温结晶法工艺原理简单、操作方便,有效成分不易发生氧化、聚合、异构化等变性反应,适合于中小企业使用,有一定现实意义,但需要回收大量的有机溶剂,且分离效率不高,常与其他分离方法配合使用。

  

       二   尿素包合法

       原理:尿素包合法可以把脂肪酸混合物按脂肪酸不饱和程度的差异进行分离。

       分析:由于尿素分子在结晶过程中能够与饱和脂肪酸或单不饱和脂肪酸形成较稳定的晶体包合物析出,而多不饱和脂肪酸由于双键较多,碳链弯曲,具有一定的空间构型,不易被尿素包合,因此采用过滤方法除去饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸与尿素形成的包合物,就可得到较高纯度的多不饱和脂肪酸。如果尿素的投加量大,所包合的固体脂肪酸就多,即除了饱和脂肪酸和油酸外,也会有部分亚油酸和其它多价不饱和脂肪酸被网络,虽然有利于提高脂肪酸的品质但会降低液体酸中多价不饱和脂肪酸的得率。相反,如果尿素的投加量不足,就会有部分饱和脂肪酸和油酸不能被包合,这样就会降低液体酸中多价不饱和脂肪酸的纯度。其次,乙醇的投加量对混合酸的分离效果也有一定的影响。若乙醇的投加量偏少,则会造成服素溶解不完全,所以要控制好乙醇与尿素的比例。

       特点:尿素包合法是一种较常用的多不饱和脂肪酸分离方法。所需优点是:成本较低,设备简单,试剂便宜,操作简便,尤其是不必在高温下进行,能比较完全地保留其营养和生理活性,尤其适宜对富含PUFA的油脂的处理。但是缺点是:耗费大量溶剂,并且带来了溶剂回收、环境污染等问题,而且包合后产品脱色,脱臭困难。另外,尿素包合法的分离效果受结晶温度和尿素用量的影响,结晶温度越低,尿素用量越多,所得产品纯度越高,为了提高产品纯度,可采用多次尿素包合法。

         分子蒸馏法

      原理:分子蒸馏法是利用混合物组分挥发度的不同而得到分离。

     分析:该方法一般在绝对压强为1.33Pa~0.0133Pa的高度真空下进行。在这种条件下,脂肪酸分子间引力减小,挥发度提高,因而蒸馏温度比常压蒸馏大大降低。分子蒸馏时,饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸首先蒸出,而双键较多的不饱和脂肪酸最后蒸出。

      特点:分子蒸馏法的优点在于蒸馏温度较低,可有效防止多不饱和脂肪酸受热氧化分解,而且所生产的产品色、臭指标较好。缺点是需高真空设备,且能耗较高。建议如果采用尿素包合法与分子精馏法相结合的工艺提纯,能使(EPA+DHA)含量有大幅度的提高,而且产品外观、色泽均很好,可与国外同类产品媲美。

          吸附分离法

   原理:吸附分离法是利用吸附剂选择性吸附分离多不饱和脂肪酸,从而得到分离。

   分析:部分金属离子能与不饱和脂肪酸的双键形成二络合物,将部分金属离子固定在吸附剂载体上,由于不同饱和度的脂肪酸在吸附剂上的分配系数不同,因而得以分离。因此部分金属离子都能与高度不饱和脂肪酸的碳碳双键形成络合物,双键越多,络合作用越强,络合物越稳定。

   特点:吸附分离法的优点是:分离效果好,产品纯度高。缺点是:有些洗脱剂容易污染产品,而且分离规模较小,只用于实验室少量样品的制备,不适用于工业化大规模连续生产。近年来,人们开始采用大型高压液相色谱装置来制备高纯度的多不饱和脂肪酸。以真菌油脂为原料,采用ODS树脂吸附剂,制备出浓度为99%Y-亚麻酸,可适用于较大规模生产。

        脂肪酶浓缩法

   原理:脂肪酶浓缩法是对含多种脂肪酸的甘油三酯进行选择性水解。

   分析:例如含有EPADHA的甘油三酯被脂肪酶水解的速度比不含有E队和DHA的甘油三酯的水解速度慢得多,利用脂肪酶这一性质,可以高度富集多价不饱和脂肪酸甘油三酯。另外,利用脂肪酶在非水介质中进行转酯和酯合成反应,也可提高多价不饱和脂肪酸在甘油三酯中的含量。

      超临界CO2:萃取法

   原理:超临界CO2:萃取法是通过调节温度和压力使原料各组分在超临界流体中的溶解度发生大幅度变化而达到分离的目的。

   特点:超临界流体萃取是近几年发展起来的一种新的分离技术,也是目前国内外研究的热点。与传统萃取方法相比,由于超临界流体具有良好的近于液体的溶解能力和近于气体的扩散能力,因此萃取效率大大提高。另外,超临界流体萃取常选用二氧化碳(临界温度31.3,临界压力7.374Mpa)等临界温度低且化学惰性的物质为萃取剂,因此特别适用于热敏物质和易氧化物质的分离利用超临界流体萃取可有效分离链长差别较大的脂肪酸,但若将碳链长度相近的脂肪酸分开,还必须结合其他分离技术。

      超临界CO2:萃取法与其他方法相结合

   1、   临界CO2:萃取法与尿素包合法相结合

   方法一:尿素包合法处理游离脂肪酸,饱和脂肪酸与尿素形成包合物析出,不饱和脂肪酸与有机溶剂一同进入萃取瓶萃取。尿素包合法的优势在于按不饱和度分离脂肪酸,而超临界流体萃取法的优势在于按碳链长度分离脂肪酸,将两者结合起来,优势互补,就可得到高纯度的多价不饱和脂肪酸

   方法二:接将尿素置于超临界流体萃取系统中,当萃取在二氧化碳流体中的脂肪酸通过尿素时,其中饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸被尿素分子吸附而得到分离。但采用该方法难以获得高纯度的EPADHA,所以提出将超临界流体萃取与精馏结合起来,并设计了超临界流体精馏装置。

     2、   临界CO2:萃取法与AgNO3络合法相结合

     方法:AgNO3络合法是基于双键数的不同来分离脂肪酸的,而超临界CO2:萃取法能较好地按碳原子数为序来分离脂肪酸,所以两者相结合分离提纯E队、DHA的具有重要开发前景的工艺路线。

          高效液相法

   原理:高效液相法主要是利用不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸、低不饱和脂肪酸极性不同,在两相间分配系数的差异来进行分离的。

   特点:该方法的层析体有耐久性,层析柱可反复利用,不饱和脂肪酸可达到90%左右,因此该法在工业上推广是可行的,但有时会产生很高的过氧化值,而且洗脱液是有毒的四氢呋喃等有机溶剂,这是其工业生产上要除去的最大难题。

   另外,我还查阅到了部分其他方法,逆流分配法、冷冻结晶法、脂肪酶催化水解法、丫沸石分离法等多种提取方法,但由于内容不详实,就不在此一一列出。

  

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