大豆油脱臭馏出物中主要活性物质的制备工艺研究

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大豆油脱臭馏出物是大豆油在精炼脱臭过程产生的副产物,是一种富含多种生物活性成分的可利用资源,主要由生育酚、甾醇及角鲨烯等物质组成。目前由于国内技术有限,此资源一直未得到高效的综合利用。因此,研究大豆油脱臭馏出物的综合利用,建立一种高收率、可操作性强、绿色环保的生产工艺,综合提取生育酚、植物甾醇及角鲨烯,并对角鲨烯进行应用开发,对于推进大豆油脱臭馏出物综合利用,促进产业发展和技术升级,减少资源浪费等具有重要意义。本课题以大豆油脱臭馏出物主要活性成分为研究目标,采用酯化、结晶、高真空精馏、分子蒸馏及柱层析等方法对植物甾醇、生育酚及角鲨烯进行提取纯化,研究了角鲨烯的抗氧化性能和无溶剂法加氢工艺,并制定了其相关质量标准,为油脂脱臭馏出物的综合利用提供技术支撑。首先,建立一种气相色谱法同时测定油脂脱臭馏出物中生育酚、植物甾醇、角鲨烯的方法。以十六酸十六醇酯为内标物质,气相色谱条件为:安捷伦HP-1色谱柱,FID检测器,柱温260℃,进样口检测器温度均为310℃,氢气和氮气流量分别为32 m L/min和1 m L/min,空气流量300 m L/min,尾气流量30 m L/min,分流比为20:1,进样量1μL。生育酚、甾醇和角鲨烯的回收率分别为95.41%~102.83%、96.44%~101.24%、96.16%~104.47%,检出限分别为0.08 mg/L、0.15 mg/L、0.05 mg/L。该方法前处理简单、重现性好、灵敏度高,结果准确可靠,可应用于大豆油脱臭馏出物中生育酚、甾醇、角鲨烯的同步检测。其次,以提取物的纯度及收率为考察指标,优化了大豆油脱臭馏出物中生育酚、植物甾醇及角鲨烯的提取纯化工艺,所得成分的纯度均高于90%,收率到工业化生产要求。具体内容包括:第一,酶法甲酯化工艺:以反应前后的酸价变化为考察指标,脂肪酶作为催化剂,通过单因素和正交试验对大豆油脱臭馏出物进行酶法甲酯化工艺优化,结果表明:最佳工艺条件为醇酸摩尔比2:1、Eversa Transform 2.0脂肪酶酶用量0.3%(相对于大豆油脱臭馏出物的质量)、反应温度35℃、反应时间6 h,酯化率在95%以上,甘油三酯基本反应完全。本工艺具有实用性高、酶成本低、排污少等优点,是一种可持续发展的工业化生产方法。第二,植物甾醇提取纯化工艺:以脱臭馏出物经预处理得到的粗甾醇为原料,采用石油醚洗涤、乙醇精制两步法纯化植物甾醇。通过单因素和正交试验优化甾醇提取工艺,结果表明:石油醚洗涤过程最佳条件为料液比1:7、养晶温度26℃、养晶时间2h,此条件下甾醇含量为93.5%,收率为96.4%;95%乙醇精制过程最佳条件为料液比1:10、养晶温度30℃、养晶时间4 h,此条件下甾醇含量达到98.7%,收率89.7%。粗甾醇先经过石油醚洗涤,再用95%乙醇精制,最终得到98.7%的高纯度植物甾醇。第三,生育酚纯化工艺:以提取甾醇后的滤液经分子蒸馏得到的混合生育酚浓缩液为原料,采用离子交换法分离纯化生育酚。筛选强碱性阴离子交换树脂作为试验材料,通过静态吸附与动态吸附试验获得生育酚的饱和吸附量为250 mg/g干树脂,95%乙醇为洗脱剂,4%乙酸-乙醇为解吸剂,富集淡黄色、黄色及红色段馏分,红色馏分即为混合生育酚,含量为90.8%,收率为81.6%。第四,角鲨烯纯化工艺:将离子交换法所得淡黄色馏分进行分子蒸馏得到轻相角鲨烯浓缩液,采用硅胶柱层析法对角鲨烯进一步纯化。样品浓度45%,200-300目硅胶为固定相,正己烷:乙酸乙酯=100:1(V/V)为洗脱剂,流速为10 m L/min。经硅胶柱层析后的角鲨烯含量为91.6%,收率为93.2%。经GC-MS分析后,所得角鲨烯与NIST数据库中的标准样品质谱图匹配度为98%。再次,以大豆食用油的酸价、碘值及过氧化值作为考察指标,采用Schaal烘箱法试验考察了角鲨烯对大豆食用油抗氧化性的影响,并比较了植物角鲨烯与混合生育酚、BHT、TBHQ的抗氧化性。结果表明,在一定条件下,角鲨烯可以延缓大豆食用油碘值的下降、延缓其酸价及过氧化值的升高,添加量为0.02%时抗氧化效果最佳,但当添加量大于0.16%时,会产生促氧化作用;四种成分的抗氧化性能强弱依次为TBHQ>BHT>混合生育酚>植物角鲨烯。最后,以纯化后的角鲨烯为原料,角鲨烷含量和碘值为考察指标,对角鲨烯加氢工艺进行优化。结果表明:Pricat Ni 9910型金属镍作为催化剂,催化剂用量2.5%、釜内压强3 MPa、釜内温度200℃、反应时间5 h,最终得到的角鲨烷含量为92.8%,碘值为2.2。经GC-MS分析后,所得角鲨烷样品与NIST数据库中的标准样品质谱图匹配度为96.7%。另外,通过对不同批次的角鲨烷样品进行外观及理化指标分析,制定产品质量标准,为以后的工业化生产提供依据。
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