用大孔吸附树脂法从芝麻混合油中制备木脂素

魏安池，杨玲玲

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

用大孔吸附树脂法从芝麻混合油中制备木脂素

魏安池，杨玲玲

（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州 450001）

确定了制备芝麻木脂素的最佳树脂为H1020型大孔吸附树脂，优化工艺条件为：室温，芝麻混合油中木脂素质量浓度1.54 mg/mL，吸附流速2.0 BV/h，解吸剂为体积分数为90%乙醇，解吸pH值4.2，解吸流速为1 BV/h.在此条件下，芝麻木脂素回收率大于65%，产品中木脂素总含量（以芝麻素计）达到85%.经液相色谱-质谱联用仪分析，制得木脂素的主要成分为芝麻素、芝麻林素和松醇素.

大孔吸附树脂；芝麻；木脂素；制备

0 引言

目前，芝麻木脂素的制备方法主要是有机溶剂直接提取法[1]和碱皂化法[2-3]，所采用的原料主要是芝麻油或芝麻饼.本文旨在采用大孔吸附树脂法，从正己烷溶剂浸提芝麻饼所得的芝麻混合油中提取芝麻木脂素，经过试验确定了最佳树脂，优化了工艺条件.

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

芝麻混合油：实验室自制（模拟植物油加工厂溶剂浸出条件，采用正己烷对芝麻饼进行浸提而得到）；大孔吸附树脂：南开大学和成科技有限公司；芝麻素（标准品）：北京恒元启天化工技术研究院；NaOH、HCl、甲醇、无水乙醇、95%乙醇、异丙醇、正己烷均为分析纯.

UV—2401PC型紫外分光光度计：日本岛津公司；THZ—82B型气浴恒温振荡器：江苏省金坛市医疗仪器厂；DX—8B型电热恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；旋转蒸发仪RE52CS：上海亚荣生化仪器厂；FW 800万能粉碎机：上海兆申科技有限公司；Agilent 1100 Series液相色谱—6300 Series质谱仪：美国Agilent公司；AY120电子天平：日本岛津公司.

1.2 方法

1.2.1 工艺过程

树脂→预处理→吸附→己烷冲洗→解吸→解吸液旋转蒸发脱溶→真空干燥→芝麻木脂素.

1.2.2 树脂的预处理

将大孔吸附树脂以湿法装入层析柱中，依次用2 BV（BV为床体积，下同）的 5%HCl、5%NaOH、95%乙醇洗涤树脂柱，最后用蒸馏水洗至流出液加水（1∶4）不出现白色浑浊为止.

1.2.3 树脂的筛选

取预处理好的 D3520、D4020、X-5、AB-8、NKA-Ⅱ、H1020型大孔吸附树脂各1.00 g，置于具塞锥形瓶中，分别加入50 mL芝麻混合油，在振荡器中吸附 8 h（达到吸附平衡状态），按下式（1）和（2）计算各树脂的吸附量和吸附率.然后，分别过滤除去吸附余液，各加入30 mL甲醇，振荡、解吸4 h，按下式（3）和（4）计算各树脂的静态解吸量和解吸率.

吸附量（mg）=（C0-Ce）V （1）

吸附率（%）=[100（C0-Ce）/C0]% （2）

解吸量（mg）=V1C1（3）

解吸率（%）=[100V1C1/（C0-Ce）V]% （4）

式中：C0为初始吸附时混合油中木脂素的浓度，Ce为吸附终了（平衡）时木脂素浓度，C1为解吸液中木脂素浓度，V为吸附液体积，V1为解吸液体积.

1.2.4 静态吸附等温线的绘制

根据树脂筛选结果，称取1.00 g选定的大孔吸附树脂6份，分别置于具塞锥形瓶中，加入不同浓度的芝麻混合油，测定吸附平衡时的吸光度值，绘制静态吸附等温线，并用Fueundich和Langmuir等温吸附方程的线性形式对试验结果进行拟合.

1.2.5 解吸溶剂的选择

对选定的树脂，使其吸附达到饱和后，分别称取1.00 g共8份，依次等体积加入甲醇、无水乙醇、95%乙醇、90%乙醇、85%乙醇、80%乙醇、70%乙醇、异丙醇，进行静态解吸，测定解吸液中木脂素浓度，按照1.2.3中（4）式计算解吸率.

1.2.6 混合油中木脂素浓度对吸附效果的影响

将不同浓度的芝麻混合油，以相同流速流过装有大孔吸附树脂柱的玻璃柱，计算并比较各种浓度对应的吸附量.

1.2.7 吸附流速对吸附效果的影响

将相同浓度、相同体积的芝麻混合油，以不同流速通过大孔吸附树脂柱，计算并比较各种流速下对应的吸附量.

1.2.8 解吸液pH值对解吸效果的影响

对已吸附饱和的大孔吸附树脂柱，以不同pH值的解吸液进行解吸，计算并比较不同pH值下的解吸率.

1.2.9 解吸流速对解吸效果的影响

对已吸附饱和的大孔吸附树脂柱，用同体积解吸剂以不同流速对树脂柱进行解吸，测定并计算解吸率，比较不同流速下的解吸率的大小.

1.2.10 混合油中芝麻木脂素回收率的计算

在试验得到的优化条件下，用大孔吸附树脂对芝麻混合油进行吸附处理，然后用解吸剂进行解吸.用下式（5）计算芝麻木脂素的回收率：

1.2.11 芝麻木脂素含量的测定

采用紫外分光光度法[4-5].

1.2.12 木脂素产品成分分析

采用液相色谱-质谱联用法.

液相色谱条件：色谱柱：SunFire C18（4.6mm×250 mm，5μm)；柱温 30℃；流动相：甲醇 -水（70∶30，mL/mL）；流速 1 mL/min；检测器：紫外检测器，检测波长287 nm；进样量10μL.

质谱条件：离子源：6300型离子阱，正离子模式；扫描范围：100～800 m/z.

2 结果与讨论

2.1 大孔吸附树脂的选定

测得各种树脂的静态吸附、解吸结果如表1所示.从试验结果来看，吸附量较大的为极性树脂，其中H1020型吸附率和解吸率均较高，因此选定H1020型大孔吸附树脂.

表1 大孔吸附树脂的结构性能参数及静态吸附解吸结果

2.2 静态吸附动力学过程

静态吸附动力学曲线见图1，2 h内H1020型大孔吸附树脂对芝麻木脂素的吸附率迅速增加，之后变化缓慢，6 h后达到吸附平衡.

2.3 静态吸附等温线

Ce-qe吸附等温线见图2.利用 Fueundich和Langmuir等温吸附方程式对试验结果进行拟合.得拟合曲线方程分别为log qe=0.822 9log qe+0.693 1和Ce/qe=0.019 67Ce+0.185 8，R2分 别 为 0.998 6和0.999 4.Langmuir等温吸附方程更符合H1020型大孔吸附树脂从芝麻混合油中吸附芝麻木脂素的过程.

2.4 静态解吸试验

将已吸附饱和的H1020型大孔吸附树脂用不同溶剂静态解吸，测定解吸液吸光度，计算解吸率，见图3，90%乙醇与甲醇的解吸率相近，效果较好；从安全以及经济角度考虑，可以选择90%乙醇作为解吸剂.

图1 H1020型大孔吸附树脂对芝麻木脂素的静态吸附动力学曲线

图2 H1020型大孔吸附树脂对芝麻木脂素的静态吸附等温线

图3 不同解吸溶剂的解吸效果

2.5 动态吸附容量的测定

泄漏曲线见图4.收集液至12 mL时，达到泄漏点；收集液至22.0 mL达到吸附平衡，饱和吸附量为22.02 mg/g.

图4 动态吸附泄漏曲线

2.6 动态吸附上柱液浓度的影响

试验发现，混合油中芝麻木脂素浓度越低，吸附量反而越大（表2）.这可能是因为混合油的浓度越大，其黏度越大，使其扩散速率越小，泄漏加快.从经济角度考虑，选择1.54 mg/mL为最佳动态吸附上柱液浓度.

表2 动态吸附上柱液浓度的影响

2.7 动态吸附上柱液流速的影响

将同体积、浓度的芝麻混合油分别以0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 BV/h的流速通过大孔吸附树脂柱，进行动态吸附.测定流出液的吸光度值，计算吸附量，结果见图5.

图5 动态吸附上样液流速对吸附效果的影响

由图5可以看出，随着上柱液流速的增加，吸附量减少.这是因为流速增加使芝麻木脂素的扩散时间减小，泄漏加快，吸附量减少.从生产周期以及经济效益角度考虑，选择2.0 BV/h的流速较为适宜.

2.8 动态解吸洗脱液pH值对解吸效果的影响

对已吸附饱和的大孔吸附树脂，分别用pH3.1、pH4.2、pH5.6、pH7.0、pH9.3的 90%乙醇以相同流速洗脱，测定洗脱液吸光度值，计算解吸率，绘制解吸溶剂pH值与解吸率的关系曲线，见图6.可见90%乙醇在偏酸性条件下解吸能力强，在pH4.2时达到最大，之后解吸率随着pH值增大而降低.

图6 解吸液的pH值对解吸效果的影响

2.9 动态解吸洗脱液流速对解吸效果的影响

分别以1.0、2.0、3.0mL/min流速通过已吸附饱和的H1020型大孔吸附树脂进行动态解吸，每1 BV洗脱液收集1份，测定其吸光度值，计算解吸率，发现1mL/min的解吸效果最佳（图7）.

图7 动态解吸洗脱液流速的影响

2.10 动态解吸曲线

对已吸附饱和的大孔吸附树脂，用pH 4.2的90%乙醇以相同流速洗脱，测定洗脱液的吸光度，得到芝麻木脂素的洗脱曲线（图8）.将洗脱液真空干燥，计算芝麻木脂素的回收率，结果见表3.

图8 芝麻木脂素的洗脱曲线

表3 芝麻木脂素的回收率及纯度

2.11 木脂素产品主要成分的液相色谱-质谱分析

所制得的芝麻芝麻素产品，液相色谱出现3个较大的峰（图9），其对应的质谱图见图10.

图9 芝麻木脂素的HPLC图

图10 芝麻木脂素主要成分的MS图

保留时间5.677 min的峰，其对应质谱图中的m/z 397.3是松脂醇素（Pinoresinolin）在正离子方式下形成的[M+Na]+准分子离子峰,推测该物质为松脂醇素.

保留时间13.583 min的峰，其对应质谱图中的m/z 377.6是芝麻素（sesamin）在正离子方式下形成的[M+Na]+准分子离子峰，m/z 355.5是芝麻素捕获1个质子所产生的准分子离子[M+1]峰.该峰的保留时间与芝麻素标准品的保留时间一致.推测该物质为芝麻素.

保留时间18.095 min的峰，其对应质谱图中的m/z 393.4是芝麻林素（sesamolin）在正离子方式下形成的[M+Na]+准分子离子峰.推测该物质为芝麻林素.

［1］Wiseman H.Dietary influences on manbrane function：Importance in protection against oxidative damage and disease［J］.Nutritional Biochemistry，1996（7）：2-15.

［2］许荣年，秦志荣，任一平，等.芝麻油中芝麻素、芝麻林素的研究［J］.食品科学，2006，27（9）：208-210.

［3］Ralph L T，Miller P N Y.Process for extracting pyrethrin synergists from sesame oil：United States，2837534［P］.1985-06-03.

［4］杨玲玲，魏安池，代红丽，等.三波长分光光度法测定芝麻饼中木脂素含量［J］.农业机械，2011（11）：84-87.

［5］冯志勇，谷克仁.紫外光谱法测定芝麻素与芝麻林素含量［J］.中国粮油学报，2006，21（3）：296-299.

PREPARATION OF SESAME LIGNANS FROM SESAME OIL MIXTURE BY MACROPOROUS ADSORPTION RESIN

WEIAn-chi，YANG Ling-ling
（School of Food Science and Engineering， Henan University of Technology， Zhengzhou 450001， China）

The paper determ ined the H1020 macroporous adsorption resin as the optimal resin for preparing sesame lignans,and optim ized the process conditions.The optim ized preparation conditions of the sesame lignans were as follows:room temperature,mass concentration of lignans in the sesame oil m ixture 1.54 mg/m L,adsorption flow rate 2.0 BV/h,90%ethanol as desorption agent,desorption pH 4.2,and desorption flow rate 1.0 BV/h.Under the optimal conditions,the yield of sesame lignans was larger than 65%,and the total content of lignans in the product(calculated by sesamin)was up to 85%.The results of HPLC-MS analysis showed that the lignansmainly contained sesamin,sesamolin and pinoresinolin.

macroporous adsorption resin； sesame； lignans； preparation

TS201.1

B

CNKI:41-1378/N.20111220.1501.002

1673-2383(2011)06-0008-05

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20111220.1501.002.html

网络出版时间：2011-12-20 03:01:44PM

2011-04-06

现代农业产业技术体系（芝麻）建设专项资金资助项目（nycytx-20-1-08）；河南省食用植物油倍增计划专项资金资助项目；河南工业大学博士基金资助项目（2007BS021）

魏安池（1965-），男，河南鄢陵人，副教授，博士，主要从事油脂与植物蛋白方面的研究.