尿素包合法制备油茶籽油中油酸的工艺研究

许明塔 陈剑锋

尿素包合法制备油茶籽油中油酸的工艺研究

许明塔 陈剑锋

(福州大学天然产物与中药现代化研究所，福州 350108)

研究以一种福建产油茶籽油为原料，其中含棕榈酸7．93%，硬脂酸2．01%，油酸80．92%，亚油酸6．74%，不饱和脂肪酸含量约90%，通过尿素包合法油酸进行纯化。结果表明，油茶籽油在碱醇水解，用95%甲醇低温除杂后，采用90%甲醇为包合溶剂，在尿素与脂肪酸重量比为4∶1，脂肪酸浓度为10%的条件下，4℃中保存16 h后，油酸纯度可由80%提高到92%，回收率可达83%，实现了对油酸的分离纯化，为油茶籽油在医药及化妆品中的应用奠定良好的工作基础。

油茶籽油 气相色谱法 油酸 尿素包合法

油茶籽油系从山茶科植物油茶(Camellia oleifera Abel)提取的油脂，又名茶籽油、茶树油或山茶油。油茶籽油不饱和脂肪酸含量在90%以上，可与橄榄油相媲美，有“东方橄榄油”与“油中珍品”之称［1］。油茶籽油具有降低血压、血脂及软化血管等功效［2］，长期食用，能增强人体免疫力，有效降低胆固醇［3］，抑制和预防高血压、冠心病等心脑血管疾病的发生［4］。

油茶籽油中油酸质量分数在75%以上［5］，是制备油酸单体的理想原料。高纯度油酸稳定性好、安全性高、对皮肤无刺激，因此，广泛应用于医药、化妆品、生物工程等领域。目前工业油酸质量分数在70%左右，其色泽、气味、稳定性和安全性方面不尽理想，含有亚油酸、硬脂酸等杂质，结构性质相近，纯化较困难［6－7］。尿素包合法是利用尿素低温结晶过程中将直链饱和脂肪酸或者单不饱和脂肪酸包合在笼状六棱晶体中，实现脂肪酸的分离［8－9］，广泛应用于油茶籽油中油酸及亚油酸的分离纯化［10］。本研究将油茶籽油碱醇水解成混合脂肪酸，经低温除杂后，利用尿素包合法分离纯化制备高纯度的油酸，研究成果将为进一步放大试验和工业化提供依据。

1 材料和方法

1．1 材料和仪器设备

油茶籽油:龙岩市云岭山茶油有限公司提供;油酸等脂肪酸标准品(纯度99．0%、CAS112－80－1):美国Sigma公司。

SHIMADZU GC－2010气相色谱仪(SGE AC－20石英玻璃毛细管柱30 m×0．25 mm×0．5μm，FID氢火焰检测器):SHIMADZU公司。

1．2 试验方法

1．2．1 油茶籽油脂肪酸的水解

适量的60℃预热的油茶籽油加入到2．5倍含10%NaOH的50%乙醇水溶液中，搅拌溶解完全，回流皂化60 min，冷却至室温，20%HCl溶液调节pH至2．0～3．0，正己烷萃取，静置分层，上层用40℃饱和NaCl溶液洗涤至弱酸性，真空脱溶剂，得混合脂肪酸。

1．2．2 油酸的除杂

适量混合脂肪酸加入到一定量的95%甲醇中，待混合脂肪酸溶解完全后，搅拌快速降温至室温，缓慢降至0℃，低温保持60 min后，过滤晶体，等温溶剂进行洗涤，晶体用甲醇溶解，减压脱溶为油酸粗品。

1．2．3 尿素包合纯化油酸

适量尿素加入到一定量的纯甲醇中，于水浴中回流，待尿素全部溶解后，加入一定量1．2．2的油酸粗品，搅拌溶解完全，水浴回流20 min后，冷却到室温，放置于4℃下保存16 h后，过滤分离尿素包合物。包合物加入等体积的50℃的蒸馏水，溶解完全后，用等体积石油醚萃取2次，每次萃取10 min。石油醚层用0．5倍量的5%NaCl溶液洗涤，石油醚层用无水硫酸钠脱水后，减压脱溶剂，得制备的高纯度油酸。

本试验主要对包合条件中的脂肪酸/尿素比例，尿素/溶剂比例，包合时间、包合温度等影响因素进行了研究。

1．2．4 脂肪酸的GC分析

适量的脂肪酸样品用石油醚溶解，容量瓶定容后，取1mL样液于磨口具塞试管中，加入1 mL均相剂，振荡2 min，加入含2%浓H2SO4的甲醇溶液2 mL，置于60℃水浴中甲酯化20 min。甲酯化完全后，加入1 mL 10%NaCl溶液，静置分层，上层用无水Na2SO4脱水后，以Sigma公司油酸标准品对照，进行GC分析。

GC测定:载气N2(纯度99．999%)204 kPa;空气:400 mL/min;H240 mL/min进样口温度:270℃;检测器温度:290℃。柱温采用程序升温:初温180℃，以12℃/min升温至230℃，维持1 min，以5℃/min升温至250℃，保持3 min，时长12．17 min。在此条件下，油酸保留时间为5．95 min。

定量采用峰面积归一化法。

2 结果与讨论

2．1 油茶籽油的脂肪酸组成

由表1、图1、图2可知，油茶籽油中脂肪酸组成为棕榈酸7．93%，硬脂酸2．01%，油酸80．92%，亚油酸6．74%，其中油茶籽油的饱和脂肪酸质量分数仅为9．94%，不饱和脂肪酸质量分数约为90%，说明油茶籽油易被人体消化，脂肪酸的比例比较符合现代保健食用油的指标，作为保健油开发极具潜在优势。

表1 油茶籽油中主要脂肪酸的组成

图1 油茶籽油脂肪酸GC分析图谱(1 mg/mL)

图2 油酸标样的GC图谱(1 mg/mL)

2．2 尿素包合分离油酸

按照1．2．2制备的油酸粗品中饱和脂肪酸的质量分数低于4%，主要为油酸和亚油酸。本文按1．2．3采用尿素包合法对油酸进行包合，滤去亚油酸，考察了尿素包合条件油酸纯化的影响。

2．2．1 尿素与FA比例对尿素包合油酸的影响

尿素包合时尿素与脂肪酸之间是化学反应动态平衡的过程，增大尿素的用量，促进反应向生成包合物的方向移动，促进油酸的包合。由图3可知，当尿素/脂肪酸增加到4．0时，虽然得率有所增加，但一些多不饱和的脂肪酸也被包合，影响产品质量。

图3 尿素/FA对尿素包合油酸的影响

2．2．2 90%甲醇用量对尿素包合油酸的影响

由预试验发现，甲醇和乙醇分别作为尿素包合反应溶剂时，甲醇的对油酸的包合效果明显高于乙醇，同时在甲醇中加入适当的水分可以提高结晶温度。本研究选用90%甲醇作为包合溶剂。溶剂用量对油酸纯化效果的影响如图4所示。随着溶剂用量的增加，油酸纯度变化较小，而收率在提高，当溶剂/尿素为2．5时，收率达到93．4%，继续增加90%甲醇的用量，体系中油酸的浓度降低，包合反应推动力降低，包合制备的油酸的收率和纯度都下降，因此选定脂肪酸:尿素:90%甲醇为1∶4∶10尿素包合分离油酸的条件。

图4 90%甲醇用量对尿素包合油酸的影响

2．2．3 包合温度对尿素包合油酸的影响

由于脂肪酸包合物的反应是一个放热过程，降低温度时反应向生成包合物的方向进行，单不饱和脂肪酸油酸在低温下才能形成包合物，理论上要包合原料中尽可能多的油酸，就必须在较低的温度下进行包合。包合温度对尿素包合纯化油酸效果的影响如图7所示。随温度降低油酸纯度得率有所升高，但在温度低于－10℃时，油酸本身也易于结晶，包合效率迅速下降，因此实际应用时在－10℃下包合，经济可行。

图5 包合温度对尿素包合油酸的影响

2．2．4 包合时间对尿素包合油酸的影响

图6 结晶时间对尿素包合油酸的影响

尿素包合时尿素与脂肪酸之间存在包合与解包合的动态平衡，为了得到尽可能多的单不饱和脂肪酸就必须形成尽可能多的包合物。由图6可得，在6 h以内，平衡向形成包合物的方向移动，油酸纯度和得率都随时间的增加而增高;当包合时间大于6 h增加，油酸纯度和得率均在逐步降低，这可能由于尿素也析出，脂肪酸和尿素的自由度降低，同时达到了动态平衡。因此在实际应用时选择包合6 h为包合时间条件。

采用上述优化条件以90%甲醇为包合溶剂，脂肪酸:尿素:90%甲醇=1∶4∶10，在 －10℃中保存6 h进行验证试验，油酸产品GC图谱如图7，纯度可以提高到92．95%，回收率可达到83．14%。

图7 高纯度油酸产品的GC图谱(0．4 mg/mL)

3 结论

3．1 用AC－20石英玻璃毛细管柱(30 m×0．25 mm×0．5μm)进行气相分析。油茶籽油主要的脂肪酸为棕榈酸7．93%，硬脂酸2．01%，油酸80．92%，亚油酸6．74%;

3．2 通过对油酸的尿素包合工艺条件进行优化，采用以90%甲醇为包合溶剂，尿素与脂肪酸比例为4∶1，脂肪酸浓度为10%，在4℃中保存16 h，此条件下，油酸纯度可以提高到92%，回收率可达到83%。

［1］彭阳生，奚如春．油茶栽培及茶籽油制取［M］．北京:金盾出版社，2003:11－14

［2］邓小莲．保健茶籽油的研制及其调节血脂的作用［J］．中国油脂，2002(5):96－98

［3］王苹，王春荣，张坚，等．茶油对动物血脂和血小板功能的影响［J］．营养学报，1993，15(4):377－384

［4］陈梅芳，顾景范，孙明堂，等．茶油延缓动脉粥样硬化形成及其机理的探讨［J］．营养学报，1996(1):13－18

［5］钟海雁，谢碧霞，王承南．中国油茶加工利用研究现状及分析［J］．林业科技开发，2001，15(4):6－8

［6］徐文辉，王俊儒，梁宗锁．不饱和脂肪酸分离技术研究概况［J］．食品研究和开发，2007，28(8):153－155

［7］张宏生，陈浩．用溶剂法分离混合脂肪酸［J］．中国油脂，1992(1):10－13

［8］胡小泓，邓淑仪，朱小波，等．尿素包合法提纯油茶籽油中油酸的工艺研究［J］．中国油脂，2006，31(12):45－47

［9］曾哲灵，徐春涛，熊涛．尿素包合法分离纯化葵花籽油中亚油酸［J］．南昌大学学报:理科版，2007，31(3):287－289

［10］胡伟，李湘洲，吴志平，等．响应面法优化尿素包合油茶籽油中油酸工艺研究［J］．中国油脂，2011，36(1):17－21．

Separation of Oleic Acid from Camellia－oleifera Abel Oil by Urea Adduction Fractionation

Xu Mingta Chen Jianfeng
(Institute of Natural product and Traditional Chinese Medicine of Fuzhou University，Fuzhou 350108)

The Camellia－oleifera Abel oil is a typical kind of plant lipa rich in unsaturated fatty acid．In the study，one Fujian cultivar was used to analyze fatty acid components in seed oil by gas chromatography．The seed oil contains palmitic acid 7．93%，stearic acid 2．01%，oleic acid 80．92%，linoleic acid 6．74%，and unsaturated fatty acid 90%．The results show that after the alkaline hydrolysis and low temperature edulcoration of camellia oleifera abel oil with 95%methanol，the separation and purification of oleinic acid will be better realized by taking 90%methanol as the solvent，the weight ratio between urea and fatty acid is 4∶1，fatty acid concentration is 10%，and stored for 16h at the temperature of 4℃ ．In this way，the purity of oleinic acid can be increased from 80%to 92%，and the recovery rate can be up to 83%，realizing the separation and purification，laying good foundation for the application of camellia oleifera abel oil in the medicine and cosmetics．

Camellia－ o leifera Abel oil，gas chromatograph，oleic acid，Urea adduction

Q946．4;TQ645．6

A

1003－0174(2012)05－0056－04

福建省科技厅重点项目(2007N0079，2008S0026)

2011－09－05

许明塔，男，1983年出生，研究实习员，天然产物分离

陈剑锋，男，1968年出生，博士生导师，教授，天然产物与中药、生物化工