基于内聚能密度原理提取巴旦杏仁中亚油酸和α-亚麻酸

袁亚美，杨晓君，丁泽人，巴 婷，李 洋，马兰梅

(新疆农业大学食品科学学院与药学学院，乌鲁木齐 830052)

巴旦木是世界著名的经济林树种和木本油料，其种仁具有重要的营养、医药、经济和保健价值[1-6]，油脂以不饱和脂肪酸为主[7-9]，占脂肪总量的92.3%。李庆典等[9]采用超临界CO2萃取法萃取油脂，GC法测定脂肪酸组成及含量，结果显示，脂肪酸中含油酸63.72%～75.89%，亚油酸14.29%～27.28%，α-亚麻酸0.065%～0.088%。赵婷等[10]采用GC-MS法对巴旦杏仁索氏提取法所得油脂进行了脂肪酸分析，结果表明，含棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和不饱和脂肪酸的含量分别4.01%，2.72%，23.95%，34.76%，28.55%和87.00%。由此可见，采用不同的提取方法和检测方法，巴旦杏仁油脂脂肪酸组成及含量有一定差异。

目前，巴旦杏仁油脂提取工艺主要有酶解法[11-12]、超临界CO2萃取法、索氏提取法、溶剂法和亚临界溶剂萃取法等[13-14]。酶解法具有专属性强的特点，但生产洁净度要求高，影响因素多且效率低。超临界CO2萃取法虽有一定优势，但对设备要求高，生产成本高。索氏提取法耗时长、效率低。常规的萃取溶剂选择一般基于参考文献，不一定是最佳萃取剂。

本文依据相似相溶、亲核亲电原理确定溶剂的选择范围，根据内聚能密度原则，用摩尔吸引常数定量计算亚油酸、α-亚麻酸和溶剂的内聚能密度，以两者的内聚能密度数据定量配制混合萃取溶剂，克服萃取溶剂选则的经验性和不确定性，同时与传统的溶剂萃取法作为对比，为巴旦杏仁油脂中亚油酸和α-亚麻酸的选择性提取提供理论依据。

1 仪器与试药

1.1仪器 GC-MS(MICROMΑSS ZQ，美国沃特世公司)；RE-52B旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；DZTW电热套(北京市永光明医疗仪器厂)；PL2002电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)。

1.2试药 巴旦杏，产自新疆喀什地区，经新疆农业大学马生军博士鉴定为蔷薇科李亚科桃李属巴旦杏(AmygdaluscommunisL.)；亚油酸(批号1G010010)，α-亚麻酸(批号6G010020)，上海安谱科学仪器有限公司；正己烷、环己烷和石油醚等均为分析纯(天津永晟精细化工有限公司)。

2 方法

2.1巴旦杏仁油脂的提取

2.1.1内聚能密度法提取巴旦杏仁油脂

2.1.1.1萃取剂的确定 根据相似相溶原理，确定溶剂选择范围。由于亚油酸和α-亚麻酸均以三甘酯的形式存在于动植物油脂中，故可选用脂溶性溶剂萃取，考虑对生物体的毒害性，兼顾浸出食用油生产常用浸出溶剂，考虑选用直链烷烃和环烷烃类。

根据亲核亲电原理，具有相异电性的2个基团，极性强弱越接近，相互间的结合力和溶解性愈大。巴旦杏仁含亚油酸和α-亚麻酸，从羧基(-COOH)、安全性及亚油酸和α-亚麻酸混合物的物性考虑，拟选用磷酸或小分子酯配合直链烷烃类和环烷烃类作为混合萃取剂。

(1)内聚能密度的计算

①

(ecoh:内聚能密度；ΔE：焓变；V：摩尔体积)

Hildebrand将物质内聚能密度的平方根定义为溶解度参数，即:

②

(δ：溶解度参数)

根据Small提出的基团贡献法中的公式[15]：

E=Fd+Fp+Eh

③

(Fd为色散力，Fp为偶极力，Eh为氢键力)

对应的溶解度参数方程为：

δ2=δd2+δp2+δh2

④

⑤

⑥

亚油酸三甘酯和α-亚麻酸三甘酯的分子式分别如下：

亚油酸三甘酯

α-亚麻酸三甘酯

根据《聚合物的性质》[16]数据，可查出各基团的色散力、偶极力和氢键力，代入公式⑤可求出δd，δp，δh，再代入公式④，求出在70 ℃时的溶解度参数，计算结果如下：

亚油酸三甘酯：δ0=14.30 ；α-亚麻酸三甘酯：δ0=15.78；

(2)萃取剂组成比例的确定

根据内聚能密度越接近越易溶的原则及混合溶剂内聚能密度计算原则：

δ混=δv1×v1%+δv2×v2%+…+δvn×vn%

⑦

(δvn:各组分的溶解度参数；vn%：组分比)

假设所得油体亚油酸三甘酯和α-亚麻酸三甘酯各占50%，则δ油=δ亚油酸三甘酯×50%+δα-亚麻酸三甘酯×50%=15.04

令δ油=δ混合溶剂=15.04

经相似相溶、亲核亲电规则定性选择环己烷和正己烷作为混合溶剂，另外从计算所得δv值可知，环己烷和正己烷的δv值与油的δv值相差不超过3.5，且能满足安全性要求，有合适的沸点。

15.04=(1-X)×δ正己烷+X×δ正己烷=(1-X)×14.9+X×16.8

最终确定萃取剂为正己烷-环己烷(92.6%∶7.4%)。

2.1.1.2萃取工艺 按照如下工艺路线进行:

具体方法：取巴旦杏仁适量，粉碎，过60目筛，称取50 g粗粉3份，分别按照料液比1∶4的正己烷-环己烷(92.6%∶7.4%)65～70 ℃水浴100～120 min，真空过滤，分别取滤液70 ℃旋蒸至冷凝管口无液滴生成滴下时终止，即得含磷脂粗油。依照植物油脱磷工艺配制一定浓度的氯化钠溶液，85～100 ℃同温脱磷，静置20 min，离心，得到含水油脂，将得到的含水油脂分别置于敞口烧杯中，在90～105 ℃条件下加热除水，除水完毕后自然冷却至室温，即得精制油。

分别将油粕进行第2次萃取，依照上述方法处理，得精制油，合并。计算精制油总得率。

2.1.2索氏提取法提取巴旦杏仁油脂 取巴旦杏仁适量，粉碎，过60目筛，称取10 g粗粉3份，分别按照料液比1∶17加入石油醚，80 ℃提取12 h，虹吸6次，萃取液经60 ℃，以53 r·min-1旋转蒸发至无液滴为止，得粗油，同上，脱磷、脱水，得精油。

2.1.3环己烷溶剂法提取巴旦杏仁油脂 取巴旦杏仁适量，粉碎，过60目筛，称取50 g粗粉3份，分别按照料液比1∶4加入环己烷，70 ℃回流120 min，真空过滤，分别取滤液70 ℃旋蒸至冷凝管口无液滴生成滴下时终止，得粗油，同上，脱磷、脱水，得精油。

2.2GC法测定亚油酸和α-亚麻酸的含量

2.2.1色谱条件 色谱柱：PEG-20M弹性石英毛细管柱(30.0 m×0.25 mm,0.25 μm)。进样口温度：250 ℃，检测器温度：250 ℃；柱温控制采用程序升温，以130 ℃为起始柱温，保持3 min，以3 ℃·min-1升温至200 ℃，再以4 ℃·min-1升温至220 ℃，保持10 min；控制方法为：线速率：22 cm·s-1；载气为N2；尾吹流量：25 mL·min-1；氢气流量：30 mL·min-1；空气流量：400 mL·min-1。采用自动分流进样，进样量：1 μL，分流比：50∶1。

2.2.2巴旦杏仁油甲酯化 量取0.25 mL巴旦杏仁油加石油醚，加入2 mol·mL-1甲醇氢氧化钾溶液，混匀，超声10 min，取出静置，放冷至室温，再加1 mL正己烷，加蒸馏水，萃取出有机相，即得巴旦杏仁油甲酯溶液。

2.2.3亚油酸甲酯标准曲线的制备 精密称取亚油酸甲酯对照品0.103 9 g，用正己烷定容至5 mL，配制成质量浓度分别为0.020 0，0.040 0，0.060 0，0.080 0和0.100 0 mg·mL-1的亚油酸甲酯溶液，0.25 μm微孔滤膜过滤，取续滤液进样1 μL，按照2.2.1项下色谱条件进行测定。

2.2.4α-亚麻酸甲酯标准曲线的制备 精密称取α-亚麻酸甲酯对照品0.056 8 g，用正己烷定容至5 mL，配制成质量浓度分别为0.010 0，0.020 0，0.030 0，0.040 0和0.050 0 mg·mL-1的溶液，0.25 μm微孔滤膜过滤，取续滤液进样1 μL，按照2.2.1项下色谱条件进样测定。

2.2.5精密度实验 将2.2.2项下的巴旦杏仁油甲酯溶液按照2.2.1项下色谱条件进样5次，计算峰面积的RSD值。

2.2.6稳定性实验 将2.2.2项下的巴旦杏仁油甲酯溶液按照2.2.1项下色谱条件连续测定7 d，计算峰面积的RSD值，当RSD值<5%时，表明此方法稳定性良好。

2.2.7重复性实验 按照2.2.2项下方法制备巴旦杏仁油甲酯溶液5份，按照2.2.1项下色谱条件进行测定，计算RSD值，当RSD值<5%时，表明此方法的重复性良好。

2.2.8加样回收率 将亚油酸甲酯对照品溶液和α-亚麻酸甲酯对照品溶液混合，制成亚油酸和α-亚麻酸含量分别为8.672 2和10.324 6 mg·mL-1的混合对照品溶液。精密称取巴旦杏仁油样品9份，分别按照表1加入一定量的α-亚麻酸甲酯和亚油酸甲酯混合对照品溶液，按照2.2.2项下方法甲酯化，按照2.2.1项下色谱条件进行测定，计算亚油酸和α-亚麻酸的回收率。

3 结果

3.1巴旦杏仁油脂的出油率

粗出油率=含磷脂粗油质量÷原料质量×100%

⑧

净出油率=精制油质量÷原料质量×100%

⑨

根据上述不同方法分别进行4次平行实验，将含磷脂粗油质量和精制油质量分别代入公式⑧和⑨，得到内聚能密度法所得油脂的粗出油率平均值为53.25%±1.22%，净出油率平均值为44.88%±0.63%。索氏提取法粗出油率为51.00%±0.48%，净出油率为38.00%±0.91%。环己烷提取粗出油率为36.72%±0.61%，净出油率为34.00%±1.18%。

3.2线性关系考察

3.2.1亚油酸甲酯标准曲线的制备 亚油酸甲酯的线性回归方程：y=248 487x+1 029.8，r=0.999 5，n=5。式中x为亚油酸甲酯对照品溶液的质量浓度(mg·mL-1)，y为峰面积，亚油酸甲酯对照品溶液质量浓度在0.020 0～0.100 0 mg·mL-1范围内有良好的线性关系。

3.2.2α-亚麻酸甲酯标准曲线的制备α-亚麻酸甲酯的线性回归方程：y=318 690x+0.343 5，r=0.999 4，n=5。式中x为α-亚麻酸甲酯对照品溶液的质量浓度(mg·mL-1)，y为峰面积，α-亚麻酸甲酯对照品溶液质量浓度在0.010 0～0.050 0 mg·mL-1范围内有良好的线性关系。

3.2.3精密度实验 按照2.2.5项下精密度实验，测得亚油酸和α-亚麻酸峰面积的RSD值分别为1.66%和1.78%，说明该仪器精密度良好。

3.2.4稳定性实验 按照2.2.6项下稳定性实验，测得亚油酸和α-亚麻酸峰面积的RSD值分别为1.94%和1.88%，表明该测定方法的稳定性良好。

3.2.5重复性实验 按照2.2.7项下重复性实验，亚油酸和α-亚麻酸的RSD值分别为4.62%和4.11%，表明该方法的重复性良好。

3.2.6加样回收率 将峰面积代入线性回归方程中，计算出α-亚麻酸的平均回收率为100.21%(RSD=0.53%，n=9)，亚油酸的平均回收率为99.97%(RSD=0.17%，n=9)。亚油酸和α-亚麻酸的平均回收率在95%～105%之间，且RSD<5%，表明此方法符合测定的要求。结果见表1。

表1加样回收率实验结果

Tab.1 Experimental results of sample recovery rates(n=9)

成分本底值/mg·mL-1添加量/mg·mL-1检出量/mg·mL-1回收率/%平均回收率/%RSD/%亚油酸1.002 30.157 71.162 4100.21100.140.070.998 70.157 71.157 9100.130.985 30.157 71.143 8100.070.854 30.876 21.730 299.9899.960.060.831 40.876 21.707 9100.010.808 90.876 21.683 299.890.892 21.547 32.429 899.6099.820.190.873 11.547 32.418 199.900.861 21.547 32.407 699.96α-亚麻酸1.113 10.249 21.365 4100.23100.780.611.046 50.249 21.314 3101.440.989 90.249 21.247 3100.660.874 60.978 91.853 399.9999.990.030.846 90.978 91.826 0100.010.825 40.978 91.803 699.960.852 11.421 32.272 899.9799.850.10.842 31.421 32.268 599.780.828 41.421 32.245 599.81

3.2.7巴旦杏仁油中亚油酸及α-亚麻酸的含量测定 将峰面积代入标准曲线中计算得亚油酸含量为48.43%±0.005 7%(n=3)；α-亚麻酸含量为0.020 4%±0.000 7%(n=3)。色谱图见图1。

图1巴旦杏仁油气相色谱图

1.亚油酸；2.α-亚麻酸。

Fig.1 Gas chromatogram of almond oil

1.linoleic acid；2.α-linolenic acid.

4 讨论

依照内聚能密度原理选择溶剂进行萃取有一定的定量选择性。在实验时先依照文献或组分检测结果能预先定量选择萃取溶剂，但对于未知组分不一定适用，如果能测定未知组分的焓变和摩尔体积比、密度，则可利用公式①直接计算内聚能密度，再转化为溶度参数，依照公式⑦仍能定量选择合适的溶剂萃取。

传统萃取剂选择方法一般采用单因素实验和正交实验等[17-19]，在经验的基础上进行萃取剂的选择，而本实验基于内聚能密度原则选择性从巴旦杏仁中萃取亚油酸和α-亚麻酸，此方法高效、简便。

本实验采用内聚能密度法提取的巴旦杏仁粗油提取率为53.25%±1.22%，大于或接近于文献中方法，如赵婷等[10]采用索氏提取法的粗出油率为43.37%，李庆典等[9]运用超临界CO2法的粗出油率为54.68%，李燕菊等[13]的石油醚溶剂萃取法粗出油率为45.5%±2.6%。同时，本实验所得亚油酸含量为48.43%，远高于上述文献中亚油酸的含量，如赵婷等[10]亚油酸含量为34.76%；李庆典等[9]亚油酸含量为14.29%～27.28%，α-亚麻酸含量高于或接近于前文文献中所报道的含量。此法比酶解法、超临界CO2萃取法[9]和亚临界溶剂萃取法更经济；比索氏提取法更省时；比一般的溶剂萃取法能更快地找到合适的萃取试剂。因此，该方法也为其他天然产物成分的溶剂提取提供了理论依据。