魯棟梁，許玉萍，楊 斌，朱華龍，吳潤嘉

（1．欽州學(xué)院，廣西 欽州535009；2．中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 青島266100；3．廣西田園生化股份有限公司，廣西 南寧530007）

麻瘋樹種子油（簡稱麻瘋油）含有豐富的不飽和脂肪酸，應(yīng)用于多種殺蟲劑、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等。研究發(fā)現(xiàn)麻瘋油還具有顯著的抗腫瘤等活性，另有臨床試驗(yàn)證明，麻瘋油衍生物具有抗病毒作用［1－4］。因此，麻瘋樹作為一種新興的資源植物，在新藥開發(fā)方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值［5－6］。

作者在此以麻瘋油為原料，在堿催化條件下與乙醇反應(yīng)合成麻瘋油酯化衍生物，考察了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑用量及醇油比（體積比，下同）對酯交換率的影響，確定了最佳反應(yīng)條件，并探討了麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗的毒性影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1．1 材料、試劑與儀器

鯉魚幼苗。

廣西欽州麻瘋樹種子油。

氫氧化鈉，氫氧化鉀，無水乙醇，冰醋酸，硫代硫酸鈉，氮?dú)?。所用試劑均為分析純?/p>

HH－4型數(shù)顯恒溫?cái)嚢柩b置，金壇科學(xué)分析儀器有限公司；RE－3000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；FW－100型高速萬能粉碎機(jī)，上海勝啟儀器有限公司；EL204型分析天平，梅特勒－托利多儀器有限公司。

1．2 酯化方法

稱取150mL麻瘋油加入到500mL三頸瓶中，置于恒溫水浴鍋中，通入氮?dú)鈹嚢?，在一定溫度下加入氫氧化鈉的乙醇溶液反應(yīng)4h，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收多余的乙醇，將反應(yīng)液置于分液漏斗中靜置分層，取上層用去離子水洗滌至中性，再經(jīng)無水硫酸鈉脫水處理，即得麻瘋油酯化衍生物［7］。

1．3 麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗的毒性實(shí)驗(yàn)

取500mL燒杯6個(gè)，編號1＃、2＃、3＃、4＃、5＃、6＃，隨機(jī)放入鯉魚幼苗各10尾。每天定時(shí)喂食1次，每次每條喂食分別經(jīng)過28．67mg·L－1、33．59mg·L－1、41．98mg·L－1、52．48mg·L－1、65．60mg·L－1、82．00mg·L－1不同濃度麻瘋油酯化衍生物處理過的飼料2粒。每隔24h、48h、72h、96h觀察鯉魚幼苗的死亡情況并記錄。

根據(jù)寇氏法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。相關(guān)公式如下：

式中：XK為最大劑量的對數(shù)值；d為相鄰兩組比值的對數(shù)；Pi為各組死亡率；∑Pi為各組死亡率之和；sx50為logLD50的標(biāo)準(zhǔn)誤差；n為每組動(dòng)物數(shù)；c為安全濃度。

1．4 分析與測試

1．4．1 麻瘋油性質(zhì)測定

麻瘋油酸值測定按GB／T 5530－2005《動(dòng)植物油脂酸值及酸度的測定》進(jìn)行。

麻瘋油過氧化值測定按GB／T 5538－2005《動(dòng)植物油脂氧化值測定》進(jìn)行。

1．4．2 酯交換率的測定

酯交換反應(yīng)中麻瘋油質(zhì)量記為W（g），反應(yīng)脫水后的產(chǎn)物質(zhì)量記為W1（g），向產(chǎn)物中加入1BV的正己烷，置于－20℃冰箱中放置20h，過濾去除甘油酯，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑得到的樣品質(zhì)量記為W2（g）。按下式計(jì)算己酯交換率和乙酯交換率［8］：

2 結(jié)果與討論

2．1 麻瘋油的酸值和過氧化值

麻瘋油中含有的游離態(tài)脂肪酸和酸敗產(chǎn)生的過氧化物可使堿性催化劑中毒，因此酸值和過氧化值在堿催化反應(yīng)過程中必須盡可能低（酸值＜1），否則酯交換率低。實(shí)驗(yàn)測得原料麻瘋油的酸值為0．178，過氧化值為1．66meq·kg－1，符合反應(yīng)要求。

2．2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2．2．1 反應(yīng)溫度對酯交換率的影響

在醇油比為6∶1、反應(yīng)時(shí)間為100min、氫氧化鈉用量為1．5%的條件下，考察反應(yīng)溫度對酯交換率（乙酯交換率，下同）的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 反應(yīng)溫度對酯交換率的影響Fig．1 The effect of reaction temperature on esterification rate

由圖1可知，酯交換率隨著反應(yīng)溫度的上升而升高，當(dāng)反應(yīng)溫度為70℃時(shí)達(dá)到最高，再升高反應(yīng)溫度時(shí)酯交換率反而下降。這是因?yàn)?，反?yīng)溫度過高時(shí)會(huì)加劇乙醇的揮發(fā)，導(dǎo)致反應(yīng)程度降低，同時(shí)使得皂化反應(yīng)加快，因而酯交換率降低。因此，認(rèn)為70℃左右為最佳反應(yīng)溫度。

2．2．2 醇油比對酯交換率的影響

在反應(yīng)溫度為70℃、反應(yīng)時(shí)間為100min、氫氧化鈉用量為1．5%的條件下，考察醇油比對酯交換率的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，酯交換率隨著醇油比的增大即乙醇用量的增加而升高，當(dāng)醇油比為6∶1時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)增加乙醇用量時(shí)酯交換率趨于平緩甚至略有下降。這是因?yàn)椋^量乙醇會(huì)導(dǎo)致甘油極性溶解，使甘油與麻瘋油酯化物難以分離而部分保留在麻瘋油酯化物中，不僅增加了乙醇的回收成本，也會(huì)降低酯交換率。因此，認(rèn)為6∶1左右為最佳醇油比。

2．2．3 反應(yīng)時(shí)間對酯交換率的影響

在醇油比為6∶1、反應(yīng)溫度為70℃、氫氧化鈉用量為1．5%的條件下，考察反應(yīng)時(shí)間對酯交換率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 反應(yīng)時(shí)間對酯交換率的影響Fig．3 The effect of reaction time on esterification rate

圖2 醇油比對酯交換率的影響Fig．2 The effect of ethanol－oil ratio on esterification rate

由圖3可知，酯交換率隨著反應(yīng)時(shí)間的延長而升高，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為100min時(shí)達(dá)到最高，隨后有所降低。這是因?yàn)椋?00min之前反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，所以酯交換率隨著反應(yīng)時(shí)間延長而升高，當(dāng)酯化反應(yīng)達(dá)到平衡后，再延長反應(yīng)時(shí)間，部分麻瘋油酯化物被皂化，酯交換率反而降低。因此，認(rèn)為100min左右為最佳反應(yīng)時(shí)間。

2．2．4 催化劑用量對酯交換率的影響

在醇油比為6∶1、反應(yīng)溫度為70℃、反應(yīng)時(shí)間為100min的條件下，考察催化劑（氫氧化鈉）用量對酯交換率的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，酯交換率隨著催化劑用量的增加而升高，在催化劑用量大于1．5%之后趨于平緩，甚至略有下降。這是因?yàn)椋^量的催化劑會(huì)加劇麻瘋油酯化物的皂化反應(yīng)，從而降低酯交換率。因此，認(rèn)為1．5%左右為最佳催化劑用量。

2．3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取反應(yīng)溫度、醇油比、反應(yīng)時(shí)間及催化劑用量為考察因素，以酯交換率為考察指標(biāo)，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化酯交換反應(yīng)條件，正交實(shí)驗(yàn)的因素與水平見表1、結(jié)果與分析見表2。

由表2可知，各因素對酯交換率的影響大小依次為A＞B＞C＞D，其最優(yōu)組合水平為A2B2C2D2。隨后進(jìn)行最佳組合的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，酯交換率為95．65%，高于正交實(shí)驗(yàn)中最高的93．18%。因此，確定最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度70℃、醇油比6∶1、反應(yīng)時(shí)間100 min、催化劑用量1．5%。

圖4 催化劑用量對酯交換率的影響Fig．4 The effect of catalyst dosage on esterification rate

表1 正交實(shí)驗(yàn)的因素與水平Tab．1The factors and levels of orthogonal experiment

表2 L9（34）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Tab．2 The result and analysis of L9（34）orthogonal experiment

2．4 麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗的毒性分析

麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3、表4所示［9－10］。

表3 麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗的毒性Tab．3 Toxicity of esterification derivative of Jatropha curcas seed oil on carp juvenile

由表3和表4可知，麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗具有明顯的胃毒作用，取食麻瘋油酯化衍生物處理過的飼料后24h、48h、72h、96h的 LD50分別為72．44mg·L－1、48．98mg·L－1、41．69mg·L－1和38．02mg·L－1，LD50值隨處理時(shí)間的延長而降低。導(dǎo)致鯉魚幼苗死亡的原因是麻瘋油酯化衍生物中含有萜醇等有毒物質(zhì)。其毒性主要表現(xiàn)為胃毒作用。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)供試鯉魚對麻瘋油酯化衍生物處理后的飼料的取食量明顯低于對照組，表現(xiàn)出一定的拒食活性，取食量減少的原因可能是麻瘋油酯化衍生物引起的消化系統(tǒng)中毒，甚至死亡。

表4 麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗的毒性回歸方程及相關(guān)系數(shù)Tab．4 Regression equations and correlation coefficients for toxicity of esterification derivative of Jatropha curcas seed oil on carp juvenile

3 結(jié)論

（1）麻瘋油酯化衍生物的最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度70℃、醇油比（體積比）6∶1、反應(yīng)時(shí)間100min、催化劑用量1．5%，在此條件下酯交換率高達(dá)95．65%。

（2）麻瘋油酯化衍生物對鯉魚幼苗具有一定胃毒作用，處理后48h時(shí)的LD50為48．98mg·L－1，死亡率為100%。

（3）采用酯化、醚化、烷基化等方法對麻瘋油進(jìn)行改性，可以提高麻瘋油衍生物的應(yīng)用價(jià)值。

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