孫艷華 潘亞芬 于海濤

(黑龍江農(nóng)墾職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150025)

0 介紹

甾醇類含有廣泛、結(jié)構(gòu)類似于膽固醇的化合物，普遍的甾醇類物質(zhì)有β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇等。自然界存在植物甾醇以游離態(tài)、脂肪酸酯或糖苷形式存在。這些化合物存在于不同植物和植物制品中。植物甾醇對(duì)于食品行業(yè)的重要性近年來(lái)顯著提高。

食用油中脫臭餾出物成為了植物甾醇產(chǎn)業(yè)的重要原料來(lái)源。脫臭是食用油脂精煉過(guò)程中最后步驟，該工藝消除了天然脂肪和油脂中不良成分。該工藝在真空條件下200℃進(jìn)行數(shù)小時(shí)，所獲得副產(chǎn)物被稱為脫臭餾出物。玉米胚芽油脫臭餾出物由于含有大量的有效物質(zhì)而受到廣泛重視。

由于受到原材料質(zhì)量，油脂提取工藝，精煉設(shè)備的物理特性和生產(chǎn)條件等因素影響，導(dǎo)致脫臭餾出物組分存在較大差異。脫臭餾出物中各組分平均（質(zhì)量）百分含量為：脂肪酸30～35%，丙三醇20～40%，生育酚 2～10%，甾醇 3～15%，非甘油酯 3～10%，其它物質(zhì) 1～12%。玉米胚芽油脫臭餾出物組分在各類文獻(xiàn)中差異很大，這一結(jié)果表明了其組分的可變性。

本研究目的是通過(guò)使用酯基甘油酯轉(zhuǎn)移，硬脂酰酯基轉(zhuǎn)移游離甾醇，-5℃條件下結(jié)晶化對(duì)玉米胚芽油脫臭餾出物中甾醇類物質(zhì)進(jìn)行分離。

1 材料與方法

1.1 樣品與試劑

所使用玉米胚芽油脫臭餾出物由SOS,S.A.提供。玉米胚芽油脫臭餾出物組成為水分、游離脂肪酸、皂化價(jià)、Saponificable matter、Nonglyceride esters、總甾醇，比例為 0.14：26.5：136.4：60.0：11.1：3.32。 試劑（甲醇、鹽酸、硫酸、甲苯磺酸）和有機(jī)溶劑（己烷、丙酮和乙醇）均為分析純?cè)噭?，由Panreac提供標(biāo)準(zhǔn)品。

1.2 脫臭餾出物脫氣

利用常規(guī)實(shí)驗(yàn)室真空蒸餾設(shè)備處理脫臭餾出物，在2×10-6，65℃的條件下脫氣1h，該過(guò)程導(dǎo)致脫臭餾出物1～1.5%損失，被去除產(chǎn)物其性質(zhì)不具有特點(diǎn)。

1.3 游離脂肪酸酯化與?；视王サ孽ソ粨Q

對(duì)脫臭餾出物樣品進(jìn)行脫氣其目的是將全部脂肪酸、酯化?；视王ピ谒嵝詶l件下轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯。利用此法，將最初脫臭餾出物中脂肪酸轉(zhuǎn)化為甲酯。同時(shí)，為了生成甲酯和游離甾醇，應(yīng)使其硬脂酰分解。該反應(yīng)在不同時(shí)間段下進(jìn)行冷卻回流。

1.4 洗滌與傾析

酯交換反應(yīng)產(chǎn)生大量甘油，甘油在結(jié)晶化前分離。該過(guò)程通過(guò)水洗和隨后傾析來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以分離過(guò)量甲醇和酸催化劑。

1.5 游離甾醇的分離

為使其獲得高純度植物甾醇沉淀為39±3%，提取后溫度由之前的溫度降至-5℃。隨后利用己烷進(jìn)行洗滌，得到純度為99%的植物甾醇。

1.6 產(chǎn)品分析

為判定生育酚、甾醇的含量，采用國(guó)標(biāo)法對(duì)植物甾醇進(jìn)行檢測(cè)。此工藝由皂化反應(yīng)和非皂化反應(yīng)組成，含有甾醇的成分通過(guò)薄層層析法分離，再通過(guò)一個(gè)硅烷化反應(yīng)衍生化，最終利用氣相色譜進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 游離脂肪酸酯化反應(yīng)和?；视王ヵソ粨Q反應(yīng)

為了將游離脂肪酸和酯化?；视王マD(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯，在酸催化伴隨著脫氣的條件下，脫臭餾出物進(jìn)行酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)。為了確定轉(zhuǎn)換甲酰的最佳條件，將兩種無(wú)機(jī)酸（鹽酸和硫酸）與一種有機(jī)酸（對(duì)甲苯磺酸）作為預(yù)實(shí)驗(yàn)催化劑，統(tǒng)計(jì)不同甲醇/脫臭餾出物比率下的濃度。鹽酸、硫酸和對(duì)甲苯磺酸作為催化劑，甲醇/脫臭餾出物濃度為6.5%、6.5%和 5.2%，脂肪酸甲酯(v/v)27.2、36.8、54.4，對(duì)甲苯磺酸甲酯化轉(zhuǎn)化率最高。

正如前文所述，在三種催化劑共同作用的條件下，對(duì)甲苯磺酸進(jìn)行酯化和酯交換。下面的步驟是盡可能地降低甲醇與脫臭餾出物的比率和反應(yīng)時(shí)間，找出最佳對(duì)甲苯磺酸濃度。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，含甲醇的玉米胚芽油脫臭餾出物的酯化和酯交換的最佳操作條件為，對(duì)甲苯磺酸中甲醇與脫臭餾出物的比率為1：1，對(duì)甲苯磺酸在甲醇中的濃度為0.05M，溫度65℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。

2.2 脂肪酸甲酯蒸餾

預(yù)濃縮反應(yīng)物中的植物甾醇在酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)中形成脂肪酸甲酯，經(jīng)過(guò)真空濃縮被去除。該過(guò)程被廣泛地用于從不同來(lái)源中獲取植物甾醇。脂肪酸甲酯在真空度2×10-3條件下真空蒸餾，其余部分在140～195℃條件下被收集。這一過(guò)程可以使甾醇類被預(yù)濃縮至10%左右，脂肪酸甲酯的比例被降低至約3%。

2.3 甾醇類物質(zhì)的分離

大多數(shù)報(bào)道中提及從油脂和脂肪矩陣脫臭餾出物中結(jié)晶甾醇類物質(zhì)的方法，要求使用有機(jī)溶劑去分離之前反應(yīng)生成的脂肪酸甲酯。對(duì)于本法，反應(yīng)物中的脂肪酸甲酯蒸餾所得到的甾醇類物質(zhì)允許在后面的有機(jī)溶劑結(jié)晶分離過(guò)程中預(yù)濃縮至10～12%。然而，在試驗(yàn)用有機(jī)溶劑中，沒(méi)有任何溶劑能夠使甾醇的含量達(dá)到8%以上。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，僅含有丙酮和甲醇的有機(jī)溶劑在冷卻至較低溫度（-20℃）一段時(shí)間后，甾醇類物質(zhì)的產(chǎn)量最多僅達(dá)到13%。

鑒于此，之前階段形成的脂肪酸甲酯為植物甾醇冷結(jié)晶提供了介質(zhì)。當(dāng)脂肪酸甲酯的數(shù)量、持續(xù)時(shí)間與溫度變化時(shí)進(jìn)行水洗冷卻，傾注反應(yīng)物料。試驗(yàn)結(jié)果表明，在某種情況下為了檢驗(yàn)上述過(guò)程對(duì)植物甾醇結(jié)晶化影響，可以將脂肪酸甲酯加入到介質(zhì)中。一般情況下，收集到脂肪酸甲酯與通過(guò)酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)所得到的產(chǎn)物組成一致。實(shí)際上，脂肪酸甲酯的添加或是部分蒸餾會(huì)導(dǎo)致非預(yù)期結(jié)果的出現(xiàn)。植物甾醇通常在酯化/酯交換過(guò)程形成的脂肪酸甲酯的情況下被分離。獲得植物甾醇最佳產(chǎn)量的條件是冷卻溫度-5℃，持續(xù)時(shí)間24h。

一旦甾醇類物質(zhì)從反應(yīng)物中被分離，利用己烷對(duì)它們進(jìn)行洗脫。所獲得的最終產(chǎn)物是甾醇純度在92±2%的混合物。

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