微波輔助海蓬子油制備共軛亞油酸的工藝研究

許 偉，顏秀花，張寅連，仇 明，邵 榮，余曉紅

(鹽城工學院化學與生物工程學院，江蘇鹽城224051)

微波輔助海蓬子油制備共軛亞油酸的工藝研究

許 偉，顏秀花，張寅連，仇 明，邵 榮，余曉紅

(鹽城工學院化學與生物工程學院，江蘇鹽城224051)

研究了微波輔助作用下，以海蓬子油為原料，氫氧化鉀為催化劑，丙三醇為溶劑，采用堿異構化法制備共軛亞油酸的工藝條件。單因素及正交實驗結果表明，微波輔助法的最優工藝條件為:油∶催化劑為1∶0.5，油∶溶劑為1∶4.5，微波作用時間為10min，反應溫度為125℃。在此條件下CLA含量為57.56%，亞油酸轉化率約為82%。結果顯示與常規的油浴方法相比，微波輔助法能夠明顯縮短反應時間，降低反應溫度，提高反應效率。

共軛亞油酸，海蓬子油，堿異構化，微波輔助

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海蓬子油 亞油酸含量約為70.47%，鹽城綠苑海蓬子開發公司提供;氮氣 純度>99%;共軛亞油酸標準品 Sigma公司;鹽酸、丙三醇、氯化鈉、氫氧化鉀、正己烷等 均為分析純。

超聲微波組合反應系統XO－SM50 南京先歐生物科技有限公司;紫外可見分光光度計UV－2100

尤尼柯(上海)生物儀器有限公司;旋轉蒸發儀RE－52AA 上海亞榮生化儀器廠;實驗室用熱處理箱JF980B 吉林大學機電設備研究所;磁力攪拌器JBZ－14B 上海志威電器有限公司;電子天平AY－220島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 堿異構化法 稱取一定質量的KOH置于丙三醇中，在沸水浴中攪拌溶解后加入海蓬子油和轉子，在磁力攪拌器上攪拌均勻后，置于微波反應器中并在氮氣保護作用下進行回流反應。反應完成待反應液冷至80℃左右時加入4mol·L－1的鹽酸10mL，攪拌酸化后置于分液漏斗中，加入一定量的正己烷進行萃取，取上層萃取液用5%NaCl溶液洗滌使其pH達到6～7。將洗滌好的溶液進行旋轉蒸發以除去正己烷，得到CLA樣品。

1.2.2 共軛亞油酸含量的測定

1.2.2.1 共軛亞油酸標準曲線的測定 將共軛亞油酸標準品100mg用正己烷定容至25mL，配成標準溶液。從標準液中分別吸取 10、20、30、40、50、60、70、80、90μL定容至25mL，在紫外233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度值。以CLA(μg·mL－1)濃度為橫坐標，吸光度值(A)為縱坐標，繪制標準曲線。

經回歸處理得回歸方程為:

注:A－233nm下所測CLA溶液的吸光度;C－所測 CLA 濃度(μg·mL－1)。

北疆某大壩位于額爾齊斯河第二大支流哈巴河，工程所在地多年平均氣溫為4℃，極端最高氣溫36.4℃，極端最低氣溫-40℃。工程由攔河大壩、泄洪、引水建筑物及地面廠房等主要建筑物組成；大壩為砼面板堆石壩，攔河壩為1級建筑物，溢洪洞、深孔泄洪洞為2級建筑物，發電洞及電站廠房為3級建筑物。水庫正常蓄水位752m，總庫容2.32億m3，調節庫容1.43億m3。

1.2.2.2 產物共軛亞油酸的測定 稱取適量(0.04～0.06g)CLA樣品，用正己烷定容至25mL，再取0.1mL定容至25mL，在233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度值，由回歸方程計算出所取樣品中CLA的濃度，再通過下式計算得到CLA含量及轉化率。

注:c－回歸方程計算出的 CLA濃度(μg·mL－1);v－所測CLA樣品的稀釋體積，mL;m－所測CLA樣品的質量(g)。

1.2.3 單因素實驗 以某一單因素為變量，控制其他條件不變，分別研究微波功率、作用時間、反應溫度、催化劑量和溶劑量對反應的影響，根據CLA的含量變化了解各單因素對轉化作用的影響方式及大小。

1.2.3.1 微波功率對CLA含量的影響 控制油∶堿=1∶0.5，油∶溶劑 =1∶5，溫度為 120℃，分別在 180、190、200、210、220W的功率條件下反應10min，稱取適量產物進行稀釋，在233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度，計算CLA含量。

1.2.3.2 溫度對CLA含量的影響 控制油∶堿=1∶0.5，油∶溶劑 =1∶5，功率為 210W，分別在 80、100、120、140、160℃下反應10min。稱取適量產物進行稀釋，在233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度，計算CLA含量。

1.2.3.3 微波作用時間對CLA含量的影響 控制油∶堿 =1∶0.5，油∶溶劑 =1∶5，功率為 210W，溫度為120℃，分別反應 6、8、10、12、14min，稱取適量產物進行稀釋，在233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度，計算CLA含量。

1.2.3.4 加堿量對CLA含量的影響 控制油∶溶劑=1∶5，功率為210W，溫度為120℃，反應時間為10min，以堿為油的0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 倍進行反應，稱取適量產物進行稀釋，在233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度，計算CLA含量。

1.2.3.5 溶劑量對CLA含量的影響 控制油∶堿=1∶0.5，功率為 210W，溫度為 120℃，反應時間為10min，以溶劑為油的2、3、4、5、6 倍進行反應，稱取適量產物進行稀釋，在233nm波長處以正己烷為參比測定其吸光度，計算CLA含量。

1.2.4 正交實驗設計 以上述單因素實驗結果為基礎，選擇對反應影響較顯著的因素和相對較優水平進行正交實驗，得到異構化反應的最優工藝條件。選擇溫度、時間、加堿量和溶劑量四個因素，并根據單因素實驗結果選擇3個水平進行研究，實驗因素水平如表1所示。

表1 正交實驗因素水平表

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 微波功率對CLA含量的影響 由圖1顯示，功率由180W上升到220W時，CLA由48.08%增加到55.76%，變化不大，尤其是200～220W，曲線較平緩，CLA含量增加很少，證明在200W附近反應對微波功率不敏感，綜合考慮成本、能耗及含量，在以下實驗中微波功率均選擇210W。

圖1 微波功率對CLA含量的影響

2.1.2 溫度對CLA含量的影響 圖2中可看出，溫度對CLA含量影響較明顯，CLA含量呈現隨溫度變化先上升再下降的趨勢。在120℃之前，CLA產量隨著溫度的升高而升高，120℃之后，CLA產量隨著溫度的升高而降低。在120℃左右CLA含量達最大值，約為55%。溫度過高會使CLA含量降低，這可能是因為在微波場中高溫引起了反應體系中某種副反應的產生，如油脂的聚合反應等，從而阻止了亞油酸的共軛化。

圖2 溫度對CLA含量的影響

2.1.3 微波作用時間對CLA含量的影響 圖3表明，微波作用時間對CLA含量影響較明顯，CLA含量隨反應時間變化先上升再下降。在8min之前，CLA含量很低，在8～10min時CLA產量明顯上升，最高值達54.7%，10min以后CLA產量呈下降趨勢。推測在微波作用下10min時亞油酸共軛化反應較完全。由于產生的CLA在高溫下很不穩定，極易被氧化，因而隨著時間的延長，CLA含量會有所減少。

圖3 微波作用時間對CLA含量的影響

2.1.4 加堿量對CLA含量的影響 在圖4中，加入催化劑KOH的量對CLA含量影響較大，在堿量小于油重的0.4倍時，CLA的產量隨著堿量的增加呈直線上升，在堿量為油重的0.4～0.8倍之間，CLA的產量略有上升。分析可能是在反應中有一部分KOH要參與原料油皂化反應，當堿量較少時，催化作用不明顯。而當堿量已經足夠達到皂化與催化用量時，其對反應的影響變得不明顯。

圖4 加堿量對CLA含量的影響

2.1.5 溶劑量對CLA含量的影響 圖5表明，溶劑量對反應影響也較大，溶劑量為油的4～5倍時，CLA含量能達到53%。溶劑量少于油重4倍時，CLA含量隨著溶劑量的增加而增加，而溶劑量從油重的5倍增加到6倍時，CLA含量卻有所降低。可見異構化反應需要一定的濃度體系，溶劑過少時不能讓原料充分混合，過多時達不到反應所需濃度，均會影響產物濃度。

圖5 溶劑量對CLA含量的影響

2.2 正交實驗結果

由表2結果可見，微波作用下各因素對亞油酸共軛異構化為CLA的影響次序為:B(溫度)>C(催化劑用量)>A(微波作用時間)>D(溶劑用量)。最佳工藝條件為:A2(微波反應時間為10min)、B3(溫度為125℃)、C3(催化劑為油重的0.5倍)，D2(溶劑為油重的4.5倍)。在此條件(A2B3C3D2)下進行實驗，測得CLA含量為57.86%，轉化率約為82%。

表2 海蓬子油制備CAL的正交實驗結果

3 結論

以海蓬子油為原料，KOH為催化劑，丙三醇為溶劑，微波作用下各因素對亞油酸異構化為CLA的影響次序為:B(溫度)>C(催化劑用量)>A(微波作用時間)>D(溶劑用量);通過單因素和正交實驗，得出微波作用下異構化反應的最佳工藝條件為:油∶催化劑為 1∶0.5，油∶溶劑為 1∶4.5，微波作用時間為10min，反應溫度為125℃，實驗得到的CLA含量為57.56%，亞油酸轉化率約為82%。

本文采用微波輔助方法合成CLA，發現功率對異構化反應影響不大，與傳統的油浴加熱堿異構化制備CLA(一般反應溫度為180～200℃，時間為1.5～4h)相比，微波輔助方法能夠明顯縮短反應時間，降低反應溫度，從而提高反應效率。

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Study on the preparation of conjugated linoleic acid from salsa seed oil by microwave－assisted method

XU Wei，YAN Xiu－hua，ZHANG Yin－lian，QIU Ming，SHAO Rong，YU Xiao－hong
(School of Chemical and Biological Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224051，China)

The conjugated linoleic acid CLA were prepared by alkali isomerization under the microwave.In the isomerization reaction system，the KOH was used as catalyst，the glycerol as solvent，and the salsa seed oil was used as raw material.Through the single－facter and orthogonal test，the optimum conditions of the conjugation reaction were obtained:oil∶catalyst(m∶m)=1∶0.5，oil∶solvent(m∶m)=1∶4.5，time 10min，reaction temperature 125℃.Under above condition，the CLA content and the conversion of linoleic acid reached 57.56%and 82%，respectively.The results showed that the reaction time and temperature were significantly shortened under the microwave field compared with the oil bath method.

conjugated linoleic acid;salsa seed oil;alkali isomerization;microwave－assisted

TS201.1

B

1002－0306(2011)06－0309－04

2010－07－09

許偉(1976－)，女，博士，副教授，主要從事天然產物開發、酶工程等方面的研究。

鹽城工學院重點建設學科開放項目(XKY2009001，XKY2009004);江蘇省大學生實踐創新項目。