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。植物甾醇對于食品行業(yè)的重要性近年來顯著提高。

食用油中脫臭餾出物成為了植物甾醇產(chǎn)業(yè)的重要原料來源。脫臭是食用油脂精煉過程中最后步驟，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℃進行數(shù)小時，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)晶化對玉米胚芽油脫臭餾出物中甾醇類物質(zhì)進行分離。

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、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）和有機溶劑（己烷、丙酮和乙醇）均為分析純試劑，由Panreac提供標(biāo)準(zhǔn)品。

1.2 脫臭餾出物脫氣

利用常規(guī)實驗室真空蒸餾設(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。

1.3 游離脂肪酸酯化與酰基甘油酯的酯交換

對脫臭餾出物樣品進行脫氣其目的是將全部脂肪酸、酯化酰基甘油酯在酸性條件下轉(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，為了生成甲酯和游離甾醇，應(yīng)使其硬脂酰分解。該反應(yīng)在不同時間段下進行冷卻回流。

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。該過程通過水洗和隨后傾析來實現(xiàn)，同時也可以分離過量甲醇和酸催化劑。

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，采用國標(biāo)法對植物甾醇進行檢測。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薄層層析法分離，再通過一個硅烷化反應(yīng)衍生化，最終利用氣相色譜進行分析。

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酰基甘油酯轉(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，將兩種無機酸（鹽酸和硫酸）與一種有機酸（對甲苯磺酸）作為預(yù)實驗催化劑，統(tǒng)計不同甲醇/脫臭餾出物比率下的濃度。鹽酸、硫酸和對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，對甲苯磺酸進行酯化和酯交換。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)時間，找出最佳對甲苯磺酸濃度。根據(jù)大量實驗結(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，對甲苯磺酸中甲醇與脫臭餾出物的比率為1：1，對甲苯磺酸在甲醇中的濃度為0.05M，溫度65℃，反應(yīng)時間為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)過真空濃縮被去除。該過程被廣泛地用于從不同來源中獲取植物甾醇。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，要求使用有機溶劑去分離之前反應(yīng)生成的脂肪酸甲酯。對于本法，反應(yīng)物中的脂肪酸甲酯蒸餾所得到的甾醇類物質(zhì)允許在后面的有機溶劑結(jié)晶分離過程中預(yù)濃縮至10～12%。然而，在試驗用有機溶劑中，沒有任何溶劑能夠使甾醇的含量達到8%以上。經(jīng)過大量實驗證明，僅含有丙酮和甲醇的有機溶劑在冷卻至較低溫度（-20℃）一段時間后，甾醇類物質(zhì)的產(chǎn)量最多僅達到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)時間與溫度變化時進行水洗冷卻，傾注反應(yīng)物料。試驗結(jié)果表明，在某種情況下為了檢驗上述過程對植物甾醇結(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酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)所得到的產(chǎn)物組成一致。實際上，脂肪酸甲酯的添加或是部分蒸餾會導(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)時間24h。

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

［1］王麗新，高云，高偉桂，等.黑甜玉米胚芽油脂肪酸的氣相色譜分析[J].食品科學(xué)，2007，28(1)：237-238.

［2］魏義勇，李珺.水酶法提取濕磨法玉米胚芽油的研究[J].中國油脂，2005，30(8)：17-19.

［3］王素敏，張培，張婕，等.玉米胚芽油提取方法及特性研究進展[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2007，22(2/3)：68-69.

［4］吳定，劉長鵬，高璃瓏，等.酶法生產(chǎn)小麥麥胚油操作單元研究[J].食品科技，2006，7：201-203.

［5］Brown,W.,Smith,F.E.,1964.Process for separating tocopherols and sterols for deodorizer sludge and the like[P].US Patent No.3153055.

［6］Fang,T.,Goto,M.,Wang,X.,Ding,X.,Geng,J.,Sasaki,M.,Hirose,T.,2006.Separation of natural tocopherols from soybean oil byproduct with supercritical carbon dioxide[J].Journal of Supercritical Fluids 40,50-58.