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无患子籽仁油的提取工艺及其成分分析

更新时间:2009-03-28

无患子Sapindus mukorossi Gatren.属无患子科Sapindaceae无患子属Sapindus的高大落叶乔木,别名为黄金树,洗手果等,分布在江西、福建等淮河以南省地,在印度、日本等国[1]也有栽培。无患子作为一种可综合利用型树种,可以用来研发添加有皂苷的日化用品,其无毒、易分解,可减少化工洗涤剂的污染和危害;以无患子油生产生物柴油,对于经济的可持续发展,减少环境污染都有重要意义;无患子籽仁中含有各种营养素、抗氧化物,对其加以利用,对于人类社会的健康发展也有重大意义。

无患子籽油常用的提取工艺有压榨法、浸出法(又称萃取法)。吴燕等人[2]探讨了以超临界CO2萃取法提取无患子籽仁油的工艺条件;王娜等人[3]研究了微波预处理对提取工艺的影响情况。但是,所用设备投资高,而提取得率低,故对其提取工艺尚需改进。为给无患子籽仁油的开发利用提供理论依据,笔者研究了以石油醚萃取无患子籽仁油的工艺流程及主要工艺参数对籽仁油提取得率的影响情况,以探寻较优的提取工艺条件;还采用气质联用仪,对无患子籽仁油中的脂肪酸成分及含量进行了分析,同时对其它成分——氰甙和油脂的主要理化性质进行了分析,现将研究结果分析报道如下。

设训练矢量集为X={xi},i=1,2,,a+b;当i=1,2,3,,a时,xi对应染色体中的0-1变量值;当i=a+1,a+2,,a+b时,xi对应其他决策变量值。再将xi映射为每条染色体基因,为了保障染色体质量,依据决策变量性质设置染色体修正算子如下:

1 材料与方法

1.1 供试材料、试剂与仪器设备

供试的无患子籽仁产于广西壮族自治区贵港地区。

化学试剂:石油醚、正庚烷、2,4,6-三硝基苯酚、甲醇、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠。

1.2.1 无患子籽的预处理

1.2 方 法

仪器设备:SHZ-D(III)型循环水式真空泵,巩义市子华仪器有限责任公司;RE-52A旋转蒸发器,上海雅荣生化仪器设备有限责任公司;GZX-9070电热鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;HH-S1s数显恒温水浴锅,金坛市大地自动化仪器厂;索氏抽提器;实验室用粉碎机;超声波仪,宁波新芝生物科技股份有限公司;气质联用仪7890A-5975C,美国Agilent(安捷伦)。

将无患子种子于烘箱中85 ℃烘4 h后,敲开试验用无患子籽壳,取出籽仁,测得含仁率为22.66%,将籽仁用植物粉碎机粉碎至20~40目,备用。

采用 Thermo science GC-MS 检测仪进行分析。进样口温度250 ℃,分流比为20∶1,柱流量为0.5 mL·min-1,传输辅助加热250 ℃。升温程序为:80 ℃保持2min,再以8℃·min-1升至250 ℃,250 ℃下保持10 min。离子源230 ℃,四极杆150 ℃,离子能量70 ev,色谱柱HP-5MS。

称取1 g(精确到0.000 1)无患子籽仁,置于(100±3)℃的烘箱中烘4.0 h,冷却0.5 h后称量,而后继续将称量瓶移入烘箱中烘1.0 h,冷却称量,如此反复,直至质量恒定[8],计算含水率。

第一次拍摄还是有点艰难的,在摄影家的工作室,叶晓晓带着涂当。叶晓晓怎么也无法把浴巾脱下,反反复复,犹犹豫豫快一个小时了,她都无法像当时在画室里那么坦然。连涂当都有点着急了:“你到底是怎么了?——要不,咱们不拍了,算了?打道回府?”

加强安全生产制度化建设。随着公司规模的扩大,建设任务日益加重,运营项目不断增多,各种事故发生的概率也随之增加,公司总体面临的安全形势十分严峻。2013年,中国水务公司以“推进公司安全生产制度化建设,全面提升管控水平”为主题,狠抓各项安全生产工作。根据水利部综合事业局的统一部署,先后开展了公司所属水库专项蓄水安全检查、汛前安全生产检查、全国水利大检查、汛前工程建设和项目运营安全检查及安全生产大排查等一系列工作,在发现和彻底整改安全隐患的同时,不断强化所属公司的安全生产意识,实现了全年安全生产无事故的目标。

以预处理的无患子籽仁为原料,以石油醚作为溶剂,准确称取籽仁质量(即无患子籽仁粉末质量,G)10.00 g,将籽仁及石油醚按照一定比例装入圆底烧瓶中,并置于一定温度下的恒温水浴锅中,回流浸提一定时间后取出,对所得浸提液进行抽滤,用同样条件重复1次,合并两次提取液,减压蒸馏脱除有机溶剂,分离得到棕黄色无患子籽仁油[4-5]。干基得率(V,%)的计算公式为:

1.3.2 无患子籽仁油皂化值、酸值及碘值的测定

 

式中:G1为无患子籽仁残渣质量(g),G为无患子籽仁提取前的质量(g),M为无患子籽仁的含水率(%)。

1.2.4 提取方法与提取工艺

由于热回流的时间、温度、溶剂量等条件都达到了较优水平,故以此工艺提取的得率较高。超声波具有机械效益、空化效益和热效应,增大介质的分子运动速度,有助于增大介质的穿透力,使物质更有效地被提取,所以其得率大于以其他三种工艺提取的得率。浸渍的时间是2 d,处理时间足够长,所用溶剂量也相当多,但温度不高,分子运动较小,扩散的推动力较小,并且溶剂量较大,回收溶剂时也会造成一定质量的损失,故其得率最低。而索氏抽提器的容积虽然小,溶剂量也不大,但此方法的浓度差在这四种工艺中是最大的,主要因为提取温度较热回流的低,所以得率略低。

在小编小时候,是胶卷、胶片流行的年代,照片都要冲印出来,欣赏一番,再放进相册里保存。可能很久很久以后,在某天大扫除的时候,会翻出来自己小时候的“囧”照。这不,唐伯兮无意中翻出了自己小时候的照片,发在了微信朋友圈中,引起《花火》编辑部的一阵骚动。

索氏提取法的提取工艺:用500 mL的索氏提取器,称取5.0 g无患子籽仁粉末,用250 mL的石油醚抽提10 h,水浴温度为90~95 ℃,每隔10~15 min回流1次。提取完成后过滤,烘干测定剩余渣的质量,计算其得率,籽仁油留用检测。

常温浸渍法的提取工艺:称取无患子籽仁粉末10. 0 g,于室温条件下,将其浸渍在足量的石油醚(250 mL)中2 d。过滤,烘干,测定剩余渣的质量,计算其得率,籽仁油留用检测。

常温浸渍超声波辅助法的提取工艺:称取无患子籽仁粉末10.30 g于室温条件下,将其浸渍在足量的石油醚(250 mL)中2 d,辅助以超声波25 KHz。过滤,烘干,测定剩余渣的质量,计算其得率,籽仁油留用检测。

1.3 检测方法

1.3.1 氰甙的鉴定

取供试的无患子籽仁粉末0.5 g置于试管中,加入5%的硫酸溶液3 mL,充分摇匀,在试管口放入检测氰甙试纸,加热,观察试纸条是否由黄色变为砖红色。

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分别按照GB/T5530-2005、GB/T5534-2008、GB/T5532-2008中规定的方法依次测定无患子籽仁油的酸值、皂化值和碘值。

综合来看,在国内学界对新汉学研究成果的解读与评介中,其所持的立场与方法是不完全相同的,大体上这些解读可以分为质疑论和建构论两种视角。质疑论意味着对海外中国研究的价值预设或者研究结论表示怀疑,并认为国内学术界对海外新汉学应持警惕态度。而建构论则意味着总体上认可海外中国研究成果在理论方法与研究结论方面对国内相关领域的研究能够起到建构作用,从而对海外新汉学持谨慎的肯定态度。

1.3.3 无患子籽仁油成分的GC-MS分析

对分别以热回流法、索氏抽提法、浸渍法、超声辅助提取法[7]提取的无患子籽仁油进行气-质联用色谱(GC-MS)分析。将无患子籽仁油进行甲酯化处理,取0.5 g油样,加入5 mL正庚烷,再加入2mol·L-1的 KOH-CH3OH 溶液 0.25 mL,振荡摇匀,静置分层,取上层液进样,进行色谱分析[8-9]

综上所述,对大肠癌合并糖尿病围手术期患者实施肠外营养支持及综合护理干预,能缩短患者进食及排气时间,有利于控制血糖稳定,对患者愈合具有重要意义,值得临床应用。

1.2.2 无患子籽含水率的测定

1.2.3 无患子籽油提取试验方法

在高中语文教学中,对学生进行评价也是一项经常会进行的活动。注重评价的科学性、合理性、激励性,可以在更大程度上提高学生对教师的亲近感,拉近教师同学生之间的距离,激发学生更大的学习积极性和主动性。相反的,教师对学生的评价不合理,就会导致学生的学习兴趣严重丧失,对学生的学习积极性造成严重的打击。因此教师应当遵循公平、公正原则,遵循民主平等原则,注重对学生的表扬和鼓励,避免对学生的挖苦、讽刺、打击,对学生进行错误方面的分析,并对学生指明正确的奋斗方向,激发学生的学习潜力,给学生一个整体、公平、合理、科学的评价,以保证学生学习兴趣的不断激发。

2 结果与分析

2.1 热回流法正交试验确定提取工艺

经查阅与参考有关文献资料[2-4,10]得出,影响回流提取的四个主要因素可设为料液比(因素A)、提取温度(因素B)、提取时间(因素C)、提取次数(因素D),选用正交表L9(34)安排正交试验,试验结果见表1。

 

表1 L9(34)正交试验结果Table1 Results of L9(34) orthogonal experiment

  

得率Extraction rate /%1 1∶4 60 1.5124.4921∶4 70 2.0 2 36.4031∶4 80 2.5 3 39.7641∶5 60 2.0 3 38.3251∶5 70 2.5132.8861∶5 80 1.5 2 40.5071∶6 60 2.5 2 37.3581∶6 70 1.5 3 41.0091∶6 80 2.0134.18 K1均值Mean K1 33.550 33.387 35.330 30.517 K2均值Mean K2 37.233 36.760 36.300 38.083 K3均值Mean K3 37.510 38.147 36.663 39.693极差值Range value 3.960 4.760 1.333 9.176试验号Test No.料液比(A)Solid-liquid ratio提取温度(B)Extraction temperature /℃提取时间(C)Extraction time /h提取次数(D)Extracting times

由表1可知,料液比、提取温度、提取时间和提取次数各影响因素的不同水平均值间的极差值分别为3.960、4.760、1.333和9.176,极差值越大,表明该因素对试验结果的影响越显著,由此得出,各影响因素对无患子籽仁油得率的影响主次顺序为:提取次数>提取温度>料液比>提取时间。较优的提取条件为:料液比1∶5,提取温度80 ℃,提取时间2 h,提取2次。以此参数进行验证试验,提取的得率分别是41.30%、41.50%、42.10%,平均得率为41.63%。

2.2 采用几种工艺提取的得率比较

采用索氏提取、浸渍提取、超声提取、热回流工艺提取的得率分别为41.26%、34.26%、42.22%、41.63%。几种工艺的提取得率的大小顺序为:超声>热回流>索氏>浸渍。

在热回流法的工艺基础上探讨索氏抽提法、浸渍法、超声辅助提取法[6]的工艺条件。

2.3 无患子籽仁油中的化学物质分析

2.3.1 氰甙的鉴定分析

检测中发现,并无砖红色产生,说明无患子籽仁油中不含氰甙成分。氰甙在人的胃中会分解出氢氰酸,如果食用过量就会致命。这一检测结果说明,无患子籽仁油无毒性,可用于食品生产。

2.3.2 无患子籽仁油理化特性及脂肪酸组成分析

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采用不同方法提取的无患子籽仁油其主要理化指标的测定结果见表2。

天气突然的热起来,说是“二八月,小阳春”,自然冷天气还是要来的,但是这几天可热了。春天带着强烈的呼唤从这头走到那头……

采用气质联用仪对以四种提取方法提取得到的无患子籽仁油进行色谱分析,并将分析结果与质谱库中的标准质谱进行对比分析,得出的以四种方法提取到的无患子籽仁油中脂肪酸的成分及含量分别如图1与表3所示。由图1和表3可知,在允许的一定误差范围内,以四种方法提取的无患子籽仁油中所含的脂肪酸比例相差无几。由此可知,超声波和提取温度等因素对某种脂肪酸在籽仁油中所占的比例并无影响。

无患子籽仁的含油量达42%左右,其含油率

较高,接近于油茶籽仁的含油率(45%),高于油菜籽的含油量(33%),其籽仁油无论用作食用油还是生物柴油都是高产油。由表3 可知,无患子籽仁油由11种脂肪酸组成。其中,不饱和脂肪酸含量为83%,油酸含量达50%左右,这两种脂肪酸的含量均低于茶油却高于菜籽油和花生油;亚油酸和亚麻酸含量分别为8.5%和1.5%,均接近茶油。亚油酸和亚麻酸均为动物必需的脂肪酸,动物本身不能合成,只能从食物中摄取[11-12]。如果将无患子籽仁油作为食用油开发,就必须进一步对其进行毒理学的安全评价,了解其功能特性,而目前这方面的研究报道较少。

 

表2 采用不同方法提取的籽仁油其主要理化指标的测定结果Table2 Main physical and chemical indexes of kernel oil extracted by different methods

  

酸值Acid value /(mg·g-1)提取方法Extraction method皂化值Saponif i catio value/(mg·g-1)碘值Iodine value /(g·g-1)索氏提取法Soxhlet extraction method 2.35 203.05 1.005 5浸渍法Soakage method 2.56 206.54 0.984 6超声辅助法Ultrasound-assisted method 2.68 198.85 1.013 8水分及挥发成分含量Content of moisture and volatile matter /%热回流法Hot ref l ux method 2.49 201.38 0.93730.83

  

图1 采用不同方法提取的无患子籽仁油的GC-MS分析结果Fig.1 GC-MS analysis results of S. mukorossi kernel oil extracted by different methods

 

表 3 采用不同方法提取的籽仁油其脂肪酸组成与相对含量Table3 Fatty acid composition and relative contents in S. mukorossi kernel oil extracted by different methods

  

峰号Peak No.超声辅助Ultrasonic-assisted 1棕榈酸(C16H32O2) 5.931 4.534 5.199 5.101 2棕榈烯酸(E-9-C16H30O2) 0.243 — — 0.194 3硬脂酸(C18H36O2) 2.008 1.623 1.662 1.686 4油酸(E-9- C18H34O2) 45.013 51.796 48.793 47.630 5亚油酸(Z,Z-9,12- C18H32O2) 8.966 7.806 8.294 8.449 6花生酸(C20H40O2) 10.486 7.323 7.651 7.893 7亚麻酸(Z,Z,Z-9,12,15- C18H30O2) — 1.258 1.398 1.531 8顺-11-二十碳稀酸(Z-11- C20H38O2) 24.384 23.429 24.445 24.897 9山嵛酸(C22H44O2) 1.487 1.143 1.281 1.32210 芥酸(Z-13- C22H42O2) 0,930 0.687 0.806 0.84111 二十四烷酸(C24H48O2) 0.553 0.400 0.470 0.455脂肪酸名称Fatty acid name相对含量Relative content /%热回流Hot ref l ux索氏Soxhlet浸渍Soakage

由表2与表3还可得知,无患子籽仁油中油酸和亚油酸的含量均达54%以上,其酸值为2.46 mg·g-1,皂化值 202.46 mg·g-1,碘值 0.9853g·g-1。其酸值比麻疯树籽油的酸值(9.7 mg·g-1)低,说明无患子籽仁油中的游离脂肪酸含量低,低酸值的油脂生产出的生物柴油不仅可减少发动机工作时由积炭的增加而造成的活塞磨损,而且可省去预酯化步骤,直接甲酯化生产生物柴油。无患子籽仁油的碘值为0.9853g·g-1,符合德国等国家现行生物柴油标准中对碘值的要求(≤115 g/100 g),碘值的大小表征着其不饱和的程度,油脂的碘值越高,其不饱和程度越大,凝固点越低,易被氧化[12];作为理想的生物柴油原料油,其皂化值越高越好,C20以下的直链脂肪酸占绝大多数。从表3中可以看出,无患子籽仁油的脂肪酸碳链长度在C16~C24之间,其中 C16~C20的脂肪酸占 97%。综合这几项指标来看,无患子籽仁油符合生物柴油标准,是较为理想的生物柴油原料油。此外,无患子籽仁油中的油酸所占比例达到50%,适合用作洗涤剂原料,其二十碳烯酸、花生酸、亚油酸的含量也均相对较多,可用于医药行业。

3 结论与讨论

以前的相关研究常仅探讨单种提取方法的影响因素,本文在此基础上对四种提取方法的出油率进行了比较,得出了以下结论:热回流提取法、索氏提取法、浸渍提取法、超声辅助提取法对无患子籽仁油的组分及其比例均无明显影响;以热回流法、索氏提取法、浸渍提取法、超声辅助提取法提取的得率分别为41.63%、41.26%、34.26%、42.22%,其得率的高低顺序为浸渍<索氏<热回流<超声。

GC-MS分析结果表明,无患子籽仁油的脂肪酸碳链长度在 C16~C24之间,其包括棕榈酸、棕榈稀酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸、亚麻酸、二十碳烯酸、山嵛酸、芥子酸、二十四烷酸等11种脂肪酸,含量较高的主要是油酸(18:1)和二十碳烯酸(20:1),其中,C16~C20的脂肪酸占 97%。其不饱和脂肪酸含量在83%以上,油酸和亚油酸的含量均在54%以上;无患子籽仁油的酸值为2.46 mg·g-1,皂化值202.46 mg·g-1,碘值 0.9853g·g-1;无氰甙成分。这一分析结果表明,无患子籽仁油可适用为生物柴油、洗涤剂、医药等领域的生产原料。

无患子籽仁油作为食用油开发,必须要对其进行毒理学的安全评价,对其功能特性也有待于进一步的研究。

限于试验条件,本文对无患子籽仁油的研究仍存在不足之处,试验仅针对无患子籽仁,未能对无患子的种壳进行研究。无患子作为一种可以综合利用型的树种,既可作为天然洗涤剂的制造原料,也是生产生物柴油的原料之一。因此,扩大无患子的种植规模,对于提高我国的经济效益、社会效益和生态效益都具有重要意义。

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陈茜文,梅文静,高旭晖,李曌君,谷睿,李年存,赵培瑞
《经济林研究》 2018年第01期
《经济林研究》2018年第01期文献

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