多不饱和脂肪酸的制备工艺

子任务三　多不饱和脂肪酸的制备工艺

多不饱和脂肪酸是食品工业中大量使用的功能性食品基料，除了从植物油中可提取亚油酸、亚麻酸等以外，还可以采用微生物发酵法来提取γ－亚麻酸和花生四烯酸等多不饱和脂肪酸。此外，对深海鱼油中的多不饱和脂肪酸进行提取并进行纯化，可得到富含EPA、DHA的精制鱼油，作为功能性食品的基料使用。

一、高纯度共轭亚油酸的制备

共轭亚油酸(CLA)是人和动物不可缺少的脂肪酸之一，却是自身无法合成的一种具有显著药理作用和营养价值的物质，对人体健康大有益处。许多研究表明，共轭亚油酸具有抗肿瘤、抗氧化、抗突变、抗菌、降低人体胆固醇、提高免疫力、防治糖尿病及促进生长等多种重要生理功能。

(一)原料

市售红花籽油。

(二)提取工艺

以红花油(亚油酸含量80%左右)为原料，先采用皂化、酸化等步骤提取红花油脂肪酸。然后通过尿素包合法纯化红花油脂肪酸获得高纯度的亚油酸，最后进行亚油酸的共轭化来制备共轭亚油酸。提取工艺如下。

(三)工艺要点

1.皂化制备红花籽油脂肪酸

称取红花籽油样品100g于圆底烧瓶中，加入400mL 4%的NaOH－乙醇溶液，在72℃下回流皂化3h。皂化完全后，冷却至室温，用少量石油醚萃取不皂化物，弃去醚层，以除去不皂化物。水层用10%盐酸酸化，用石油醚萃取两次并水洗至中性。萃取液用无水硫酸钠干燥、浓缩，即得到红花籽油脂肪酸混合物，其中亚油酸的含量为80%左右。

2.脂肪酸的尿素包合纯化

将尿素加入50mL乙醇中，加热回流，待尿素全部溶解后，加入脂肪酸，摇匀，水浴回流40min，然后将样品在一定的降温曲线下冷却结晶，取出后快速抽滤，旋转蒸发出大部分溶剂，石油醚萃取脂肪酸，并用饱和食盐水洗涤尿素2～3次，上层有机相经旋转蒸发去除溶剂，加入无水硫酸钠脱水，即得高纯度的脂肪酸。

3.碱法异构化

碱法异构法的实质属于碳负离子历程，其反应机理是:催化剂(碱)夺取亚油酸具有戊碳二烯结构的烯丙位上的氢，生成碳负离子;碳负离子重新排列生成较为稳定的共轭结构，从而实现共轭化。本实验中，将一定量的溶剂及氢氧化钾置于反应器中，加热至80℃搅拌，待碱完全溶解后通入氮气10min排空反应器中空气。加入原料并进行搅拌，迅速加热到所需反应温度使其反应一定时间。反应结束后，在氮气保护下，继续搅拌。待冷却至室温后加入盐酸中和，调节pH值至3左右。将反应混合物转移至分液漏斗中，加入正己烷萃取两次，合并正己烷相并用饱和食盐水水洗，收集正己烷相，使用旋转蒸发器蒸去溶剂，得到共轭亚油酸产品。

通过此法，先采用皂化、酸化等步骤提取红花油脂肪酸，然后通过尿素包合法纯化红花油脂肪酸可获得纯度为99.42%的亚油酸。最后进行亚油酸的共轭化制备共轭亚油酸，产物中共轭亚油酸的纯度为97.22%，收率为32.08%，其中活性异构体c9，t11－CLA和t10，c12－CLA的含量分别为45.14%和49.12%，两种活性异构体的含量接近1∶1，符合中国卫生部对共轭亚油酸作为新资源食品的质量要求。

二、DHA鱼油的精制和纯化

利用鱼油在甲醇、乙醇、己烷等有机溶剂中的可溶特性，将海产鱼切碎后，利用有机溶剂萃取可制得粗鱼油，再经脱胶、脱酸、脱色及脱臭等进一步精加工后，即制得精制鱼油。

(一)原料

沙丁鱼、金枪鱼等海水鱼中DHA含量高达25%以上，是提取DHA的理想原料。海产鱼眼窝脂肪中DHA含量最高(25%～40%)，故一般从鱼的头部取出眼窝脂肪，以此为原料制备DHA。此外，鱼类加工的下脚料也是主要原料之一，但要求无腐烂、无杂质。

(二)提取工艺

海产鱼→切碎→萃取→油层分离→脱胶→脱酸→脱色→脱臭→鱼油→DHA与EPA的纯化

(三)工艺要点

1.切碎

用切碎机将原料切成2～3cm的小块，然后用绞肉机进行细化。

2.萃取、分离

细化后的鱼糜送入萃取罐，加入3～4倍质量的有机溶剂，浸提1～2h，而后取出并尽量沥干溶有鱼油的萃取液，被萃取的物料应通过分子蒸馏除尽残余的有机溶剂，收集浸出液，分离出粗鱼油。

3.鱼油脱胶

粗制鱼油中加入适量软化水，并充分搅拌，使鱼油中既带有亲水基团又带有亲油非极性基团的磷脂吸水膨胀并相互聚合形成胶团，从油中沉降析出，经过滤后除去水化油脚即达到脱胶的目的。

4.鱼油脱酸

脱胶后的鱼油升温至40℃～45℃，喷入浓度为12g/L(50%)的烧碱溶液并充分搅拌，而后加热至65℃，继续搅拌15min，静置分层后吸取上清液，于105℃下脱水，即完成脱除油中游离脂肪酸的目的。

5.鱼油脱色

脱色分为常压脱色和减压脱色两种，常压操作易发生油脂的热氧化，而减压操作(压力为6.7～8kPa，即真空度为93.3～94.7kPa)可防止油脂氧化。将鱼油加热至75℃～80℃，加入适量的干燥的酸性白土，并不断搅拌使吸附剂在油中分布均匀，利于色素与酸性白土充分接触并被吸附。脱色后在没有过滤完以前，搅拌不能停止，以防吸附剂沉淀，然后用压榨机分离油脂。

6.鱼油脱臭

脱色后的鱼油泵入真空脱臭罐，在93kPa(700mmHg)的真空度下进行脱臭处理，除去鱼油中存在的自然或加工过程中生成的醛类、酮类、过氧化物等臭味成分。精炼处理后得到淡黄色的鱼油。

7.DHA的纯化

采用低温溶剂分离法进行纯化。鱼油中加入7倍体积的95%丙酮溶剂溶解，过滤，先于－20℃低温静置过夜，滤去未结晶的饱和脂肪酸及低度不饱和脂肪酸，再于－40℃低温静置过夜并再次过滤后，即可得到多不饱和脂肪酸DHA。

三、超临界CO₂萃取法纯化DHA、EPA

超临界流体萃取(SFE)技术是以超临界状态下的流体(如CO₂)作为溶剂，利用该状态流体所具有的高渗透能力萃取分离混合物的过程。超临界CO₂萃取技术不仅具有低温、节能、污染少等优点，而且具有高度的选择性，能有效地保持多不饱和脂肪酸(如DHA、EPA)的生理活性。

(一)原料

富含DHA、EPA的鱼油。

(二)提取工艺

鱼油→乙酯化→CO₂萃取→精馏→分离→纯化DHA、EPA

(三)工艺要点

1.酯化

将鱼油醇解甲酯或乙酯化后，用尿素复合结晶法将鱼油中的饱和度较小的脂肪酸除去，可提高DHA和EPA的浓度。

2.CO₂萃取

打开钢瓶，CO₂经过滤、冷凝后，由高压计量泵加压至设定压力，再预热至工作温度。设定萃取温度为35℃～40℃，这可最大限度将鱼油乙酯萃取出来。

3.精馏与分离

精馏塔精馏压力设定为11～15MPa，精馏温度为40℃～85℃，顶端温度为85℃，柱底温度为40℃，与萃取温度相近，保持较高的柱顶温度可使鱼油乙酯析出回落，提高回流比，增大了选择性，并可降低能耗。

4.纯化DHA、EPA

将鱼油乙酯引入萃取罐，打开CO₂钢瓶，超临界CO₂携带着鱼油乙酯进入精馏柱。溶有鱼油脂肪酸乙酯的超临界CO₂在沿精馏柱上升过程中，温度逐渐升高，超临界CO₂的密度逐步降低。由于鱼油乙酯在超临界CO₂相中分配系数的差异，碳链较长的重质成分的溶解度比碳链较短的轻质成分的溶解度下降得更快。重质成分不断从超临界流体析出，形成回流，回流液与上升组分进行热量与质量交换，结果使重质组分不断落下而富集。轻质组分不断上升而导出精馏柱。鱼油乙酯按相对分子质量差异，即按碳链长度得到分离。在较低压力下，馏分较轻的C₁₄、C₁₆脂肪酸首先得到富集，随着压力的升高，低碳成分逐渐减少，中碳成分C₁₈、C₂₀脂肪酸相继被萃取出来，最后的馏分主要是最重的C₂₂、C₂₄脂肪酸。利用超临界CO₂萃取法可将鱼油中EPA和DHA提纯至90%以上。

四、分子蒸馏法纯化鱼油DHA、EPA

分子蒸馏是一种在高真空度下进行的新型分离技术，它根据分子平均自由程的差别进行分离，具有操作温度低、不易氧化、无污染、分离迅速等优点，特别适合高沸点、热敏性及易氧化物系的分离，在油脂工业中已得到越来越广泛的应用。根据鱼油中的脂肪酸碳链长度和饱和程度的不同，通过分子蒸馏，可在高真空条件下进行液相分离，不仅降低了待分离物的沸点，大大缩短分离时间，还可将鱼油分成以长碳链不饱和脂肪酸为主的重相和以C₁₄、C₁₆和C₁₈等低碳链脂肪酸为主的轻相分离，从而实现包括DHA和EPA为主要成分的重相富集。

(一)原料

鱼油(或海狗油等)

(二)工艺路线

油脂→酯化→分子蒸馏→纯化DHA、EPA

(三)工艺要点

1.酯化

进行分子蒸馏前，通常将脂肪酸酯化(如甲酯化或乙酯化)后再进行蒸馏，因为脂肪酸酯的沸点较相应的游离脂肪酸沸点低，而且脂肪酸酯有沸点间隔可以拉开。称取一定量的甲醇(或乙醇)于烧瓶中，加入适量NaOH，振荡使其溶解。待NaOH完全溶解后，加入鱼油(或海狗油)，在60℃～70℃下回流搅拌反应数小时。反应结束后，将样品置于分液漏斗中静置分层，除去底部甘油，分两次加入适量蒸馏水洗涤，静置样品分层后，取上层即可。

2.分子蒸馏

分子蒸馏具有操作温度低、蒸馏压强低、物料受热时间短、冷凝迅速等特点，在较低的绝对压强下(如0.1Pa)，大大降低了物料的沸点，避免了热敏性物料的氧化损失。将鱼油甲酯(或乙酯)在不同温度和压力下，分别进行一级分子蒸馏、二级分子蒸馏和三级分子蒸馏，采用多级串联萃取工艺，可以在各级得到不同纯度的DHA、EPA鱼油甲酯(或乙酯)。