酯交换法从蔗蜡中提取高碳脂肪醇的研究

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２００８年６月

第２９卷第６期

科学研究

酯交换法从蔗蜡中提取高碳脂肪醇的研究

宋宁宁，。郭海蓉１，陈赶林２，杨国良，

（１．广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁５３０００４；２．广西甘蔗研究所，广西南宁５３０００７）

摘要：研究探讨酯交换法从蔗蜡中提取高碳脂肪醇的工艺条件，通过正交试验，得出最优工艺条件：以丁醇为溶剂，料液比为１：１５，反应时间为４ｈ和Ｏ．１％ＫＯＨ醇溶液为催化剂，此时高碳脂肪醇的得率为：１６．７５％一１７．３４％。通过ＧＣ—ＭＳ对高碳脂肪醇分析检测，二十八烷醇含量为６７．０９％。

关键词：酯交换法；高碳脂肪醇；二十八烷醇；蔗蜡

ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ０ＦＨＩＧＨＥＲＡＬＩＰＨＡＴＩＣＡＬＫＡＮＯＬＳｆ’ＲＯＭＳＵＧＡＲＣＡＮＥＷＡＸＵＳＩＮＧ’Ｉ’ＲＡＮＳＥＳ，１１ＥＲＩｌｌＩＣＡ’１１０ＮＳＯＮＧＮｉｎｇ－ｎｉｎ９１，ＧＵＯＨａｉ－ｒｏｎｇＩ，ＣＨＥＮＧａｎ—ｌｉｎ２。ＹＡＮＧＧｕｏ－ｌｉａｎ９１

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ；

２．ＧｕａｎｇｘｉＳｕｇａｒｃａｎｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００７，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：弧ｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｈｉｇｈｅｒａｌｉｐｈａｔｉｃａｌｋａｎｏｌｓｆｒｏｍｓｕｇａｒｃａｎｅｗａｘｕｓｉｎｇｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｅａｔｉｏｎｗｅｒｅ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；Ｈｉｇｈｅｒａｌｉｐｈａｔｉｃａｌｋａｎｏｌｓ；Ｏｃｔａｃｏｓａｎｏｌ；Ｓｕｇａｒｃａｎｅｗａｘ

蔗蜡是存在于甘蔗中的一种类脂物，约为甘蔗重量的Ｏ．１８％－０．２６％，由长链的醇、醛、酸和烃组成，在醇、醛、酸中都是以２８碳为主，也有少量的奇碳原子同系物【１ｌ。而高碳脂肪醇混合物可以用来治疗血胆固醇过多症和诸如血小板过度聚集、局部缺血和血栓形成等动脉粥样硬化并发症闭。作为单组分的二十八烷醇，是天然多功能的生理活性物质，具有增进耐力、精力、提高反应灵敏性、降低高胆固醇等功能翻。

目前，国内外主要采用皂化法使蔗蜡中的高碳脂肪醇游离出来。此法用碱量大，操作复杂，环境污染严重。采用酯交换法进行高碳脂肪醇的提取，可以避免上述缺点。酯交换反应是将一种酯与另一种脂肪酸、醇、自身或其它酯混合并伴随酰基交换或分子重排生成新酯的反应，从而将原来酯中的高碳脂肪醇置换出来。反应式为：

Ｒ。ＣＯＯＲ２（蜡）＋ＲｓＯＨ（低碳醇）墨竺－ＲｌＣＯＯＲ３（新酯）＋Ｒ２０Ｈ（置换高碳醇）

作者简介：宋宁宁（１９８２一），女（汉），硕士研究生，研究方向：天然活性成分的提取与分离。

本研究的目的是运用化学酯交换法从甘蔗蜡中获得高碳脂肪醇提取物，对影响提取效果的相关因素进行研究，并用ＧＣ—ＭＳ对高碳脂肪醇进行分析检测。

１材料和方法

１．１原料

蔗蜡：自制，从亚硫酸法甘蔗糖厂干滤泥中用溶剂提取法提取得到。

１．２试剂

乙醇（９５％）、丙醇、丁醇、丙酮、氢氧化钾、乙酸酐、苯、吡啶均为分析纯；

乙酰化试剂：１份乙酸酐和３份吡啶混合。

ｌ。３实验装置和仪器

恒温装置；回流装置；蒸馏装置；真空过滤装置；索氏抽提装置；ＧＣ—ＭＳ／ＱＰ５０５０Ａ：日本岛津，ＳＨＩＭＡＤＺＵ。１．４实验步骤

称取５．０ｇ蔗蜡，加入一定浓度碱的醇溶液，加热回流，反应一定时间，冷却，抽滤，滤饼用温水反复冲洗至中性，抽滤，烘干。以丙酮为溶剂进行索氏抽提，收集

科学研究

２００８年６月第２９卷第６期

萃取液，于室温冷却，抽滤得到固体物，自然干燥后得到高碳脂肪醇提取物问。然后用ＧＣ—ＭＳ测定高碳脂肪醇提取物的组成及含量。１．５工艺流程

滤液一收集回收

滤液嘲去

ｔ

ｆ

蔗蜡域的醇溶游栅热、回流＿世却—啪滤一温水洗至中性—啪滤—蜞于ｑ￡

取＿冷却枷滤一高碳脂肪醇提取物堋—Ｍｓ检测高硼旨肪醇组成及含量

Ｊ

滤液．＋收集回收

１．６

ＧＣ—ＭＳ分析

１．６．１高碳脂肪醇的乙酰化

准确称取０．２ｇ高碳脂肪醇提取物，加入１５ｍＬ乙酰化试剂，于７５℃回流１ｈ，依次加入约５０ｍＬ苯和

５０

ｍＬ蒸馏水。振荡摇匀，静置后再摇荡使之混匀，分

２９＝，

层分液，得到上层苯层，再加入约５０ｍＬ苯和５０ｍＬ蒸馏水洗涤，此操作连续３次。所得苯层加无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩约至２ｍＬ（４０℃～６０℃）。得到的浓缩液用作高碳脂肪醇混合物的ＧＣ—ＭＳ分析用嘲。

１．６．２

ＧＣ—ＭＳ检测条件

ＧＣ：进样口温度：２８０ｏＣ；接口温度：２３０℃；柱前压：４７

ｋＰａ；分流比：１：５０；程序升温：１５０℃！塑～

２５０℃！！！竺；２９０℃（１０ｒａｉｎ）；

ＭＳ：离子源：ＥＩ，７０ｅＶ；扫描范围：３３

ａｍｌｌ。８００ａｍｕ；

电子倍增器电压：１．５ｋＶ；溶剂延迟：２ｍｉｎ；进样量：１ＩｘＬ

２结果与讨论

２．１酯交换法从蔗蜡中提取高碳脂肪醇的正交实验（见表１

ｏ

为考察提取高碳脂肪醇的最佳工艺条件，以高碳

表１用酯交换从蔗蜡中提取高碳脂肪醇的正交试验结果

Ｔａｂｌｅ１

Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ

ｔｅｓｔ

ｒｅｓｕｌｔｓ０ｆｈｉｇｈ盯ａｌｉｐｈａｆｉｃａｌｋａｎｏｉｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｓｕｇａｒｃａｎｅ＿啪【ｂｙＵ－ａｍｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｔｏｎ

序号

Ｎｏ．

实验因素Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓ

指标ＩｎｄｅｘＡ酯交换溶剂

Ｂ料液比残咖Ｌ）

Ｃ反应时间难ＤＫＯＨ醇浓度场

高碳脂肪醇得率，％

ＴｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｆｉｏｎｓｏｌｖｅｎｔＲａｔｉｏｏｆｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｌｉｑｕｉｄ（ｇ／ｍＬ）Ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ／ｈＡｌｃｏｈｏｌｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈＫＯＨ／％Ｙｉｅｌｄｒａｔｅ

ｏｆｈｉｇｈｅｒａｌｉｐｈａｔｉｃａｌｋａｎｏｌ／％

脂肪醇的得率为指标进行极差分析，并作出因素一指标关系图，如图１。

瑟

嚣：堇恒琶

ｑ

ＡｌＡ２Ａ３

ＢｌＢ２８３

Ｃ１Ｃ２Ｃ３

ＤｌＤｌＤ３

水平数

Ｌｅｖｅｌｓ

图１不同因素下高碳脂肪醇得率关系图

Ｆｉｇ．１

Ｇｒａｐｈｏｆｈｉｇｈｅｒａｌｉｐｌｍｆｌｃａｌｋａｎｏｌｙｉｅｌｄｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒｓ

从图１可以看出，酯交换反应的最佳条件是：以丁醇为溶剂，料液比为１：２０，反应时间为１２ｈ，ＫＯＨ醇溶液的浓度为Ｏ．１％。

结果表明，丁醇作为溶剂时高碳脂肪醇的得率最

高，这与酯交换反应机理相符。因为酯交换反应为单分子亲核取代反应，亲核试剂的碳正离子的越容易形成，反应就越完全彻底；３种溶剂碳正离子形成的难易顺序为：丁醇＞丙醇＞乙醇，所以选择丁醇为溶剂。从料液比看，１：１０—１：１５高碳脂肪醇得率增加的速度较快，而从１：１５—１：２０高碳脂肪醇得率增加的速度减弱，这就表明，在１０倍（对物料的质量体积比，下同）的酯交换溶剂存在时，蔗蜡中的高碳脂肪醇酯没有完全的反应，所以得到的高碳脂肪醇的量就少，而在１５倍和２０倍时，高碳脂肪醇的得率相差不大，所以选择１：１５的料液比。从催化剂浓度对高碳脂肪醇的得率的趋势看，随着催化剂浓度的增加，高碳脂肪醇得率反而降低，这可能是因为随着催化剂浓度的增大，可能会引起一些副反应而导致高碳脂肪醇的得率降低，所以选择浓度为０．１％ＫＯＨ醇溶液。反应时间对酯交换反应的影响最

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