高纯度共轭亚油酸的制备

高纯度共轭亚油酸的制备
徐达;陈华勇;罗日明;王卫飞;杨博
【摘要】以红花籽油为原料,比较了2种高纯度共轭亚油酸（CLA）的制备方法：（1）碱法异构化-尿素包合、（2）皂化-尿素包合-碱法异构化。

针对每种方法确
定了尿素包合和碱法异构化的最佳工艺条件,并对所得的CLA异构体组成进行了分析。

研究表明：按照方法（2）先获得高纯度亚油酸（LA）,再对其碱法异构化制
备CLA可以得到纯度更高的产品。

该方法在最佳反应条件下,制备得到的CLA的
纯度为97.22%,收率为32.08%,其中c9t11-CLA含量为45.14%,t10c12-CLA含
量为49.12%。

%High purity conjugated linoleic acid（CLA） was prepared by means of urea adduct purification and conjugation by safflower oil.This paper is focused on two different synthesis methods：（1） alkaline catalysis-urea adduction fractionation,（2） saponification-urea adduction fractionation-alkaline catalysis.The processing parameters and the ratio of CLA isomers for each method were investigated.The result showed that the second method which was enriching linoleic acid（LA） first and then performing alkaline catalyzed conjugation was better.Under the optimal conditions,CLA of 97.22% purity was achieved;the total recovery of the product was 32.08%,the content of c9,t11-CLA and t10,c12-CLA were 45.14% and 49.12% respectively.
【期刊名称】《食品与发酵工业》
【年(卷),期】2011(037)006
【总页数】4页(P110-113)
【关键词】共轭亚油酸;高纯度;尿素包合;碱法异构
【作者】徐达;陈华勇;罗日明;王卫飞;杨博
【作者单位】华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006;华南理工大学
生物科学与工程学院,广东广州510006;华南理工大学生物科学与工程学院,广东广
州510006;华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640;华南理工大学生物科
学与工程学院,广东广州510006
【正文语种】中文
【中图分类】TS972.1
共轭亚油酸(conjugated linoleic acids，简称CLA)是亚油酸(linoleic acids，简
称LA)分子的几种立体和位置异构体的通称，是一系列含有共轭双键的十八碳二烯酸［1］。

自然界中的CLA主要存在于反刍动物的乳和肉中。

医学研究表明，共轭亚油酸具有降脂减肥［2，3］、抗癌、调节人体代谢、提高免疫力［4］、抗氧化、调节血压、降低血脂、抗动脉粥样硬化、提高骨骼密度、调节血糖、防治糖尿病等多种重要的生理功能，已经引起国际医学界、营养学界的广泛关注［5－6］。

高
纯度的活性异构体将来可能会应用于临床治疗与康复［7］，其次是作为保健品。

CLA作为动物的次生代谢物，是天然的，不存在所谓的同源性问题，原则上讲不
存在使用上限，经常食用，对身体有益无害。

目前市场上的CLA大多采用人工合成得到，即将含LA的原料(如红花籽油、葵花
籽油)溶解于有机溶剂中，在氮气保护、加热及强碱存在下，把LA异构化为CLA ［8］。

该方法制备得到的是含有多种脂肪酸的混合物，其中CLA纯度在70% ～80%之间［9］。

高纯度CLA的制备通常可以通过尿素包埋和碱法异构相结合来
实现。

郭铮［10］等采用先对植物油脂肪酸尿包得到高纯度的LA，再异构化的步骤得到了纯度大于95%的CLA;同时也有文献报道［11］，先对红花油异构化制备80%的CLA，再进行尿素包埋纯化，也可以得到纯度95.17%的CLA。

本研究进
一步优化了上述2种高纯度CLA的制备方法，并系统比较了不同方法下CLA的纯度、收率及其异构体的组成等，这对高纯度CLA的工业化生产具有重要意义。

1 材料与方法
1.1 主要材料与仪器
市售红花籽油(新疆绿洲红花开发有限公司)、甲醇、乙醇、正己烷、无水硫酸钠、浓盐酸、尿素、石油醚、氢氧化钠等，均为分析纯试剂。

安捷伦7890型气相色谱仪，安捷伦科技有限公司;RE-52A型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法
1.2.1 两种高纯度CLA的制备方法
CLA的制备方法(一):以红花油(LA含量为80%左右)为原料，先采取碱法异构法制
备约80%的CLA，然后通过尿素包合法对红花油脂肪酸进一步的纯化，可获得纯
度大于95%的CLA。

具体实验流程见图1。

图1 CLA制备方法(一)流程图
CLA的制备方法(二):以红花油(LA含量为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LA，最后进行LA的共轭化制备CLA。

具体实验流程见图2。

图2 CLA制备方法(二)流程图
1.2.2 皂化制备红花籽油脂肪酸
称取红花籽油样品100 g于圆底烧瓶中，加入400 mL 4%NaOH-乙醇溶液，在72°C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LA的含量为80%左右。

1.2.3 脂肪酸的尿素包合纯化
CLA与LA的尿包设计方案相同，将尿素加入50 mL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40 min。

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。

1.2.4 碱法异构化
将一定量的溶剂及氢氧化钾置于反应器中，加热至80°C搅拌，待碱完全溶解后通入氮气10 min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CLA产品。

1.2.5 异构体组成分析
通过分析不同工艺制备出来的CLA中异构体的组成，对这两种工艺进行评价。

采
用气相色谱分析法。

色谱条件为:HP－5(0.320 mm×30 m)型色谱柱，载气为N2，进样口和检测器温度分别为250°C和330°C。

升温程序:150°C 保持2 min，以5°C/min 升至230°C，再以10°C/min 升至280°C，保持 5 min。

通过峰面积归
一化法计算CLA异构体含量。

2 结果与讨论
2.1 CLA制备方法(一)条件的确定
本研究分别对方法(一)中的碱法异构和尿素包合反应进行优化。

在碱催化异构化制备共轭亚油酸的过程中，为了能使强碱与油脂均匀混合，需要使用有机溶剂。

常用的溶剂有乙二醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜及丙二醇等，因为前三种溶剂具有一定的毒性，所得CLA只能用于橡胶添加剂等工业用途。

本研究采用丙二醇作为溶剂，其没有毒性，符合FDA标准，生成的产物颜色较浅，且与乙二醇相比，在相
同温度下，产率更高。

通过正交试验可知:反应温度的影响最大，其次是反应时间，加碱量的影响相对最小。

图3反映的是异构化温度对CLA转化率的影响，当用红
花油作为反应底物时，在170°C下，1h后LA的共轭化率便可到达99.50%，并
且延长反应时间会导致CLA反式异构体的大量生成，故选1h为宜。

图3 反应温度对CLA转化率的影响(红花油为底物)
经文献报道［11］，在尿包纯化过程中尿素与脂肪酸的比例对CLA的纯度影响最大，其次是尿素/乙醇溶液浓度和包合温度，反应时间的影响相对最小。

尿素和脂
肪酸的比例对CLA纯化效果的影响见图4，当m(尿素)∶m(脂肪酸)=2∶1时 CLA 纯度已达到95.59%，再继续增加尿素的浓度对纯化效果已无明显的提高。

通过实验得到的尿素包合法最佳工艺条件为:无水乙醇为溶剂，m(尿素):m(脂肪酸)=2∶1，尿素∶乙醇=1∶6(g∶mL)，在－20°C 下尿素包合 24h。

经检测，最终可以得到
纯度为95.59%的CLA，总收率为40.82%
2.2 CLA制备方法(二)条件的确定
本研究分别对方法(二)中的尿素包合和碱法异构反应进行优化。

在尿素包合阶段，包合底物是具有最大弯曲程度的LA分子，最难与尿素形成结晶，因而该法对其有显著的纯化效果。

尿素和脂肪酸的比例对CLA纯化效果的影响见图5。

实验得到
的尿素包合法最佳工艺条件为:无水乙醇为溶剂，m(共轭亚油酸)∶m(尿素)=1∶2，尿素∶乙醇=1∶6(g∶mL)，在－20°C下尿素包合24h。

经检测，该法可以得到
纯度为99.42%的LA。

图4 尿素与脂肪酸的比例对CLA纯化效果的影响
图5 尿素与脂肪酸的比例对LA纯化效果的影响
由于方法(二)采用的底物是高纯度的LA，高温更容易发生热聚合和分解反应等副反应，对异构化和活性成分的生成不利，从图6可以看到，在165℃下，延长反应时间也可以达到较高的共轭化率，故选择165℃为反应温度较为理想。

通过实验得到异构化法的最佳工艺条件为:丙二醇体系下合成CLA的反应温度为165℃，加碱量为油用量的50%，反应时间为3h。

经检测，最终可以得到纯度为97.22%的CLA，总收率为32.08%。

图6 反应温度对CLA转化率的影响(LA为底物)
2.3 不同工艺获得的CLA中异构体含量的分析
对2种不同工艺所得的CLA进行GC分析，2种方法纯化得到的CLA异构体的含量比较见表1。

方法(一)制得的CLA含量为95.59%，且c9t11-CLA在CLA异构体中的相对含量只有35.38%;而方法(二)制得的CLA含量为97.22%，其中的两种活性异构体含量接近1:1，符合中国卫生部对CLA作为新资源食品的质量要求。

因而，方法(二)是制备高纯度CLA的最优选择。

从表1中可以看到，2种方法的得到的CLA异构体含量的存在明显的差异。

这是因为不饱和脂肪酸的纯化是通过尿素包合法除去饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸实现的。

相对于 t10，c12－CLA，c9，t11-CLA分子的弯曲程度稍小，尿素也能与结构线性较好的c9，t11-CLA加成而形成结晶，而线性较差的t10，c12-CLA仍留在溶液中，方法(一)采用尿素包合法纯化CLA，从而导致了c9，t11-CLA异构体的损失。

3 结论
方法(一)先采取碱法异构法制备约80%的CLA，然后通过尿素包合法对红花油脂肪酸进行纯化。

产物中 CLA的纯度大于 95.59%，收率为40.82%。

其中活性异构
体c9t11-CLA和t10c12-CLA的含量分别为35.82%和60.91%。

表1 两种方法下制得的CLA异构体含量的比较?
方法(二)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LA，最后进行LA的共轭化制备CLA。

产物
中 CLA的纯度为 97.22% ，收率为32.08%，其中活性异构体c9t11-CLA和
t10c12-CLA的含量分别为45.14%和49.12%，两种活性异构体含量接近1:1，符合中国卫生部对CLA作为新资源食品的质量要求。

研究表明，方法(一)的流程较为简单，且收率略高，但该方法的弊端是c9t11-CLA 活性异构体的含量偏低。

方法(二)流程稍复杂，优点是产物中CLA的纯度高，两
种活性异构体的组成较为均衡，符合中国卫生部对CLA作为新资源食品的质量要求。

实验得到的最佳工艺条件为m(脂肪酸)∶m(尿素)=1∶2，尿素∶乙醇
=1∶6(g∶mL)，在-20°C 下包埋，得到纯度99.42%的亚油酸;第二步，丙二醇为
溶剂体系合成CLA，即反应温度为165°C，反应时间3h，加碱量为油用量的50%，在此条件下进行实验测得CLA的纯度为97.22%，而且在这时两种主要活性异构
体在共轭亚油酸产物中的含量达到96.95%。

该工艺简单易行，产物易于分离，对于工业生产高纯度CLA具有较高的参考价值。

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