95%乙醇浸出麻疯树籽压榨饼工艺研究

95%乙醇浸出麻疯树籽压榨饼工艺研究

夏 辉，陈 燕，史宣明，马雅斌

（国家粮食储备局 西安油脂科学研究设计院，西安 710082）

摘要：以95%乙醇为溶剂对麻疯树籽压榨饼进行浸出，同时脱除饼中所含佛波醇酯。研究了原料粒度、料液比、浸出温度和浸出次数等因素对粕中佛波醇酯含量的影响。通过正交试验得出最优浸出工艺条件为：原料粒度10 mm，料液比1∶ 3(m/V)，浸出温度60 ℃，浸出次数5次（每次30 min）。在此条件下，麻疯树籽粕残油率为0.2%，佛波醇酯含量为0.011 mg/g，粗蛋白含量为57.0%（N×6.25,干基）。

关键词：95%乙醇；麻疯树籽压榨饼；佛波醇酯

中图分类号：TQ645.9;S816   文献标志码：A   文章编号：1003－7969(2010)10－0029－04

Extraction of pressed Jatropha curcas seed cake with 95% ethanol

XIA Hui，CHEN Yan，SHI Xuanming，MA Yabin

(Xi’an Oils & Fats Research & Design Institute, State Administration of 

Grain Reserve of P.R.C. , Xi’an 710082, China)

Abstract：Ethanol with the concentration of 95% was used as a solvent to extract the residual oil and phorbol esters from the pressed Jatropha curcas seed cake.The effects on the residual oil and phorbol esters content in the meal of influence factors,such as granular size,extraction temperature, extraction time and ratio of solid to liquid were researched.By orthogonal experiments, the optimal conditions were obtained as follows: granular size 10 mm, extraction temperature 60 ℃, extraction times 5 (once 30 min), ratio of solid mass to liquid volume 1∶ 3.Under these conditions, the residual oil, phorbol esters content and the protein content in the extracted Jatropha curcas seed meal were 0.2%, 0.011 mg/g and 57.0% (N×625,dry),respectively.

Key words：95% ethanol; pressed Jatropha curcas seed cake; phorbol esters

    麻疯树(Jatropha curcas L) 又名膏桐、小桐子等,属大戟科木本油料植物,其种子含油量高,种子油的理化特性与柴油接近,是目前研究较多的一种可再生生物能源植物［1］。麻疯树籽饼是麻疯树籽榨油后的下脚料,但其中含有毒素,毒素主要以麻疯树素、麻疯树萜醇Ⅰ及佛波醇酯和毒蛋白curcin形式存在［2,3］。研究表明,麻疯树籽中的佛波醇酯有明显的致死效应，能导致脊椎动物如狗、羊、鱼及无脊椎动物如钉螺等产生急性毒性，人畜以外服食而出现呕吐等现象［4］。

    佛波醇酯被定义为多环化合物，其结构属于四环二萜型，巴豆烷是佛波醇酯的基本结构部分，巴豆烷包含4个环：A环、B环、C环和D环［5］。佛波醇分子上有5个羟基，而佛波醇分子上的羟基反应通常发生在C环的12位碳原子或13位碳原子的羟基上，常见的佛波醇酯TPA 和 PDBu（4β-phorbol-12,13-dibutyrate）不同之处仅仅在C环12，13碳原子上的取代基。佛波醇酯其他位置上的羟基通常很难发生反应。因此，根据相似相溶原理，佛波醇酯可以被醇类等极性有机溶剂提取分离。Devappa等［6］人用甲醇提取麻疯树籽油中的佛波醇酯，使麻疯树籽油中的佛波醇酯的脱除率大于99.4%。脱除的佛波醇酯可以应用到农业领域作为杀虫剂，医药领域用于外用消炎药。同时，Makker等［7］人还利用甲醇定量提取麻疯树籽中的佛波醇酯，直接进样进行HPLC检测分析。

    麻疯树籽饼粕因其具有毒性，过去主要用其作为肥料,利用价值较低。近年来,人们在如何利用麻疯树籽油制备生物柴油的研究方面取得了很大的进展，但在麻疯树籽饼粕脱毒工艺，毒素的提取与分离及脱毒麻疯树籽饼粕作为蛋白饲料在畜牧生产上的应用研究较少。本文从生产成本考虑，利用麻疯树籽榨油后的饼为原料，对其中的毒素佛波醇酯用95%乙醇进行脱除，为麻疯树籽饼粕的综合利用提供技术支持，以满足脱毒麻疯树籽饼粕广泛应用于饲料工业的需要。

1 材料与方法

1.1 试验原料

    麻疯树籽压榨饼，由国家粮食储备局西安油脂科学研究设计院提供，系采用含油率56%、水分10.6%、仁中含壳率5%的麻疯树籽仁用德国KOMET螺旋榨油机压榨后所得麻疯树籽饼，其主要成分见表1。

表1 麻疯树籽饼的主要成分

1.2 主要试验试剂

    95%乙醇、石油醚、乙醚、氢氧化钠、浓硫酸、硫酸钾、硫酸铜、硼酸等试剂均为分析纯；佛波醇酯(Phorbol-12-myristate-13-acetate)标准品，购自Sigma公司，纯度≥99%；乙腈为色谱纯。

1.3 试验仪器、设备

    德国KOMET螺旋榨油机，电热恒温水浴锅，旋转蒸发器，循环水真空泵，AE-240电子分析天平，CBM20A岛津高效液相色谱仪。

1.4 试验方法

1.4.1 原料和浸出粕中成分的测定 粗蛋白的测定，GB/T 14489.2—2008；残油率的测定，GB/T 14772—2008；水分的测定，GB/T 5009.3—2003；佛波醇酯的测定，参考 Makker报道的麻疯树种仁佛波醇酯检测方法［7］。

1.4.2 浸出试验 称取一定量的饼，破碎到一定粒度置入浸出器中，采用95%乙醇浸出，改变原料粒度、料液比、浸出温度、浸出次数对麻疯树籽饼进行浸出，通过测定浸出粕中的佛波醇酯含量和残油率，确定合适的工艺参数，通过正交试验优化浸出工艺条件。

2 结果与分析

21 单因素试验

2.11 原料粒度对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响 在料液比1∶ 2(m/V，下同)、浸出温度55 ℃、浸出3次（每次30 min）条件下，用95%乙醇浸出麻疯树籽饼，原料粒度对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响如图1所示。

图1 原料粒度对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响

    由图1可以看出,随着原料粒度的减小，粕中的佛波醇酯含量和残油率均逐渐降低。原料粒度太大，不利于溶剂渗透到原料内部，从而导致粕中的佛波醇酯含量和残油率均较高。当原料粒度小于10 mm后，粕中的佛波醇酯含量和残油率变化不明显，这可能是原料粒度太小，粉末度增加，影响溶剂向原料内部渗透。因此，选择原料粒度为10 mm比较适宜，此时粕中的佛波醇酯含量和残油率分别为0.032 mg/g和0.4%。

2.12 原料水分对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响 在原料粒度10 mm、料液比1∶ 2、浸出温度55 ℃、浸出3次（每次30 min）条件下，用95%乙醇浸出麻疯树籽饼，原料水分对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响如图2所示。

图2 原料水分对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响

     由图2可以看出,随着原料水分的减少，粕中佛波醇酯含量和残油率均呈下降趋势。由于原料水分影响溶剂渗透到原料内部，原料水分较高时，将使原料表面和内部被溶剂润湿的情况变差，粕中佛波醇酯含量和残油率较高。当原料水分小于9.5%时，粕中佛波醇酯含量和残油率变化不明显。因此，选择原料水分为9.5%。

2.13 料液比对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响 在原料粒度10 mm、浸出温度55 ℃、浸出3次（每次30 min）条件下，用95%乙醇浸出麻疯树籽饼，料液比对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响如图3所示。

图3 料液比对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响

    由图3可以看出, 粕中残油率和佛波醇酯含量都随着料液比的增加而减小。浸出过程是动态平衡过程，料液比大，对油和佛波醇酯的提取能力就强，但料液比太大会消耗大量溶剂，加大溶剂回收负荷，实际生产过程中应在降低粕中佛波醇酯含量和残油率的情况下尽量减小料液比。从图3可以看出，当料液比达到1∶ 3时，粕中佛波醇酯含量只有0.03 mg/g，此时粕中残油率已经降到0.3%以下。再增加料液比，佛波醇酯含量变化不明显。因此，选择料液比为1∶ 3。

2.14 浸出温度对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响 在原料粒度10 mm、料液比1∶ 3、浸出3次（每次30 min）条件下，用95%的乙醇浸出麻疯树籽饼，浸出温度对佛波醇酯含量和残油率的影响如图4所示。

图4 浸出温度对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响

    由图4可以看出,随着浸出温度升高，佛波醇酯含量和残油率均呈下降趋势，60 ℃后变化不明显。这可能是因为温度升高,分子运动速度加快,渗透、扩散、溶解速度也加快,所以温度升高,浸出效率高。当温度在60 ℃时, 佛波醇酯含量和残油率分别为0.046 mg/g和0.4%。因为在脱毒过程中,过高的温度会破坏一些营养成分,降低脱毒麻疯树籽粕的营养价值。综合考虑,选择浸出温度为55 ℃。

2.15 浸出次数对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响 在浸出温度55 ℃、料液比1∶ 3、原料粒度10 mm条件下,用95%乙醇浸出麻疯树籽饼，浸出次数(每次30 min)对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响如图5所示。

图5 浸出次数对粕中佛波醇酯含量和残油率的影响

    由图5可以看出，随着浸出次数的增加,粕中佛波醇酯含量和残油率均呈下降趋势。当浸出次数达到3次时, 粕中佛波醇酯含量和残油率分别为0.056 mg/g和0.5%;当浸出次数超过3次时, 粕中佛波醇酯含量和残油率下降不明显。这可能是佛波醇酯的溶出率达到动态平衡, 佛波醇酯含量变化不大。此时,浸出次数的增加对佛波醇酯的脱除影响甚微,并且时间越长脱除有毒成分的同时,某些营养成分也一起被脱除,同时能耗也越大［5］。综合各项指标,选择浸出3次。

2.2 正交试验

    在单因素试验的基础上，以原料粒度（A）、料液比（B）、浸出温度（C）、浸出次数（D）4个因素进行正交试验，因素水平见表2，试验结果见表3。

表2 因素水平

    由表3可知，影响粕中佛波醇酯含量及残油率的主次顺序均为D＞A＞C＞B。最优组合均为A3B2C3D3，即原料粒度5 mm，料液比1∶ 3，浸出温度60 ℃，浸出次数5次。由于原料粒度太小，粉末度增加，影响溶剂向原料内部渗透。所以原料粒度选10 mm，其他最优条件不变。在此条件下重复试验，获得的产品其主要成分如表4所示。

表3 正交试验结果

表4 最优条件所得麻疯树籽粕的主要成分

    由表4可以看出，麻疯树籽粕佛波醇酯含量由原料的0.234 mg/g 降到了0.011 mg/g，粗蛋白含量由原料的46.8%富集到57.0%，残油率由原料的9.8%降到了0.2%。

3 结 论

    本试验通过采用95%乙醇浸出麻疯树籽饼，对其中的佛波醇酯进行了脱除。通过单因素试验和正交试验得出最优工艺条件为：原料粒度10 mm，原料水分9.5%，料液比1∶ 3，浸出温度60 ℃，浸出次数5   次（每次30 min）。

    在最优工艺条件下重复试验所得麻疯树籽粕中佛波醇酯含量由原料的0.234 mg/g 降到了0.011 mg/g，粗蛋白含量由原料的46.8%富集到57.0%，残油率由原料的9.8%降到了0.2%。

参考文献：

［1］ 林娟，周选围，陈放. 麻疯树植物资源研究概况［J］.热带亚热带植物学报，2004,12(3):286-290.

［2］ 李静，何文兴. 麻疯树萜醇Ⅰ对家蚕的毒性及作用机理研究［J］.农药学报，2005,7(1):29-34.

［3］ 谭逢枚.阿托品抢救重症麻疯树果中毒4例［J］.广东医学院学报，1998,16(3):277-278.

［4］ MAKKER H P S,BECKER K.Nutrition studies on rats and fish fed diets containing unheated and heated Jatropha curcas meal of a non-toxic provenance［J］.Plant Foods Human Nutr Dordrecht,1999,53:183-192.

［5］ GOEL G, MAKKER H P S,BECKER K. Phorbol esters: structure,biological activity,and toxicity［J］. International Journal of Toxicology, 2007，26:279-288.

［6］ DEVAPPA R K, MAKKER H P S,BECKER K.Optimization of conditions for the extraction of phorbol esters from Jatropha oil［J］.Biomass and Bioenergy,2010，34(4):223-231.

［7］ MAKKER H P S,ADERIBIGBE A O,BECKER K.Comparative evaluation of non-toxic and toxic varieties of Jatropha curcas for chemical composition,digestibility,protein degradability and toxic factors［J］.Food Chem,1998,62(2):207-215.

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