针对我校新开实验课程《生物质化工技术实验》,研究了适合学生的实验项目“生物油脂的提取与精制”。实验以黄豆为原材料,采用回流浸泡提取豆油,利用硅胶吸附法对豆油进行精制,通过液相色谱法分析豆油主要成分,取得了良好实验效果。结果表明,本实验项目可以作为必开实验项目列入《生物质化工技术实验》课程教学大纲。 In view of the experiment course Biomass Chemical Technology Experiment opened in our uni-versity, the experiment item “Extraction and Refining of biomass oil”, which is suitable for stu-dents, is studied in this paper. Soybean oil was extracted from soybean by reflux immersion and refined by silica gel adsorption. The main components of soybean oil were analyzed by liquid chromatography, and good experimental results were obtained. The results show that the expe-rimental project can be included in the curriculum syllabus of Biomass Chemical Technology Ex-periment as a compulsory experimental project.
朱峰*,赖悦腾,宋照风,翁诗曼,陈佳敏,吴思敏,黄耿昌,卢超文,林思琪
佛山科学技术学院环境与化学工程学院佛山市活性天然产物与功能化学品工程技术研究中心,广东 佛山
收稿日期:2019年3月27日;录用日期:2019年4月11日;发布日期:2019年4月18日
针对我校新开实验课程《生物质化工技术实验》,研究了适合学生的实验项目“生物油脂的提取与精制”。实验以黄豆为原材料,采用回流浸泡提取豆油,利用硅胶吸附法对豆油进行精制,通过液相色谱法分析豆油主要成分,取得了良好实验效果。结果表明,本实验项目可以作为必开实验项目列入《生物质化工技术实验》课程教学大纲。
关键词 :生物油脂,提取,硅胶吸附法,液相色谱,实验研究与实践
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在长期的实验教学改革与创新过程中 [
随着化石资源的日渐枯竭以及不可降解性导致的环境污染,人们迫切需要寻找到能够替代化石资源的新型资源 [
本实验以黄豆为原料制取豆油,目的是使学生掌握浸出法提取生物油脂的原理和技术。
仪器:HERATHERM烘箱(美国赛默飞世尔科技公司),150 B摇摆式高速中药粉碎机(浙江瑞安市永历制药机械有限公司),DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(上海力辰邦西仪器科技有限公司),RV8真空旋转蒸发仪(德国IKA),prep 150型高效液相色谱系统(美国Waters)。
试剂:石油醚(30℃~60℃),乙酸乙酯(A.R.),甲醇(HPLC),无水乙醇(A.R.),柱层析硅胶(200~300目)。
材料:黄豆(市售)。
原材料预处理:将黄豆置于105℃烘箱中烘烤30 min后,粉碎,过50目筛。
回流浸泡提取:准确称取100 g黄豆粉置于500 mL标口锥形瓶中,加入250 mL乙酸乙酯,放入磁力搅拌子,装上回流冷凝管,接通冷凝水,开动搅拌,水浴加热至沸腾,回流搅拌提取30 min,取出锥形瓶,稍冷后抽滤。滤渣再重复提取一次。两次滤液合并,于50℃真空旋转蒸发回收乙酸乙酯,得到粗豆油18.50克,得油率18.50%。
取“2.2.1”得到的粗豆油用石油醚稀释至约25 mL制成样品溶液。
采用干法装柱,以石油醚为装柱溶剂,将50 mL柱层析硅胶(200~300目)装入一根砂芯玻璃层析柱内(40 × 400 mm),待石油醚液面与硅胶面平齐时,沿层析柱内壁四周注入粗豆油样品溶液,并用少量石油醚冲洗内壁,使样品全部被硅胶吸附。然后用150 mL石油醚–乙酸乙酯(80/20, v/v)混合溶剂洗脱。收集洗脱液合并,于50℃真空旋转蒸发回收溶剂,得到纯豆油16.85克,豆油回收率91.08%。
样品准备:取1 mL “2.2.2”得到的纯豆油,用5 mL无水乙醇稀释,制成样品溶液,通过0.45 μm针头式过滤器过滤到样品瓶中。
色谱分析条件:色谱柱:C18 OBDTM柱(19 mm × 250 mm × 5 μm);进样量:500 μL (自动进样);流动相:甲醇;流速:5 mL/min;紫外检测波长:254 nm。
实验原材料可以是黄豆,也可以是花生、芝麻、玉米等油料。不同油料含油量不同,油脂主要成分也不同。本实验选用黄豆为原材料。在提取豆油前,黄豆要进行预处理,即在105℃烘箱中烘烤至少30 min后,粉碎过筛,以获得高的提油率。为了节约学生实验时间,可以在课前提前将黄豆材料进行烘烤。
生物油脂的制取常用方法有熔出法、压榨法和浸出法,具体选用哪种方法跟油料种类有关。从黄豆制豆油,常采用机械压榨法和浸出法。浸出法是一种先进的油脂提取方法,多采用连续方式生产,适宜大规模生产。而浸出法又有索氏提取法、渗漉提取法、热浸提取法和冷浸提取法等等 [
生物油脂是高级脂肪酸的甘油酯,极性较低,可溶于正己烷、石油醚、汽油、乙醚、苯、乙酸乙酯等有机溶剂。本实验提取豆油选用的溶剂乙酸乙酯,是来自于学生《有机化学实验》“乙酸乙酯的制备”得到的实验产品 [
通过浸出法提取得到的粗油脂,含有一定数量的非甘油酯成分,主要包括色素、游离脂肪酸、磷脂、类固醇及蜡等物质。油脂的精制 [
生物油脂的成分分析 [
根据文献 [
图1. 豆油液相色谱图
本实验项目设计通过液相色谱法分析豆油成分,旨在使学生对自己实验产品有更全面的认识,培养学生掌握大型仪器设备的原理和操作方法,同时还可以提高实验中心大型仪器设备的使用率。
本实验项目以黄豆为原材料,通过乙酸乙酯回流浸泡提取豆油,采用硅胶吸附分离纯化豆油,利用液相色谱分析豆油实验产品成分,共三大实验环节,可以充分锻炼学生的实验动手能力。总计耗时约需8学时,建议实验项目设置实验学时为8学时。
本实验项目属于油脂化工和生物化工技术领域,与日常生活联系紧密,并密切结合当前的新能源开发和节能环保热点,引起了学生的极大兴趣。我校广东省化学实验教学示范中心实验条件完全具备,因此,本实验项目可以作为必开实验列入《生物质化工技术实验》课程教学大纲对化工专业学生开出。
本实验产品豆油可以用作下一个实验项目“碱催化油脂制备生物柴油”的实验原料。
本工作得到佛山科学技术学院实验室开放创新基金重点项目(201902)资助。
朱 峰,赖悦腾,宋照风,翁诗曼,陈佳敏,吴思敏,黄耿昌,卢超文,林思琪. “生物油脂的提取与精制”实验研究与实践Experimental Research and Practice on Extraction and Refining of Biomass Oil[J]. 创新教育研究, 2019, 07(02): 189-193. https://doi.org/10.12677/CES.2019.72034