谷维素和谷甾醇
1)、制取谷维素
谷维素是数种阿魏酸酯的混合物,它存在于谷类植物种子中,为脂质的伴随物。在种子的皮层和胚芽处,谷维素含量较高,其它部分含量极微。
谷维素在米糠层中的含量0.3%~0.5%。米糠在加工制油时,溶于油中的谷维素在溶剂浸出时为混合油所带出,所以毛米糠油中谷维素的含量较高,为胚芽油、小麦胚芽油、大麦胚芽油、稞麦胚芽油、亚麻油、菜子油等中,虽然也有阿魏酸酯存在,但含量很低。所以,谷维素都是从毛米糠油中提取。
谷维素作为一种较新的药品,对周期性精神病、脑震荡后遗症、妇女更年期综合症、血管性头疼、高血脂症、慢性胃炎等具有良好疗效。谷维素对动植物生长有促进作用,可用于特制畜用针剂。利用谷维素能降低皮肤微血管的脆性和通透性,制成1%和2%的谷维素护肤膏,经常使用可以增大皮肤表面的血流量,升高皮肤表面温度,特别是对四肢皮肤微血管循环机能有很好的促进作用。
此外,随着生产成本的降低,谷维素可以作为食品添加剂,在饮料、面包、饼干中添加,作为抗氧化剂;尤其在老年食品中添加,可以降低胆固醇的吸收。
(1) 谷维素的提取工艺过程
谷维素主要是从米糠油中提取。目前国内提取方法常采用弱酸取代法。弱酸取代法的工艺特点是在捕集了谷维素的皂脚中直接加入甲醇碱液,使中性油及谷维素全部皂化,冷却分离出类脂物,然后加弱酸或弱酸盐调节,使谷维素钠盐分解,降温后谷维素从溶液中析出,分离出甲醇溶液。谷维素粗品经精制得到符合标准的产品。弱酸取代法工艺过程较少,生产周期短,设备较简单,成本低,得率较高。
弱酸取代法的工艺过程为:
碱液 甲醇碱液 弱酸或弱酸盐 溶剂
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米糠皂脚预皂化→皂基全皂化→冷却分离→弱酸酸析→冷却分离→洗涤干燥→谷维素产品
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类脂物 母液回收 溶剂回收
(2)、操作说明
①皂脚的预皂化:捕集碱炼皂脚中含有较多的中性油与水分,静置容易分层,影响下一个工艺投料的均匀性,使工艺不易掌握。若加适量碱进行皂化,则能改善皂脚的物理性能,获得较好的均匀性与流动性。
②甲醇碱液全皂化:预皂化得到的皂基除去水分、肥皂外,剩余部分是中性油、谷维素、类脂物等。甲醇碱液全皂化是使谷维素转变成钠盐,使预皂化时剩下的中性油全部转化为肥皂,并利用谷维素在甲醇碱液中溶解的特性,达到与难溶解、易结晶、难结晶及不皂化的类脂物相分离的目的。
③酸析反应:溶于甲醇溶液中的谷维素钠盐,可以被弱酸或弱酸盐分解还原为谷维素,而谷维素在酸性的甲醇溶液中结晶,因而能离析出来。
④洗涤干燥:粗谷维素含有脂类、色素及无机盐等,根据谷维素的色泽,加入适量的石油醚浸洗,浸泡时间不少于16h,然后进行真空过滤。浸洗数应以谷维素外观变白、不发粘为准,一般1~2次。
经石油醚浸洗的谷维素含有无机盐,在除去石油醚后粉碎,用85℃左右的蒸馏水洗涤数次,直至谷维素无咸味为止。
经蒸馏水洗涤的谷维素滤干后,粉碎过筛,进行烘干,温度70℃左右,干燥2~3h,再真空干燥2~3h。
(3)、产品质量指标
谷维素含量95%以上,色泽发白,挥发物含量1%以下,灰分含量0.3%以下。
2) 制取谷甾醇
谷甾醇又名谷固醇。从米糠油皂渣提取的谷甾醇是一种植物甾醇的混合物,其中60%~72%是β-谷甾醇。
植物甾醇是一类具有生理价值的物质,可用于合成调节水、蛋白质、糖和盐代谢的甾醇激素。植物甾醇作为治疗心血管疾病、抗哮喘、抗皮肤鳞癌、治疗顽固性溃疡的药物已被应用或正在做临床试验,用氧化谷甾醇法生产的雄甾-4-烯-3,17-二酮是类固醇药的中间体,可用以制造口服避孕药和治疗高血压药等。甾醇还可以用作养蚕业中代替桑叶的混合饲料的添加剂,增进蚕的食欲。此外,甾醇还用于化妆品工业等。
从米糠油皂脚提取谷维素后的残渣中制取谷甾醇的基本方法是:烘干残渣,加入丙酮沸提,利用β-谷甾醇和非甾醇物质在低温丙酮中溶解度不同而将非甾醇物质分离。
8.5.9 制取糠蜡和三十烷醇
1) 制取糠蜡
糠蜡是米糠油精炼时的副产物。米糠油中的糠蜡含量通常为3%~5%,糠蜡是一种混合物,是由高级脂肪酸与高级一元醇所组成的酯类化合物。
糠蜡的用途很广,可用作电气的绝缘材料和制造蜡纸、复写纸、地板蜡、皮鞋油、抛光膏及水果喷洒保鲜剂、润滑剂等的原料。
米糠油中的糠蜡在油温低时结晶析出并悬浮于油中而使油浑浊,在油温高时则溶于油中呈透明状态。
在毛糠油精制过程中经脱酸、脱色、脱臭等工序后,再经脱蜡工序获得的粗蜡,在油厂称为蜡糊(也称糠蜡油)。蜡糊包括糠蜡和油脂两部分,其中糠蜡含量为40%~50%,油脂含量为50%~60%。
从蜡糊中制取糠蜡就是把油脂及其它混杂物从蜡糊中分离出来,以获得纯度较高,能适应不同用途的精制糠蜡。糠蜡的制取方法一般有压榨皂化法、溶剂萃取法。目前,在植物油厂采用较多的是用压榨皂化法来制取糠蜡。
压榨皂化法的原理 压榨皂化法是先将蜡糊进行压榨得到毛蜡,然后利用糠蜡的难皂化性质,用稀碱皂化其中的油脂,使其与糠蜡分开。
压榨皂化法的生产工艺 皂化法的生产工艺流程:
碱液 次氯酸钠
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蜡糊→压榨→熔化→皂化→水洗→漂白→脱水→成形
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糠油 废水
2 ) 制取三十烷醇
三十烷醇是一种新型的植物生长调节剂,它能促进细胞分裂,改善细胞膜透性,促进硝酸还原酶、淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶的活性。
三十烷醇在米糠油中含量最高,一般可以在糠腊中提取。
三十烷醇在农业生产中具有较高应用价值,用于浸种,可提高发芽率,促进生根和幼苗生长;喷洒植株,可促进根系生长和对土壤中水分、氮、磷等养分的吸收;促进光合作用,增加叶绿素含量;加速茎叶生长,增加干物重;促进开花,调节花时;提高结实率、坐果率、保铃率,从而增加粒重、果重,显著提高农作物产量;此外,在一些作物上还表现有促进早熟,提高品质,增强作物抗病、耐旱、耐寒、抗倒伏能力等。
以米糠蜡为原料生产三十烷醇的工艺流程如下:
碱 氯化钙 丙酮 酸 水 石油醚
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糠蜡→皂化→静置置换→萃取→冷冻过滤→酸化水洗→真空分馏→结晶→三十烷醇
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脂肪酸钙 滤液 其它脂肪醇溶液回收
8.5.10 取维生素E
毛糠油高温高真空脱臭馏出物含维生素E,即生育酚,达5%~15%,糠油中天然维生素E的提取,国内尚无先例。日本日清制油株式会社横滨矶子场是利用植物油高温高空脱臭时的馏出物为原料提取天然维生素E的工厂。粗制工序主要作用是去杂,采用离心分离机。浓缩工序利用离子交换树脂进行吸附,并借树脂对维生素E吸附差别,将α和β型分开。精制工序采用分子蒸馏机在蒸馏温度220℃、真空度0.133帕的高真空下蒸馏一次,经脱臭制得成品。
8.5.11 脱脂米糠制作饲料和米糠蛋白
脱脂糠分为糠饼和糠粕两种,主要用来制作配合饲料。我国广大农村历来用米糠作饲料,这是不合理的。因为米糠提油后,除脂肪外,几种主要成分没有受到损失,而且因解脂酶活性被抑制,其质量稳定,便于贮藏。脱脂糠中蛋白质的氨基酸总量及其组成均与大豆相差不大,实践证明,脱脂糠用来喂猪饲效良好。日本等发达国家都是以脱脂糠作饲料。
脱脂米糠含15%~20%的蛋白质。从中提取植酸钙镁后,经碱液提取和等电点沉淀,还可制得优质的米糠蛋白。它的蛋白质含量可高达94%~99%,营养价值可与大米的内胚层蛋白质相当。
将脱脂米糠干燥、筛选分级,还可得到含脱脂米糠粉量50%的食用米糠粉。