超臨界流體色譜分離EPA-EE和DHA-EE的基礎(chǔ)研究.pdf

1、EPA和DHA.是人體必須的ω-3不飽和脂肪酸,在治療和防治心腦血管疾病、炎癥、抑制腫瘤以及預(yù)防老年癡呆等方面具有較好的療效. 但是EPA與DHA的功效不同,有必要將二者分離成純品,以充分發(fā)揮各自的功效.從文獻(xiàn)中已經(jīng)提出的分離方法中,超臨界流體色譜(SFC)是比較有前景的.雖然有少數(shù)幾篇有關(guān)的文獻(xiàn),但是內(nèi)容屬于工藝的初步探索.有必要在超臨界色譜的理論基礎(chǔ)方面(吸附等溫線、擴(kuò)散、傳質(zhì)和色譜動(dòng)態(tài)特性等)作系統(tǒng)的研究,使色譜分離的研發(fā)建筑在堅(jiān)

2、實(shí)的工程原理基礎(chǔ)上.從學(xué)術(shù)研究角度來看,至今還沒有系統(tǒng)研究上述理論問題的報(bào)道,所以這一工作也有學(xué)術(shù)意義.本論文的具體工作如下.擴(kuò)散系數(shù)測定 采用Taylor提出的峰擴(kuò)展法(CPB)測定了AA-EE、EPA-EE和DHA-EE在308.15 K至338.15 K和8.42MPa.至29.95 MPa條件范圍內(nèi),在無限稀釋條件下的擴(kuò)散系數(shù).這三種脂肪酸乙酯在超臨界CO<,2>中的擴(kuò)散系數(shù)范圍分別為(5.54至13.47)×10<'

3、-5>cm<'2>.s<'-1>,(5.54至13.80)×10<'-5>cm<'2>.s<'-1>和(5.40至12.80)×10<'-5>cm<'2>·s<'-1>.它隨CO<,2>密度的升高和溫度的降低而降低,主要受CO<,2>密度和粘度的影響;在相同的密度條件下,D<,12>/T基本相同.相同的條件下,脂肪酸的擴(kuò)散系數(shù)比其甲酯或乙酯的擴(kuò)散系數(shù)要小.采用預(yù)測模型Scheibel、Catchpole-King和He-Yu-Su模型得

4、到的預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相比,平均相對偏差均小于2﹪.吸附平衡的研究建立了一套可以在線檢測的、消耗樣品量比較少的靜態(tài)測定吸附平衡數(shù)據(jù)裝置.并在318.15 K至338.15 K溫度范圍內(nèi)和9.98 M.Pa至21.97 MPa壓力范圍內(nèi),研究了超臨界CO<,2>中EPA-EE和DHA-EE在C18鍵合硅膠上的吸附平衡關(guān)系.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,超臨界CO<,2>中EPA-EE和DHA-EE在C18鍵合硅膠上的吸附量隨溫度的上升和CO<,2>密度的增

5、大而減少,并且其吸附等溫線可用BET方程來描述.實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),兩種脂肪酸乙酯在C18鍵合硅膠上的單分子層飽和吸附量范圍分別為(0.039至0.0418)mmol·g<'-1>和(0.040至0.063)mmol·g<'-1>.兩種脂肪酸乙酯在C18鍵合硅膠上的吸附熱隨著吸附量的增大和密度的增大而減小,直至達(dá)到一個(gè)最低值(約為10 kJ.mol<'-1>).此外,還采用特征點(diǎn)洗脫法(ECP),在319.15 K至340.45 K溫度范圍

6、內(nèi)和0.668 gml<'-1>至0.734 g.ml<'-1>密度范圍內(nèi)研究了超臨界CO<,2>中,兩種脂肪酸乙酯在硅膠上的吸附平衡關(guān)系.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,EPA-EE和DHA-EE在硅膠上的吸附等溫線可用Langmuir方程來描述.平衡常數(shù)隨著密度的增大和溫度的上升而減小.在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),兩種脂肪酸乙酯在硅膠上的單分子層飽和吸附量范圍分別為(0.125至0.144)mmolg<'-1>和(0.113至0.131)mmolg<'-1>.

7、兩種脂肪酸乙酯在單位面積C18鍵合硅膠和硅膠上的單分子層飽和吸附量相差不大在(2.8×101至3.9×10<'-7>')mol·m<'-2>范圍內(nèi). 色譜過程動(dòng)態(tài)特性的模型采用速率模型方程描述.EPA-EE和DHA-EE在超臨界流體中色譜分離過程.利用流出曲線擬合的方法研究了CO<,2>流速、溫度和壓力對EPA-EE和DHA-EE在色譜柱內(nèi)傳質(zhì)的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,N隨流速的增大有極大值,kf先隨流速的增大而增大,然后趨于一定

8、值.壓力的增大和溫度的下降會(huì)導(dǎo)致理論塔板數(shù)減少,并使總傳質(zhì)系數(shù)變小.軸向彌散系數(shù)在超臨界流體色譜中對理論塔板高度的貢獻(xiàn)在3.2﹪至16.9﹪之間,并且隨著溫度的降低和壓力的增大而減小.超臨界流體色譜法從魚油中分離提純EPA-EE和DHA-EE 建立了一套適合半制備型超臨界流體色譜的餾分收集方法(固相收集法),在固相收集柱內(nèi)壓力為4 MPa至6MPa時(shí),收集過程的回收率超過95﹪.采用此方法,研究了不同上載量和CO<,2>流速下超臨界CO

9、<,2>中EPA-EE和DHA-EE在C18柱(250ram×10mm LD.)上進(jìn)行分離時(shí)的動(dòng)態(tài)曲線.結(jié)果表明,:EPA-EE和DHA-EE相互之間的分離很好,原料中硬脂酸乙酯、油酸乙酯和AA-EE與EPA-EE不能分離,AA-EE,二十二碳四烯酸乙酯和二十二碳五烯酸乙酯與DHA-EE不能分離.根據(jù)動(dòng)態(tài)曲線,研究了上載量和CO<,2>流速對生產(chǎn)能力、回收率和流動(dòng)相消耗的影響.結(jié)果表明,產(chǎn)品含量要求為90﹪時(shí),色譜柱的生產(chǎn)能力隨著流速的

10、增大而增大;隨載量的增大而增大,但載量過大則生產(chǎn)能力又會(huì)減小.回收率隨載量的增大而明顯減小,CO<,2>消耗量隨載量的變化有最低點(diǎn),在載量為4.076mL·L<'-1>時(shí)為最小.適宜載量為7.13 mL·L<'-1>,流動(dòng)相流速為3.928g.min<'-1>.降低魚油原料中難分離雜質(zhì)的含量,并對半制備結(jié)果在制備柱(250mm×50mm LD.)上進(jìn)行放大.結(jié)果表明,采用不同的魚油原料制備的結(jié)果是不同的. 反相高效液相色譜分離