用尿素包合法提取谷甾醇的具體步驟

來源：發(fā)布時間：2024-12-23

尿素包合法提取谷甾醇的具體步驟

一、引言

谷甾醇是一種重要的植物甾醇，具有多種生理功能，如降低dan固醇、抗氧化等。尿素包合法是一種有效提取谷甾醇的方法，它利用尿素與脂肪酸等雜質(zhì)形成包合物，而谷甾醇不參與包合，從而實現(xiàn)谷甾醇與其他雜質(zhì)的分離。這種方法具有操作相對簡單、成本較低等優(yōu)點。

二、實驗準(zhǔn)備

1. 原料選擇與預(yù)處理

? 原料：通常選擇含有谷甾醇的植物油脫臭餾出物或植物油脂等作為原料。例如，大豆油脫臭餾出物是一種常見的原料，因為其含有一定量的谷甾醇以及其他雜質(zhì)如脂肪酸、甘油酯等。

? 預(yù)處理：首先將原料進(jìn)行干燥處理，以去除其中的水分。因為水分會影響后續(xù)尿素包合反應(yīng)的效果。一般可在真空干燥箱中進(jìn)行干燥，溫度設(shè)置在40 - 60℃，干燥時間為2 - 4小時，使原料的含水量降低到0.5%以下。然后將干燥后的原料進(jìn)行粉碎，使其成為均勻的細(xì)粉，這樣有利于后續(xù)與尿素溶液的充分接觸。

2. 試劑與儀器準(zhǔn)備

? 試劑：

? 尿素：作為包合試劑，應(yīng)選擇純度較高的尿素，一般分析純即可。

? 有機溶劑：常用的有機溶劑有甲醇、乙醇、bing酮等。這些有機溶劑用于溶解原料和尿素，其中乙醇是比較理想的選擇，因為它具有適中的溶解性和揮發(fā)性。還需要準(zhǔn)備一些用于洗滌和重結(jié)晶的溶劑，如正己烷、石油醚等。

? 其他試劑：如氫氧化鈉等堿液，用于皂化反應(yīng)（如果原料中有較多的甘油酯）。

? 儀器：

? 加熱攪拌裝置：帶有溫度控制和攪拌功能的油浴鍋或水浴鍋，用于在反應(yīng)過程中控制溫度和攪拌速度，使反應(yīng)充分進(jìn)行。

? 過濾裝置：包括布氏漏斗、濾紙、抽濾瓶等，用于過濾分離包合物和濾液。

? 結(jié)晶容器：如燒杯、錐形瓶等，用于結(jié)晶和重結(jié)晶操作。

? 干燥設(shè)備：真空干燥箱或普通烘箱，用于干燥蕞終的谷甾醇產(chǎn)品。

三、提取步驟

（一）皂化（如果需要）

1. 反應(yīng)體系配置

? 如果原料中含有較多的甘油酯，需要進(jìn)行皂化反應(yīng)。將預(yù)處理后的原料放入三口燒瓶中，加入適量的乙醇（原料與乙醇的體積比一般為1:3 - 1:5），再加入氫氧化鈉溶液。氫氧化鈉的加入量根據(jù)原料中酯的含量而定，一般使氫氧化鈉的濃度在1 - 2mol/L左右。

2. 反應(yīng)條件控制

? 開啟攪拌裝置，攪拌速度控制在200 - 300r/min。將反應(yīng)體系在70 - 80℃的水浴或油浴中加熱反應(yīng)2 - 3小時。在反應(yīng)過程中，要注意觀察反應(yīng)體系的變化，確保甘油酯充分皂化，生成脂肪酸鹽和甘油。

3. 后處理

? 皂化反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻至室溫。然后加入適量的水（水的體積與乙醇體積相當(dāng)），使脂肪酸鹽溶解在水中。轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，靜置分層，下層為含有脂肪酸鹽的水層，上層為含有谷甾醇等的有機層。分離出有機層，用無水硫酸鈉干燥，除去其中的水分。

（二）尿素包合反應(yīng)

1. 尿素溶液制備

? 稱取適量的尿素（尿素與原料的質(zhì)量比一般為2 - 3:1），放入裝有有機溶劑（如乙醇）的燒瓶中。尿素與乙醇的質(zhì)量體積比一般為1:3 - 1:5（g/mL）。在攪拌的條件下，加熱使尿素完全溶解，溶解溫度一般為70 - 80℃。

2. 包合反應(yīng)進(jìn)行

? 將經(jīng)過皂化和干燥處理后的原料有機層（如果沒有皂化步驟，就是預(yù)處理后的原料）緩慢加入到上述尿素溶液中。開啟攪拌裝置，攪拌速度控制在100 - 200r/min，在攪拌的同時緩慢降低溫度。降溫速度一般為1 - 2℃/min，當(dāng)溫度降至10 - 20℃時，停止降溫，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2 - 4小時。在這個過程中，尿素會與脂肪酸等雜質(zhì)形成包合物，而谷甾醇不參與包合，留在溶液中。

3. 分離包合物和濾液

? 反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至過濾裝置中進(jìn)行過濾。在過濾過程中，包合物會留在濾紙上，而含有谷甾醇的濾液會通過濾紙進(jìn)入抽濾瓶中。過濾時可以采用減壓抽濾的方式，以加快過濾速度。

（三）谷甾醇的分離與提純

1. 濃縮濾液

? 將過濾得到的濾液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，在40 - 50℃的溫度下，減壓濃縮濾液。使濾液的體積減小到原來的1/3 - 1/5，這樣可以提高谷甾醇的濃度，有利于后續(xù)的結(jié)晶操作。

2. 結(jié)晶操作

? 在濃縮后的濾液中加入適量的正己烷或石油醚（加入量與濃縮后濾液體積相當(dāng)），然后緩慢攪拌，使溶液混合均勻。將溶液轉(zhuǎn)移至結(jié)晶容器中，用保鮮膜封住容器口，并用針在保鮮膜上扎幾個小孔，以利于溶劑緩慢揮發(fā)。將容器放置在溫度較低的環(huán)境中（如4 - 10℃），讓谷甾醇緩慢結(jié)晶析出。結(jié)晶時間一般為12 - 24小時。

3. 重結(jié)晶（如果需要）

? 如果di一次結(jié)晶得到的谷甾醇純度不夠，可以進(jìn)行重結(jié)晶。將結(jié)晶產(chǎn)物用少量的熱溶劑（如正己烷或石油醚）溶解，然后按照上述結(jié)晶操作的方法再次進(jìn)行結(jié)晶。通過重結(jié)晶可以進(jìn)一步提高谷甾醇的純度。

4. 干燥處理

? 將結(jié)晶后的谷甾醇產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥。如果采用真空干燥箱，溫度設(shè)置在40 - 50℃，真空度為0.08 - 0.09MPa，干燥時間為2 - 4小時。干燥后的谷甾醇產(chǎn)品可以進(jìn)行純度檢測和保存。

四、純度檢測

1. 高效液相色譜法（HPLC）

? 樣品制備：將提取得到的谷甾醇產(chǎn)品用適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ缂状迹┤芙?，制成一定濃度的樣品溶液?

? 色譜條件：一般采用反相色譜柱，如C18柱。流動相可以是甲醇 - 水（體積比90:10 - 95:5），流速為0.8 - 1.2mL/min，檢測波長為205 - 210nm。

? 純度計算：通過與標(biāo)準(zhǔn)品的色譜峰對比，根據(jù)峰面積計算谷甾醇的純度。

2. 氣相色譜法（GC）

? 樣品制備：需要對谷甾醇樣品進(jìn)行衍生化處理，如硅烷化。將樣品與衍生化試劑（如N - 甲基 - N - （三甲基硅烷基） trifluoroacetamide）在一定條件下反應(yīng)，使谷甾醇轉(zhuǎn)化為適合氣相色譜分析的衍生物。

? 色譜條件：采用毛細(xì)管色譜柱，如HP - 5柱。載氣為氮氣，流速為1 - 2mL/min，進(jìn)樣口溫度為280 - 300℃，檢測器溫度為300 - 320℃。程序升溫條件可以根據(jù)具體情況設(shè)置，如從150℃以10℃/min的速度升溫至300℃。