工艺性质

2024-05-11

工艺性质（精选六篇）

工艺性质篇1

1材料与方法

1.1材料与设备

原料:糯米淀粉, 蚌埠市兄弟粮油食品科技有限公司生产;氯乙酸钠、无水乙醇、氢氧化钠、PAN指示剂、硝酸银均为分析纯。

主要仪器:增力电动搅拌器 (江苏金坛市金城国胜实验仪器厂) 、电热真空干燥箱ZK-82A型 (上海实验仪器厂有限公司) 、旋转黏度计NDJ-4 (上海天平仪器厂) 、红外分光光度计Thermo Nicolet FTIR200 (日本分光株式会社) 。

1.2试验设计

1.2.1 Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值对CMS取代度的影响试验。在反应体系中水的质量分数17%, 醚化温度70℃, 醚化时间3 h, 研究Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值为2.2、2.6、3.0、3.4、3.8、4.2、4.6情况下对取代度的影响。

1.2.2 CH2Cl COOH用量对CMS取代度的影响试验。Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值为3.0, 体系中水的质量分数17%, 醚化温度70℃, 醚化时间3 h, 研究CH2Cl COOH与淀粉摩尔比值为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7时对取代度的影响。

1.2.3醚化温度对CMS取代度的影响试验。CH2Cl COOH与淀粉摩尔比值为0.3, Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值为3.0, 体系中水的质量分数为17%, 醚化时间3 h为试验条件, 研究醚化温度为40、50、60、70、80、90℃下的取代度。

1.2.4醚化时间对CMS取代度的影响试验。固定CH2Cl COOH与淀粉摩尔比值为0.3, Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值为3.0, 体系中水的质量分数为17%, 醚化温度70℃为试验条件, 研究醚化时间为1、2、3、4、5、6 h下的取代度。

1.2.5体系含水量对CMS取代度的影响试验。以CH2Cl COOH与淀粉摩尔比值为0.3、Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值为3.0、醚化温度70℃、醚化时间3 h为试验条件, 研究体系含水量为7%、12%、17%、22%、27%时产品取代度。

1.2.6交联羧甲基淀粉性质和结构表征的研究试验。测定糯米原淀粉和交联羧甲基淀粉的淀粉糊的透光率、黏度, 进行抗相分离, 比较抗冻性, 同时测定2种淀粉红外结构表征。

1.3试验过程

羧甲基淀粉的干法制备:取糯米淀粉25.0 g与指定量的氢氧化钠充分混合均匀后以喷雾方式加入一定量的水, 在指定温度和时间下搅拌碱化反应, 碱化结束后, 冷却至室温, 再加入定量粉末状一氯乙酸, 充分混匀后在指定温度和时间下进行搅拌醚化反应, 反应结束后, 冷却至室温。所得产品用质量分数为80%的甲醇水溶液100 m L洗涤1 h, 并加入盐酸中和未反应的碱至中性, 抽滤, 用质量分数为80%的甲醇水溶液洗涤滤饼, 至无氯化钠 (用硝酸银水溶液检验) , 滤饼在干燥箱中干燥12 h, 得到白色粉末状羧甲基淀粉 (CMS) , 取样105℃恒重后, 用铜盐沉淀法测其取代度。

1.4测定项目与方法

淀粉羧甲基取代度 (DS) 的测定[2], 淀粉红外结构表征[2], 淀粉黏度性质测定[2,3], 淀粉糊透光率的测定, 淀粉透光率的测定[3], 淀粉抗相分离的测定[4], 淀粉抗冻性的测定[4], 均按照文献方法进行。

2结果与分析

2.1羧甲基淀粉干法制备工艺的影响因素

2.1.1 Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值对CMS取代度的影响。由图1可知, 取代度在Na OH用量逐渐增加时, 先逐渐升高后降低。取代度的最大值出现在Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值为3.0时, 之后, 随着Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值增加, 取代度逐渐减小。造成这一现象的原因可能是碱能够在淀粉活化的过程中, 将淀粉上的羟基变成亲核能力较强的负氧离子, 促使生成更多的淀粉钠盐, 使得酶化反应处于较为活跃的状态。但是碱的浓度较大时, 不利于CH2Cl COOH渗透进入淀粉颗粒中, 从而使得取代度下降。因此, 试验结果表明, Na OH与CH2Cl COOH摩尔比值以3.0为最佳。

2.1.2 CH2Cl COOH用量对CMS取代度的影响。由图2可知, 随着CH2Cl COOH用量的增加, 取代度呈上升趋势, 当CH2Cl COOH与淀粉的摩尔比值为0.3时, 取代度达到最高值0.54, 之后取代度略微降低。随着CH2Cl COOH用量增加, 促使醚化反应向生成产物的方向移动, 从而促进取代反应;但随着CH2Cl COOH用量继续增加, 淀粉中可反应的羟基量相对减少, 反应速率也就相应降低, 并且导致副反应速率加快, 增大了生成羟基乙酸钠的几率, 因此反应效率下降。试验表明, CH2Cl COOH与淀粉的摩尔比值定为0.3较为合适。

2.1.3醚化温度对CMS取代度的影响。由图3可知, 在酶化温度由40℃上升到70℃的过程中, 取代度随着温度的升高逐渐增加, 在70℃时达到最高值为0.54。当酶化温度超过70℃时, 温度继续增加, 取代度降低。当温度在一定范围逐渐升高时, 淀粉颗粒的膨胀性和反应试剂流动性升高, 羧甲基化反应速度高。但当温度升高超过某一范围, 蛋白质逐渐变得黏稠、胶化, 反应试剂不能顺利进入, 操作不便;而且高温下淀粉和氯乙酸稳定性变差, 致使取代度下降。要使产品取代度达到最大, 最佳醚化温度为70℃。

2.1.4醚化时间对CMS取代度的影响。由图4可知, 在70℃的醚化温度下, 醚化时间为3 h时, 取代度达到最高为0.54, 超过3 h后取代度提高缓慢。在其他条件相同时, 反应时间延长, 反应物接触时间逐渐增加, 有利于反应进行, 能够获得较高取代度。但当反应进行一段时间后, 反应逐渐进入平衡状态, 延长反应时间, 对反应影响不大, 取代度趋于稳定。故醚化温度为70℃时, 醚化反应时间以3 h为宜。

2.1.5体系含水量对CMS取代度的影响。由图5可知, 在体系含水量小于17%时, 随着体系含水量的增加, 取代度逐渐增加;但当体系含水量大于17%时, 再增加体系含水量, 取代度逐渐减少。在体系含水量为17%时, 取代度达到最大0.54。含水量过少, 体系内使淀粉糊化、降解, 反应体系发黏, 反应难以进行, 导致取代度和反应效率降低。因此, 体系含水量必须控制在一定范围之内[5]。在该试验条件下, 体系含水量以17%为宜。

2.2交联羧甲基淀粉性质和结构表征的研究

2.2.1淀粉糊透光率测定。原淀粉及羧甲基糯米淀粉分散于蒸馏水中制成淀粉糊所测定的透明度结果如图6所示。可以看出, 原糯米淀粉透光率很低, 主要因为糯米淀粉凝沉性较强, 但引入亲水性羧甲基后, 降低了淀粉的凝沉性, 致使羧甲基糯米淀粉透光率比原淀粉高。

2.2.2淀粉黏度的测定。原糯米淀粉、羧甲基糯米淀粉分别测得在25、90℃时黏度变化情况, 结果如图7所示。可以看出, 原淀粉及羧甲基淀粉在低温时的黏度都比高温时的黏度高, 羧甲基淀粉在高温和低温情况下黏度均比原糯米淀粉高, 这主要是因为淀粉分子中引入亲水性羧甲基, 且糯米淀粉作为高分支淀粉具强大的立体网状结构, 分子链间相互缠结, 因而具有较高的黏度[6]。

2.2.3抗相分离。原淀粉和羧甲基糯米淀粉充分糊化后静置2周观察, 所得结果如表1所示。可以看出, 原糯米淀粉较易离水分层, 而羧甲基糯米糊液不易离水分层。说明羧甲基糯米淀粉稳定性较好。

2.2.4抗冻性。完全糊化后的原糯米淀粉和羧甲基糯米淀粉经冷冻处理后, 观察解冻情况, 结果如图8所示。可以看出, 原糯米淀粉和羧甲基糯米淀粉经冷冻处理后, 都可得到粗糙的纤维状结构, 而且分离出一部分水 (渣水分离) , 并有分层, 但上层液浑浊。说明原糯米淀粉和羧甲基糯米淀粉分子结构比较稳定。

2.2.5淀粉红外结构表征测定。原糯米淀粉和羧甲基糯米淀粉的红外光谱图见图9。可以看出, 与原淀粉相比, 羧甲基淀粉除在760/cm和950/cm有淀粉特征吸收峰外, 在1605/cm和1432/cm处还有羧酸盐-COO-的特征吸收峰, 证明淀粉分子上已经接入了羧甲基基团, 产物为羧甲基淀粉目的产物。

3结论与讨论

采用干法制备羧甲基糯米淀粉的最佳工艺条件为:CH2Cl COOH与淀粉的摩尔比值为0.3, Na OH与CH2Cl COOH的摩尔比值为3.0, 反应体系含水量为17%。碱化温度35℃, 反应60 min;醚化温度70℃, 时间3 h, 获得羧甲基糯米淀粉取代度为0.54。羧甲基淀粉透明度明显提高, 黏度显著升高, 抗相分离和抗冻性能力强, 表明羧甲基糯米淀粉具有较好的结构稳定性。

参考文献

[1]李雪晶, 马嘶鸣, 赵景峰.高粘度羧甲基淀粉钠的应用和市场前景[J].化工进展, 2002, 21 (7) :511-513.

[2]杨玉玲, 周凤娟, 李新华.交联—羧甲基复合变性淀粉的制备及性能研究[J].中国粮油学报, 2001, (6) :47-50

[3]袁怀波, 曹树青, 王步强, 等.交联—羧甲基木薯淀粉的合成及性质研究[J].中国粮油学报, 2007, 22 (5) :62-66.

[4]刘泽民.交联—羧甲基复合变性淀粉的合成[J].郑州工程学院学报, 2004, (3) :36-39.

[5]ROERDERN D L, WESSELS C D.Process for the dry cationization of starch:US, 5241061[P].1993.

原油性质及常减压工艺流程篇2

第一章

原油的组成及性质

一、原油的一般性状

原油（或称石油）通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般介于0.80～0.98之间。

二、原油的元素组成

基本由五种元素组成，即碳、氢、硫、氮、氧

其中各元素的质量分数一般为：碳83.0～87.0%，氢11.0 ～ 14.0%，硫0.05 ～ 8.00%，氮0.02 ～ 2.00%，氧0.05 ～ 2.00% 另外还有含量非常少的微量金属，含量处在百万分级至十亿分级范围，主要有：钒（V）、镍（Ni）、铁（Fe）、铜（Cu）、钙（Ca）、钠（Na）、钾（K）、砷（As）等59种微量元素

其中有些元素对石油的加工过程，特别是对催化加工中的催化剂有很大影响，会使催化剂失活或减活

三、原油的馏分组成

原油是一个多组分的复杂混合物，其沸点范围很宽，从常温一直到500℃以上。所以，在原油加工利用时，必须先对原油进行分馏。

分馏就是按照组分沸点的差别将原油“切割”成若干“馏分”，每个沸点范围简称为馏程或沸程。

一般的馏分划分：

常压蒸馏的初馏点到200（或180）℃之间的轻馏分称为汽油馏分（也称轻油或石脑油馏分）

常压蒸馏200(或180)～ 350℃之间的中间馏分称为煤柴油馏分或称常压瓦斯油（简称AGO）

相当于常压下350 ～ 500℃的高沸点馏分称为减压馏分或称润滑油馏分或称减压瓦斯油（简称VGO）

减压蒸馏后残留的>500℃的油称为减压渣油（简称VR）

同时，我们也将常压蒸馏后>350℃的油称为常压渣油或常压重油（简称AR）

 注意：馏分并不是石油产品，石油产品要满足油品规格的要求，还需要将馏分进行进一步加工才能成为石油产品。

四、原油馏分的烃类和非烃类组成

从化学组成来看，石油中主要含有烃类和非烃类这两大类。

烃类和非烃类存在于石油的各个馏分中，但因石油的产地及种类不同，烃类和非烃类的相对含量差别很大。同时在同一原油中，随着馏分沸程增高，烃类含量降低而非烃类含量逐渐增加。

石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃构成，一般石油中不含有烯烃。

通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。

石油中的非烃类化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物以及胶状沥青状物质

石油中含硫化合物主要有硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、二硫化物（RSSR）和噻吩等。在石油的某些加工产物中还含有硫化氢（H2S）。

含氮化合物主要有吡啶、吡咯、喹啉和胺类（RNH2）等。

含氧化合物主要有环烷酸和酚类（以苯酚为主），此外还含有少量脂肪酸。在炼油生产中常把环烷酸和酚叫做石油酸。

五、原油的分类

按组成分：石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；

按硫含量分：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；

按比重分：轻质原油、中质原油、重质原油三类。

六、我国原油的一般性质

与国外原油相比，我国主要油区原油的性质特点是：

⑴凝点及蜡含量较高、庚烷沥青质含量较低、相对密度大多在0.85～0.95之间，属偏重的常规原油。⑵含硫低，多为低硫和含硫原油；含氮量偏高。⑶含镍高，含钒低。

第二章

常减压装置概述

一、装置简述

本装置是我厂石油加工的龙头部分，年设计加工原油30万吨。（操作弹性：25～35万吨/年），依据胜利油田101库原油性质，由华东勘探设计院设计，装置为燃料型，主要加工胜利混合原油和部分散油。

装置分两种生产方案进行设计：方案Ⅰ：溶剂油—柴油方案方案Ⅱ：汽油—煤油—柴油方案

可以生产常顶直馏汽油，190#溶剂油，200#溶剂油，煤油（260#溶剂油），0#（或-10#）柴油，常压蜡油，减压蜡油和减压渣油。

设计以方案Ⅱ为主，两种生产方案可以任意选择

常压塔设有四个侧线，常一线为煤油，常二线为柴油，常三线为润滑油原料，常四线为催化原料

减压塔设三个侧线，所出蜡油供催化用，减压渣油作为丙烷脱沥青原料、生产甲醇基础原料及催化掺炼和锅炉房燃料

装置压缩风（非净化风和净化风）由催化空压站供给，锅炉供给0.7～0.8MPa的饱和蒸汽及0.4～0.5MPa的软化水，新鲜用水取自我厂自备水井，装置北侧设有循环水装置，供30万常减压装置使用循环水。

二、装置特点

1、为降低装置能耗，常压塔前设有闪蒸塔；减压塔为燃料型，不设汽提塔

2、该装置由一脱四注，常减压蒸馏及产品电化学精制三部分组成3、减压塔采用新型高效板波纹填料新技术及“干式”减压蒸馏新工艺

4、为提高减压塔内的喷淋效果，采用新型组合式液体分布器

5、考虑到将来处理能力有扩大的可能性，工艺流程和重要设备（如常减压塔、常减压炉、电精制设备）及管桥，冷换框架等设备都留有一定的富裕量

三、装置节能工艺

1、换热流程采用了优化换热网路方案

2、常压炉和减压炉采用集合烟道，并设置回转式空气预热器

3、采用大直径低速减压转油线及全填料“干式”减压工艺，降低了减压炉出口温度，从而降低了原油加工单位能耗

4、调整操作条件，合理分配分馏塔的回流取热比例

5、常压、减压塔顶瓦斯引入常压炉烧掉，以减少环境污染并节约能量

常压塔体结构图

第三章

常减压工艺简介

一、常压精馏塔工艺原理

精馏操作是根据不同组分具有不同的挥发度（蒸气压），通过能量分离剂(热量)的引入使汽、液或汽液混合物多次部分汽化和部分冷凝，从而达到分离目的的一种分离方法。

连续精馏以进料口为界分精馏段和提馏

段。塔内装有提供汽液两相接触的塔板或填料。塔顶馏出物冷凝后，部分作为塔顶产品，其余作为塔顶回流（轻组分浓度很高）送回塔顶，塔底再沸器加热塔底液体以产生一定量的气相回流（轻组分含量很低，温度较高）。由于塔顶回流和塔底气相回流作用，沿着精馏塔高度建立了两个梯度：①温度梯度，即自塔底至塔顶温度逐渐降低；②浓度梯度：即气液相物流的轻组分自塔底至塔顶逐渐升高。由于这两个梯度，气液相互相接触，传质传热，达到平衡而产生新的平衡的气液两相，使气相中的轻组分和液相中的重组分分别得到提浓。

常压蒸馏工艺流程简图

精馏塔的基本控制方案有两种：

（1）按精馏段指标控制

（2）按提馏段指标控制

以按精馏段指标控制为例讲述，其控制方案见下图

 取精馏段某点成分或温度为被调参数，而以回流量LR、馏出液量D或塔内蒸汽量VS作为调节参数。

 用精馏段塔板温度控制回流量LR，并保持塔内蒸汽流量VS恒定，这是精馏段控制中最常用的方案

二、减压精馏塔工艺原理

原油中的350℃以上的高沸点馏分是馏分润滑油和催化裂化、加氢裂化的原料，但是由于在高温下会发生分解反应，所以在常压塔的操作条件下不能获得这部分馏分，只能在减压和较低的温度下通过减压蒸馏取得。减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和它的抽真空系统。

三、常减压装置工艺简介

（一）、常减压部分

45℃左右的原油自罐区由泵压送到装置，经计量后进入原油换热系统，换热至113 ℃后，顺序经混合阀进入一级电脱盐脱水罐（容-101）、二级电脱盐脱水罐（容-102A）、三级电脱盐脱水罐（容-102B），在电场作用下进行脱盐脱水后，将原油中含盐量脱到3mg/L以下，含水量脱到0.2%以下，为提高原油的脱盐率，在一、二、三级混合阀前注水、破乳剂，对减压塔的基本要求是在尽量避免油料发生分解反应的条件下尽可能多的拔出减压馏分油。脱后的原油经换热系统升温至230℃后进入闪蒸塔（塔-101）进行闪蒸分离，从闪蒸塔顶出来的油气直接进入常压塔（塔-102）第27层塔盘上，闪底油经泵抽出增压后继续换热至288℃，进入常压炉（炉-101），加热至363℃后，进常压塔进行分离。

从常压塔顶出来的油气，经空冷器冷却到70℃后进入常顶回流罐（容-103）进行油水分离。常压塔所需热回流油由泵从容-103中抽出打回常压塔顶，容-103中未凝油气经冷凝器冷凝到40℃后进入常顶产品罐（容-104）进行油水分离。常顶油自容-104由泵抽出打入汽油碱洗水洗电离器（容-109）进行电化学精制。

常一线油自常压塔第30或32层塔盘自流入常压汽提塔（塔-103）上段，经汽提后由泵抽出换热至45℃后，与常二线合并进入柴油碱洗水洗电离器（容-111）进行电化学精制，汽提油气返回常压塔第33层塔盘上。

常二线油自常压塔第18或20层塔盘自留入汽提塔中段，经汽提后，由泵抽出经换热器、冷凝器冷却至60～70℃后，与常一线合并进入容-111柴油碱洗水洗电离器进行电化学精制。汽提油气返回常压塔第21层塔盘上。

常三线油自常压塔第8或10层塔盘自留入汽提塔下段，经汽提后，由泵抽出经换热器、冷凝器冷却至70℃后，进入混合重油线出装置，汽提油气返回常压塔第12层塔盘。

常四线自常压塔第5层塔盘抽出后直接与常三线合并进入汽提塔。

常压塔设有一个顶循环回流和两个中段回流，以便调整塔内气液相负荷分布，回收热量。

常顶循环回流油自常压塔第38层塔盘由泵抽出后换热温度降至70℃后返常压塔第40塔盘。

常一中回流油自常压塔第26层塔盘由泵抽出后换热温度降至146℃后返常压塔第28层塔盘。常二中回流油自常压塔第14层塔盘由泵抽出后换热温度降至219℃后返常压塔第16层塔盘。

常底油经泵抽出增压进入减压炉（炉-102），加热至380℃经低速转油线进入减压塔（塔-104）进行分离，减顶油气自减顶挥发线引出，经过减顶一、二、三级抽空器和减顶一、二、三级抽空水冷器，冷却至50℃，冷凝出的油和水经大气腿自流入减顶分水罐（容-105），减顶油在此分出后由泵抽送出装置，减顶真空度维持在99.32KPa（745mmHg）左右。

减压塔内设三段填料，三层集油箱及三个组合式液体分布器，上二层填料为金属板波纹填料，下层为金属环矩鞍填料。

减一线油由泵从减压塔的第一层集油箱抽出，经换热后温度降至80℃，一部分作为产品出装置，一部分经冷凝器冷却到40℃返回减压塔第一段填料的上部作为减顶回流油。

减二线油由泵从减压塔的第二层集油箱抽出，一路经换热温度降至80℃出装置，一路经换热冷却到185℃作为第二段填料的回流油返回该填料的上部，一路无需冷却作为轻洗油返回第三段填料的上部。

减压过汽化油（减三线油）由泵从减压塔的第三层集油箱抽出，一部分无需冷却作为重洗油返回第三段填料上部，一部分与减二线合并经换热冷却到80℃进入混合重油线出装置，在未换热前，引一支路至常底油泵入口，当降量生产或常底油流量波动时，可投用该设备线以防减压炉炉管结焦。

减压渣油由泵从减压塔底抽出，换热冷却至120℃后，一路出装置，一路与减二线减三线合并入混合重油线出装置。

（二）、一脱四注部分

新鲜水与电脱盐罐切出的含盐污水换热后分为五路，分别注入电脱盐一级，二级，三级混合阀前，常压塔顶馏出线上，以及减顶一二三级抽空器之后。

破乳剂在在容器中配制成浓度为1%的溶液，由泵抽出分三路，分别注入一级、二级、三级电脱盐注水之前。缓蚀剂在容器中配制成浓度为0.2%的溶液，由泵一路注入常压塔顶馏出线上，一路注入减顶一二三级抽空器之后。

氨气从液氨罐中压出，经缓冲罐后分两路，一路注入常压塔顶馏出线上，一路注入减顶一二三级抽空器之后。

（三）、产品电化学精制部分

碱液配制：用非净化风将浓度为30%的浓碱液压入碱液配制贮槽，注入新鲜水配制成浓度为4%的溶液，作为碱洗用。

常顶油及常一、二线油自常减压部分来，首先新碱液在相应的静态混合器中混合，进行反应，混合物分别进入容-109汽油碱洗水洗电离器和容-111柴油碱洗水洗电离器的下罐，罐内分别通入15KV的高压直流电，电场梯度为1.25KV/cm，碱渣在高压电场的作用下进行凝聚、分离，自电离器的底部排出至碱渣罐，经碱洗后的油品自碱洗罐上部流出，在静态混合器中与新鲜水混合，然后分别进入容-109、容-111的上罐，罐内通入15KV的高压直流电，电场梯度为1.25KV/cm，在高压电场作用下，洗掉碱洗后油品所携带的残存碱渣，废水自罐底排出至污水处理厂，罐顶部流出精制油品。

工艺性质篇3

关键词：蔷薇辉石；工艺性质；市场

前言：我院玉石雕刻实验室收到一批蔷薇辉石材料，来自辽宁省丹东市宽甸县一个金属矿。作为金属矿产的伴生产物，相当多的金属矿区有蔷薇辉石的产出。但大多数都被以矿物废料的形式进行处理，并未得到相应的加工利用。作者希望通过尝试，对金属矿伴生的蔷薇辉石进行研究，发掘其工艺价值，并通过加工制作成为能够符合市场需求的产品投入市场。

一、蔷薇辉石样品的分析及测试

（一）宽甸县矿区蔷薇辉石矿石的化学分析。蔷薇辉石玉主要矿物为蔷薇辉石和石英及脉状、点状黑色氧化锰。化学成分为硅酸钙锰铁（Mn，Fe，Mg，Ca）SiO3。在自然界，蔷薇辉石总是含有Ca、Fe、Mg、Zn、Al等类质同象混入物，这些元素的进入引起了蔷薇辉石的物理性质和晶体结构的某些差异，也与其形成的物理化学条件和地质条件有关。对实验室收到的金属矿伴生矿物进行化学成分分析，经过粗选磨样后取100g样品使用等离子发光光谱仪测试并分析，得到其主要化学成分。分析结果见表1-1。实验结果表明，该矿石化学成分符合蔷薇辉石的主要化学成品，可以定名为蔷薇辉石。

二、宽甸县矿区蔷薇辉石矿石的品质及工艺性质评价

蔷薇辉石属三斜晶系，单晶体少见，常为致密块状集合，可作为中档玉石材料。常见浅红色、粉红色、紫红色、褐红色，常有黑色斑点和细脉间杂于上述颜色间，有时杂有绿色或黄色色斑。折射率1.733～1.747（十0.010，一0.013），集合体点测法折射率常为1.73；玻璃光泽，集合体多不透明或微透明。摩氏硬度为5.5—6.5，密度3.50（+0.26，—0.20）g/cm3。矿物集合体成为玉石材料加工性能与矿物本身的基本物理性质有关。本部分选取典型产地的蔷薇辉石工艺品与实验室样品共同进行测试，并分析对比其物理性质的。以此讨论实验室现有蔷薇辉石样品是否具有工艺加工的可能。

（一）宽甸县矿区蔷薇辉石矿石的物理性质测试。样品通过简单的矿物学方法鉴定结果为：颜色为浅粉色—粉红色，有少量黑色细脉状氧化锰存在，部分带有黄绿色色斑及白色斑状杂质。折射率点测1.73，抛光面具弱玻璃光泽，不透明。样品切片在镜下呈他形粒状，少量显示板状，粒径0.05-0.25mm，无色，正高突起，最高干涉色为一级上部，二轴晶，正光性。摩氏硬度为

5.5，密度3.41g/cm3，

（二）不同产地蔷薇辉石矿石样品的物理性质对比。市场调研阶段收集了具有典型产地意义的蔷薇辉石工艺品三种，产地分别为：美国、台湾、北京。使用矿物学基本方法，测试矿石的矿物学特征，对比不同产地的样品在物理性质方面存在的差异。

通过对比得出，宽甸金属矿伴生蔷薇辉石与典型产地有加工意义的蔷薇辉石原料比较，颜色偏浅，以浅粉色居多并伴有灰绿色调，结构松散导致抛光后表面光泽较弱。由于浅色矿物多密度小于蔷薇辉石常值。硬度与其他产地基本相当，但脆性较明显韧度是四份样品中的最小值。

三、宽甸县伴生矿蔷薇辉石的工艺价值及市场价值评价

近年来国内珠宝玉石市场发展势头良好，各品种珠宝玉石材料的使用和市场认知程度也随之不断提高。大陆的蔷薇辉石资源最早发现有北京昌平，故又称“京粉玉”，随后吉林、四川、青海、陕西等地也相继发现有规模的蔷薇辉石玉石资源。蔷薇辉石作为一种常见玉石材料在相当长的一段时间内并未得到重视，直至2005年中国国民党主席连战访问大陆，将一件由台湾桃花玉（蔷薇辉石）制作的工艺品摆件作为礼品送给温家宝总理，才引起对其商业价值的关注。

通过对国内主要珠宝玉石集散地的市场调查，目前在市场上流通的蔷薇辉石制品非常少，主要以中低档的雕刻制品及串珠制品为主，零售价格主要集中在千元以内。消费者目前对于蔷薇辉石的认识也几乎为零。

随着国内珠宝玉石市场的发展，市场及消费者对宝玉石品种及数量的需求越来越大。作为传统玉石品种蔷薇辉石的市场需求和价值将慢慢的体现出来。就本文的研究主题伴生矿蔷薇辉石而言，其材料本身的物理化学性质，符合现代玉石加工的工艺要求，可以通过价格制作适合其特色的工艺制品。但由于市场现状和加工工艺的难度，对于伴生矿蔷薇辉石的深度加工则需要更多时间来实现。

结论：本文通过对丹东市宽甸县某金属矿伴生矿物蔷薇辉石的研究，对其矿物性质及工艺性质的研究，讨论伴生矿产出的蔷薇辉石是否具有工艺加工可能性，得出如下结论：

蔷薇辉石作为金属矿的伴生矿物大量产出，就其材料本身的物理化学性质而言，符合现代玉石加工的工艺要求；但以下因素依旧是影响其深度加工的障碍，（一）由于伴生矿蔷薇辉石的产地零散，增加了其回收再利用的难度，并且常呈被破碎的细小块状，也降低了其工艺价值；（二）蔷薇辉石具体较大的脆性，生产加工过程中对加工工艺水平要求较高，而且损耗较大，就现在国内珠宝市场上的蔷薇辉石制品加工而言，使用伴生矿物蔷薇辉石会大大提高生产成本，影响珠宝企业利润。

综上所诉，作为金属矿伴生产物的蔷薇辉石在目前的市场状况下，并没有较大的商业开发价值，但随着珠宝市场的蓬勃发展以及加工技术的进度，伴生矿蔷薇辉石的埋藏价值终将被发掘出来。

参考文献：

[1] 李家驹.北京昌平西湖村蔷薇辉石的X射线粉晶Rietveld法分析[C].武汉.第七届全国X射线衍射会议论文集.1998.

[2] 李靠社.陕西商县蔷薇辉石玉石矿床地质_工艺性质及成因[J].陕西地质，1992（2）

工艺性质篇4

黄酮类化合物的提取主要是根据提取物的性质及伴存的杂质来选择合适的提取溶剂。苷类和极性大的苷元,一般可用乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水或某些极性较大的混合物溶剂进行提取[6]。作者选用了市售的廉价的青橄榄(Canarium album)为提取黄酮类物质的原料,选定乙醇为提取溶剂,通过铝盐显色紫外光谱扫描并测定其吸光度确立一种青橄榄总黄酮含量测定的合适方法。在提取过程中,通过正交实验L9(33),确立总黄酮提取的最佳提取工艺,旨在为青橄榄中总黄酮的进一步研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料:

市售青橄榄(Canarium album)。

1.1.2 试剂:

无水乙醇AR(安徽安特生物化学有限公司);氢氧化钠AR(上海四赫维化工有限公司);无水乙醚,沸程60～90℃(国药化学试剂有限公司);亚硝酸钠AR(汕头市光华化学厂);芸香叶苷三水(芦丁标准样品)GR;盐酸、氨水AR(国药集团化学试剂有限公司);硝酸铝AR(上海振兴试剂厂);镁粉AR(天门化学试剂厂);三氯化铝AR(中国金山区兴塔美兴化工厂)。

1.1.3 仪器

电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司);FA1104电子天平(上海精密科学仪器厂);粉碎机;carry50紫外可见分光光度计(varian);380FT傅立叶红外光谱仪(NTloET);SB-Ⅲ循环水式多用真空泵(郑州长城科工有限公司);RE-50CS-1旋转蒸发仪(上海虹晰电子仪器仪表有限公司);集热式恒温搅拌器(郑州长城工贸有限公司);721型紫外-可见分光光度计(上海光学仪器五厂);台式离心机(最大转速为4 000r/min)(上海科学仪器厂制造);ZF-I型三用紫外分析仪MC(上海顾村电光仪器厂);其它玻璃仪器。

1.2 方法

1.2.1 青橄榄中总黄酮的测定原理

采用硝酸铝比色法。黄酮类物质是以2-苯基并吡喃酮为母核的多羟基化合物,可与糖甙类物质遇碱变成明显黄色,其机制是黄酮类物质在碱性条件下其吡喃酮的1,2碳之间的C-O间打开成查尔酮的检测方法常用分光光度计法或液相色谱法。分光光度法以用黄酮与铝离子在碱性与亚硝酸存在条件下形成黄酮的铝络生物,生成稳定的黄色。黄色的深浅与黄酮含量呈一定的比例关系,可以芦丁(标准样)作标准,在510nm处比色定量测定[7]

1.2.2 芦丁标准液的配制及标准曲线的绘制

1.2.2.1 芦丁标准液的配制

精确称取已恒重的芦丁4.8mg,用95%乙醇溶解,用30%乙醇定容于50mL容量瓶中,配成浓度为0.096mg/mL的芦丁标准溶液备用。

1.2.2.2 检测最佳波长的确定

取芦丁标准液(0.096mg/mL)于试管中,然后加入0.3mL 5% NaNO2,摇匀,静置6min,再加入0.3mL 10% Al(NO3)3,摇匀,静置6min,加4mL 4%NaOH,摇匀,静置10min,在波长190～1 000nm之间进行自动扫描寻找芦丁最佳吸收波长。

1.2.2.3 芦丁标准曲线的绘制

精密量取芦丁标准液(96.0μg/mL)0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL分别置于已校正的10mL试管中,然后加入0.3mL 5% NaNO2,摇匀,静置6min,再加入0.3mL 10% Al(NO3)3,摇匀,静置6min,加4mL 4% NaOH,摇匀,静置10min,加蒸馏水稀释至10mL刻度,摇匀。以0.0mL的标准液作空白对照,在1.2.2.2中测定的最佳吸收波长处测得吸光度。建立回归方程:A吸光度=KC浓度+b。

1.2.3 总黄酮含量的测定

1.2.3.1 原料的预处理:

将青橄榄除杂,用蒸馏水洗净,烘干后粉碎,过40目筛,再70℃烘干至恒重得橄榄粉末。

1.2.3.2 总黄酮样品的制备

准确称取2.0000g粉末若干份,用一定浓度的乙醇净提(按照下列实验因素提取),合并滤液,抽滤,得样品粗提物。再用1∶1无水乙醚萃取,以1∶3的溶液和无水乙醇混合,然后置4℃冰箱冷藏,次日离心3 500r/min,收集上清液并旋转蒸发以除去乙醇和多余的水,得到的浓缩液即为样品溶液。

准确量取样品溶液2mL。按1.2.1节的方法测定吸光度,带入标准曲线方程计算,得出总黄酮含量。

总黄酮的得率(mg/g)=C×V×n/(m1-m2)

式子中m1表示橄榄粉末的湿重(g);m2表示水的质量;C表示提取物中总黄酮的浓度(g/mL);V表示样品溶液的体积;n为提取液稀释倍数。

1.2.4 紫外—可见吸收光谱分析

利用紫外可见分光光度计,对1.2.3.2制得的样品溶液在波长190～1 000cm间进行自动扫描,以初步确定青橄榄中黄酮类物质的可能类型。

1.2.5 红外表征

将1.2.3.2制得的样品溶液烘干并研成粉末,采用溴化钾压片法,在4 000～400cm-1进行红外扫描,以确定提取物中的基本基团。

1.2.6 原料含水量测定

称取2.0003g橄榄粉末置于105℃烘干恒重,测定橄榄粉含水量。

1.2.7 单因素试验[7,8]

由于影响橄榄中黄酮提取法的因素很多,如浸泡时间、乙醇浓度、加水量、液料比、提取时间、提取次数等等,根据文献和实际情况,确定以提取时间、乙醇浓度、提取温度为因素,以提取液中总黄酮的量为考察指标,进行单因素实验设计。

1.2.8 正交试验[7,8]

为了进一步确定最佳提取工艺,在单因素的基础上,采用乙醇为提取溶剂,以浸提温度、浸提时间、浸提乙醇浓度为分析因素,以测得的青橄榄中总黄酮提取量为分析指标,选用L9(33)正交表对青橄榄中总黄酮提取工艺进行研究(见表1)。

1.2.9 青橄榄中总黄酮的鉴别[9]

1.2.9.1 盐酸-锌粉反应

取乙醇提取液1mL,加入少量锌粉,滴加盐酸4～5d,置沸水浴中加热2～3min;观察实验现象。

1.2.9.2 盐酸-镁粉反应

在少量乙醇提取液中加入少量镁粉振摇,再加入几滴浓盐酸,1～2min,观察实验现象。

1.2.9.3 三氯化铝反应

取乙醇提取液和1%三氯化铝乙醇溶液通过纸斑反应后,置紫外灯下观察溶液颜色变化。

1.2.9.4 三氯化铁反应

取乙醇提取液1mL,加入少许的三氯化铁溶液,观察颜色变化。

1.2.9.5 硝酸铝反应

取乙醇提取液1mL,加入10% Al(NO3)3溶液少许,在紫外灯下观察现象。

1.2.9.6 硼酸反应

在少量硫酸等无机酸存在条件下,往提取液中加入硼酸溶液,观察颜色变化。

1.2.9.7 与浓硫酸反应

取样品溶于1mL乙醇溶液中,滴入2滴浓硫酸,在可见光下和通过纸斑分别观察颜色变化。

1.2.9.8 氢氧化钠反应

取少量青橄榄提取的黄酮粉末置于试管中,加入适量的冷氢氧化钠溶液,观察实验现象。

1.2.9.9 紫外光下呈色反应

直接在紫外灯下通过纸斑观察样品溶液的颜色。经过浓氨水处理后,再在紫外灯下通过纸斑反应观察现象。

2 结果与分析

2.1 芦丁标准曲线的绘制

2.1.1 波长的确定

经过在波长190～1 000nm间进行紫外自动扫描,结果可知芦丁样品的最佳吸收波长在510nm处。

2.1.2 芦丁标准曲线的绘制

根据1.2.2.3分析的方法绘制芦丁标准曲线,如图2。相关系数R2=0.9984,线性方程:y=10.46x+0.0039。

2.2 紫外-可见吸收光谱分析

通过1.2.4试验法对样品溶液在波长190～1000nm之间进行自动扫描。结果如图3,此黄酮的吸收波长为带Ⅰ和带Ⅱ;带Ⅰ的吸收峰在340～390nm,带Ⅱ的吸收峰位于275nm。由此可初步推断青橄榄中可能含有的黄酮类型为:黄酮醇、查尔酮类[10],由于物质的基团间相互影响,所以带Ⅱ发生了红移约5nm。

2.3 红外光谱分析

图谱见图3。

2.3.2 红外扫描谱图的解析

2.4 橄榄粉含水量的测定

称取质量M(湿重)=2.0003g的青橄榄按1.2.6法烘干,得含水质量m(水)=0.1907g/(2.0000g)。

2.5 单因素试验

2.5.1 提取时间的选择

在60℃、30%乙醇、固液比1∶30、实验1次的条件下于不同的时间(60min、90min、120min、150min、180min)提取,得橄榄中黄酮提取率与提取时间的关系。由图4可知随时间的延长,青橄榄中黄酮化合物的提取量先小幅度下降,然后回升, 120min时提取效果达到最佳。

2.5.2 乙醇浓度的选择

在60℃、提取时间120min、实验1次的条件下于不同的乙醇浓度(30%、45%、60%、75%、90%)提取,得橄榄黄酮提取率与乙醇浓度的关系。由图5可知随乙醇浓度的增加,青橄榄黄酮的提取量先增加后降低,当乙醇浓度达到60%时黄酮类化合物的溶解度最大,提取效果达到最佳。乙醇浓度再增加,黄酮提取量降低,这可能是由于乙醇浓度升高,使一些醇溶性杂质溶出量增加,这些成分与黄酮类物质竞争同乙醇—水分子结合,导致黄酮化合物的提取量降低,故选择60%乙醇浓度作为提取溶剂。

2.5.3 提取温度的选择

在提取时间120min,乙醇浓度60%,实验一次的条件下于不同提取温度(50℃、60℃、70℃、80℃、90℃)提取,得橄榄黄酮提取率与提取温度的关系。由图6可知温度在50～70℃时,随温度的升高黄酮提取量逐渐增大,这是因为温度升高,分子运动速度加剧,渗透、扩散速度加快,黄酮类化合物从细胞中转移到溶剂中,同时由于温度升高,使溶液的粘性减小,黄酮在乙醇中的溶解度增加,使黄酮类化合物的提取量随提取温度的升高而升高,到70℃时达到最佳。当温度超过70℃时,黄酮类化合物官能团等结构被破坏,非黄酮类物质增多,故选择70℃为最佳提取温度。

2.6 青橄榄中总黄酮提取条件的确定(正交试验)

结果见表3。

由表3中的极差R值可看出,正交试验中所考察的三个因素中对黄酮提取效果的影响程度为B>A>C,且最佳组合为A3B1C2,即提取时间为120min,浸提乙醇浓度为30%,提取温度为70℃。根据这一结论及单因素实验,对提取时间、浸提乙醇浓度、提取温度进一步验证实验,因素组合为A3B1C2时,提取率达15.04mg/g,因素组合为A3B2C2时,提取率可达19.87mg/g。故综上所述,本实验提取工艺中组合A3B2C2为最佳提取条件,即提取时间为120min,浸提乙醇浓度为60%,提取温度为70℃。

2.7 青橄榄总黄酮的性质反应

按照1.2.9.1～1.2.9.9法研究橄榄中黄酮类化合物的性质如表4。

3 讨论

不同植物中含黄酮类化合物的种类不同,提取方法也不尽相同,本文采用了传统的有机溶剂醇提取法,提取工艺流程简单,耗时少,得率较高,且经济廉价具有可行性。

通过单因素试验和正交试验研究了青橄榄中总黄酮的提取方法,确定了最佳的浸提工艺为乙醇浓度60%、提取时间120min、提取温度70℃,一次性提取得率可达19.87mg/g。

通过系列颜色反应及红外光谱、紫外光谱表征对青橄榄提取物进行鉴别,初步判断在本类型的青橄榄总黄酮提取工艺中,提取液中含有的黄酮成分可能是黄酮醇、查尔酮类化合物等。进一步的分析判断可以通过薄层层析、高效液相色谱、高效毛细管电泳等。

该研究旨在为研究青橄榄中黄酮提取物的生物活性奠定前期基础。目前,其它性质的研究正在进行中,包括分离纯化、结构分析、生物活性等。

摘要：目的:以青橄榄为原料研究提取分离黄酮类化合物的方法与条件,建立最佳提取工艺。方法:采用醇提法,通过单因素试验考察浸提溶剂浓度、浸提温度、浸提时间等三个因素对青橄榄中黄酮类化合物提取效率的影响,同时采用不同显色方法及紫外、红外测定其性质。结果:在单因素的基础上,通过正交试验L9(34),得三因素中乙醇浓度的影响最大,并初步判断了提取物的性质。结论:青橄榄中黄酮类化合物最佳提取工艺为:乙醇浓度60%,浸提温度70℃,浸提时间120min,提取率达19.87mg/g。另外初步判断提取物中可能含有查尔酮类化合物。

关键词：青橄榄,黄酮,提取,测定

参考文献

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工艺性质篇5

明胶是胶原蛋白局部降解产物,广泛应用于食品、化妆品及医药工业等领域。通常明胶以陆上动物的猪皮、牛皮或牛骨为提取原料。近年来由于口蹄疫和疯牛病等疾病的爆发,哺乳动物明胶的安全性备受人们的关注。目前从水产动物组织中提取明胶已成为该领域的研究热点。ZENG等[3]以罗非鱼皮为原料,采用响应面分析优化明胶提取条件对其理化性质进行分析;位绍红等[4]和张丰香等[5]也对罗非鱼鱼鳞、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)鱼鳞明胶提取工艺进行了探讨;WANGTUEAI和NOOMHORM[6]对蜥鱼(Saurida spp.)鱼鳞明胶提取条件及性能进行了研究。然而,鱼类明胶的生产仍处于初级阶段,年产量仅占世界明胶年产量的1%[7],原料来源不足、流变性差及制备成本高是制约其大规模生产的主要因素。笔者以明胶得率为指标,通过响应面分析法优化脱钙鱼鳞明胶提取工艺,对所得明胶的理化性质与商业牛骨明胶进行比较,旨在为罗非鱼鳞高值化利用提供有效的途径。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜罗非鱼鱼鳞由湛江环球水产有限公司提供,经清洗和除杂后沥干,冷冻备用。

1.2 仪器

TMS-pro质构仪[Food Technology Corperation(USA)产品],日立835-50氨基酸分析仪(日本HITACHI公司出品)。

1.3 方法

1.3.1 明胶的提取

将干净鱼鳞按料液比1∶15(g·m L-1)浸泡于1.03 mol·L-1的氯化钠(Na Cl)溶液中24 h,以除去非胶原成分,然后采用曾少葵等[2]的方法脱钙。鱼鳞与0.15 mol·L-1的乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)按1∶15(g·m L-1)混合后浸泡6 h,用蒸馏水洗涤至p H 5~6,沥干,浸于柠檬酸溶液(料液比1∶10,g·m L-1),再用蒸馏水洗涤至中性,添加5倍鱼鳞质量的蒸馏水熬胶,胶液经200目滤布过滤、60℃真空浓缩至10 brix后进行真空干燥(60℃,24 h),所得样品粉碎后即为罗非鱼鱼鳞明胶。明胶得率以蛋白质得率表示。

式中M为罗非鱼鳞原料质量(g);m为明胶液蛋白质质量(g)。其中m=明胶溶液体积×溶液中蛋白质质量浓度,蛋白质测定采用考马斯亮蓝法测定[8]。

1.3.2 试验设计

1)响应面优化设计

在单因素试验基础上,以明胶得率为响应值(Y),选取提取时间(X1)、提取温度(X2)、浸酸时间(X3)、柠檬酸浓度(X4)进行响应面优化设计,因素水平见表1。

2)数据分析

采用Design Expert软件(Trail Version 7.0,Stat-Ease Inc)对试验数据进行拟合分析,其线性回归方程模型为一个描述响应量(明胶得率)与自变量关系(工艺条件)的二阶经验模型:

式中Y为预测的明胶得率;β0为常数项;βi,βii及βij分别为一次项、二次项和交互项的系数;Xi为自变量的编码水平,它与自变量的真实值xi的关系为:

式中xi0为试验中心点处自变量真实值,Δxi为自变量的变化步长。

1.3.3 基本成分测定

水分、灰分测定参照文献[9]进行,粗蛋白测定采用凯氏定氮法[10]。所有试验均重复3次。

1.3.4 凝胶强度测定

将明胶于60℃水中溶解成66.7 g·L-1溶液,室温放置15 min后转入直径为4.2 cm、高为5.2 cm的称量瓶中,在8~9℃放置16~18 h,用TMS-Pro质构仪进行测定,采样及测定速度均为30 mm·min-1。直径为1.27 cm圆柱形探头插入明胶表面4 mm处所承受的最大力(g)为凝胶强度[11],重复测定3次。

1.3.5 比浓对数粘度测定

将50 m L、66.7 g·L-1的明胶溶液倒入乌氏粘度计(内径为0.8~0.9mm),60℃水浴20 min后测定明胶溶液的流出时间,同样方法测定溶剂水的流出时间,按式(3)计算:

其中t1为明胶溶液流出时间(s),t0为溶剂流出时间(s);c为明胶溶液质量浓度(g·L-1)。

1.3.6 熔点测定

将66.7 g·L-1明胶溶液倒入15 m L试管约半管,于10℃中放置17~18 h,形成凝胶后加入2~3滴溴甲酚绿,并在其顶部放入一个直径为5 mm的玻璃球,然后以0.5℃·min-1水浴升温,当玻璃球下降到凝胶高度一半的温度即为凝胶熔点[11]。

1.3.7 成胶质量浓度测定

将明胶溶解于60℃蒸馏水中配成3~20 g·L-1溶液,倒入15 m L试管约半管,冰水浴(4~5℃)6 h后取出,倒置10s而不掉下的最低质量浓度为明胶的成胶质量浓度[11]。

1.3.8 透明度测定

利用分光光度计测定66.7g·L-1明胶溶液在630 nm处的透射比为透明度[12]。

1.3.9 氨基酸组成分析

明胶经6 mol·L-1盐酸(HCl)110℃水解24 h,水解液真空浓缩蒸干后溶于0.02 mol·L-1HCl,定容后过滤,取一定量用日立835-50型高速氨基酸分析仪测定16种氨基酸,羟脯氨酸测定采用分光光度法[13]。

1.3.1 0 十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)电泳分析

采用LAEMMLI[14]的方法对明胶进行SDS-PAGE电泳分析。明胶溶解于60℃蒸馏水配成2 mg·m L-1溶液,与样品缓冲液(0.5mol·L-1Tris-HCl,p H 6.8,含40 g·L-1SDS和200 g·L-1甘油)按1∶1混合,100℃水浴3~5min,冷却离心(10 000 g,10 min),取上清液电泳。电泳后采用含有2.5 g·L-1考马斯亮蓝R-250的甲醇-乙酸溶液染色1 h,用甲醇-乙酸溶液[V(甲醇)∶V(乙酸)∶V(水)=227∶37∶236]脱色,不定时更换脱色液,直至蛋白质区带清晰为止。凝胶成像系统成像。

2 结果与讨论

2.1 回归模型的建立及显著性检验

以明胶得率为响应值(Y),试验方案及结果见表2。运用Design-Expert 7.0软件对表2中明胶得率试验数据进行多元回归拟合,建立提取得率与柠檬酸质量浓度、酸处理时间、提取温度及提取时间4个因子的二次多项回归方程。用t-统计量分析一次项、二次项及交互项的显著性,略去不显著项,得到回归模型:

对响应面模型进行方差分析,结果见表3。回归方程系数R2=0.847 3,失拟项不显著,表明该模型拟合程度较好[15,16],自变量与响应值之间线性关系显著,该模型可用来分析和预测罗非鱼鱼鳞提取明胶试验工艺条件。

2.2 响应面分析

图1反映响应函数与变量间的影响效应。在一定的因素水平范围内,明胶提取得率随着酸处理时间、提取温度及时间水平的增加而增大;但随着因素水平的进一步增大,得率反而降低。适当的酸处理有助于进一步脱钙及交联的断裂,利于胶原转化为明胶,从而获取较高的得率;但提取温度过高、酸处理过长会导致大分子蛋白质降解为小分子片段,从而在随后过滤等一系列工序中流失,使得率降低。

用回归模型优化的适宜条件X1,X2,X3及X4编码值分别为0.56,-0.04,-0.17和1.00,即提取时间为3.6 h,提取温度为65℃,酸处理时间为11.3 h及柠檬酸浓度为200 g·L-1,预测的明胶最大得率为30.1%。

注:*.差异显著(P<0.05);**.差异极显著(P<0.01)Note:*.significant difference(P<0.05);**.very significant difference(P<0.01)

2.3 验证试验

上述条件下的罗非鱼鱼鳞明胶得率为(28.4±1.8)%,与预测值接近。该值远高于WANGTUEAI和NOOMHORM[6]采用碱法提取的蜥鱼鱼鳞明胶得率(10.6%)、莫桑比克罗非鱼(O.mossambicus)及红罗非鱼(O.nilotica)鱼皮明胶得率(7.8%和5.4%)[17],但低于张丰香等[5]报道的混合鱼鳞得率(58%)。这与不同的鱼鳞种类、前处理及提取条件有关。

IKOMA等[18]认为,鱼鳞中的磷灰石晶格与胶原纤维平行排列存在于纤维质层中,只有经过脱钙处理才能使胶原脱离磷灰石晶格的束缚,在后续的熬胶过程中溶出并局部降解成明胶,从而提高明胶得率。因此此研究方法更具应用前景。

2.4 氨基酸组成

将所得罗非鱼鱼鳞明胶的氨基酸组成与牛骨明胶进行比较,结果见表4。鱼鳞明胶组成中甘氨酸约占总氨基酸含量的1/3,每1 000个总氨基酸残基含173个亚氨基酸(脯氨酸和羟脯氨酸)。明胶中的甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸含量是影响其凝胶强度的重要因素,尤其是亚氨基酸含量直接影响凝胶性能。通常哺乳动物明胶这3种氨基酸含量较水生动物高。笔者研究的罗非鱼鱼鳞明胶含量与牛骨明胶相似,这可能与罗非鱼是热带鱼、生活在气温较高的环境有关。FOEGEDING等[19]研究结果表明,胶原蛋白亚氨酸含量与其种类及生活习性有关,明胶的亚氨基酸含量影响其功能特性。

2.5 电泳图谱

除了氨基酸组成影响明胶的功能特性外,分子量分布也是其中重要因素之一。罗非鱼鱼鳞明胶及牛骨明胶的电泳图谱见图2。鱼鳞明胶及牛骨明胶均含有较多α链(约107 k Da),与牛骨明胶相比,鱼鳞明胶还含有β组分(200 k Da)及许多分子量﹤100 k Da的小分子片段。β组分的存在影响明胶的理化性质,因而鱼鳞明胶的凝胶强度、熔点及粘度均低于牛骨明胶。鱼鳞明胶的小分子片段可能是原料前处理时及提胶过程中胶原分子的α、β及γ组分降解产物[20,21]。这些小分子物质的存在会改变明胶的性质,如凝胶强度、熔点和凝固点等。低分子肽与明胶的低粘度、低熔点、低凝固点及凝固时间较长关系密切[22]。

2.6 明胶理化性质

比较鱼鳞明胶与牛骨明胶的理化性质,结果见表5。除灰分外,鱼鳞明胶各项指标均优于国家标准A型骨食用明胶A级,灰分符合B级指标[9]。罗非鱼鱼鳞明胶灰分高于其鱼皮明胶(0.6%)[3],与原料中的矿质元素高(19.31%)[4]有关。笔者研究的罗非鱼鱼鳞在提取明胶前经过脱钙处理,因而灰分较蜥鱼鱼鳞明胶(2.33%)低[6]。明胶的灰分含量与原料种类、加工工艺参数有关。灰分含量的高低会影响其功能特性,低灰分含量赋予明胶更好的品质。

M.蛋白质标准;1.鱼鳞明胶;2.牛骨明胶M.molecular weight marker;1.tilapia scale gelatin;2.bovine bone gelatin

凝胶强度、熔点及成胶质量浓度是反映明胶质量的重要指标。鱼鳞明胶的凝胶强度与蜥鱼鱼鳞明胶(240 g)[6]基本一致,却低于混合鱼鳞明胶(290g)[5]。但后者的高强度是因为其测定时凝胶温度较低的缘故。通常鱼类明胶流变性能较哺乳动物明胶差。罗非鱼鱼鳞明胶的成胶能力、熔点及凝胶强度较牛骨明胶低,与文献报道结果一致。不仅与其灰分含量较高有关,而且受分子量的大小、氨基酸组成及分子中α/β链比例影响。一般而言,明胶氨基酸组成中的亚氨基酸含量与其凝胶强度、热稳定性及形成凝胶的能力呈正相关。由于亚氨基酸分子的吡咯烷环及氨基酸残基间的氢键限制了凝胶空间,使其结构更趋稳定。此外,脯氨酸的羟基化程度也会影响其性能。RIGBY[23]研究结果表明,胶原蛋白亚氨基酸含量相同的情况下,脯氨酸羟基化程度越高,变性温度及凝胶强度越高。显然,罗非鱼鱼鳞明胶凝胶强度低而成胶浓度高于牛骨明胶,与其羟脯氨酸含量较低有关。

注:凝胶强度折合为含水量12%的值Note:The gel strength is converted into value of gelatin with 12% moisture.

比浓对数粘度也是明胶的一个重要参数。罗非鱼鱼鳞明胶的粘度比牛骨明胶要低,但高于同样温度下提取的尼罗鲈(Lates niloticus)鱼皮和鱼骨明胶(21.4 m L·g-1和24.8 m L·g-1)[11]。MUYONGA等[11]认为鱼明胶的粘度与其相对分子质量及结构有关,分子中β,γ组分含量越高,明胶的粘度越小。

罗非鱼鱼鳞明胶透明度比牛骨明胶差与其提取工艺有关。研究表明,生产过程可通过活性炭吸附法改善透明度[12],这还有待于进一步深入研究。

3 结论

1)响应面优化的明胶提取工艺为脱钙罗非鱼鱼鳞经200 g·L-1柠檬酸溶液浸泡3.6 h后,在65℃提取3.6 h,其得率高达28%。

2)所得明胶符合国家标准,蛋白质含量、凝胶强度较高,灰分含量低,质量好。与商业牛骨明胶相比,其凝胶强度、熔点及粘度略低,可通过化学或酶法改性进一步改善其理化性质,从而达到替代哺乳动物明胶应用于食品行业的目的。

工艺性质篇6

关键词：羟基喜树碱,反溶剂法,高压均质,纳米粒

羟基喜树碱(hydroxycamptothecin,HCPT，别名羟基树碱、10-羟基喜树碱)是从中国珙桐科植物喜树中提取出来的一种天然生物碱，属天然抗肿瘤药物[1,2]。羟基喜树碱的分子式为C20H16N2O5，分子结构如图1所示。羟基喜树碱为细胞周期特异性药物，DNA拓扑异构酶Ⅰ(topoisomeraseⅠ)是其主要作用靶点，具有较强抗肿瘤作用和较宽的抗癌谱，对肝癌、肺癌、卵巢癌及乳腺癌等有良好的疗效[3,4,5,6,7,8]。

但由于其特殊的理化性质在水和脂质中溶解度均较低，限制了其在临床上的应用[9,10,11]。早期使用于临床上的羟基喜树碱制剂，是通过内酯环开环使其形成可溶于水的钠盐而达到临床目的，该羟基喜树碱钠盐制剂因其活性内酯环的开环，使羟基喜树碱的抗癌活性大大降低[12,13]。为解决羟基喜树碱由于其特殊的理化性质带来的临床限制，国内外研究者研究了多种羟基喜树碱的新剂型，如乳剂、纳米粒、冻干粉针、固体分散物、滴丸、自微乳和脂质体等[14,15,16]。而其中多种新剂型都需要将羟基喜树碱纳米化。该研究利用反溶剂法及高压均质技术，制备了粒径均一、性质稳定、结晶度较低的羟基喜树碱纳米粒，为以后羟基喜树碱剂型的进一步研究提供了良好的条件。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

试验材料：羟基喜树碱(浙江海正药业有限公司)、二甲基甲酰胺(Sigma公司)，其他试剂为国产分析纯或色谱纯。试验仪器：美国布鲁克海文公司Zeta电位及激光粒度分析仪、美国FEI公司扫描电镜，日本岛津X射线衍射仪、美国Niecolet公司傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等。

1.2 试验方法

1.2.1 羟基喜树碱微粉的制备。

为了将植物药羟基喜树碱原药制备成羟基喜树碱微粉，该文首先利用了反溶剂方法，在常温下以二甲基甲酰胺为溶剂，三氯甲烷为反溶剂，制备羟基喜树碱微粉。取60 mg羟基喜树碱原粉溶解于1 mL二甲基甲酰胺中，充分溶解后，在搅拌条件下，向溶液中逐滴加入2.5 mL三氯甲烷，30 min后将混合液体离心(10 000r/min,10 min)，弃上清液。利用二氧化碳超临界萃取技术除去离心后得到的沉淀中残留的二甲基甲酰胺及三氯甲烷。处理后得到的粉末即为羟基喜树碱微粉。

1.2.2 纳米羟基喜树碱的制备。

为了将羟基喜树碱微粉纳米化，选取高压均质技术。将羟基喜树碱微粉分散于去离子水中，再利用高压均质机将羟基喜树碱纳米化。在优化反应条件的过程中，选取了药物浓度、均质压力及均质循环数3个条件进行优化，通过检测不同均质条件下所制备的羟基喜树碱纳米粒的粒度来确定最优反应条件。最后，将均质后得到的液体进行冷冻干燥，得到的粉末在4℃干燥的条件下保存。

1.3 纳米羟基喜树碱的性质分析

1.3.1 粒度检测。

对得到的冻干粉进行粒径及其分布检测。取冻干后的羟基喜树碱纳米粒粉末分散于适量的去离子水中，调节至适当的浓度，利用激光粒度仪分别检测其粒径及其分布，每次扫描1.5 min，每个样品重复3次。

1.3.2 结晶度分析。

利用X射线衍射分析仪(XRD)分别检测羟基喜树碱原粉及其纳米粒的结晶度。X射线衍射分析仪检测条件：扫描角度为2θ，扫描速度为5℃/min，扫描范围为5～80℃之间电压50 kV，电流30 mA。

1.3.3 红外光谱（FT-IR）检测。

分别取2 mg羟基喜树碱原粉及纳米粒，再分别将其与200 mg的KBr混合，在红外干燥箱中烘干15 min，将混合物研磨混合后压片，在400～4 000cm-1范围内进行红外扫描，对比2种样品的结构。

2 结果与分析

2.1 羟基喜树碱纳米粒的制备工艺

在羟基喜树碱微粉制备过程中，分别考察了乙醇、乙酸乙酯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、三氯甲烷与水等多种溶剂与反溶剂，最终得到最优的反溶剂条件，以二甲基甲酰胺与三氯甲烷的反溶剂体系。在高压均质反应中，经优化试验得到的最优条件为：均质压力60 MPa，羟基喜树碱浓度0.8mg/mL，均质20个循环。

2.2 粒径及其分布

经激光粒度仪检测发现，最终经冷冻干燥得到的羟基喜树碱纳米粒的平均粒径为135.1 nm，分布范围为109.6～166.0 nm，如图2所示。得到的纳米粒的粒径较以往文献中报道的小，而且粒径分布范围较窄。