專利名稱:用動物和/或植物油制備高濃度多不飽和脂肪酸及其酯的方法,獲得的混合物及其預防或 ...的制作方法
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本發(fā)明是關于用各種動物和/或植物油為原料制取高濃度二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸酸混合物及其酯的方法,也涉及所制備的混合物以及用它們來預防或治療疾病的用途。
簽于這些油脂可用作食物或營養(yǎng)物,本發(fā)明的方法也適合于對這類油脂進行脫臭和脫酸處理。
眾所用知,從人類生理學上講,多不飽和脂肪酸起著重要的作用,尤其是因為它們具有這兩方面的作用結構作用,即作為細胞膜的磷脂成分;功能作用,作為前列腺素的先質(zhì)。
實際上,屬于α-亞麻酸族的脂肪酸對于大腦、視網(wǎng)膜或性腺的發(fā)展與功能以及對于PGI3和TXA3的形成起著基礎作用,特別是對于防止血小板凝固具有重要的作用。
在上述脂肪酸中,特別重要的是ω-3族長鏈脂肪酸,即二十碳五烯酸(205ω-3),簡稱EPA,二十二碳六烯酸(226w-3),簡稱DHA,它們都是在相關酶(Δ-去飽和酶)的作用下,由α-亞麻酸去飽和及鏈延長而衍生的產(chǎn)物。
作為PGI3和TXA3的先質(zhì),EPA具有防止血小板凝固和抗凝血的作用,即它能夠抑制環(huán)氧酶(類似于阿司匹靈的作用)和/或與花生四烯酸競爭該酶,結果使已知為血小板凝結劑的PGE2和TXA2的合成減少。
DHA是最重要的人腦類脂成分,以很高的濃度存在于染色體膜的磷脂中,這使研究者們設想DHA在傳遞神經(jīng)脈沖時起了作用。
另外,由于DHA是血小板細胞的結構組分,通過增加血小板流動性能,使DHA直接起到了重要的抗凝血作用。
近來通過人體研究證明,隨著年齡的增長(35歲以后),Δ-6-去飽和酶減少,因此發(fā)生了上述酸的內(nèi)源缺乏癥,該癥應該通過飲食或適宜的混合物來治療??墒?,迄今為止,一些實際困難妨礙了所說的酸在治療方面或作為營養(yǎng)成分的廣泛應用,而另一方面,根據(jù)上面有關生化和藥理學的敘述,這種應用又是極其重要的。所說的這些實際困難主要包括從魚油中萃取所說的酸,它們的提純和濃縮達到藥用合理的值以及變味處理。
盡管人們已經(jīng)建議和公開了許多方法,但一直沒有達到令人滿意的效果,其中,雖然EPA和/或DHA具有作為藥物或營養(yǎng)成分的巨大潛力,但直到目前仍限制使用這些酸。根據(jù)不同技術,目前已知的方法有如脫脂、逆流萃取,尿素加成法、液相色譜法和蒸餾法,這些方法的產(chǎn)率相當?shù)?,而且所獲得的產(chǎn)品暴露在光或空氣中很容易受損。許多已知方法的目的僅在于提純二十碳五烯酸,卻破壞了其它有用的不飽和脂肪酸如DHA。
例如US4,377,526披露了提純EPA或其酯的方法,其中包括用尿素處理,然后分餾。采用這種方法,EPA的得率大于70%,但同時DHA的殘存量僅為3~5%。
另外,就本發(fā)明申請人所知,迄今所有涉及制取該產(chǎn)品或類似產(chǎn)品的已獲專利權的方法都或多或少地結合采用了化學或物理操作方法,例如,利用尿素優(yōu)選沉淀出少量不飽和酸(WO87/03899,JP57-187397),或者用超臨界流體萃取(JP60-214757,JP60-115698)。
為了獲得高滴定率的DHA酸或其酯,另一些專利還采用了色譜法,即采用硅膠直到低極性共聚物的各種色譜床(JP-61-291540、JP-61-037752、JP-58-109444及GB2090529)。
另一方面,在有些專利中采用了分子蒸餾法(如JP-113099)在該方法過程中,分子蒸餾不是方法的特征步驟,僅僅是作為一種粗提純的手段。
本發(fā)明的方法除了采用普通的甘油三酯水解以獲得酸外,完全是基于分子蒸餾技術,通過適當改變操作條件,采用分子蒸餾以獲得本發(fā)明的全部產(chǎn)品,而不必用任何其它化學或物理的處理方法。
因此,本發(fā)明的目的是在易于工業(yè)領域應用的條件下,提供一種從各種原料油中萃取高產(chǎn)率DHA和EPA乙酯和游離脂肪酸的方法,獲得一種穩(wěn)定無臭味產(chǎn)品,在人體治療中可以用作藥物和食療品。
另外,本發(fā)明的方法僅需要非常少的化學處理步驟,在該方法中這些處理是技術即分子蒸餾技術所必須使用的,因為在其操作條件下,能最大限度地保護本發(fā)明的產(chǎn)品,實際上,已知這些產(chǎn)品非常易于發(fā)生化學和熱降解現(xiàn)象。最后,從工業(yè)經(jīng)濟的可行性觀點出發(fā),分子蒸餾本身非常適合于連續(xù)性生產(chǎn),其操作費用極低。
本發(fā)明的方法中僅僅使用分子蒸餾技術就可以獲得以下效果1)高質(zhì)量產(chǎn)品,這也是由于未采用過多的化學步驟之故;2)高濃度產(chǎn)品,對于EPA-DHA混合物產(chǎn)品濃度可高達90%,當產(chǎn)品僅是DHA時,其濃度可達96%,上述濃度大大地高于現(xiàn)有的相應專利方法中所說的濃度;
3)可作不同用途的不同滴定率產(chǎn)品,僅僅通過簡單地適當改變分子蒸餾的參數(shù),就可獲得作食療品用的至藥物用的產(chǎn)品;4)本發(fā)明的方法特別適用于工業(yè)化生產(chǎn),與許多上述的專利方法完全不同,那些方法實現(xiàn)從實驗室級到工業(yè)化規(guī)模都存在投資大,問題多的缺點;5)另一個優(yōu)點是,當需要制備乙酯時,可以在最后的操作步驟中進行,即在適當?shù)臐舛群偷味氏拢瑢⑺岙a(chǎn)物轉化成相應的酯,從減少工業(yè)生產(chǎn)費用的觀點考慮,這是一個很大的優(yōu)點,而且提供了一種任何現(xiàn)有專利文獻中都沒有公開的方法;6)本發(fā)明的方法用于工業(yè)化生產(chǎn)也是理想的,這是因為當提供必要的設備后,該方法就可以實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè),用最少的勞力而獲得最高的產(chǎn)品得率。
采用本發(fā)明方法而獲得的EPA/DHA混合物之高滴定率(高達90%)和高純度能使藥物效果更佳,這是因為服用了ω3系列的多不飽和酸尤其是EPA/DHA的結果。
由于EPA/DHA的濃度高,一方面可以制備出份量輕,顆粒較小的藥物,便于下咽或給藥,另一方面,可以減少日服次數(shù)或給藥量。
本發(fā)明EPA/DHA產(chǎn)品的特有特性能使該產(chǎn)品在治療高血脂以及相應的病變、血栓形成、血小板凝固、心肌梗塞、高血壓方面顯示較好的治療效果和配方,可作為抗凝血劑,能防止動脈粥樣硬化、腦血管梗塞、由血管舒縮性痙攣引起的血管損傷和堵塞、糖尿病及其并發(fā)癥、急性和慢性炎癥、自免疫綜合病癥、防止非類固醇消炎藥物對胃腸的付作用以及預防腫瘤。
EPA與DHA的濃度比是隨著提取這兩種產(chǎn)物之有機物中各自的天然含量而變化的(如各種魚類、魚油、甲殼類動物、海藻類等等)主要含EPA/DHA混合物或除含有其它不飽和脂肪酸外還含有EPA/DHA之混合物的醫(yī)療特性已在過去的幾篇專利文獻中有所披露,具體是用于治療血栓、血膽甾醇過多、心肌局部缺血(WO87/03899)、防止動脈硬化、腦血管梗塞、高血脂、心肌梗塞(EP-A1-0228314)、預防動脈粥樣硬化、作為抗凝血酶素、降高血壓藥(JP62-091188)、血栓病變、血小板凝固、自免疫綜合癥、急性和慢性炎癥、動脈粥樣硬化、心肌梗塞、靜脈血栓、高血脂、高血壓、由血管舒縮性痙攣引起的血管損傷和堵塞、糖尿病(WO87/02247)、防止非類固醇消炎藥物的副作用(EP-A1-0195570)、預防糖尿病并發(fā)癥(JP60-248610)、血膽甾醇過多、甘油三酯過多(DE3438630),作為抗凝血藥物、治療血膽甾醇過多(BE899184)。另外,EPA和DHA都對多不飽和脂肪酸的新陳代謝有影響,促進具有高生物活性的物質(zhì)的形成,即ecosanoids,它具有防止腫瘤的活性。
通過主要采用ω3型多不飽和脂肪酸,EPA和DHA的先質(zhì),已經(jīng)證實了上述的活性(JP57-18739、BE897806)。
有關產(chǎn)品的制備在上述的參考文獻中已作了介紹,產(chǎn)品通常是制備成一般屬于ω3型多不飽和脂肪酸的純混合物,但所得EPA/DHA濃度與用本發(fā)明方法制備的EPA/DHA濃度相比,總是要要低得很多。
DHA是一種高不飽和長碳鏈脂肪酸,屬于“ω3”型脂肪酸,它不同低級動物中存在的DHA,低級動物中存在有二十碳五烯酸(EPA)和DHA,而在人體中只有微量的EPA,但發(fā)現(xiàn)DHA的濃度很高。
DHA完全是以酯化形式存在于膜甘油卵磷脂中,特別存在于某些區(qū)域,如CNS,染色體結合膜和視網(wǎng)膜細胞中。
屬于ω3型多不飽和脂肪酸和DHA的新陳代謝先質(zhì)EPA現(xiàn)已被確認為具有非常高的生物和醫(yī)療活性值。
在由α-亞麻酸起始至變成DHA的新陳代謝過程中,用EPA給藥不會導致轉變成DHA(除少量外),而服入的一部分DHA反而轉變成EPA。
實際上,口服酯和/或游離酸形式的DHA可以大大增加原生質(zhì)卵磷脂中DHA和EPA的含量(Hiroi等人,1978)。
因此,DHA除了完成其自身的任務外,由于其反向轉變EPA,則DHA也保證具有了EPA的特殊生物作用。
在現(xiàn)有專利文獻中,申請人已經(jīng)披露ω3型多不飽和脂肪酸混合物具有多種醫(yī)療活性,其中尤其強調(diào)DHA具有治療高血脂及相應的病變,血栓形成、血小板凝固、心肌梗塞和高血壓的作用,可作為抗凝血藥物,能防止動脈粥樣硬化、腦血管梗塞,由血管舒縮痙攣引起的血管損傷和堵塞、糖尿病及其并發(fā)癥、急性和慢性炎癥、自免疫綜合病癥、防止非類固醇消炎藥物對胃腸的副作用以及防治腫瘤(WO87/03899、EP-A1-0228314、JP62-091188、WO87/02247、EP-A1-0195570、JP60-248610、DE3438630、BE899184、JP57-187397、BE897806)。
作為單質(zhì)的DHA在醫(yī)療止被認為可以作為血小板凝固防止劑,有人已經(jīng)披露了其預防血栓的應用(GB1098065、GB2090529)。
實際上,現(xiàn)有技術研究中使用的DHA,其濃度要比本發(fā)明方法制備的DHA的濃度低得多。
另外,本發(fā)明的提取方法采用的是分子蒸餾法,既不用化學處理,也不用物理處理,其特征在于與現(xiàn)有產(chǎn)品相比,能獲得高純度的DHA。
采用不同的實驗模式,可顯示出高濃度(96%)和純化的DHA對于高血脂癥的活性,實際上,當DHA給藥量減少到一定程度后,實驗結果表明膽甾醇和甘油三酯的含量增大。
考慮所得到的結果,根據(jù)DHA在有機體內(nèi)部的作用原理以及當用DHA給藥時在不同區(qū)域所觀察到的現(xiàn)象結論,其特征和醫(yī)療性能可歸納如下治療和預防血脂癥(dislipemic)和相應的病變,例如高脂蛋白血癥、血膽甾醇過多、甘油三酯過多、脂肪新陳代謝的變更,由膽甾醇引起的對脈管的損壞、動脈粥樣硬化、黃瘤、糖尿病性視網(wǎng)膜病,防止血栓形成,防止主動脈和右動脈硬化,作為輔助劑治療可能誘發(fā)高脂蛋白血癥的疾病(糖尿病、甲狀腺機能減退、尿毒癥等等),心肌梗塞、血小板凝固、高血壓、作為醫(yī)用抗凝血劑、腦血管梗塞、急性和慢性炎癥、糖尿病、自免疫綜合病癥、防止由非類固醇消炎藥物引起的副作用、防止腫瘤、伴隨視力下降的視網(wǎng)膜病、ceroidoses,以及與記憶和衰老相關的過程。
以下詳細說明本發(fā)明的方法,以便了解所說方法的內(nèi)容,確信完全可以達到上面所說的本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
原料油脂的堿性水解(NaOH),一直進行到甘油三酯完全水解為止;收集所生成的固體皂并立即用無機酸水溶液進行酸化;用石油醚充分萃取所生成的酸,將萃取物相互合并,并用水充分洗滌,接著將其濃縮,直到除去全部溶劑;生成的產(chǎn)物僅用分子蒸餾法進行處理,采用這種方法可以獲得本發(fā)明的全部產(chǎn)品。
A)由EPA和DHA組成的復合物A-1 總濃度為35~40%A-2 總濃度為40~50%A-3 總濃度為50~60%A-4 總濃度為60~70%A-5 總濃度為70~80%A-6 總濃度為80~90%B)由DHA構成的產(chǎn)品B-1 總濃度90%B-2 總濃度96%制取A-1產(chǎn)品的方法將該方法第一步(皂化)獲到的脂肪酸混合物進行分子蒸餾,操作壓力為10-3mmHg,蒸發(fā)器內(nèi)溫度為110~120℃,以便除去操作帶來的雜質(zhì)和本身的雜質(zhì),這些雜質(zhì)構成殘留物。
餾出物保持了原料油脂中原始存在的EPA和DHA之濃度(采用魚油時,EPA為15~20%,DHA為15~20%),該餾出物中沒有上述雜質(zhì)存在,其本身構成A-1產(chǎn)品,這也是其后A-2、A-3、A-4產(chǎn)品的原料。制取A-2產(chǎn)品的方法在壓力為10-3mmHg、蒸發(fā)器溫度為50℃下,將A-1產(chǎn)品進行分子蒸餾。殘留物即為A-2產(chǎn)品,增加EPA和DHA滴定率可以破壞低分子量(C16和C18)的脂肪酸,由此形成餾出物。制備A-3產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的只是將蒸發(fā)器溫度提高到60℃,將A-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即是A-3產(chǎn)品,增加EPA和DHA滴定率可以破壞低分子量脂肪酸(C16和C18),由此形成餾出物。制備A-4產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同是只是將蒸發(fā)器溫度升高到70℃,將A-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即為A-4產(chǎn)品,增加EPA和DHA滴定率可以破壞低分子量脂肪酸(C16和C18),由此形成餾出物。制備A-5產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的只是將蒸發(fā)器的溫度升到75℃,將A-4產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即為A-5產(chǎn)品,增加EPA和DHA滴定率可以破壞低分子量脂肪酸(C16~C18和低不飽和C20),由此形成餾出物。制備A-6產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的只是將蒸發(fā)器溫度提至80℃,將產(chǎn)品A-5進行分子蒸餾,殘留物即為A-6產(chǎn)品,增加EPA和DHA滴定率可以破壞低分子量脂肪酸(C16~C18和低不飽和C20),由此構成餾出物。制備B-1產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的只是蒸發(fā)器的溫度為85℃,將A-6產(chǎn)品進行雙重分子蒸餾,殘留物即是B-1產(chǎn)品(DHA90%),餾出物主要是由EPA和少量其它酸組成的。制備B-2產(chǎn)品的方法在與制備B-1所采用的相同條件下,蒸發(fā)器溫度為85℃,將B-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物是由96%DHA組成的,餾出物主要是由EPA和少量其它酸組成的。
制備脂肪酸乙酯的一般方法可選擇組成原料油脂之甘油酯的酯交換法。
根據(jù)常規(guī)技術,酯交換法就是將各種動物或植物油脂與乙醇在酸性介質(zhì)中進行反應。
將反應產(chǎn)物與等體積的水進行混合,再用石油醚或環(huán)己烷對全部混合物進行萃取。
用水將有機萃取物洗滌至中性,干燥濃縮直至除去全部溶劑。
將得到的產(chǎn)品進行分子蒸餾,該操作是在連續(xù)公開的條件下進行的。
實際操作的實例向事先已溶有2.5千克濃硫酸的混合反應器內(nèi)加入80千克魚油和50千克乙醇。
在容器處于密閉、氮氣氣氛中,溫度直到82℃±2℃和回流條件下使混合物進行反應。
6小時后,開始檢測試劑混合物中是否還有脂肪酸甘油酯存在。
通過采用以石油醚∶二乙醚∶乙酸(85∶14∶1)作為洗滌液之硅膠板的薄層色譜法(T、L、C)來簽別對照。
展開劑是由濃硫酸與甲醇比為1∶1的混合物組成的。
在105℃下用該混合物處理硅膠板幾分鐘,在靠近起始線處,甘油三酸酯呈黑點狀,清晰可見,當色譜對照表明反應結果時,停止加熱回路,將液體混合物進行蒸餾,以除去過量的乙醇。
將留下的蒸餾殘留物冷卻到室溫,然后向其中加入200千克水和150千克石油醚或環(huán)己烷,振動后排掉水。
反復水洗(每份200千克)3~5次,直到卸料呈中性反應。
用無水硫酸鈉干燥環(huán)己烷溶液,并采用真空蒸餾法(20mmHg)于60℃除去環(huán)己烷。
將殘留物貯存在氮氣氛中以備下一步分子蒸餾使用。
C)由EPA和DHA乙酯組成的復合物C-1所含總濃度為35~40%;C-2所含總濃度為40~50%;C-3所含總濃度為50~60%;C-4所含總濃度為60~70%;C-5所含總濃度為70~80%;C-6所含總濃度為80~90%;D)由DHA乙酯組成的復合物D-1總濃度90%D-2總濃度90%制備C-1產(chǎn)品的方法在壓力為10-3mmHg,蒸發(fā)器溫度為90~110℃下,將上述酯交換獲得的脂肪酸乙酯混合物進行分子蒸餾,以除去加工帶來的雜質(zhì)和本身存在的雜質(zhì),也即殘留物。
使餾出物保持于原料油脂中原始存在之EPA和DHA的濃度(用魚油時,EPA為15~20%,DHA為15~20%),并且沒有上述雜質(zhì)存在,由該餾出物組成C-1產(chǎn)品并用作以后C-2、C-3、C-4產(chǎn)品的原料。制備C-2產(chǎn)品的方法在壓力為10-3mmHg、蒸發(fā)器溫度為50℃下將C-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即為C-2產(chǎn)品,增加EPA和DHA乙酯滴定率可以破壞低分子量的脂肪酸乙酯(C16和C18),由此構成了餾出物。制備C-3產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的只是蒸發(fā)器溫度增加到60~70℃,將C-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即是C-3產(chǎn)品,增加EPA和DHA乙酯以破壞低分子量脂肪酸乙酯(C16和C18),由此組成餾出物。制備C-4產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的是蒸發(fā)器溫度升到70~80℃,將C-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即是C-4產(chǎn)品,增加EPA和DHA乙酯滴定率可以破壞低分子量脂肪酸乙酯(C16和C18),由此組成餾出物。制備C-5產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的是蒸發(fā)器溫度升到80~90℃,將C-4產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物即為C-5產(chǎn)品,增加EPA和DHA乙酯滴定率以破壞低分子量脂肪酸乙酯(C16和C18以及低不飽和(20),由此構成餾出物。制備C-6產(chǎn)品的方法在相當于約8倍于C-5量的溶劑(乙醇或丙酮或等同物)中添加2倍于C-5量的尿素進行混合。
將混合物加熱至尿素全部溶解,然后向其中加入預定量的C-5。
冷卻后過濾出沉淀,再以小型真空裝置濃縮醇溶液。
在濃縮物中加入水,并用等量的環(huán)己烷萃取全部混合物。
用水反復洗滌有機相以除去所有殘留的尿素。
最后將有機溶液干燥并通過真空蒸餾除去全部溶劑。
在上述條件下,不同的是蒸發(fā)器溫度為70~90℃,將上述產(chǎn)物進行分子蒸餾,殘留物即為C-6產(chǎn)品,增加EPA和DHA乙酯滴定率以破壞低分子量脂肪酸乙酯(C16和C18以及低不飽和C20)由此組成餾出物。制備D-1產(chǎn)品的方法在上述條件下,不同的是蒸發(fā)器溫度調(diào)至75~95℃,將C-6產(chǎn)品進行雙重分子蒸餾,殘留物即D-1產(chǎn)品(DHA乙酯90%),餾出物主要由EPA乙酯和少量其它脂肪酸乙酯組成。制備D-2產(chǎn)品的方法在與制備D-1方法相同的條件下,蒸發(fā)器溫度為75~95℃,將C-1產(chǎn)品進行分子蒸餾,殘留物由96%的DHA乙酯組成,餾出物主要由EPA乙酯和少量其它酸乙酯組成。
下列實施例用以詳細說明本發(fā)明的方法,但對本發(fā)明所要保護的范圍沒有任何限制。
實施例1
將100千克原料油脂溶于150升(95℃)的乙醇中,再與5千克濃硫酸混合。
將全部混合物置于N2氣氛中,并回流直至除去所有殘留的甘油三酯。
在真空條件下除去大部分溶劑,向殘留物中加入5倍于其量的水,再用常規(guī)用量的溶劑(石油醚、環(huán)己烷或等同物)進行萃取,將有機萃取物洗滌至中性,真空下干燥濃縮以除去所有的溶劑。
將用上述方法得到的,由原料中甘油三酯構成的脂肪酸乙酯的混合物組成的產(chǎn)物裝到按上述條件進行操作的分子蒸餾器中。
實施例2制備C-6產(chǎn)品的方法主要在于用尿素處理C-5產(chǎn)品,繼而進行分子蒸餾。
將120升95℃的乙醇與20千克尿素混合物加熱至尿素充分溶解,向該溶液中加入15~20升C-5產(chǎn)品,在氮氣氛中加熱振蕩全部混合物。
冷卻后,經(jīng)過濾除去沉淀。
在小型真空裝置中濃縮得到的醇溶液,向油性殘留物中加入80~100升水和80~100升溶劑(石油醚或環(huán)己烷或等同物),振蕩混合物,萃取有機相部分,并且用水洗滌幾次,將有機相干燥,真空下蒸發(fā)除去全部溶劑。
將上述產(chǎn)物投入分子蒸餾器中,在上述條件下蒸餾,以獲得由C-5產(chǎn)品組成的殘留物。
凈化步驟是本發(fā)明生產(chǎn)方法的一個輔助步驟。以下參照為實現(xiàn)本發(fā)明方法而專門設計的設備來說明為獲得相應產(chǎn)品所需的階段。
生產(chǎn)方法基本包括三個主要階段和一些中間處理以及作為有效加工和提純產(chǎn)品所必需的最終處理步驟所說的加工可以示意說明如下1.將原料甘油三酯進行酯交換變成乙酯,以ETR表示,2.用漂土進行第一次凈化處理,用TTE1表示,3.用分子蒸餾進行濃縮,用DMV表示,4.用尿素處理,用TRU表示,5.用漂土進行第二次凈化處理,用TTE2表示,6.全部除去加工所用溶劑,用DF表示。
很明顯,1,3和4階段對獲得最終產(chǎn)品起著決定性作用。
在加工的每個階段之間進行分析對照,以便使其與說明部分相對應。1.脂交換ETR顯然該階段是為以后的分子蒸餾階段能獲得多不飽和脂肪酸乙酯而設的,正如我們以下所看到的,分子蒸餾是一項可以使蒸餾在比標準溫度低得多的溫度下進行的技術,而在標準溫度下,產(chǎn)品會發(fā)生降解現(xiàn)象,因此,由于乙酯的作用,與甘油三酯相比,增大了其揮發(fā)度,從而保護了我們所感興趣的有用的脂肪酸之順式多不飽和結構。
另外,酯交換可以使產(chǎn)品脫臭,除去所有最后水溶性雜質(zhì),并破壞可能存在的維生素A和D殘留物。1.1酯交換過程(ETR)
其中R、R′、R″、為C14-C24的各種不飽和程度的烷基。如果魚油的開始用量為500千克,則必須使用以下用量的各種試劑100%變性乙醇(2%MEC) 312.5 千克硫酸 26.250 千克去離子水 2500千克環(huán)己烷I 540 千克環(huán)己烷II 250 千克硫酸鈉100 千克使用設備(參見流程
圖1)TA101-106 不銹鋼裝料器和臨時貯存器RE106 裝有載頻控制的干擾抑制器(Codant)的用于回流和蒸餾的3m3搪瓷反應器RE107 3m3不銹鋼反應器DSL15 3m3混合反應器F15 不銹鋼過濾器實際操作過程(全部過程在氮氣氛中進行)1.由TA101、102、103分別將油、乙醇和硫酸卸入RE106中,時間6小時;2.加熱至回流,時間1小時;3.回流10~12小時,取樣檢查反應是否完全;4.真空蒸餾乙醇,時間6小時;5.冷卻物料并將其輸送到已裝有去離子水和來自TA104的第一批環(huán)己烷的RE107中,時間2小時;6.攪拌兩相物料1/2小時,當兩相物料完全分離時停止攪拌;7.將下層水相分離并輸送到TA106中;8.將有機相輸送到TA105中;9.再將TA106中的水相反回到RE107中,并由TA104向其中加入第二批環(huán)己烷;10.重復第6步所說的操作過程;11.將下層水相分離并輸送到凈化裝置以便除去。12.將有機相輸送到DSL15,從第5步到第12步操作共需8-10小時;13.將無水硫酸鈉加到DSL15之溶液中,然后攪拌至少3小時,在氫氣氛下使混合物通過F15進行過濾,將溶液轉移到RE106中,時間需要6小時;14.在氮氣流中蒸餾和充分汽提溶劑7-8小時,15.將物料轉移到轉筒式干燥器中。
整個操作過程結束時,乙酯混合物本身呈流體狀,黑褐色,色譜分析圖形由附錄A給出。2.凈化TTE1在酯化(ETR)階段結束時,接著酯化階段1(ETR)的合理連續(xù)過程是凈化階段2,實際上,這一操作步驟還沒有立刻被應用到該方法的操作階段中,直到目前還在不斷變化。
該第一步凈化步驟是很必要的,因為這樣可以全部除去固體粒子,也可以除去在貯存期間能引起變質(zhì)的具有氧化或過氧化(變色)特性的物質(zhì),更重要的是,該變質(zhì)過程可能在分子蒸餾器內(nèi)部發(fā)生(特別在高溫下容易產(chǎn)生),而導致在蒸餾器內(nèi)壁上形成聚合物薄層,一方面,這會對蒸餾過程產(chǎn)生不良影響,降低熱能傳遞,另一方面,必需進行經(jīng)常性的和耗資大的維修操作。2.1實際操作1.按ETR實際操作的第13步,可直接用環(huán)己烷溶液在同樣的設備(見流程圖2)中進行操作。
稱出與乙酯理論產(chǎn)率之15%相當?shù)腡onsil 70CCFF漂土。2.將稱過重的漂土加到環(huán)己烷溶液中。3.將溶液加熱至80℃,維持30秒鐘,連續(xù)攪拌和通入氫氣流。4.冷卻后,使溶液通過F15過濾,將產(chǎn)物轉移到處于氫氣過壓下的不銹鋼收集罐中。5.進行上述ETR之第14和15步實際操作。
ETR和TTE階段的全部操作時間為1小時54分鐘。
通過增加壓濾機的溶液通道可以提高過濾速度。
接著將乙酯混合物收集到處于氮氣過壓下的適宜的不銹鋼容器內(nèi),并且加入0.03%的生育酚,整個處理過程的產(chǎn)率為100%。試驗對該方法所獲得的酯進行所需的分析試驗氣相色譜滴應按照原料說明進行過氧化物值小于10殘留溶劑小于250PPm(G.C近似于5)最后一步試驗是非常重要的,因為溶劑含量高于規(guī)定值的產(chǎn)物會影響分子蒸餾過程而不能被接受。3.分子蒸餾DMV先簡單介紹分子蒸餾,再說明幾步操作過程3.1分子蒸餾和短路蒸餾分子蒸餾是一項較新的尚未廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)的分離技術,能解決大量用常規(guī)蒸餾技術所不能解決的問題,因為可以處理熱不穩(wěn)定性物質(zhì);可以獲得很高的純度;大大降低能源消耗。
另外,分子蒸餾不存在污染,在這種特殊情況下,可以產(chǎn)生出全部能被利用的付產(chǎn)品。
分子蒸餾是根據(jù)以下原理進行的,欲蒸餾的產(chǎn)品薄膜(分子)被分布在加熱壁上,分子保留在此壁上足夠的時間以獲得本身被蒸發(fā)所需的能量,由于這一過程是在高真空條件下進行的,所以分子有一自由行程,溫度能保持在比標準沸點溫度低得多的條件,然后將揮發(fā)部分收集在冷卻壁上。
分子蒸餾是按下述過程進行的將欲蒸餾的物料送到蒸餾塔的頂部,當物料進入蒸餾塔時,由旋轉輥將物料分散到分子蒸餾器的加熱壁上。
這樣,在分子蒸餾器的整個內(nèi)表面上形成有液膜,操作條件(溫度、真空度)使更多的揮發(fā)性分子蒸發(fā),然后這些蒸發(fā)的分子又被捕集到冷凝器上。
靠旋轉元件使液膜不斷更新,以保證物質(zhì)不致于保留在加熱壁上過長的時間,這樣可以避免降解的可能性。任何沒有被蒸發(fā)的物質(zhì)由于重力作用而從壁上流下,最后被收集作為殘留物。
在分子蒸餾技術中,短路蒸餾顯示了巨大的優(yōu)點,這里,加熱壁與冷凝器之間的距離大大地縮小了,這樣,本身已從加熱壁上離去的分子立即碰到冷卻壁上并冷凝在該壁上,因此,分子不致于在其所通過的短路程中相互碰撞,更重要的是,由于分子的立刻冷凝作用,可以獲得很高和均勻的真空,從而可進一步降低操溫度,確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
圖1說明短路蒸餾的原理;圖2表示工業(yè)用蒸發(fā)器的示意圖,圖3為實驗室用蒸發(fā)柱的示意圖,其中涂黑部分表示在加熱壁上形成均勻膜的所謂“吹掃系統(tǒng)”,這可避免形成熱點來破壞產(chǎn)品的完整性。該蒸餾柱內(nèi)采用的吹掃系列是由帶有垂直安裝在底座上之棒條的轉子構成的,在該棒條上間隔安裝有涂有聚四氟乙烯之玻璃纖維制成的空心輥。
轉動時,這些空心輥由離心力作用緊靠著加熱壁旋轉,從而使液膜形成。3.2設備的說明這是一臺帶有以下特性的雙級設備處理的產(chǎn)量最小 克/小時 10~20最大3000熱交換表面積蒸發(fā)器平方分米 2×4.3冷凝器 2×2.2加熱所需功率 千瓦 2.7
可變化的溫度 250旋轉速度 轉/分鐘 25~2000工作壓力帶/不帶分散泵毫巴 1.10-3/5.10-2尺寸長度 毫米 1200寬度 400流程圖3表示與原始設計的中試設備相間的分子蒸餾裝置,流程圖4表示最新改進的情況。
主要的改進是安裝了初級排氣管(4)和計量泵(5),該計量泵使得單位小時流量比原裝量的增加了,也可以單獨供料達數(shù)小時之久,最后,裝有通風閥和相應自動泵送系統(tǒng)(10)的量筒(8)在不停止生產(chǎn)情況下排出產(chǎn)品。
顯然,這些改進提高了整個設備的生產(chǎn)能力,使其更接近于工業(yè)化生產(chǎn)設備。3.2.1維修操作經(jīng)改進后的設備不需要繁復的維修操作,所需要的操作有以下三個方面a)檢查旋轉和分散泵中的油面。
旋轉泵運轉1000工作小時后或目測油時發(fā)現(xiàn)油已變質(zhì)而需要更換時,更換旋轉泵中的潤滑油。
當分散泵每運轉500工作小時后或因為意外情況,該設備已經(jīng)失去真空,致使大量氧化已經(jīng)與油接觸,則需要更換其中的潤滑油。
檢查油面并定時更換加熱恒溫器中的油。b)每周拆卸和清洗一次計量泵壓頭,檢查油面。c)每周清洗一次蒸餾塔。
定期更換吹掃系統(tǒng)的聚四氟乙烯輥。3.3操作過程說明將上述酯交換過程產(chǎn)生的衍生物進行分子蒸餾。
用雙級蒸餾裝置,通過兩階段來獲得分子蒸餾后的EPA-DHA富集物,這一過程可以用下列示意圖表示
圖5上述圖示中的字母將用于以下描述在第一階段終止,得到用DIIK085表示的餾出物,其中EPA+DHA的平均含量為45%。
在第二階段R2終止時,所收集的產(chǎn)品用RK090表示,該產(chǎn)品EPA+DHA的平均含量為58%。制備DIIK085的方法(參見流程圖2)。
將原料酯裝入定量給料罐(3),再用計量泵(1)泵送到初級排氣段(4),保持在60℃下,真空度約為5.10-2毫巴。
流速為恒定值1350毫升/小時。
在下列操作條件下,酯從脫氣器進入第一蒸發(fā)塔,溫度為115℃,真空度1.10-3毫巴,吹掃系統(tǒng)轉速為350轉/分鐘。
第一次蒸發(fā)的殘留物通過流動捕集器(11)進入第二蒸發(fā)塔。
操作條件是溫度125℃,真空度1.10-3毫巴,吹掃系統(tǒng)轉速300轉/分鐘,兩個蒸發(fā)器中冷凝器的溫度保持在恒定值8℃。
將餾出物收集在處于氮氣氛中的適宜容器中。制備RKO90的方法將DIIK085裝入接收室3中。
計量泵流速(2)為1250毫升/小時。
第一蒸發(fā)器的條件為溫度105℃,真空度10-3毫巴,吹掃系統(tǒng)轉速350轉/分鐘。
第二蒸發(fā)器的條件為溫度90℃,真空度10-3毫巴,吹掃系統(tǒng)轉速350轉/分鐘。D.M操作參數(shù)一覽表I階段 II階段I步 II步I步 II步脫氣器溫度(℃) 6060 60 60冷凝器溫度(℃) 8 8 8 8蒸發(fā)塔(℃) 115 125 105 90脫氣器壓力(毫巴) 5.10-25.10-25.10-25.10-2蒸發(fā)塔內(nèi)的壓力(毫巴) 10-310-310-310-3流速(毫升/小時) 1350 1250旋轉速度(轉/分鐘)350 350350 350必須記住,操作人員可以隨時將上述的操作參數(shù)進行微小的變化,以便優(yōu)化生產(chǎn)。事實上,因為這是天然產(chǎn)品,所以就會有組分上的各種變化。還必須記住。計量泵的泵送流速會有某些變化的可能性,這種變化的可能性因以下二方面是完全可能的1)泵計量機構的兩個基本元件是兩個球閥,由于所處理的物料的性質(zhì),它們可能會發(fā)生部分堵塞,并且引起上述的不便,除非及時地進行維修。2)產(chǎn)品的粘度會發(fā)生微小的變化,由流速的變化就可以反映出這點。
但是,流速的變化不應超過規(guī)定值的2~3%,否則,產(chǎn)品的組成就會有很大的變化。
用RK090表示的殘留物是由分子蒸餾衍生出的最終產(chǎn)品,最后,將其收集到加有0.03%生育酚、處于過壓氮氣氛下的適合的不銹鋼容器內(nèi)。
產(chǎn)品清澈,顏色為深黃至淺橙黃色。
取樣后進行下列常規(guī)試驗氣相色譜滴定過氧化指數(shù)分子蒸餾的產(chǎn)率從1000千克乙酯中可制得400千克DIIK085和200千克RK090,換言之,總產(chǎn)率為20%參見流程圖3,可以了解如何重新利用中間產(chǎn)物。
RK085是DHA含量高的產(chǎn)品,DHA含量為50~60%,是獲得濃縮DHA的基本原料,而原料產(chǎn)品中RK085的含量為16%。
DIK085是EPA/DHA含量低的產(chǎn)品,所以在加工過程的任何階段都不能被重新利用,但是,由于它可以在化妝品和涂料工業(yè)上被重新利用,還是具有很大的工業(yè)利用價值。
DIK085約占原料酯的48%。
DIK090和DIIK090都含有平均含量的EPA和DHA但EPA在數(shù)量上占優(yōu)勢(附在色譜圖H、I上)。
兩者(EPA和DHA)的總含量約為16%。
對沉積的殘留物DIK090和DIIK090進行一些TRu試驗。
這些試驗表明,可以部分回收這些產(chǎn)品,這樣就可以再進行循環(huán)加工,用這種方法自然會增加最終產(chǎn)率。4.用尿素處理TRu4.1概述用尿素將分子蒸餾后的濃縮產(chǎn)物RK090進行化學處理,這步操作可使最低滴定率達85%,而EPA/DHA之比實際上保持不變。
后一個因素正是必須進行化學處理的根本原因,也可以采用分子蒸餾的物理方法來獲得85%的滴定率,但是,這對最后的產(chǎn)率有不利的影響,產(chǎn)物EPA/DHA比例不適,DHA含量偏高(產(chǎn)物中EPA含量30%,DHA為55%)。
這就違背了本發(fā)明之明確的目的,有以下兩個原因1)在此過程中,魚油的優(yōu)勢主要在于其EPA含量,因此,具有上述特性的產(chǎn)品是很不理想的。2)該加工產(chǎn)物必須盡可能如實地反映出沙丁魚油中自然存在的EPA/DEA的比例。
尿素的作用是形成加合物,其作用原理還不清楚,很可能是低不飽和度的脂肪酸乙酯的作用。該加合物是熱溶性的,當逐漸冷卻時,便會析出塊狀沉淀。
然后可以將該固體加合物過濾,以便從含有高滴定率多不飽和脂肪酸乙酯的溶液中將其分離出去。4.2實際過程對于起始量為9.1千克的RK090(約10升),則下列試劑的用量必須是96%體積比(V/V)的乙醇64千克(約80升)工業(yè)尿素15千克15%氯化鈉溶液354千克環(huán)己烷31.6千克整個過程都在氮氣氛中進行。
將乙醇和稱量的尿素加到裝有立式刮板攪拌裝置的反應器內(nèi),其內(nèi)部溫度一直升到70℃,使尿素全部溶解。
這時,將溶液稍微冷卻(約66℃),借助進料裝置向其中加入RK090,當所有物料全部加完后,將溫度重新調(diào)至70℃,并維持在該溫度下10分鐘,爾后停止蒸汽流,逐漸冷卻至室溫(20°),在該條件下將反應混合物存放12小時。
在冷卻到內(nèi)部溫度為20℃的同時,存放反應混合物至少12小時是反應完全的基本條件。
這時,過濾混合物。
排放第一反應器中的物料,并直接用硅藻土板式壓濾機壓濾該物料,通過氮氣流施加在壓濾機上的壓力不超過1.5個大氣壓。
將清澈的溶液轉送到另一個反應器中,由此進行真空濃縮。
在濃縮過程中,還會有未與乙酯發(fā)生反應的過量尿素析出。
這樣可以避免除去所有的乙醇,事實上,如果進一步蒸餾乙醇,就會形成面團狀的大塊物料,堅硬而不易混合。
用一份15%NaCl(55升)回收濃縮殘留物,再用環(huán)己烷萃取。經(jīng)第一步萃取后,用15%NaCl溶液洗滌有機相三次,當檢測溶液中是否存在尿素的試驗顯示為陰性反應時,則洗滌完全,可以使用奈斯勒試劑進行該項試驗。
萃取過程相當長,這說明由于形成乳化液是很難解決的。
在具有大量產(chǎn)物存在的兩相內(nèi)表面上形成的多泡沫部分,可將溫度提高到40~50℃,有助于乳化液重新溶解。同時,可以過濾出上述中間產(chǎn)物部分,接著重新萃取。
當然,也可以采用使乳化液根本無法形成的合適的有機溶劑。
用加入無水硫酸鈉的辦法使環(huán)己烷溶液脫水,將澄清溶液轉送第二個反應器中進行最后脫色處理。
該操作是上述2.1小點已作過描述的操作步驟的重復,這里,Tonsil 70CCFF漂土的百分含量不同,其重量為最終產(chǎn)品理論產(chǎn)率的10%。5.最后凈化DF凈化是通過分子蒸餾器更快獲得最終產(chǎn)品的一個步驟,以便絕對除去TBE處理過程中的殘留溶劑。
最終產(chǎn)品用氣相色譜法分析,結果表明,總的EPA+DHA滴定率不小于85%,其中EPA/DHA比例為EPA40~40%,DHA40~46%。
DHA通過多個機理作用于某些代謝過程如人體區(qū)域,對某些病理確實有明顯的藥理效用。使用DHA制備物是很重要的,該制備物要含有至少5~10%的α-生育酚,目的在于可防止有損DHA的過氧化現(xiàn)象,由于DHA的高不飽和度,容易引起氧化現(xiàn)象發(fā)生。1)DHA對多不飽和脂肪酸之新陳代謝的作用自然,多種脂肪酸族共同存在時,從代謝的觀點考慮,屬于這些脂肪酸族的每一種化合物,彼此之間都是相互關聯(lián)的。
由這些化合物組成的三種主要類型多不飽和脂肪酸是n-9、n-6和n-3代謝系列,這些脂肪酸采用上述簡稱的命名所賦予的意思分別為距甲基端(同時與羧基端相距最遠)最近的雙鍵在第9、6和3個C原子上。
由于包含在甲基端和與其最近的雙鍵之間的脂肪酸分子部分在分子所經(jīng)歷的代謝轉化(去飽和與鏈延長)期間保持不變,所以可以得出結論,由代謝相互轉化作用所形成的所有化合物也保持該結構特征不變。上述代謝系列脂肪酸的各自母體化合物是油酸、亞油酸以及α-亞油酸,DHA即屬于這類。
亞油酸和α-亞油酸在高等有機體中是無法被合成的。
因此,從營養(yǎng)學觀點考慮,這些在高等有機體內(nèi)起著重要生物作用的化合物是必需化合物,必須通過食物攝取。
由于存在于肝臟(網(wǎng)狀內(nèi)皮原生質(zhì)系統(tǒng))內(nèi)的去飽和酶和鏈延長酶的活性作用,能發(fā)生上述脂肪酸變成鏈更長。不飽和度更高的化合物的代謝轉化反應。
下面的說明是很重要的,因為這是關于各種多不飽和脂肪酸的新陳代謝作用的。a)對所存在的這類反應,尤其是去飽和反應的調(diào)節(jié)過程是限制過程。b)三種類型脂肪酸之先質(zhì)的轉化速度彼此是非常不同的,α-亞油酸183(n-3型)的轉化速度最高,亞油酸(182,n-6)的轉化速度低得多,油酸的轉化速度最低。c)三種類型的多不飽和脂肪酸在新陳代謝過程中存在競爭對抗作用,即較大親合力的脂肪酸對較小親合力脂肪酸的代謝轉化具有抑制作用,相反,食物中對酶催化系統(tǒng)具有高親合力之脂肪酸的缺乏(例如,缺乏必需的亞油酸和α-亞油酸)不會妨礙低親合力脂肪酸(油酸)的轉化作用。
因此,一旦出現(xiàn)必需脂肪酸不是時,則油酸就會轉化成二十碳三烯酸C203,n-9。d)由于食物所提供的各種多不飽和脂肪酸(n-3、n-6、n-9)之間的互相代謝作用,可以得出結論,脂肪酸的相互比例決定了屬于不同種類型的C18-化合物將代謝轉化成不飽和度更高,鏈更長的化合物,繼而也決定了這些化合物與原生質(zhì)和組織類脂的結合。
用n-3類型多不飽和脂肪酸如DHA給藥,由于其代謝作用以及它們與組織的結合作用,因此是非常重要的,事實上,很明顯,例如用DHA給藥能使該化合物與細胞類脂結合,這種結合又取決于多種因素,例如,食物中n-6型脂肪酸的相對含量,還有與n-6脂肪酸(親合力)相比,DHA的相對親合力,因為不同細胞種類中有多種磷脂庫。2)DHA對于血管區(qū)域,動脈粥樣硬化、血小板功能以及血栓形成的作用。
根據(jù)以上所述,有關DHA對于多種不飽和脂肪酸新陳代謝之影響的作用是很重要的,它可以對C20多不飽和脂肪酸,具有高生物活性產(chǎn)品的先質(zhì)即eicosanoids產(chǎn)生作用,Eicosanoids是一類通過以下兩條主要途徑,由花生四烯酸(AA)經(jīng)酶催化氧化而衍生的主要物質(zhì);在環(huán)氧酶作用下,導致前列腺素、前列腺環(huán)素以及凝血惡烷的形成,在脂肪氧合酶作用下,導致含氧酸和白細胞三烯(leukotriense)的形成。
有些特殊的eicosanoids在調(diào)節(jié)重要功能和構成某些過程之基礎的機理中起作用,如在形成血栓中和在血管域(活化I3前列腺環(huán)素或PGI3而不是PGI2的生成)。
由于特殊eicosanoids的形成以及隨其后所生成的非活性TXA3,DHA對于血小板凝固也起作用(生物化學、生物物理學工業(yè)研究,第117期,作者Rao G.H.R等人,第549頁,1983年)。但是,用純DHA給藥對某些系統(tǒng)的作用則完全與EPA所顯示的效果不同。
事實上,雖然用DHA給藥后可以產(chǎn)生防止血小板凝固的活性,但發(fā)現(xiàn)對AA的新陳代謝作用沒有特別的影響,不同于用EPA給藥時所產(chǎn)生的效果(Hirai等人,“前列腺素、血栓形成和白細胞三烯研究進展”,第17卷,Eds,Samuelsson B.,PaolettiR.和Ramwell P.W.,Raven出版社,紐約,第838頁,1978),據(jù)該資料介紹,與血小板類脂結合的DHA既不容易被釋放,自然也不會轉化成其它化合物。
另外,根據(jù)Talesnik和Carleton的研究(TalesnikJ和Carleton Hsia J.,歐洲藥學雜志,第80期,第255頁,1982),DHA可以抑制由AA引起的冠狀動脈血管收縮。
由此可以得出結論,DHA由于直接轉化或間接轉化成對于C20脂肪酸的新陳代謝具有阻礙作的EPA,可以導致特殊eicosanoids的形成,具有預防或治療作用的可能性,作為抗凝血素,能延長流血時間,作為冠狀血管舒張素以及血小板凝固抑制劑。3)DHA對于免疫系統(tǒng)以及炎癥的作用屬于n-3類型的脂肪酸(DHA即屬于這類)在改變免疫力和發(fā)炎反應中起著重要的作用,這是因為細胞多不飽和脂肪酸的變性,繼而改變了前列腺素和白細胞三烯的合成,以及承擔免疫和發(fā)炎反應的細胞(白細胞、單核細胞、T和B淋巴細胞)。
在發(fā)炎過程中,DHA通過競爭抑制花生四烯酸酯轉化成PGE2而對合成前列腺素起作用,所以用它作為抗類固醇消炎劑如消炎痛(Corey E.J.等人,Proc.Natl.Acad.Sci.第80期,第3581頁,1983)。
另外,各種其它細胞活化過程也可以通過改變結構膜類脂中的多不飽和脂肪酸如n-3類型脂肪酸給藥來得到改善。其中,一個重要的作用就是使細胞內(nèi)的Ca受刺激后游動,以及使肌醇磷酸酯由膜磷酸肌醇庫中產(chǎn)生。4)DHA對視覺機能、ceroidosis,記憶和衰老過程的作用在視網(wǎng)膜和神經(jīng)之突觸處中含有高濃度DHA,這些結構中的DHA減損(通過對試驗動物調(diào)整飲食來實現(xiàn))會引起視覺機能失靈(Tinoco J等人,生物化學及生物物理學報,486期,575頁,1977)。
因此,從醫(yī)療學的觀點出發(fā),在治療與視網(wǎng)膜甘油磷脂中DHA濃度降低相關的疾病時,采用高純度DHA似乎是非常有益的。
DHA減損會引起行為無規(guī)律并伴隨有記憶力減退。事實上,正如Lamptey和WalKer所能發(fā)現(xiàn)的(Lamptey M.S.和Walker B.L.營養(yǎng)學雜志,106期,86頁,1976),根據(jù)飼喂不同劑量n-3脂肪酸的小鼠顯示的記憶力與其大腦中22∶6(DHA)的含量成正比。更有趣的是ceroidosis與DHA濃度之間也有聯(lián)系,Ceroidosis是一種病狀,其中,褐色的脂褐質(zhì)色素(ceroid)會沉積在消化道滑肌的細胞內(nèi)部以及肝臟、肌肉和CNC中。
Pullarkat和他的同事們(Pullarkat R.K等人Neuropdiatrie 9期,127頁,1978)已證明,青少年神經(jīng)ceroidosis中,在白細胞DHA下降(在所有被檢查的患者中發(fā)現(xiàn))之病情輕重之間存在著相互聯(lián)系。
另外,他們在以前的研究中還發(fā)現(xiàn),成人與青少年大腦內(nèi)部存在的磷脂酰絲氨酸中DHA含量的減少就會引起神經(jīng)ceroidosis。
提供外來的,高純度DHA可以認為是治療上述疾病的有效方法。
如上所述,DHA已被發(fā)現(xiàn)在高級動物體內(nèi)是以酯的形式存在于膜甘油磷脂中的,在一些主要的組織甘油磷脂中〔卵磷脂(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰絲氨酸(PS)和磷脂酰肌醇(PI)〕,尤其是大腦中的PE和PS含有相對多的DHA。在合成突觸體的膜上,相對于總脂肪酸,DHA的相對濃度可高達20%,與存在于其它組織中的主要多不飽和脂肪酸AA的相對比值為大于1。所說的兩種磷脂PE和PS存在于內(nèi)細胞膜表面上,因此,在這些磷脂中高DHA含量提醒我們想到,這些脂肪酸在細胞內(nèi)部可以起到某些作用,也是一個有趣的發(fā)現(xiàn),在大腦中PC和PI或者含有極少量的DHA,(屬于第一種情況),或者根本不含任何DHA(屬于第二種情況)(Galli C等人“前列腺素和血栓形成的研究進展”第4卷,Eds Coceani F和Olley P.M.Raven出版社,紐約,181頁,1978)。
在同樣的工作中,已發(fā)現(xiàn)了在突觸體膜的磷脂中存在特別大量的22∶6(DHA),食用富含n-3脂肪酸尤其是DHA的油(如魚油)食物可以明顯增加膜類脂中該多不飽和脂肪酸的含量。
在衰老期,當人們食用同樣的食物時,大腦內(nèi)部的該多不飽和酸的含量也還是下降(White H.B等人“神痙化學雜志”18期,1337頁,1971)。
在由老齡小鼠的大腦突觸體分離出的類脂中發(fā)現(xiàn)與成年小鼠相比,其DHA含量大大下降,對于小鼠的研究也說明,在衰老期,由食物提供的DHA與大腦類脂的結合能力明顯降低(Eddy D.E.Harman D.J,Am,Ger,Soc.25期,220頁,1977)。這些作者認為,這種結合能力的降低是由于在老化時期大腦內(nèi)部類脂過氧化作用的增加所致。
因此,在所有這些導致記憶和老化過程的復雜機理中,可使用濃縮DHA的可能性似乎是特別重要的。
另外,一個重大的價值在于,制藥工業(yè)中使用的幾種獨特藥物含有腦磷脂(DHA的天然所在部位),具有下列的作用機理和特征
磷脂酰絲氨酸在衰老時期,它對大腦代謝之機能產(chǎn)生一定的影響,對于慢性腦神痙一有機體綜合病癥,特別是對于與之相關的病癥,記憶力下降,精神錯亂。注意力不集中,精緒不穩(wěn)、急躁、抑郁以及焦慮都有療效。
間腦磷脂hypotalamus磷脂的脂質(zhì)體可以促進hypotalamus新陳代謝,增加多巴胺代謝和酪氨羥基化酶以及腺苷酸環(huán)化酶的活性,從而增加環(huán)狀腺苷酸(AMP)的含量,該效果本身尤其反映在hypotalamus腦垂體樞椎的機能上,作為大腦代謝輔助劑使用可以調(diào)整神經(jīng)內(nèi)分泌失調(diào),例如在發(fā)育期出現(xiàn)的抑郁綜合癥、焦躁以及更年期綜合癥和性腺激素減弱等。
腦磷脂它可以促進神經(jīng)代謝,調(diào)節(jié)膜的酶活性,增強神經(jīng)傳遞質(zhì)的代謝作用,用于治療神經(jīng)病綜合癥,例如,腦血管動脈硬化,更年期憂郁綜合癥,帕金森氏綜合癥,腦顱骨損傷,心身郁滯以及與CNC代謝不正常相關的各種病癥。5)DHA對于心臟功能的作用近10年以前,就有人提出n-3型脂肪酸對于心血管區(qū)域的各種生理機能具有有益的作用。
在促進這一理論發(fā)展中起著決定性作用的重要的實際觀察工作是對消費大量富含DHA魚的居民(特別是愛斯基摩人)進行某些流行病研究,研究結果表明,雖然在這些居民的食物中含有大量的脂肪,但他們的心血管疾病的發(fā)病率卻極低。
通過對小鼠進行飼喂含有不同脂肪酸組分的食物的試驗,結果發(fā)現(xiàn),心臟的代謝功能與心臟磷脂中DHA的含量有密切的關系(Gudbjarnason S等人,Acta Biol.Med.Germ,37卷,777頁,1987)。
事實上,提供的兒茶酚胺片劑包括使心臟類脂中的DHA取代亞油酸的情況,同時,飼喂不同食物的一組小鼠的心跳頻率與食物內(nèi)類脂組分中DHA的含量成比例。
在治療某些心臟疾病時,除了DHA所產(chǎn)生的直接作用外,它的治療特性和預防能力還與下列一些不同的活性有關,如抗動脈粥樣硬化活性,抗凝血活性。降血脂活性以及防止血小板凝固活性。6)DHA對血脂過多的作用高脂蛋白血癥是一種血液中膽固醇或含有脂蛋白的甘油三酯的濃度超過了正常生理極限的疾病。
目前,在患有這種疾病的患者當中,血漿中高膽固醇和/或甘油三酯濃度的患者據(jù)估計約有95%,其重病患者的比例隨著年齡和性別的不同而變化。
高脂蛋白血患者可以分成第一種和第二種患者。
第一種高脂蛋白血患者可以分為兩種,單基因高脂蛋白血患者(遺傳產(chǎn)生)和多基因高脂蛋白血患者(由先天因素再加上食用不當,食物過多和肥胖而引起的)。
第二種患者表現(xiàn)有某些嚴重的新陳代謝紊亂的病癥,如糖尿病、甲狀腺機能減退、尿毒癥、酗酒,或者如為避孕而使用口服避孕藥時所產(chǎn)生的付產(chǎn)用。
所以,有科學的根據(jù)可以證明,高濃度脂蛋白會加速動脈硬化的惡化,隨后又會引起類似于血栓形成和心肌梗塞等不易治愈的病癥。根據(jù)統(tǒng)計,在美國大約有一半的疾病都是由于這類病癥所引起的。
隨著工業(yè)文明的發(fā)展和社會福利的相對增加,人們(特別是在過去的幾十年中)開始貪飲食物,無論從數(shù)量上還是從出于飲食營養(yǎng)觀點質(zhì)量上考慮,人們都過于貪食了,事實上,大大增加了富含膽固醇和飽和脂肪酸的食物的攝取,這是引起高血脂病增加的主要原因之一。
對于所有高脂蛋白血患者的第一種治療辦法是進食維持標準體重所需的食物,以減少血液中類脂的濃度。
不吃含飽和動物脂的食物,以多不飽和的植物油代之,現(xiàn)已表明,這是治愈類脂型病癥的首要條件。
根據(jù)上述理由,我們認為,DHA(多不飽和長碳鏈脂肪酸)對高血脂病產(chǎn)生治療作用是可能的,因此,進行一些基本的藥理試驗,采用的是對動物進行口服給藥的試驗辦法,以證明DHA所可能具有的活性。
所有試驗中,采用的是Sprague-Pawlty天竺鼠,并且使用滴定率為96%的高濃度酯化DHA。
將每組試驗動物用已知具有降血脂活性之分子的安妥明(氯苯丁酯)或煙堿酸進行處理,以便驗證試驗的有效性,所有的動物在被殺死的時候都處于禁食狀況。A)DHA對于由Nath食物所引起的高血脂癥的活性Nath食物是一種如上所述的,富含膽固醇和膽酸的食物,當食用4~5周便可使動物患上高血脂癥。
使用原體重約為80~100克的雄性鼠,將這些動物分成6個試驗小組1)對照組(C);2)對照組+Nath食物(CD);3)安妥明,300毫克/千克·天+Nath食物(CL);
4)DHA,50毫克/千克·天+Nath食物;5)DHA,150毫克/千克·天+Nath食物;6)DHA,500毫克/千克·天+Nath食物;試驗持續(xù)5周,在此期間,檢測和記錄動物的基本狀態(tài)(生長,食物消耗等等)。
試驗結束時,在禁食條件下,將動物殺死,以便測定有關參數(shù)(總膽固醇、甘油三酯)。
測試結果表明,用高濃度DHA給藥可以抑制由飼喂Nath食物而引起的高血脂癥(圖4)。B)DHA對于由Triton WR1339引起的高血脂癥的作用。
Triton WR1339或者Tyloxapol是一種能夠增加試驗動物血液中甘油三酯和膽固醇含量的物質(zhì)。
使用原體積約為200克的雄性鼠,將動物分成6個試驗小組1)對照組(C)2)對照組+Triton(CT);3)煙酸,500毫克/千克·天+Triton(AN);4)DHA,50毫克/千克·天+Triton;5)DHA,150毫充/千克·天+Triton;6)DHA,500毫克/千克·天+Triton;動物在飼喂Triton WR1339之前,用煙酸,DHA或僅用載體預處理2天,當用Triton WR1339處理后18小時,在禁食狀況下,殺死動物,以便測定血中總膽固醇和甘油三酯的含量。
在該試驗中,用DHA給藥證實該化合物能降低通過用TritonWR1339處理而改變的血漿類脂含量(圖5)C)DHA對于由乙醇引起的甘油三酯過多癥的作用用乙醇對小鼠進行亞急性給藥,使其處于甘油三酯過多狀態(tài)。
在該試驗中,使用原體重約為200克的雄性小鼠,將動物分成6個試驗小組1).對照組(C);2).對照組+乙醇(CE);3).安妥明,200毫克/千克·天+乙醇(CL);4).DHA,50毫克/千克·天+乙醇;5).DHA,150毫克/千克·天+乙醇;6).DHA,500毫克/千克·天+乙醇。
用10%乙醇溶液隨意對鼠進行口服給藥,或按0.5克/鼠給藥,致使小鼠患上甘油三酯過多癥。
從第一次攝取乙醇的前一天開始,按試驗用所給定的物質(zhì)對動物進行處理,到第4天,最后一次用乙醇處理后2小時,殺死這些動物測定甘油三酯含量。
由該試驗獲得了非??煽康慕Y果,事實上,口服高濃度DHA大大抑制了由乙醇引起的甘油三酯過多癥(圖6)。
總之,考慮到上述試驗所獲得的結果,使用高滴定率DHA(96%)治療高血脂癥或與之相關的病癥是絕對合理的。
最后,需要說明的是,對于本發(fā)明的方法可以進行許多改進、變化、增加和/或更換局部非實質(zhì)性內(nèi)容,工藝步驟和操作細節(jié),這些都不違背本發(fā)明的思想,也不超出本發(fā)明所要保護的范圍,用以下的權利要求來限定本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種用動物和/或植物油脂制備高濃度多不飽和脂肪酸混合物及其酯的方法,其特征在于將原料油進行堿性水解,所形成的固體皂用無機酸水溶液進行酸化,所生成的混合物再用石油醚萃取完全,合并的萃取物經(jīng)洗滌和濃縮后,在適當改變溫度和壓力參數(shù)下,進行一步或多步分子蒸餾,以獲得所有需要的最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所說的方法,其特征在于第一步分子蒸餾是在壓力為10-3mmHg,蒸發(fā)器溫度約為110~120℃下進行的。
3.根據(jù)權利要求1所說的方法,其特征在于隨后的分子蒸餾步驟是在溫度由50℃增加到約80℃的條件下進行的,以便增加所獲得的多不飽和脂肪酸的滴定率,破壞增大分子量的脂肪酸。
4.根據(jù)權利要求1所說的方法,其特征在于獲得的多不飽和脂肪酸主要是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。
5.根據(jù)權利要求4所說的方法,其特征在于為獲得主要由DHA組成的濃度大于90%的這樣較高濃度的殘留物,在不低于85℃的較高溫度下,將經(jīng)過上述各步分子蒸餾后的產(chǎn)品進行進一步分子蒸餾。
6.根據(jù)上述一項或多項權利要求所說的方法,其特征在于,為制備經(jīng)分子蒸餾所獲得之多不飽和脂肪酸的乙酯,在酸性介質(zhì)中用乙醇處理脂肪酸,向反應產(chǎn)物中加入等體積的水,全部混合物再用石油醚萃取,將醚萃取液干燥后蒸發(fā)至除去全部溶劑,然后在約100℃高溫下,將產(chǎn)物再進行一次分子蒸餾,以除去全部的由處理帶來的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權利要求1-5中一項或多項權利要求的方法所獲得的多不飽和脂肪酸混合物。
8.根據(jù)權利要求6所說的方法而獲得的多不飽和脂肪酸乙酯混合物。
9.根據(jù)權利要求7所說的混合物,其特征在于多不飽和脂肪酸主要是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。
10.根據(jù)權利要求9所說的混合物,其特征在于按照所進行的分子蒸餾步數(shù),混合物總濃度約為35~90%。
11.根據(jù)權利要求5的方法所獲得的基本由DHA組成的,總濃度約為90%的產(chǎn)品。
12.根據(jù)權利要求1-7的方法所獲得的EPA乙酯和DHA乙酯之混合物。
13.根據(jù)權利要求1-7的方法所獲得的由DHA乙酯組成的高濃度(至少90%)產(chǎn)品。
14.用權利要求7-13所說的產(chǎn)品或混合物作為食療品添加劑的用途。
15.用權利要求7-13所說的產(chǎn)品或混合物作為藥理活性物質(zhì),以達到預防或治療為目的的用途。
16.用權利要求7-10或12所說的混合物治療和預防高血脂及其相關的病癥,治療血栓形成,血小板凝固,心肌梗塞,高血壓,作為抗凝血劑,防止動脈粥樣硬化,腦血管梗塞,由血管舒縮性痙攣引起的損傷和閉塞,糖尿病及其并發(fā)癥,急性和慢性炎癥,自免疫綜合癥,防止非類固醇消炎劑在胃腸中的付產(chǎn)品以及預防腫瘤。
17.用權利要求11和13所說的DHA或其乙酯治療和預防高血脂以及與之相關的病癥,如高脂蛋白血癥,血膽固醇過多,甘油三酯過多,脂肪代謝失調(diào),由膽固醇而引起的脈管損傷,動脈粥樣硬化,黃瘤,糖尿病性視網(wǎng)膜病,防止血栓形成,防止主動脈和冠狀動脈硬化,作為輔助劑以治療可能引起高脂蛋白血癥的疾病(糖尿病,甲狀腺機能減退、尿毒癥等等),治療心肌梗塞、急性和慢性炎癥,糖尿病,自免疫綜合癥,防止由非類固醇消炎藥物引起的付產(chǎn)品,防止腫瘤,治療伴有視力下降的視網(wǎng)膜病,Cerpidoses,延緩記憶力減退和衰老過程。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種主要采用分子蒸餾法從動植物油脂中制取多不飽和脂肪酸即二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的先進方法,該方法尤其適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),采用該方法可以制備出由EPA和DHA組成的或由它們的乙酯組成的總濃度為35~90%的混合物,由DHA單獨組成的或其酯組成的總濃度大于90%的產(chǎn)品,這些混合物可以用于多種目的,從食療品用途到特殊的治療用途,可以治療眾多的代謝紊亂、失調(diào)、疾病和炎癥等。
文檔編號A61K31/19GK1040050SQ89104628
公開日1990年2月28日 申請日期1989年5月26日 優(yōu)先權日1988年5月27日
發(fā)明者喬瓦尼·莫斯卡滕納, 馬克斯·齊格力 申請人:斯塔萊爾有限公司