一種基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，具體方法是脫臭餾出物中的脂肪酸和酯類在堿性條件下皂化，與強(qiáng)酸弱堿鹽進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成不溶的金屬皂而分離，萃取剩余物得生育酚的初提物、甾醇和甘油。初提物進(jìn)一步離子交換柱純化，得純度較高的混合生育酚。轉(zhuǎn)皂工藝具有傳統(tǒng)皂化工藝除脂肪酸和甘油酯徹底的優(yōu)點(diǎn)，并避免了堿性環(huán)境對生育酚的破壞。該工藝條件溫和，在弱酸條件下進(jìn)行，生育酚損失小，提取效率高，所得混合生育酚活性高。
【專利說明】一種基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及生育酚提純領(lǐng)域，具體涉及一種基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]生育酚(tocopheiO)又稱維生素E (Vitamin E)，脂溶性維生素，在提高生育能力、抗氧化方面效果顯著。維生素E按來源，可分為動(dòng)、植物的天然維生素E和人工合成的合成維生素E。實(shí)驗(yàn)證明，天然維生素E無論在營養(yǎng)、生理活性還是在安全性上均優(yōu)于合成的維生素E。故醫(yī)藥、食品和化妝品等行業(yè)轉(zhuǎn)向使用天然VE。
[0004]生育酚的基本結(jié)構(gòu)是6-色滿酚，其2位連一個(gè)16碳的側(cè)鏈。根據(jù)其側(cè)鏈飽和與否，分為側(cè)鏈飽和的生育酚和側(cè)鏈上有三個(gè)雙鍵的生育三烯酚。根據(jù)色滿環(huán)上甲基的數(shù)量和位置區(qū)別，生育酚共有8種異構(gòu)體。天然生育酚是一種無味、呈金黃色或淡黃色的粘稠油狀物，有時(shí)含少量蠟狀微晶體，遇空氣和光發(fā)生氧化而變成暗紅色。熔點(diǎn)為2.5~3.5°C。與甲醇、乙醇、丙酮、苯、乙醚、氯仿和植物油混溶，幾乎不溶于水。
[0005]天然混合生育酚的組成不同，其生物活性不同，利用價(jià)值就有高低。高生物活性的天然混合生育酚，往往具有很高的市場價(jià)值。生育酚的異構(gòu)體中，就生物活性而言，α-生育酚生物活性最高，β、gamma和δ -生育酚活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于α -生育酚。因此，生育酚的活性以α -生育酚為代表，其他異構(gòu)體換算成α -生育酚的活性來表示，計(jì)算公式為:
生育酚的活性=1.0Χ α-生育酚+0.5Χ β-生育酚+0.1X gamma -生育酚+0.03Χ δ-生
育酚
生育酚生物活性的保存在傳統(tǒng)工藝中往往是很容易忽視的，很多條件都能導(dǎo)致其生物活性的損失。生育酚在堿性條件下容易被氧化，高錳酸鉀、苯甲酸、重金屬離子、臭氧、硝酸、漂白粉、紫外線等都能使其氧化或分解，生物活性降低。生育酚的易氧化和易被堿破壞，造成了傳統(tǒng)工藝提取率和純度不高，并且大大降低了生育酚的活性，限制了其應(yīng)用。然而，生育酚在酸性和高溫環(huán)境中穩(wěn)定，不會分解，生物活性能最大程度保存。
[0006]脫臭餾出物是油脂脫臭過程中的副產(chǎn)物。油脂脫臭是油脂精煉工藝過程中的重要工序，通過脫臭能改善精煉油的風(fēng)味，除去殘留的臭味成分(如油脂水解產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物、皂味、白土味、殘留溶劑味、油脂固有的各類氣味)及某些有毒物質(zhì)，同時(shí)兼有去除少量游離脂肪酸的作用，從而提高精煉油的質(zhì)量。但脫臭的同時(shí)也造成了很多生物活性成分的損失，約35%~40%的甾醇、70%的生育酚和80%的角鯊烯進(jìn)入脫臭餾出物中。生育酚在脫臭餾出物中得到富集(1%~20%)，使得脫臭餾出物成為天然生育酚的最佳來源。脫臭餾出物中生育酚的分離、回收利用，不僅能充分利用工業(yè)廢棄物，減少污染源處理成本，還能改變油脂工業(yè)產(chǎn)品加工單一的格局，提升現(xiàn)有技術(shù)，開發(fā)高附加值的產(chǎn)品，從而產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。[0007]由于脫臭餾出物成分復(fù)雜，成分性質(zhì)相近，單一的方法無法得到純度較高的生育酚，必須采取集成技術(shù)。常見提取天然生育等酚的方法為皂化法、脲包法、分子蒸餾、離子交換法、超臨界流體萃取的一種或組合。其中:
a)皂化法工藝簡單、除脂肪酸和甘油酯較徹底，反應(yīng)溫度較低；但皂化萃取法消耗溶劑較多，提取過程中堿性物質(zhì)一般過量，對生育酚的損失很大。
[0008]b)脲包法對直鏈脂肪酸有較好的包合作用，并且能去除留醇、雜質(zhì)等，對生育酚的損失很少；但提取的生育酚濃度不高，容易有尿素殘留。
[0009]c)分子蒸餾操作溫度低、蒸餾壓力低、受熱時(shí)間短、分離程度高和產(chǎn)品收率高等特點(diǎn)；但其工藝較復(fù)雜，對設(shè)備真空度要求高。 [0010]d)離子交換法具有優(yōu)異分離選擇性和很高濃縮比，且設(shè)備要求較簡單、生育酚損失也較小；但要求原料中游離脂肪酸含量低，且溶劑消耗量較大。
[0011]e)超臨界流體萃取工藝流程短、萃取效率高、無溶劑殘留，能實(shí)現(xiàn)在低溫和無氧環(huán)境下萃取，可有效保留天然生育酚生理活性；其缺點(diǎn)是設(shè)備投資大、操作費(fèi)用高及安全性。
[0012]專利CN101774997中運(yùn)用柱層析、酯化、分子蒸餾的方法，提取脫臭餾出物中的維生素E和植物留醇，維生素E收率為90%左右，純度不詳。
[0013]專利CN101074258中運(yùn)用了超臨界流體萃取技術(shù)提取維生素E和甾醇，此工藝分離混合生育酚的條件溫和，產(chǎn)品食用安全性較高，但設(shè)備價(jià)格昂貴，純度較低，進(jìn)一步分離比較困難。
[0014]專利CN1382689中運(yùn)用脲包法和皂化法相結(jié)合，從大豆油餾出物中提取天然混合生育酚，脲包除去部分脂肪酸和留醇后，皂化分離。本方法步驟簡單，純度較高，成本較低。但長期處于堿性環(huán)境中，必然造成生育酚提取率不高。
[0015]可以看到，從超臨界流體萃取所得的產(chǎn)物中生育酚的含量低，分子蒸餾需要多級處理，傳統(tǒng)脲包皂化無法滿足市場要求。因此，考慮到市場對高活性天然生育酚的需求，基于弱酸環(huán)境、線路短、工藝溫和、較低能耗和具有經(jīng)濟(jì)效益的方法是發(fā)展的趨勢。
[0016]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于酸性條件下的溫和提取生育酚的方法。該方法工藝線路短、收率高、純度高，生育酚活性得到最大程度保存，能滿足市場的基本要求。
[0018]為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，包括以下步驟:
1、將所述餾出物在保護(hù)的情況下用無機(jī)堿皂化，反應(yīng)溫度為6(T80°C，并攪拌，反應(yīng)時(shí)間為45飛Omin，形成皂化混合物，將皂化混合物與強(qiáng)酸弱堿鹽反應(yīng)，15min內(nèi)完成，形成弱酸環(huán)境，并引起至少一種金屬皂沉淀，將金屬皂分離，留下的液體部分，即為生育酚組分；
2、濃縮上述液體組分，非極性溶劑萃取濃縮物，形成多相混合物，分離非極性溶劑層濃縮至干，得生育酚初提物。生育酚的吸附純化:生育酚初提物與2飛倍低級醇稀釋，在1(T30°C下，以流速0.5^3.5BV/h通過裝有樹脂的層析柱，低級醇洗脫床層，直至流出液為無色透明為止，收集洗脫液，濃縮得到角鯊烯浸膏。繼續(xù)用低級酸的低級醇溶液洗脫床層，形成弱酸環(huán)境，流速不變，由顏色的變化分段收集洗脫液，濃縮得高純生育酚。
[0019]所述的保護(hù)措施為通入氮?dú)?，加入抗壞血酸、沒食子酸丙酯、丁基羥基茴香醚(BHA)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、特丁基對苯二酚(TBHQ)等的一種或組合。
[0020]所述的皂化所需的醇介質(zhì)是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇，1- 丁醇中的一種或多種。
[0021]所述的無機(jī)堿為KOH或NaOH，用量為皂化值計(jì)算所需量的1.(Tl.5倍。
[0022]所述的強(qiáng)酸弱堿鹽為鹵化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、鹵化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的一種。
[0023]所述的金屬皂分離的方法是靜置、過濾、抽濾、冷凍、離心的一種或組合。
[0024]所述的步驟2的濃縮，留下的為一些油狀物和固體混合物。萃取溶劑為正己烷、石油醚或乙醚。濃縮混合物經(jīng)溶劑萃取，形成包括不溶解的留醇、甘油水層、生育酚層等的多相混合物。多相混合物經(jīng)萃取、過濾、或離心，得生育酚相，生育酚相濃縮即為初提物。其中生育酚含量為35%~60%。
[0025]所述的步驟3所用低級醇為甲醇、乙醇，所用低級酸為甲酸、乙酸、丙酸。所用的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂型號為HY-2002、201X7、JK206、HZ202等。
[0026]本發(fā)明所述的提取生育酚的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、整個(gè)工藝過程基于弱酸條件下進(jìn)行，最大程度地減少了生育酚的損失，使生育酚的活性得以基本保持，并提聞了提取率。
[0027]2、在分離脂肪酸和甘油酯時(shí)，采用了一種改良皂化的工藝。強(qiáng)酸弱堿鹽的加入，既能調(diào)節(jié)PH至酸性，又能使皂化 物轉(zhuǎn)化為不溶于水的金屬皂，達(dá)到分離的效果。發(fā)揮了傳統(tǒng)皂化在分離脂肪酸和甘油酯的優(yōu)勢，且克服了堿性環(huán)境對生育酚的破壞。
[0028]3、整個(gè)工藝工序少，生育酚提取率高(≥90%)，純度高(≥70%)。
[0029]4、工藝的特點(diǎn)，決定了對低生育酚含量的脫臭餾出物有良好的提取效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1:實(shí)施例一中餾出物HPLC圖；
圖2:實(shí)施例一中初提物HPLC圖；
圖3:實(shí)施例二中生育酚浸膏HPLC圖。
[0031]
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例一
大豆油脫臭餾出物，購自湖北，皂化值為130.27mg/g，酸價(jià)為63.06mg/g。其中生育酚含量為7.30%，角鯊烯含量為1.96%。
[0033]取脫臭餾出物100g，將餾出物放入三口圓底燒瓶中，等N2穩(wěn)定并充滿瓶中后，加入氫氧化鈉甲醇溶液(1.5mol/L NaOH-甲醇溶液)280ml，68_70°C回流反應(yīng)45min。停止加熱，IOmin內(nèi)加入ZnCl2甲醇溶液(1.6mol/L ZnCl2-甲醇溶液)150ml，此時(shí)pH為6.2，生育酚所處的環(huán)境為弱酸環(huán)境。
[0034]反應(yīng)結(jié)束后，將提取物轉(zhuǎn)移至離心機(jī),趁熱離心(4000r/min,5~lOmin)。倒出上清液，真空濃縮收集液至干，留下一些油狀物和固體混合物。加正己烷萃取3次，每次200mL，充分搖勻、靜置、分相，保留上層正己烷物相和固體甾醇，棄去甘油水相。濃縮正己烷相，得生育酚初提物約Hg，純度為49.68%，提取率98.9%。
[0035]實(shí)施例二
取實(shí)施例一中生育酚初提物90.03g，溶解于200mL無水甲醇中，裝入JK206陰離子交換樹脂中吸附，流速為3.0BV/h。吸附完全后，連續(xù)無水甲醇洗7h左右，直至顏色變成無色。收集濃縮，甲醇溶解冷凍析出，真空抽濾得到白色晶體植物留醇，純度達(dá)98%以上。剩余液濃縮得純度為15%的角鯊烯浸膏。
[0036]繼續(xù)用5% (wt)的乙酸甲醇溶液洗脫床層，乙酸所產(chǎn)生的酸性環(huán)境最大程度減少了生育酚的損失。由顏色的變化分段收集洗脫液，濃縮得混合生育酚，純度為81.50%，總提取率為96.64%ο
[0037]實(shí)施例三 米糠油脫臭餾出物，來自益海嘉里，皂化值為164.20mg/g，酸價(jià)為138.88mg/g。其中生育酚含量為1.42%，角鯊烯含量為0.86%。
[0038]取以上脫臭餾出物100g，將餾出物放入三口圓底燒瓶中，邊攪拌邊加入TBHQ約5g，再加入氫氧化鉀乙醇溶液(1.5mol/L KOH-乙醇溶液)320ml，80°C回流反應(yīng)60min。停止加熱，IOmin內(nèi)加入ZnSO4乙醇溶液(1.6mol/L ZnSO4-乙醇溶液)150ml。此時(shí)pH為6.4,生育酚所處的環(huán)境為弱酸環(huán)境。
[0039]反應(yīng)結(jié)束后，將提取物轉(zhuǎn)移至-18°C冰箱24h以上，真空抽濾除去金屬皂，濾液真空濃縮至干，留下一些油狀物和固體混合物。加石油醚萃取3次，每次200mL，充分搖勻、靜置、分相，保留上層石油醚物相和固體留醇，棄去甘油水相。濃縮石油醚相，得生育酚初提物，純度為38.67%，提取率97.52%。
[0040]實(shí)施例四
取實(shí)施例三中生育酚初提物90.05g，溶解于200mL無水乙醇中，裝入201X7陰離子交換樹脂中吸附，流速為2.6BV/h。吸附完全后，連續(xù)無水乙醇洗7h左右，直至顏色變成無色。收集濃縮，得純度6%的角鯊烯浸膏。收集濃縮，甲醇溶解冷凍析出，真空抽濾得到白色晶體植物留醇，純度達(dá)98%以上。濾液濃度得角鯊烯提取物。
[0041]繼續(xù)用3% (Wt)的乙酸乙醇溶液洗脫床層，流速不變，由顏色的變化分段收集洗脫液，濃縮得混合生育酚。純度為71.25%，總提取率為91.02%。
[0042]實(shí)施例五
取實(shí)例一中脫臭餾出物300g，將餾出物放入三口圓底燒瓶中，邊攪拌邊加入BHA約12g，再加入氫氧化鉀乙醇溶液(1.5mol/L KOH-乙醇溶液)840ml，80°C回流反應(yīng)45min。停止加熱，15min內(nèi)加入CaCl2乙醇溶液(1.6mol/L CaCl2-乙醇溶液)450ml。結(jié)束后測得的pH值為6.2，生育酚所處的環(huán)境為弱酸環(huán)境。
[0043]將提取物自然沉降，待兩相完全分離后倒出上層清液，清液真空濃縮至干，留下一些油狀物和固體混合物。加石油醚萃取3次，每次400mL，充分搖勻、靜置、分相，保留上層石油醚物相和固體留醇，棄去甘油水相。濃縮石油醚相，得生育酚初提物，提取率85.13%。提取率不高可能是因?yàn)殁}皂結(jié)塊嚴(yán)重，增大了真空濃縮的難度。
[0044]實(shí)施例六
取實(shí)例一中脫臭餾出物3kg，將餾出物放入三口圓底燒瓶中，邊攪拌邊加入BHA約120g，再加入氫氧化鉀乙醇溶液(1.5mol/L NaOH_95%乙醇溶液)8.4L，80°C回流反應(yīng)45min。停止加熱，15min內(nèi)加入ZnSO4乙醇溶液(1.6mol/L ZnS04-95%乙醇溶液)4.5L。反應(yīng)結(jié)束后，PH值為6.8，生育酚處于弱酸環(huán)境。
[0045]將提取物真空抽濾除去金屬皂，濾液真空濃縮至干，留下一些油狀物和固體混合物。加乙醚萃取3次，每次4L，充分搖勻、靜置、分相，保留上層乙醚相和固體留醇，棄去甘油水相。濃縮乙醚相，得生育酚初提物，提取率98.23%，純度為54.21%。
[0046]實(shí)施例七
取實(shí)施例一中生育酚初提物1.6kg，溶解于200mL無水甲醇中，裝入JK206陰離子交換樹脂中吸附，流速為1.8BV/h。吸附完全后，連續(xù)無水乙醇洗15h左右，直至顏色變成無色。收集濃縮，甲醇溶解冷凍析出，真空抽濾得到白色晶體植物留醇，純度可達(dá)98%以上。剩余液濃縮得純度為12.75%的角鯊烯浸膏。
[0047]繼續(xù)用甲酸-乙醇洗脫床層，所產(chǎn)生的酸性環(huán)境最大程度減少了生育酚的損失。由顏色的變化分段收集洗脫液，濃縮得混合生育酚。純度為82.32%，總提取率為95.72%。
[0048]對比實(shí)施例
取實(shí)施一中脫臭餾出物100g，將餾出物放入三口圓底燒瓶中，等N2穩(wěn)定并充滿瓶中后，加入氫氧化鈉甲醇溶液(1.5mol/L NaOH-甲醇溶液)280ml，68_70°C回流反應(yīng)45min。停止加熱，加入300ml蒸餾水，冷卻到室溫。將皂化混合物分別用500ml、300ml、200ml正己烷萃取三次，合并正己烷相，濃縮，得生育酚粗提物，純度為37.28%，提取率為43.39%。
[0049]通過對比實(shí)施例與實(shí)施例一、二、三、四、五、六、七對比可見，弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，提取環(huán)境為酸性，生育酚損失小，提取率可達(dá)90%以上；實(shí)現(xiàn)了生育酚的有效分離，純度可達(dá)70%以上，是一種有效分離生育酚的手段。
【權(quán)利要求】
1.一種基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是包括如下步驟: 1)將所述餾出物在保護(hù)的情況下用無機(jī)堿皂化，形成皂化混合物，皂化結(jié)束后，立即將皂化混合物與強(qiáng)酸弱堿鹽反應(yīng)，形成弱酸環(huán)境，并引起至少一種金屬皂沉淀，將金屬皂分離，留下的液體部分，即為生育酚組分； 2)濃縮上述液體組分，非極性溶劑萃取濃縮物，形成多相混合物，分離非極性溶劑層，濃縮至干，得生育酚初提物； 3)生育酚的吸附純化:生育酚初提物用2-5倍低級醇稀釋，在10-30°C下，以流速0.5-3.5BV/h通過裝有樹脂的層析柱，低級醇洗脫床層，直至流出液為無色透明為止，收集洗脫液，濃縮得到角鯊烯浸膏，繼續(xù)用低級酸的低級醇溶液洗脫床層，形成弱酸環(huán)境，流速不變，由顏色的變化分段收集洗脫液，濃縮得混合生育酚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是，所述的步驟I)是在下列條件下進(jìn)行: 反應(yīng)溫度為60-80°C，并攪拌，在有保護(hù)措施的情況下加入無機(jī)堿-醇溶液，反應(yīng)時(shí)間為45-60min,反應(yīng)結(jié)束后立即加入強(qiáng)酸弱堿鹽,15min內(nèi)完成,形成弱酸環(huán)境,阜化物轉(zhuǎn)化為金屬皂，分離金屬皂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是所述的餾出物的保護(hù)措施為:通入氮?dú)?，同時(shí)加入抗壞血酸、沒食子酸丙酯、丁基羥基茴香醚(BHA)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、特丁基對苯二酚(TBHQ)中的一種或多種混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是，其中所述的皂化所需的醇介質(zhì)是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇和1- 丁醇中的一種或多種； 所述的無機(jī)堿為KOH或NaOH，用量為皂化值計(jì)算所需量的1.0-1.5倍； 所述的強(qiáng)酸弱堿鹽為鹵化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、鹵化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是:所述的金屬皂分離的方法是靜置、過濾、抽濾、冷凍、離心的一種或組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是:步驟2)所述的萃取溶劑為正己烷、石油醚或乙醚中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的基于弱酸條件下從植物油脫臭餾出物中提純生育酚的方法，其特征是:步驟3)所述的低級醇為甲醇或乙醇；所述的低級酸為甲酸、乙酸、丙酸中的一種；所述的樹脂為凝膠型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，型號為HY-2002、201X7、JK206、HZ202中的一種。
【文檔編號】C07C7/148GK103709133SQ201310736321
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】袁傳勛, 琚裕杰, 金日生 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)