技术领域
本发明属于化工工程领域，具体地说，涉及一种从油脂中提取角鲨烯的方法。
背景技术：
角鲨烯又名鲨烯，三十碳六烯、鱼肝油萜，化学名为2, 6,10,15,19,23 -六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯，是一种高度不饱和烃类化合物，最初由日本化学家Tsujimoto在1906年在黑鲨鱼肝油中发现的。角鲨烯在常温下是无色油状液体，不溶于水，难溶于甲醇、乙醇和冰醋酸，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、四氯化碳等有机溶剂中，极性与甘油三酯和甾醇相接近。
角鲨烯经常用作医药的软膏 (亲水软膏、吸水软膏)的基料，也用作栓剂的组成成分，能促进药物充分吸收。也可用于膏霜 (冷霜、洁肤霜、润肤霜)、乳液、发油、发乳、唇膏、芳香油和香粉等化妆品中作为保湿剂。
许多研究结果表明，角鲨烯对于肿瘤的治疗具有一定的生物活性，如角鲨烯单独使用于鼠类时即有抗肿瘤的效果，其作用机理是角鲨烯可以抑制肿瘤细胞的生长,并增强机体的免疫力，从而增强对肿瘤的抵抗力。另一方面, 角鲨烯能抑制致癌物亚硝胺的生成，从而可以起到抗肿瘤的作用。另外，临床实验发现，角鲨烯可与其他抗肿瘤药物同时使用，使这些药物的药效得到较大的提升，这适用于淋巴肿瘤等多种肿瘤。除了较好的抗肿瘤作用以外，角鲨烯对其他一些疾病，如溃疡、痔疮、皮炎和皮肤烫伤等症状也有一定的疗效，并可治疗或辅助治疗高血脂症。
角鲨烯的生物活性也十分广泛地应用在美容药物。含有角鲨烯的制剂对痤疮等皮肤病有很显著的疗效，且没有副作用。由于角鲨烯在高温和紫外光照射下很容易生成过氧化物，所以应用于护肤品中时，可使皮肤免受高温和紫外光的伤害。角鲨烯是很好的活性氧输送载体，故含角鲨烯化妆品有防止皮肤粗糙、增强皮肤免疫力等功效。
角鲨烯作为一种具有多种生理功能的生物活性物质，它的应用日益受到人的重视,市场需求量越来越大。但是由于资源有限，寻找和开发角鲨烯的新资源是我们目前面临的一个问题。角鲨烯的主要来源是深海鲨鱼肝油，同时还少量存在于油脂的不皂化物中 ,尤其是橄榄油、鱼油、罗汉果种仁油、苋菜红油、南瓜籽油等。随着科学技术的发展，对于角鲨烯的提取和分离，涌现出许多新的方法，包括溶剂提取法、超临界二氧化碳萃取法、高效逆流色谱法、柱层析法、银离子萃取法等，基本能够满足从油脂的脱臭馏出物中提取角鲨烯的需求。
然而油脂中本身含有较大量的角鲨烯，也是重要的角鲨烯资源，如深海鱼肝油、罗汉果种仁油、橄榄油等。然而由于其主要成分甘油三酯与角鲨烯性质类似，因此当前从油脂中提取角鲨烯的方法主要通过皂化法和柱层析方法。皂化法主要原理是利用甘油三酯具有酯键的特点，水解成为甘油和脂肪酸或其盐类等极性较大的成分，再利用萃取或层析的方法进行分离。该方法容易产生乳化也需要大量的有机溶剂，工艺操作复杂，收率低，对环境不友好。而柱层析法则直接利用甘油三酯与角鲨烯微小的极性差异进行分离，由于两种物质性质接近，比例悬殊，因此需要运用大量的层析材料与有机溶剂才能达到较好的分离效果。可见，这两种传统方法在解决分离甘油三酯与角鲨烯问题上都未能获得满意的效果。
因此，为了充分发掘油脂中角鲨烯的重要资源，克服现有技术的不足，有必要开发一种高效的提取富集油脂中角鲨烯的方法。因此，本发明创造性地采用甘油解技术与环糊精包合技术有机结合，环保高效地实现从油脂中提取富集角鲨烯，再采用简单的分离手段即可获得高纯度的角鲨烯。
技术实现要素：
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本发明的目的是针对现有技术中对油脂中提取角鲨烯工艺存在有机溶剂使用量大的技术问题，提出一种高效环保的工艺方法。该方法利用甘油和脂肪酶对油脂进行甘油解，将油脂中大部分的甘油三酯转化为甘油单酯和甘油二酯，再利用环糊精包合技术提取角鲨烯的工艺技术，从而避免了一步柱层析或者皂化萃取法的复杂操作，大大减少了有机溶剂的使用，也避免了利用超临界提取与高效逆流色谱法的高成本与低效率的缺点。由于杂质少，因而后续只需再利用氧化铝柱吸附分离角鲨烯与残留甾醇，即可达到进一步纯化角鲨烯的目的。
本发明的目的是通过以下方案来实现的：
一种从油脂中提取角鲨烯的方法，包括如下步骤：
（1）对油脂原料加入脂肪酶与甘油在反应器中进行甘油解反应，除去脂肪酶，分离多余的甘油；
（2）对甘油解产物进行环糊精包合；
（3）乙醇回流解包合后获得角鲨烯粗品；
（4）通过氧化铝吸附分离即可获得角鲨烯。
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（1）所述脂肪酶是采用载体固定化的脂肪酶，其固定化载体为硅胶、阴离子树脂、活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷或多孔玻璃。
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（1）所述反应器包括搅拌罐式反应器、鼓泡式反应器、填充床式反应器、流化床式反应器或膜反应器；
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（2）所述环糊精包括α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精；
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（2）所述氧化铝柱所用填料包括中性氧化铝、酸性氧化铝或碱性氧化铝。
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（1）中油脂原料与脂肪酶的重量比例范围是100:1-100:20；
油脂原料与甘油的重量比例范围是8:1-1：1。
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（1）中甘油解温度范围在40℃至70℃；甘油解时间范围在4h至24h；
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（2）中除去脂肪酶的方式包括常压过滤、加压过滤、减压过滤或离心分离；环糊精与油脂中角鲨烯重量比例范围是2:1至10:1；水与环糊精的重量比例范围是2:1至10:1；环糊精包合反应温度范围是40℃至70℃；环糊精包合反应时间范围是0.5h至2h；低温静置的时间范围是20min至90min；低温静置的温度范围是4℃至15℃。
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（3）中所述乙醇包括乙醇含量为70%~100%的水溶液；步骤（3）中乙醇与包合物固体的重量比例范围是3:1至10:1；步骤（3）中解包合反应温度范围是70℃至90℃；步骤（3）中解包合反应时间范围是0.5h至2h；
在上述的从油脂中提取角鲨烯的方法中：步骤（4）中的氧化铝柱所用的有机溶剂为正己烷或石油醚。
本发明与现有常规技术的特点描述：由于油脂主要成分是甘油三酯，其极性与角鲨烯非常接近，而且相对于角鲨烯含量比例高，现有常规技术分离难度很高。当前一般对于从油脂原料中提取角鲨烯的方法主要通过皂化法和柱层析方法。皂化法主要原理是利用甘油三酯具有酯键而角鲨烯没有酯键的差异，将甘油三酯水解成为甘油和脂肪酸或其盐类等极性较大的成分，再利用有机溶剂萃取或层析吸附洗脱的方法进行分离。该方法在萃取过程中容易产生乳化导致收率较低，成本较高；后续采用层析吸附洗脱也由于脂肪酸及脂肪酸盐含量比例过大，而必须使用大量不环保的低极性有机溶剂洗脱。而直接采用柱层析法则是利用甘油三酯与角鲨烯微小的极性差异进行分离，现有吸附材料对此的分离效率低下，需要大量的层析材料与有机溶剂。可见，现有常规技术方法在分离甘油三酯与角鲨烯阶段的成本较高。而本发明创造性地采用甘油解结合环糊精包合技术，将大量甘油三酯转化成为甘油二酯与甘油单酯，从而促进环糊精对角鲨烯的包合效率。由于角鲨烯环糊精包合物在脂质和水中都不基本溶解，所以只需利用简单的固液分离的手段实现分离富集。另外由于环糊精包合的选择性高，因而所获得角鲨烯粗品杂质少，后续只需要简单吸附分离即可获得高纯度的角鲨烯。
本发明与现有技术对比所带来的有益效果：
1.本方法采用甘油解-环糊精包合的组合工艺，对油脂中角鲨烯实现高效富集，克服了现有技术中使用大量有机溶剂的缺点，避免了因脂肪酸或脂肪酸盐乳化导致角鲨烯收率降低的不足；
2.本方法所富集的角鲨烯粗品杂质种类少，只需利用氧化铝柱吸附分离即可得到角鲨烯，操作简便有效；
3.本方法相对于现有技术，减少有机溶剂的使用，尤其是低极性的有机溶剂；避免了皂化物乳化所造成的困难，工艺环保高效。并对将大部分油脂转化成为有保健作用的甘油二酯，为后续进一步综合利用奠定坚实基础。
具体实施方式
实施例1：取橄榄油10kg（角鲨烯含量0.36%），加入5%脂肪酶435与5kg甘油，在60℃水浴下反应8h，离心除去脂肪酶，分离多余的甘油。向油脂中加入3L水与720gβ-环糊精，在60℃水浴下搅拌1h，4℃下静置30min，过滤得到包合物，室温下少量水洗包合物，取包合物用95%乙醇80℃回流解包合1h，趁热过滤，浓缩滤液得到角鲨烯粗品46.5g，利用中性氧化铝柱吸附分离,并用正己烷洗脱,获得角鲨烯31.1g，含量98.4%，转移率85.4%。
实施例2：取鱼肝油10kg（角鲨烯含量29.6%），加入15%脂肪酶TL IM与1.25kg甘油，在40℃水浴下反应18h，过滤除去脂肪酶，分离多余的甘油。向油脂中加入30L水与5.9kgβ-环糊精，在50℃水浴下搅拌2h，4℃下静置30min，过滤得到包合物，室温下少量水洗包合物，取包合物用90%乙醇70℃回流解包合1.5h，趁热过滤，浓缩滤液得到角鲨烯粗品3.22kg，利用中性氧化铝柱吸附分离获得角鲨烯2.71kg，含量99.1%，总转移率90.6%。
实施例3：取深海鱼油10kg（角鲨烯含量13.6%），加入10%脂肪酶RM IM与10kg甘油，在50℃水浴下反应12h，过滤除去脂肪酶，分离多余的甘油。向油脂中加入20L水与6.8kgβ-环糊精，在60℃水浴下搅拌1.5h，8℃下静置60min，过滤得到包合物，室温下少量水洗包合物，取包合物用80%乙醇90℃回流解包合30min，趁热过滤，浓缩滤液得到角鲨烯粗品1.51kg，利用中性氧化铝柱吸附分离获得角鲨烯1.23kg，含量97.9%，总转移率88.4%。
实施例4：取南瓜籽油10kg（角鲨烯含量0.34%），加入1%脂肪酶435与8kg甘油，在60℃水浴下反应8h，离心除去脂肪酶，分离多余的甘油。向油脂中加入10L水与5.1kgα-环糊精，在70℃水浴下搅拌0.5h，10℃下静置90min，过滤得到包合物，室温下少量水洗包合物，取包合物用无水乙醇80℃回流解包合2h，趁热过滤，浓缩滤液得到角鲨烯粗品43.8g，利用酸性氧化铝柱吸附分离,并用石油醚洗脱,获得角鲨烯28.6g，含量97.7%，转移率82.7%。
实施例5：取罗汉果种仁油10kg（角鲨烯含量11.9%），加入20%脂肪酶TLIM与4kg甘油，在70℃水浴下反应4h，过滤除去脂肪酶，分离多余的甘油。向油脂中加入59L水与5.9kgβ-环糊精，在50℃水浴下搅拌1h，15℃下静置90min，过滤得到包合物，室温下少量水洗包合物，取包合物用70%乙醇90℃回流解包合2h，趁热过滤，浓缩滤液得到角鲨烯粗品1.63kg，利用中性氧化铝柱吸附分离获得角鲨烯1.06kg，含量98.7%，转移率87.7%。
实施例6：取苋菜红油10kg（角鲨烯含量4.1%），加入5%脂肪酶RM IM与6kg甘油，在40℃水浴下反应24h，过滤除去脂肪酶，分离多余的甘油。向油脂中加入40L水与4.9kgγ-环糊精，在40℃水浴下搅拌2h，6℃下静置90min，过滤得到包合物，室温下少量水洗包合物，取包合物用90乙醇70℃回流解包合0.5h，趁热过滤，浓缩滤液得到角鲨烯粗品541.7g，利用碱性氧化铝柱吸附分离获得角鲨烯352.6g，含量97.8%，转移率84.1%。