一种从植物油中提取总不皂化物的方法与流程

1.本发明涉及一种从植物油脂中提取总不皂化物的制备方法，属于食品和药品技术领域。


背景技术：

2.不皂化物是植物油中所含的不能与苛性碱起皂化反应而又不溶于水的物质，属于植物油脂的重要伴随物，它主要包括甾醇、烃类、脂肪醇、生育酚和色素等成分，其中的植物甾醇、天然生育酚，角鲨烯3类成分具有多种药理功效，是十分珍贵的药食两用的天然成分,也是不皂化物的主要组成。作为一种重要的天然药物原料，不皂化物具有抗炎、抗氧化、抗溃疡、降低胆固醇等功效，国内外已有治疗牙科炎症的口服药、治疗口腔溃疡的软膏、降低胆固醇的保健品、外用护肤美容高端产品等，应用前景广阔。这3类成分也可分别提取和使用，现分述如下：
3.a植物甾醇
4.植物油是植物甾醇含量较为丰富的食品之一，主要包括β
‑
谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇等。甾醇分子的结构与甾体激素药的母核非常相似。经部分分子结构改造和修饰即可成为激素药。植物甾醇具有较强的抗炎作用，具有能够抑制人体对胆固醇的吸收、促进胆固醇的降解代谢、抑制胆固醇的生化合成等作用；用于预防治疗冠状动脉粥样硬化类的心脏病，对治疗溃疡、皮肤鳞癌、宫颈癌等有明显的疗效；可促进伤口愈合，使肌肉增生、增强毛细血管循环。植物甾醇于2010年3月9日被卫生部批准为新资源食品,市场上已有植物甾醇片、咀嚼片，用作普通食品营养强化剂和添加剂。在外用软膏和新型化妆品中也常使用。
5.b天然生育酚
6.生育酚又被称为维生素e，而市售的ve以合成为主，通常以其ve醋酸酯的形式出现，其抗氧化效果远低于天然生育酚，天然的生育酚是油状液体，而合成的ve及醋酸酯通常为粉状。生育酚口服能改善人体生殖系统功能，具有很强的抗氧化性，保护机体细胞免受自由基的毒害。外用能减少皱纹，减轻疤痕和色素沉着，在美容产品使用十分普遍。该成份已被制成多种形式的产品，市场已非常成熟。
7.c角鲨烯
8.传统的角鲨烯来自于深海鲨鱼的肝脏，是鱼肝油的一种主要功效物质。从植物中提炼角鲨烯很少见。角鲨烯也属于油脂不皂化物，是一种油溶性烯烃类物质。具有降血脂、护肝、增强免疫力的功效，抗肿瘤效果明确。外用可保湿、抗自由基，特别是对皮肤亲和力强，肤感好，能柔软皮肤，常用于高档化妆品。
9.上述3类不皂化物成分均具有良好的药食两用功效，市场前景广泛，因此，从植物油脂中开发和提炼这些天然成分十分热门。而现有工艺技术常见于单独提取植物甾醇，或单独提取生育酚。由于角鲨烯的主要来源为动物(如鲨鱼)，故使用植物油脂提取角鲨烯的报道很少见，未能得到充分研究和开发。在实际的工业生产中，要么提取了一种成分而忽视或浪费了其他2类成分，要么对其他成分采取2次提取或3次提取，造成了资源的浪费。
10.下面介绍一下现有技术：
11.1)动植物油脂不皂化物测定(国标gbt 5535.2
‑
2008)
12.精密称取植物油(或油脂制品)5g，置250ml烧瓶中，加50ml氢氧化钾乙醇溶液(含koh 3克)，煮沸回流，皂化1h，停止加热，加水100ml，旋转摇动，移至分液漏斗中，用乙醚(或己烷)萃取，每次100ml，共萃取3～4次，合并醚层，用水洗涤2
‑
3次，直至中性，转移至烧瓶中，水浴上蒸发溶剂，再烘箱中干燥至恒重，即得不皂化物。残留量除以样品重量即为油脂中不皂化物的百分含量。
13.2)一种从乳木果液态油中提取不皂化物的方法(专利公开号：cn103445996b)
14.【主权项】：
15.一种从乳木果液态油中提取不皂化物的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
16.(一)酯交换：在乳木果液态油中加入低级醇和催化量的催化剂进行酯交换反应，得到酯交换产物；
17.(二)分子蒸馏：将酯交换产物进行分子蒸馏，得到分子蒸馏轻相和富含不皂化物的重相；
18.其中，在所述的酯交换步骤之前还包括向乳木果液态油中加入低级醇和催化剂进行酯化反应的步骤，所述催化剂为酸性催化剂，该酸性催化剂选自硫酸、盐酸、对甲苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂、干氢催化树脂中的一种或多种。
19.3)一种植物油不皂化物的提取方法和应用(专利公开号：cn110726688a)
20.本发明公开一种植物油不皂化物的提取方法，具体包括以下步骤：(1)在植物油试样中加入高碱度皂化液，涡旋震荡0.5～0.7min，并在超声加热作用下对其进行皂化处理；(2)对植物油试样进行皂化处理后，在处理液中先加入去离子水摇匀稀释，再加入正己烷进行不皂化物提取，提取不皂化物一次后静置，直至水相和有机相分层，完成不皂化物提取；(3)设计专用于除水除皂的spe小柱，吸取静置分层后的底部有机相过spe小柱进行一次除水除皂处理；所述spe小柱带下筛板，下层填充1/3柱体积的无水硫酸钠，上层填充1/3柱体积的3a分子筛；(4)收集流经spe小柱除水除皂后的流出物于蒸发皿中，蒸发赶尽溶剂，采集不皂化物红外光谱进行分析。
21.1，现有技术的缺点
22.上述3种现有技术方案各有不足，或常用于单独提取植物甾醇(生育酚)，或适用于实验室检测，现将具体情况分述如下：
23.技术方案1)：
24.属于动植物油脂不皂化物测定的国标，仅适用于实验室对油脂样品的检测，不能放大用于工业化生产，因为其使用的溶剂过多，仅用于皂化后萃取的溶剂(乙醚或或己烷)就是样品油的60
‑
80倍。另外，由于该方法为液
‑
液萃取，大量的水、油、皂化液混在一起，容易引起乳化而造成油水分离困难，在其注意事项中也提到要采取措施防破乳，说明乳化很难避免。由于实验室为小样本，可以不考虑成本和环境污染，而对于工业化生产则不能接受。
25.技术方案2):
26.该专利公开的是一种从乳木果液态油中提取不皂化物的方法，主要原理是先将油
脂中的脂肪酸甲酯化以降低粘度和沸点，再采取分子蒸馏以馏分出轻相和重相。此方案可以对甾醇和生育酚起到相对富集的作用，但不能得到以甾醇、生育酚、角鲨烯3个指标为目的之不皂化物成分。原因有：a角鲨烯容易混入脂肪酸甲酯等轻相组分被首先蒸馏出来；b甾醇和生育酚等重相组分中仍含有“重油”(渣油)，还需进一步皂化和萃取，或者柱吸附才能分离出纯正的不皂化物；c该方案的分子蒸馏高温达200℃以上，容易造成油脂焦化和颜色加深，且甾醇在150
‑
170℃可氢化成烃，超过250℃易树脂化，而生育酚在高温下易被氧化。因此，该技术方案所得不皂化物中角鲨烯含量极低，含有包括可皂化物在内的杂质，品相较差，不可直接食用。
27.技术方案3):
28.该方案原理仍为皂化后进行液
‑
液萃取，是对技术方案1)的改良，目的是快速除皂、除水,发展快速、方便的植物油不皂化物分离富集方法，用于快速进行植物油鉴定/掺假植物油筛查。这种方法不适用工业化生产，原因同技术方案1)。
29.由于现有技术存在上述缺点，因此，开发一种同时提取甾醇、生育酚、角鲨烯等不皂化物成分的加工方法十分必要。


技术实现要素：

30.为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种从植物油中提取总不皂化物的方法，可同时提取甾醇、生育酚、角鲨烯等不皂化物成分。
31.本发明的技术方案如下：如附图1所示。
32.一种从植物油中提取总不皂化物的方法，包括以下步骤：
33.s1油脂加强碱皂化；
34.s2分离出皂基干燥；
35.s3加入溶剂提取；
36.s4过滤得提取液，水洗至中性；
37.s5回收溶剂蒸干，得粗不皂化物；
38.s6加乙醇溶解并加活性炭吸附、静置沉淀、分出上清液过滤；
39.s7回收溶剂蒸干得所述总不皂化物。
40.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s1中的油脂为未经过精制的植物原油或以相应植物油精炼工业副产物的脱臭馏出物。
41.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s1具体包括如下步骤：
42.1)一次皂化：采用naoh溶液与油脂皂化，用量按1份油脂加0.2
‑
0.3份naoh，用1份水溶解均匀，油与溶液混和后，加热至微沸，皂化2小时；
43.2)盐析：向水中加入0.1
‑
0.2份氯化钠盐析得到皂基，浮于水上。
44.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s1一次皂化后进行二次皂化，所述第二次皂化中naoh用量和皂化时间均减半。
45.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s2具体包括如下步骤：上一步s1皂化并盐析所得皂基浮在水上，排出下层废水，将皂基压滤脱水，在80℃以下干燥，直至皂粒水分在2％以下。
46.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s3具体包括如下步骤：
47.干燥后的皂基打散成固体颗粒状,提取溶媒选用乙酸乙酯、正丁醇、环己醇中的一种，加热，保持微沸，采用一次性提取，加入溶剂10份，回流提取2小时；或分2次提取，第一次加溶媒5份，提取2小时，第二次溶媒3份，提取1小时。
48.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s4具体包括以下步骤：合并提取液，用水洗涤去除脂肪酸钠盐等水溶性杂质，每次加水量2
‑
5份，搅拌或摇动，静置15分钟，分层，上面为溶剂层，下层废水弃去；再洗涤2
‑
3次，直至清洗的水ph为中性。
49.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s5具体包括以下步骤：水洗后的提取液抽入真空浓缩器，控制温度略低于溶剂的沸点，蒸干溶剂得油性膏状物，即为粗不皂化物。
50.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s6具体包括以下步骤，将粗不皂化物加入95％乙醇1
‑
2份，加热至70℃，搅拌溶解，同时加入粉状活性炭0.01
‑
0.02份，搅拌15分钟后，停止加热，静置1小时，慢慢降温，底层沉淀逐渐形成，待温度降至50℃，将上清液抽出，压滤或抽滤，下层沉淀弃去。
51.进一步的，上述一种从植物油中提取总不皂化物的方法，所述步骤s7具体包括以下步骤：将步骤s6获得的滤液抽入真空浓缩器，控制温度70℃，蒸干乙醇，即得目标产物总不皂化物。
52.本发明的技术方案中，可以用别的方法替代之处有：
53.1.溶剂替代：乙酸乙酯可用正丁醇、环己醇替代，推测其还可用丙酮、氯仿代替，需用试验证实其收率和含量。
54.2.原料替代：本方案以玉米油脂为实施例，还可用豆油、花生油、菜籽油、葵花籽油、米糠油等及相应的精炼副产物替代。
55.3，盐析替代：可用氯化钾替代本方案的氯化钠，也能达到让脂肪酸钠在水溶液中析出的目的。
56.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
57.背景技术中现有技术方案1)和3)与本发明的技术方案有相似之处，现予以比较。
58.此2种现有技术的主要工艺路线为：皂化
→
萃取
→
蒸干溶剂，适用于实验室检测不皂化物含量和鉴别油脂是否掺假。从技术原理上来讲，此工艺路线也可用于不皂化的提取生产，但是具体方案与本发明有很多不同之处。与之相比，本发明的技术方案有如下优点：
59.1)采用“固
‑‑
液提取”代替“液
‑‑
液萃取”，避免油水乳化，让操作更顺利
60.现有技术使用koh与油脂皂化，生成脂肪酸钾(钾皂)和甘油，皂基呈液状，俗称软肥皂。后续工序只能采用“液
‑‑
液萃取”，即先加数倍水增大溶液极性，再加数倍溶剂萃取。此时溶液中含大量水、甘油、钾肥皂，属于水溶性，而不皂化物和溶剂均为脂溶性，水与油在搅拌或摇动时，难以避免乳化，造成水与溶剂分层困难，则萃取不完全，甚至失败，造成各种浪费。
61.本发明用naoh代替koh，皂化后生成脂肪酸钠(钠皂)和甘油，皂基呈固状，俗称硬肥皂。提取前将水分去除，故提取过程中只有脂溶性成分不皂化物和溶剂，杜绝了乳化的发
生，因此操作顺利。
62.2)所需溶剂成倍降低，经济效益显著
63.溶剂的耗用是提取成本的主要部分。由于“固
‑‑
液提取”的待提取物料重量和体积明显减少，故所需溶剂成倍降低。现有技术需要60
‑
80倍于油脂的溶剂，而本方案只需8
‑
10倍，对于提取成本的降低显而易见。
64.3)本方案工艺过程较简单，溶剂和原料可循环使用，污染少，适合工业化生产
65.现有技术的皂化和“液
‑‑
液萃取”同时使用了乙醇和正己烷(乙醚)2种溶剂，此混和溶剂不便于回收使用，用量也很大，从成本和环境保护的角度来看不适合工业化生产。而本方案提取只使用一种溶剂，随即蒸发回收。精制醇沉只使用乙醇，也单独进行回收。不存在使用混和溶剂，蒸发冷凝后纯度很高，可以循环使用多次。
66.另，可将提取后的废皂基(脂肪酸钠)溶于水，加入适量硫酸，又可还原为脂肪酸，用作生物柴油，即油脂原料也得到了循环利用。
67.2，前述现有技术方案2)与本发明的提取目的相似，也将二者简单比较
68.该技术方案先将脂肪酸甲酯化，再进行分子蒸馏，其工艺路线和本方案完全不同。该工艺路线用于单独提取植物甾醇已十分成熟，然而用于提取不皂化物并非最佳。与之相比，本发明的技术方案有如下优点：
69.1)该现有技术仅适用特定油脂，而本发明的技术方案适合多种植物油脂
70.该现有技术已申请专利并公开，已标明用于乳木果液态油中提取不皂化物，可能是此物料的性质适合其工艺路线，推测其产品中角鲨烯含量很低。而本发明的技术方案并不拘泥于某种植物油脂，只要油脂中的不皂化物达到一定含量即可同时提取甾醇、生育酚和角鲨烯，如含量太低则没有提取价值。
71.2)本方案所制得的不皂化物品相好，无有害物质残留，可直接食用
72.在前面第三部分已分析，该现有技术经历高温，所得不皂化物不纯净，还需进一步处理。
73.而本技术方案在提取的工艺流程中兼顾去除污染物和有害物质，所得产品纯净，品相好，可直接食用。
附图说明
74.附图1为本发明所述的一种从植物油中提取总不皂化物的方法的总体流程图。
具体实施方式
75.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
76.实施例1
77.制备本发明所述总不皂化物，下述物料用量均以具体重量表述，为了清晰明了，采用生产工艺流程表的形式进行说明：如下表1所示的生产工艺流程参数。
78.表1生产工艺流程参数
[0079][0080]
实施例2
[0081]
制备本发明所述总不皂化物，下述物料用量均以具体重量表述，为了清晰明了，采用生产工艺流程表的形式进行说明：如下表2所示的生产工艺流程参数。
[0082]
表2生产工艺流程参数
[0083][0084][0085]
实施例3
[0086]
主要工序优化所进行的工艺试验。
[0087]
为实现上述技术方案，我们在前期进行了大量工艺试验，对各个工序流程及参数均进行了探索和比较，现选取提取溶媒、提取次数、精制醇沉等关键控制点的优化过程加以描述。
[0088]
1)提取溶媒的优选
[0089]
植物油不皂化物主要成分都是脂溶性成分，由溶解性预实验发现，它可溶于热的
乙醚、乙酸乙酯、正己烷、正丁醇和环己醇中，故本实验选择这几种溶媒进行比较。在不皂化物的3类主要成分中，以甾醇含量占比最大，且其分子结构有一定极性，故首选总甾醇含量为考察指标，另加总皂化物的收得量，2个指标一起考察，达到优选最佳溶媒的目的，其实验如下：
[0090]
每组以100g玉米油脱臭馏出物为原料，采用上述方法皂化2小时，每种溶媒为一组，共5组。在得到干燥的皂基后，各组均分别加入相应的溶剂1000g,提取2小时，提取液经水洗后，蒸干溶剂即得粗不皂化物，称重，检测总甾醇含量，并观察性状，结果记录于下表3中。
[0091]
表3提取溶媒优选结果
[0092][0093]
实验结果表明，各指标综合评价，以乙酸乙酯为佳；
[0094]
正丁醇可选用，但因其微溶于水，溶剂回收略有损失；
[0095]
环己醇可选用，但其沸点高达160℃，溶剂回收时能耗较高；
[0096]
乙醚和正己烷的得率和含量均较低，不适用
[0097]
2)提取次数的优选
[0098]
以乙酸乙酯作为溶媒，原料与皂化方法同1)，仍以总甾醇含量和总皂化物的收得量作为考察指标，分为3组试验：
[0099]
a组：共提取1次，加入溶媒5份(500g)；
[0100]
b组：共提取1次，加入溶媒10份(1000g)
[0101]
c组：共提取2次，第一次加溶媒5份(500g)，第,二次加溶媒3份(300g)；
[0102]
d组：共提取3次，第一次加溶媒5份，第二次加溶媒3份，第三次加溶媒3份。
[0103]
分别合并各组提取液，按上述方法，制成不皂化物，称重，检测总甾醇含量，结果记录于下表4：
[0104]
表4提取次数优选实验结果
[0105]
[0106]
实验表明，a组结果较低，表明提取不完全；后面3组不皂化物收得量与总甾醇含量无明显差别，表明已提取完全。由于每次提取消耗溶媒，增加工时，故从经济效益角度考虑，提取2次就够了。b组的加大溶剂用量一次性提取的方案也可选用。
[0107]
3)精制醇沉的优选
[0108]
对玉米油不皂化物粗品采用简单比较法优选加醇量、溶解温度、静止时间3个因素。
[0109]
称取玉米原油900g，按上述方法得玉米不皂化物粗品，分成9等份。按上述3个因素分成3组，每组3份不皂化物粗品。分别进行实验，以成品性状、总甾醇含量及不皂化物粗品到成品的收率为控制指标：
[0110]
a组：第1
‑
3份不皂化物粗品用于加醇量的优选，分别向每份(相当于玉米原油100g)加玉米原油的0.8倍(80g)、1.2倍(120g)、1.6倍(160g)量乙醇，70℃加热溶解，放置1小时，倾取上层液，下层黑色膏状物弃去。回收乙醇，得玉米油不皂化物成品。各控制指标测试结果见表5。结果表明，加醇量以玉米原油的1.2倍为佳。
[0111]
b组：确定加醇量后，再优选溶解温度。第4
‑
6份玉米不皂化物粗品分别加95％乙醇1.2倍，分别于50℃、60℃、70℃溶解、各静置1小时，按上述方法得到成品。结果见表5。
[0112]
结果表明，以70℃结果为佳，因继续升温乙醇易挥发，故确定溶解温度为70℃。
[0113]
c组：优选静置时间。第7～9份玉米不皂化物粗品各加95％乙醇1.2倍，70℃溶解，分别静置0.5小时、1小时、1.5小时，按上述方法得到成品。结果见表5。
[0114]
结果表明，静置时间以1小时为佳。
[0115]
综上所述，醇沉最佳工艺参数为：加玉米原油1.2倍量的95％乙醇，70℃溶解，静置1小时。
[0116]
表5醇沉的优选实验结果
[0117]
[0118]
4)吸附脱毒的优选
[0119]
在本技术方案中，吸附脱毒和精制醇沉是在同一工序进行的，为了验证脱毒效果单独设计了优选试验。前述方案已包含加热、加盐、蒸馏和酒精(乙醇)溶解，这些工艺过程对黄曲霉毒素和苯并芘有辅助脱毒的作用，而活性炭的吸附起到脱毒的主要作用。
[0120]
加入活性炭可以吸附黄曲霉毒素和苯并芘等污染物，也可吸附色素和残留农药。由于在提取加工的前后，原料和成品中均未检测到黄曲霉毒素和残留农药，故此2项不作为优选的控制指标；吸附色素可以起到让颜色变浅的效果，故以成品的性状作控制指标；苯并芘在油脂中十分常见，故苯并芘的残留量应作为主要控制指标。试验方法为：
[0121]
样品1：取玉米原油100g按上述方法制备，不加活性炭直接精制醇沉，过滤，蒸干；
[0122]
样品2：玉米原油100g按上述方法制备，加入活性炭0.5g,精制醇沉，过滤，蒸干；
[0123]
样品3和样品4分别加活性炭1.0g和2.0g,制备方法同样品2.
[0124]
4个样品制成后，分别测试苯并芘残留量，观察性状，结果记录于下表6所示。
[0125]
表6活性炭吸附脱毒优选实验结果。
[0126][0127]
实验表明，加入活性炭1.0％以上(以玉米原油重量计)即可达到预期的吸附脱毒效果，因加入量越大过滤耗时越长，且对油脂也有吸附作用，量太大则可能降低收率，故建议用量为1
‑
2％。
[0128]
注：预实验曾尝试先对原料油吸附脱毒，因物料粘性太大滤除活性炭十分困难，而用乙醇溶解后，溶液粘度低，操作顺利。
[0129]
综合实施例1
‑
3可以看出，本发明
[0130]
1)建立一种提取工艺，可同时提取甾醇、生育酚、角鲨烯等不皂化物成分,消耗的资源和能源较少,可用于工业化生产；
[0131]
2)本技术方案包含去除污染物和有害物质的纯化工序，所得产品可直接食用或作为药品原料；
[0132]
3)本技术方案已对甾醇、生育酚、角鲨烯3类成分均有富集，总不皂化物含量达80％以上，可进一步分离纯化得到不同的单体成分。
[0133]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。