一种基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，具体方法是脱臭馏出物中的脂肪酸和酯类在碱性条件下皂化，与强酸弱碱盐进行复分解反应生成不溶的金属皂而分离，萃取剩余物得生育酚的初提物、甾醇和甘油。初提物进一步离子交换柱纯化，得纯度较高的混合生育酚。转皂工艺具有传统皂化工艺除脂肪酸和甘油酯彻底的优点，并避免了碱性环境对生育酚的破坏。该工艺条件温和，在弱酸条件下进行，生育酚损失小，提取效率高，所得混合生育酚活性高。
【专利说明】一种基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及生育酚提纯领域，具体涉及一种基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法。
【背景技术】
[0003]生育酚(tocopheiO)又称维生素E (Vitamin E)，脂溶性维生素，在提高生育能力、抗氧化方面效果显著。维生素E按来源，可分为动、植物的天然维生素E和人工合成的合成维生素E。实验证明，天然维生素E无论在营养、生理活性还是在安全性上均优于合成的维生素E。故医药、食品和化妆品等行业转向使用天然VE。
[0004]生育酚的基本结构是6-色满酚，其2位连一个16碳的侧链。根据其侧链饱和与否，分为侧链饱和的生育酚和侧链上有三个双键的生育三烯酚。根据色满环上甲基的数量和位置区别，生育酚共有8种异构体。天然生育酚是一种无味、呈金黄色或淡黄色的粘稠油状物，有时含少量蜡状微晶体，遇空气和光发生氧化而变成暗红色。熔点为2.5~3.5°C。与甲醇、乙醇、丙酮、苯、乙醚、氯仿和植物油混溶，几乎不溶于水。
[0005]天然混合生育酚的组成不同，其生物活性不同，利用价值就有高低。高生物活性的天然混合生育酚，往往具有很高的市场价值。生育酚的异构体中，就生物活性而言，α-生育酚生物活性最高，β、gamma和δ -生育酚活性远远低于α -生育酚。因此，生育酚的活性以α -生育酚为代表，其他异构体换算成α -生育酚的活性来表示，计算公式为:
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传统工艺中往往是很容易忽视的，很多条件都能导致其生物活性的损失。生育酚在碱性条件下容易被氧化，高锰酸钾、苯甲酸、重金属离子、臭氧、硝酸、漂白粉、紫外线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碱破坏，造成了传统工艺提取率和纯度不高，并且大大降低了生育酚的活性，限制了其应用。然而，生育酚在酸性和高温环境中稳定，不会分解，生物活性能最大程度保存。
[0006]脱臭馏出物是油脂脱臭过程中的副产物。油脂脱臭是油脂精炼工艺过程中的重要工序，通过脱臭能改善精炼油的风味，除去残留的臭味成分(如油脂水解产物、氧化产物、皂味、白土味、残留溶剂味、油脂固有的各类气味)及某些有毒物质，同时兼有去除少量游离脂肪酸的作用，从而提高精炼油的质量。但脱臭的同时也造成了很多生物活性成分的损失，约35%~40%的甾醇、70%的生育酚和80%的角鲨烯进入脱臭馏出物中。生育酚在脱臭馏出物中得到富集(1%~20%)，使得脱臭馏出物成为天然生育酚的最佳来源。脱臭馏出物中生育酚的分离、回收利用，不仅能充分利用工业废弃物，减少污染源处理成本，还能改变油脂工业产品加工单一的格局，提升现有技术，开发高附加值的产品，从而产生巨大经济效益。[0007]由于脱臭馏出物成分复杂，成分性质相近，单一的方法无法得到纯度较高的生育酚，必须采取集成技术。常见提取天然生育等酚的方法为皂化法、脲包法、分子蒸馏、离子交换法、超临界流体萃取的一种或组合。其中:
a)皂化法工艺简单、除脂肪酸和甘油酯较彻底，反应温度较低；但皂化萃取法消耗溶剂较多，提取过程中碱性物质一般过量，对生育酚的损失很大。
[0008]b)脲包法对直链脂肪酸有较好的包合作用，并且能去除留醇、杂质等，对生育酚的损失很少；但提取的生育酚浓度不高，容易有尿素残留。
[0009]c)分子蒸馏操作温度低、蒸馏压力低、受热时间短、分离程度高和产品收率高等特点；但其工艺较复杂，对设备真空度要求高。 [0010]d)离子交换法具有优异分离选择性和很高浓缩比，且设备要求较简单、生育酚损失也较小；但要求原料中游离脂肪酸含量低，且溶剂消耗量较大。
[0011]e)超临界流体萃取工艺流程短、萃取效率高、无溶剂残留，能实现在低温和无氧环境下萃取，可有效保留天然生育酚生理活性；其缺点是设备投资大、操作费用高及安全性。
[0012]专利CN101774997中运用柱层析、酯化、分子蒸馏的方法，提取脱臭馏出物中的维生素E和植物留醇，维生素E收率为90%左右，纯度不详。
[0013]专利CN101074258中运用了超临界流体萃取技术提取维生素E和甾醇，此工艺分离混合生育酚的条件温和，产品食用安全性较高，但设备价格昂贵，纯度较低，进一步分离比较困难。
[0014]专利CN1382689中运用脲包法和皂化法相结合，从大豆油馏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，皂化分离。本方法步骤简单，纯度较高，成本较低。但长期处于碱性环境中，必然造成生育酚提取率不高。
[0015]可以看到，从超临界流体萃取所得的产物中生育酚的含量低，分子蒸馏需要多级处理，传统脲包皂化无法满足市场要求。因此，考虑到市场对高活性天然生育酚的需求，基于弱酸环境、线路短、工艺温和、较低能耗和具有经济效益的方法是发展的趋势。
[0016]
【发明内容】
[0017]针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于酸性条件下的温和提取生育酚的方法。该方法工艺线路短、收率高、纯度高，生育酚活性得到最大程度保存，能满足市场的基本要求。
[0018]为实现上述目的本发明的技术方案为:
一种基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，包括以下步骤:
1、将所述馏出物在保护的情况下用无机碱皂化，反应温度为6(T80°C，并搅拌，反应时间为45飞Omin，形成皂化混合物，将皂化混合物与强酸弱碱盐反应，15min内完成，形成弱酸环境，并引起至少一种金属皂沉淀，将金属皂分离，留下的液体部分，即为生育酚组分；
2、浓缩上述液体组分，非极性溶剂萃取浓缩物，形成多相混合物，分离非极性溶剂层浓缩至干，得生育酚初提物。生育酚的吸附纯化:生育酚初提物与2飞倍低级醇稀释，在1(T30°C下，以流速0.5^3.5BV/h通过装有树脂的层析柱，低级醇洗脱床层，直至流出液为无色透明为止，收集洗脱液，浓缩得到角鲨烯浸膏。继续用低级酸的低级醇溶液洗脱床层，形成弱酸环境，流速不变，由颜色的变化分段收集洗脱液，浓缩得高纯生育酚。
[0019]所述的保护措施为通入氮气，加入抗坏血酸、没食子酸丙酯、丁基羟基茴香醚(BHA)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、特丁基对苯二酚(TBHQ)等的一种或组合。
[0020]所述的皂化所需的醇介质是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇，1- 丁醇中的一种或多种。
[0021]所述的无机碱为KOH或NaOH，用量为皂化值计算所需量的1.(Tl.5倍。
[0022]所述的强酸弱碱盐为卤化锌、硫酸锌、硝酸锌、卤化铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种。
[0023]所述的金属皂分离的方法是静置、过滤、抽滤、冷冻、离心的一种或组合。
[0024]所述的步骤2的浓缩，留下的为一些油状物和固体混合物。萃取溶剂为正己烷、石油醚或乙醚。浓缩混合物经溶剂萃取，形成包括不溶解的留醇、甘油水层、生育酚层等的多相混合物。多相混合物经萃取、过滤、或离心，得生育酚相，生育酚相浓缩即为初提物。其中生育酚含量为35%~60%。
[0025]所述的步骤3所用低级醇为甲醇、乙醇，所用低级酸为甲酸、乙酸、丙酸。所用的强碱性阴离子交换树脂型号为HY-2002、201X7、JK206、HZ202等。
[0026]本发明所述的提取生育酚的方法，具有以下优点:
1、整个工艺过程基于弱酸条件下进行，最大程度地减少了生育酚的损失，使生育酚的活性得以基本保持，并提闻了提取率。
[0027]2、在分离脂肪酸和甘油酯时，采用了一种改良皂化的工艺。强酸弱碱盐的加入，既能调节PH至酸性，又能使皂化 物转化为不溶于水的金属皂，达到分离的效果。发挥了传统皂化在分离脂肪酸和甘油酯的优势，且克服了碱性环境对生育酚的破坏。
[0028]3、整个工艺工序少，生育酚提取率高(≥90%)，纯度高(≥70%)。
[0029]4、工艺的特点，决定了对低生育酚含量的脱臭馏出物有良好的提取效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1:实施例一中馏出物HPLC图；
图2:实施例一中初提物HPLC图；
图3:实施例二中生育酚浸膏HPLC图。
[0031]
【具体实施方式】
[0032]实施例一
大豆油脱臭馏出物，购自湖北，皂化值为130.27mg/g，酸价为63.06mg/g。其中生育酚含量为7.30%，角鲨烯含量为1.96%。
[0033]取脱臭馏出物100g，将馏出物放入三口圆底烧瓶中，等N2稳定并充满瓶中后，加入氢氧化钠甲醇溶液(1.5mol/L NaOH-甲醇溶液)280ml，68_70°C回流反应45min。停止加热，IOmin内加入ZnCl2甲醇溶液(1.6mol/L ZnCl2-甲醇溶液)150ml，此时pH为6.2，生育酚所处的环境为弱酸环境。
[0034]反应结束后，将提取物转移至离心机,趁热离心(4000r/min,5~lOmin)。倒出上清液，真空浓缩收集液至干，留下一些油状物和固体混合物。加正己烷萃取3次，每次200mL，充分摇匀、静置、分相，保留上层正己烷物相和固体甾醇，弃去甘油水相。浓缩正己烷相，得生育酚初提物约Hg，纯度为49.68%，提取率98.9%。
[0035]实施例二
取实施例一中生育酚初提物90.03g，溶解于200mL无水甲醇中，装入JK206阴离子交换树脂中吸附，流速为3.0BV/h。吸附完全后，连续无水甲醇洗7h左右，直至颜色变成无色。收集浓缩，甲醇溶解冷冻析出，真空抽滤得到白色晶体植物留醇，纯度达98%以上。剩余液浓缩得纯度为15%的角鲨烯浸膏。
[0036]继续用5% (wt)的乙酸甲醇溶液洗脱床层，乙酸所产生的酸性环境最大程度减少了生育酚的损失。由颜色的变化分段收集洗脱液，浓缩得混合生育酚，纯度为81.50%，总提取率为96.64%ο
[0037]实施例三 米糠油脱臭馏出物，来自益海嘉里，皂化值为164.20mg/g，酸价为138.88mg/g。其中生育酚含量为1.42%，角鲨烯含量为0.86%。
[0038]取以上脱臭馏出物100g，将馏出物放入三口圆底烧瓶中，边搅拌边加入TBHQ约5g，再加入氢氧化钾乙醇溶液(1.5mol/L KOH-乙醇溶液)320ml，80°C回流反应60min。停止加热，IOmin内加入ZnSO4乙醇溶液(1.6mol/L ZnSO4-乙醇溶液)150ml。此时pH为6.4,生育酚所处的环境为弱酸环境。
[0039]反应结束后，将提取物转移至-18°C冰箱24h以上，真空抽滤除去金属皂，滤液真空浓缩至干，留下一些油状物和固体混合物。加石油醚萃取3次，每次200mL，充分摇匀、静置、分相，保留上层石油醚物相和固体留醇，弃去甘油水相。浓缩石油醚相，得生育酚初提物，纯度为38.67%，提取率97.52%。
[0040]实施例四
取实施例三中生育酚初提物90.05g，溶解于200mL无水乙醇中，装入201X7阴离子交换树脂中吸附，流速为2.6BV/h。吸附完全后，连续无水乙醇洗7h左右，直至颜色变成无色。收集浓缩，得纯度6%的角鲨烯浸膏。收集浓缩，甲醇溶解冷冻析出，真空抽滤得到白色晶体植物留醇，纯度达98%以上。滤液浓度得角鲨烯提取物。
[0041]继续用3% (Wt)的乙酸乙醇溶液洗脱床层，流速不变，由颜色的变化分段收集洗脱液，浓缩得混合生育酚。纯度为71.25%，总提取率为91.02%。
[0042]实施例五
取实例一中脱臭馏出物300g，将馏出物放入三口圆底烧瓶中，边搅拌边加入BHA约12g，再加入氢氧化钾乙醇溶液(1.5mol/L KOH-乙醇溶液)840ml，80°C回流反应45min。停止加热，15min内加入CaCl2乙醇溶液(1.6mol/L CaCl2-乙醇溶液)450ml。结束后测得的pH值为6.2，生育酚所处的环境为弱酸环境。
[0043]将提取物自然沉降，待两相完全分离后倒出上层清液，清液真空浓缩至干，留下一些油状物和固体混合物。加石油醚萃取3次，每次400mL，充分摇匀、静置、分相，保留上层石油醚物相和固体留醇，弃去甘油水相。浓缩石油醚相，得生育酚初提物，提取率85.13%。提取率不高可能是因为钙皂结块严重，增大了真空浓缩的难度。
[0044]实施例六
取实例一中脱臭馏出物3kg，将馏出物放入三口圆底烧瓶中，边搅拌边加入BHA约120g，再加入氢氧化钾乙醇溶液(1.5mol/L NaOH_95%乙醇溶液)8.4L，80°C回流反应45min。停止加热，15min内加入ZnSO4乙醇溶液(1.6mol/L ZnS04-95%乙醇溶液)4.5L。反应结束后，PH值为6.8，生育酚处于弱酸环境。
[0045]将提取物真空抽滤除去金属皂，滤液真空浓缩至干，留下一些油状物和固体混合物。加乙醚萃取3次，每次4L，充分摇匀、静置、分相，保留上层乙醚相和固体留醇，弃去甘油水相。浓缩乙醚相，得生育酚初提物，提取率98.23%，纯度为54.21%。
[0046]实施例七
取实施例一中生育酚初提物1.6kg，溶解于200mL无水甲醇中，装入JK206阴离子交换树脂中吸附，流速为1.8BV/h。吸附完全后，连续无水乙醇洗15h左右，直至颜色变成无色。收集浓缩，甲醇溶解冷冻析出，真空抽滤得到白色晶体植物留醇，纯度可达98%以上。剩余液浓缩得纯度为12.75%的角鲨烯浸膏。
[0047]继续用甲酸-乙醇洗脱床层，所产生的酸性环境最大程度减少了生育酚的损失。由颜色的变化分段收集洗脱液，浓缩得混合生育酚。纯度为82.32%，总提取率为95.72%。
[0048]对比实施例
取实施一中脱臭馏出物100g，将馏出物放入三口圆底烧瓶中，等N2稳定并充满瓶中后，加入氢氧化钠甲醇溶液(1.5mol/L NaOH-甲醇溶液)280ml，68_70°C回流反应45min。停止加热，加入300ml蒸馏水，冷却到室温。将皂化混合物分别用500ml、300ml、200ml正己烷萃取三次，合并正己烷相，浓缩，得生育酚粗提物，纯度为37.28%，提取率为43.39%。
[0049]通过对比实施例与实施例一、二、三、四、五、六、七对比可见，弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，提取环境为酸性，生育酚损失小，提取率可达90%以上；实现了生育酚的有效分离，纯度可达70%以上，是一种有效分离生育酚的手段。
【权利要求】
1.一种基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是包括如下步骤: 1)将所述馏出物在保护的情况下用无机碱皂化，形成皂化混合物，皂化结束后，立即将皂化混合物与强酸弱碱盐反应，形成弱酸环境，并引起至少一种金属皂沉淀，将金属皂分离，留下的液体部分，即为生育酚组分； 2)浓缩上述液体组分，非极性溶剂萃取浓缩物，形成多相混合物，分离非极性溶剂层，浓缩至干，得生育酚初提物； 3)生育酚的吸附纯化:生育酚初提物用2-5倍低级醇稀释，在10-30°C下，以流速0.5-3.5BV/h通过装有树脂的层析柱，低级醇洗脱床层，直至流出液为无色透明为止，收集洗脱液，浓缩得到角鲨烯浸膏，继续用低级酸的低级醇溶液洗脱床层，形成弱酸环境，流速不变，由颜色的变化分段收集洗脱液，浓缩得混合生育酚。
2.根据权利要求1所述的基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是，所述的步骤I)是在下列条件下进行: 反应温度为60-80°C，并搅拌，在有保护措施的情况下加入无机碱-醇溶液，反应时间为45-60min,反应结束后立即加入强酸弱碱盐,15min内完成,形成弱酸环境,阜化物转化为金属皂，分离金属皂。
3.根据权利要求1所述的基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是所述的馏出物的保护措施为:通入氮气，同时加入抗坏血酸、没食子酸丙酯、丁基羟基茴香醚(BHA)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、特丁基对苯二酚(TBHQ)中的一种或多种混合。
4.根据权利要求2所述的的基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是，其中所述的皂化所需的醇介质是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇和1- 丁醇中的一种或多种； 所述的无机碱为KOH或NaOH，用量为皂化值计算所需量的1.0-1.5倍； 所述的强酸弱碱盐为卤化锌、硫酸锌、硝酸锌、卤化铁、硫酸铁、硝酸铁的一种。
5.根据权利要求2所述的的基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是:所述的金属皂分离的方法是静置、过滤、抽滤、冷冻、离心的一种或组合。
6.根据权利要求1所述的基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是:步骤2)所述的萃取溶剂为正己烷、石油醚或乙醚中的一种。
7.根据权利要求1所述的的基于弱酸条件下从植物油脱臭馏出物中提纯生育酚的方法，其特征是:步骤3)所述的低级醇为甲醇或乙醇；所述的低级酸为甲酸、乙酸、丙酸中的一种；所述的树脂为凝胶型强碱性阴离子交换树脂，型号为HY-2002、201X7、JK206、HZ202中的一种。
【文档编号】C07C7/148GK103709133SQ201310736321
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】袁传勋, 琚裕杰, 金日生 申请人:合肥工业大学