本发明属于食品工程技术领域，具体涉及β-环糊精包埋联合模拟移动床色谱分离法制备高纯度α-亚麻酸的方法。
背景技术：
α-亚麻酸，又称9,12,15-十八碳三烯酸(cis9,12,15-oc-tadecatrienoicacid)，是一种人体必需的不饱和脂肪酸。研究表明，α-亚麻酸以及它的长链代谢产物，在众多生理代谢活动中起着十分关键的作用。如：它能有效预防心血管病，增强免疫力，降血糖，消炎，调节血脂代谢，抑制癌症的发生和扩散，增强记忆力，提高视力，以及抗衰老等功效。临床研究表明，α-亚麻酸可有效治疗一些心脑血管相关的疾病，预防和治疗高血脂(theamericanjournalofclinicalnutrition,2010,92(5):1040-1051)。此外，研究还发现α-亚麻酸可以通过提高突触的可塑性以保护神经组织、预防抑郁症的发生和脑中风，与ve、vc、va联合应用能够增强α-亚麻酸的抗氧化能力从而延缓衰老。如果人体缺少α-亚麻酸，容易导致人体内代谢发生紊乱，同时还伴随有其他症状，如健忘、疲劳、免疫力降低等。这些症状在缺少α-亚麻酸的婴幼儿、青少年群体中尤为明显，将会影响他们的智力和视力发育(thejournalofnutritionalbiochemistry,2012,23(2):153-162)。据调查，橄榄油、亚麻、紫苏和蚕蛹等天然油脂中的α-亚麻酸含量非常丰富(30～65％)，深受人们的喜爱，但已开发上市的α-亚麻酸产品纯度较低(绝大部分约30％，少数约60％)，急需开发高纯度α-亚麻酸以挖掘其潜在的药用食用价值。目前，已建立实验室阶段的高纯度α-亚麻酸分离方法(如银离子络合法、固载银离子色谱柱分离法等)过程繁琐，分离效率较低，且操作不当容易引起安全事故，而绿色安全的工业化分离工艺一直尚未建立。因此，亟需建立一种安全高效、简便易行的新方法制备高纯度α-亚麻酸。
目前，分离不饱和脂肪酸的方法主要包括：包埋法、超临界流体萃取法、冷冻结晶法、柱层析法、分子蒸馏法等(progressinretinal&eyeresearch,2005,24(1):87-138)。专利us20130196393a1提供了利用脂肪酶选择性催化底物油脂，使得目标产物与标的脂肪酸形成结构差异，再利用蒸馏的方法将epa和dha从油脂中分离出来，过程环境友好，分离效率高，但工艺过程较为繁杂，前后分离过程不连续，产物纯度可达96.9％；专利cn103074158a公开了利用冷冻结晶法对不饱和脂肪酸进行分离，经过离心后得到高浓度不饱和脂肪酸，对设备和环境要求较高，操作复杂且不连续，产物纯度可达87.1％；专利cn106496021a利用尿素与硅胶结合制备分离柱，将粗制α-亚麻酸灌柱进行色谱分离，获得纯度较高的α-亚麻酸(产物纯度可达99％)，但分离过程复杂、不连续。当前，包埋法常用的材料是尿素和β-环糊精，由于残留的尿素在人体代谢后可能会产生毒素从而对身体健康产生潜在威胁，因此目前采用安全性好的β-环糊精居多，包合操作简便，过程安全，能够有效分离脂肪酸中的杂质及少量饱和脂肪酸。然而，单纯利用β环糊精包埋法无法从脂肪酸中筛选出具体的脂肪酸进行分离纯化(journalofpharmaceuticalsciences,2000,89(11):1486-1495)，需要更加完善的后续精制工艺。因此，目前缺少一种操作简单、分离过程连续、分离效率高的脂肪酸分离方法。
近年来，模拟移动床(simulatedmovingbed，smb)技术被广泛应用于高附加值食品药品等精细化学品的生产中来。模拟移动床色谱具有与吸附色谱相同的分离原理，并模拟真实移动床的运转方式来实现高效的色谱分离，能实现连续操作(angewandtechemieinternationaledition,2012,51(28):7028-7030)。与间歇洗脱式制备色谱相比，它在产品浓度、产率、溶剂消耗等诸多方面具有无法比拟的技术优势：如能克服固定床的缺点——处理量小且不能连续操作，还能解决真实移动床吸附剂的磨损、沟流及返混现象。us9452968b1公开了利用模拟移动床技术从一元酸和羟基酸中分离己二酸和十二烷二酸的方法，通过预处理和后期模拟移动床的联合分离实现了连续化制备过程，体现了分离效率高、运行规模大、可连续化操作的技术特点。因此，本发明拟采用β-环糊精包埋联合模拟移动床色谱分离法建立一种高效分离高纯度α-亚麻酸的新技术。
本发明的目的在于，针对目前应用于α-亚麻酸分离技术上存在的上述问题，提供了一条高效、简便的分离方法。整个制备分离过程安全可控，绿色环保。更重要的是，将β-环糊精包埋联合模拟移动床色谱技术应用于高纯度α-亚麻酸的分离，为今后规模化制备α-亚麻酸提供了技术支撑，同时也对提高天然来源富含α-亚麻酸的植物籽油、蚕蛹油等资源的利用度，对促进相关行业的产业链发展具有积极的指导意义。
技术实现要素：
解决的技术问题：本发明提供一种β-环糊精包埋联合模拟移动床色谱分离法制备高纯度α-亚麻酸的方法，采用β-环糊精预处理，除去粗制脂肪酸乙酯中大量杂质以及少量饱和脂肪酸，接着利用模拟移动床技术对对不饱和脂肪酸进行分离获得高纯度的α-亚麻酸，并且过程连续可控，实现α-亚麻酸的工业化生产。
技术方案：β-环糊精包埋联合模拟移动床色谱分离法制备高纯度α-亚麻酸的方法，包括以下步骤：a.不饱和脂肪酸的提取：利用碱法乙醇溶液水解富含α-亚麻酸的天然来源油脂制备不饱和脂肪酸乙酯；b.预处理：β-环糊精包埋；c.模拟移动床分离：设定分离周期、进料流速、流动相流速和色谱柱参数，对分离过程进行优化。
上述不饱和脂肪酸的提取方法为：将富含α-亚麻酸的天然来源油脂原料与6g/l的95％v/v氢氧化钠乙醇溶液按照0.25g/ml的比例在惰性气体中进行皂化回流，上述油脂原料为蚕蛹油、紫苏籽油、亚麻籽油或橄榄油，水解温度65℃，水解时间1h，经水解后水洗，取滤液，旋蒸，获得不饱和脂肪酸乙酯。
上述预处理方法为：将β-环糊精:不饱和脂肪酸乙酯按体积比＝15:1～1:1的比例进行混合，反应温度范围为20～120℃，转子转速100～1000rpm条件下反应0.5～10h，-20℃抽滤后干燥，加入有效量的石油醚进行解络反应，收集液体成分旋蒸，得到精制脂肪酸乙酯。
上述模拟移动床分离的方法为：模拟移动床分离色谱柱粒径范围为5～500μm，系统运转周期为10min～30min，料液摩尔比范围1:1～1:16，分离温度范围为10～60℃，模拟移动床(smb-gd6-480，北京翔悦环宇科技发展有限公司)模块一的循环流量范围2～10ml/min、模块二的循环流量范围3～8ml/min、模块三的循环流量范围为3～12ml/min，预处理浓缩后的油脂在经过该步骤分离后得到的α-亚麻酸乙酯纯度>95％。
有益效果：本发明利用β-环糊精包埋联合模拟移动床色谱技术分离蚕蛹油中α-亚麻酸，相比较于目前的冷冻结晶、尿素包埋、分子蒸馏等方法具有操作简便、分离连续可控、制备效率高、便于实现工业化生产的特点。这一项技术能有效实现富含α-亚麻酸油脂资源的多元化综合利用以及高纯度α-亚麻酸分离的新途径。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例说明提取橄榄、紫苏籽、亚麻籽、蚕蛹中甘油三酯的过程。
将干燥的上述粉末分别与溶剂乙醚质量比1:50比例混合，加热浸提0.5h，抽滤除去杂质后，减压旋蒸得到粗脂肪，脱水后精炼得到精制的甘油三酯。4种原料来源甘油三酯的脂肪酸组成见表1。
表1不同原料的脂肪酸组成(％)
实施例2
本实施例说明β-环糊精预处理脂肪酸乙酯除去杂质的过程。
将β-环糊精：游离脂肪酸乙酯(v:v)＝1:1的比例进行混合，反应温度为120℃，转子转速1000rpm条件下反应10h，在-20℃下冷却15h后进行抽滤，干燥6h后，加入有效量的石油醚进行解络反应，收集液体成分旋蒸，得到精制脂肪酸乙酯。将得到的精制脂肪酸乙酯经过气相色谱的检测得到预处理后的各个油脂的游离脂肪酸组成及含量。经过β-环糊精预处理，蚕蛹油、紫苏籽油、亚麻籽油、橄榄油不饱和脂肪酸含量分别上升了7.2％、1.7％、1.2％、5.5％，α-亚麻酸纯度分别上升了3％、1.9％、0.5％、0.3％
表2预处理后不同原料油脂的游离脂肪酸组成(％)
实施例3
本实施例说明β-环糊精预处理脂肪酸乙酯除去杂质的过程。
将β-环糊精：游离脂肪酸乙酯(v:v)＝15:1的比例进行混合，反应温度为20℃，转子转速100rpm条件下反应0.5h，在-20℃下冷却15h后进行抽滤，干燥6h后，加入有效量的石油醚进行解络反应，收集液体成分旋蒸，得到精制脂肪酸乙酯。将得到的精制脂肪酸乙酯经过气相色谱的检测得到预处理后的各个油脂的游离脂肪酸组成及含量。经过β-环糊精预处理，蚕蛹油、紫苏籽油、亚麻籽油、橄榄油不饱和脂肪酸含量分别上升了2.7％、3.4％、1.3％、2.7％，α-亚麻酸纯度分别上升了1.8％、0.8％、0.7％、0.3％。
表3预处理后不同原料油脂的游离脂肪酸组成(％)
实施例4
本实施例说明β-环糊精预处理脂肪酸乙酯除去杂质的过程。
将β-环糊精：游离脂肪酸乙酯(v:v)＝9:1的比例进行混合，反应温度为80℃，转子转速500rpm条件下反应1.5h，在-20℃下冷却15h后进行抽滤，干燥6h后，加入有效量的石油醚进行解络反应，收集液体成分旋蒸，得到精制脂肪酸乙酯。将得到的精制脂肪酸乙酯经过气相色谱的检测得到预处理后的各个油脂的游离脂肪酸组成及含量。经过β-环糊精预处理，蚕蛹油、紫苏籽油、亚麻籽油、橄榄油不饱和脂肪酸含量分别上升了26.6％、11.1％、8.5％、16.0％，α-亚麻酸纯度分别上升了21.3％、11.9％、17.7％、3.6％。
表4预处理后不同原料油脂的游离脂肪酸组成(％)
实施例5
本实施例说明模拟移动床分离精制脂肪酸乙酯得到α-亚麻酸乙酯的过程。
利用模拟移动床分离实施例4得到的精制脂肪酸乙酯，参数设定如下：色谱柱粒径为5μm，系统运转周期为600s，料液摩尔比为1:1，分离温度为10℃，模拟移动床模块一循环流量为2ml/min、模块二循环流量为3ml/min、模块三循环流量为3ml/min。将分离后的产物进行高效液相检测，检测结果如表5，α-亚麻酸纯度分别为68.3％、70.6％、65.7％、15.7％，相比实施例4纯度分别提高了12.7％、5.7％、14％、10.1％。
表5模拟移动床分离后不同原料油脂的游离脂肪酸组成(％)
实施例6
利用模拟移动床分离实施例4得到的精制脂肪酸乙酯，参数设定如下：色谱柱粒径为500μm，系统运转周期1800s，料液摩尔比为1:16，分离温度为60℃，模拟移动床模块一循环流量为10ml/min、模块二循环流量为8ml/min、模块三循环流量为12ml/min。将分离后的产物进行高效液相检测。检测结果如表6，α-亚麻酸纯度分别为58.3％、67.1％、54.3％、20.3％，相比实施例4纯度分别提高了2.4％、1.2％、2.6％、14.7％。
表6模拟移动床分离后不同原料油脂的游离脂肪酸组成(％)
实施例7
利用模拟移动床分离实施例4得到的精制脂肪酸乙酯，参数设定如下：色谱柱粒径为50μm，系统运转周期为900s，料液摩尔比为1:2，分离温度为20℃，模拟移动床模块一循环流量为4.6ml/min、模块二循环流量范围5.0ml/min、模块三循环流量范围为6.0ml/min。将分离后的产物进行高效液相检测。检测结果如表7，α-亚麻酸纯度分别为97.8％、98.4％、96.9％、30.6％，相比实施例4纯度分别提高了41.9％、32.5％、45.2％、88.0％。
表7模拟移动床分离后不同原料油脂的游离脂肪酸组成(％)
表8不同原料分离前后α-亚麻酸纯度
注：表8分离前对应实施例1，分离后对应实施例7。