一种超临界色谱制备高纯度epa酯和dha酯单体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工分离技术领域，具体是涉及一种超临界色谱制备高纯度EPA酯和 DHA酯单体的方法。
【背景技术】
[0002] EPA和DHA是深海鱼油中最主要的两种多不饱和脂肪酸，它们对人体健康有多种 独特的生理功效，但其生理功能也存在一定差异。EPA和DHA都具有改善血液循环、软化血 管、调整血脂、降低血压的作用，但DHA特有促进胎儿和儿童大脑发育、保护视力、调节免疫 的作用。此外，EPA对儿童发育所必须的花生四烯酸的摄取有竞争作用，会给儿童视力及大 脑的发育产生不利的影响，因而，在儿童营养品中应该避免添加EPA。由于分离难度大，目前 市售的EPA和DHA往往是两者的混合物。若能将两者完全分离，再面对不同年龄段的人群 调配不同的比例，可以更好地发挥各自的功能，提高产品的性能。
[0003] EPA和DHA以甘油酯的形式存在于鱼油中，一般先将其转化为甲酯或者乙酯的形 式，然后加以纯化和利用。EPA酯和DHA酯的纯化工作有两方面的内容，包括多不饱和脂肪 酸酯的富集和EPA酯、DHA酯单体的制备。工业上常用的多级分子蒸馏法、尿素包合法只能 得到富含EPA酯和DHA酯的混合多不饱和脂肪酸酯。为得到高纯度的EPA酯和DHA酯单体， 需要进一步分离混合多不饱和脂肪酸酯中的EPA酯和DHA酯，目前采用的方法有硝酸银涂 敷硅胶层析法、银离子交换树脂层析法、高效液相色谱法和超临界流体色谱法。
[0004] CN101265185B公开了一种用硝酸银涂敷硅胶柱分离二十碳五烯酸甲酯和二十二 碳六烯酸甲酯的制备方法，分别得到99. 02%的DHA甲酯和99. 61%的DPA甲酯，收率大于 90%，但是使用了昂贵的硝酸银，且易引入重金属污染。此外，大量使用丙酮和正己烷作为 洗脱溶剂对环境污染大。
[0005] CN10396209IA公开了一种银离子改性氨基硅胶柱分离EPA和DHA的方法。该法 解决了硝酸银涂敷柱中银离子的稳定性差和在分离过程中重金属污染样品的问题，可实现 EPA和DHA的基线分离，但是仅限于分析规模，上载量小。
[0006] CN102285880B公开了一种高效液相色谱法制备高纯度EPA乙酯和DHA乙酯的方 法。该法采用C18或者C8作为固定相，醇水溶液作为流动相，分离后的纯化液用乙酸乙酯 萃取，再减压浓缩后得到纯度大于99%的EPA乙酯和DHA乙酯单体。但该法同样需要使用 大量的有机溶剂。
[0007] CN103787863A公开了一种高效液相色谱法提纯EPA的方法。该法以C18或者C8 等反相填料作为固定相，填装在大直径的动态轴向压缩柱中，流动相采用甲醇水，收集到的 目标组分浓缩处理后得到纯度大于98%的EPA。该法需要使用大量的有机溶剂。
[0008] CN1634852A公开了一种利用超临界流体色谱技术分离制备高纯度EPA乙酯和DHA 乙酯的方法。该法使用反相C18为分离介质，流动相为超临界CO 2，可得到纯度大于90%的 EPA乙酯和DHA乙酯单体。但是，由于EPA酯和DHA酯与其他结构相近的多不饱和脂肪酸之 间的选择性差，该法不能同时得到纯度大于95%的单体。
[0009] CN103787862A公开一种半制备超临界流体色谱法分离EPA和DHA的方法。该法 使用反相C18为固定相，添加改性剂的超临界CO 2作为流动相，可得到纯度大于99%的EPA 和DHA单体。但是该方法需要将原料预先用甲醇溶解并需要一定比例的甲醇作为改性剂。
[0010] 综上述所，这些方法使用大量有机溶剂或有害物质，存在有机溶剂、重金属残留的 风险和易发生生产过程中燃爆的风险，开发完全无溶剂消耗的绿色工艺来大规模生产纯度 大于95%的EPA酯和DHA酯单体的方法是十分有必要的。
【发明内容】
[0011] 本发明针对现有制备高纯度EPA酯和DHA酯单体方法所存在的不足，提供一种无 污染、上载量大、收率高、能同时制备纯度高于95%的EPA酯和DHA酯单体的超临界流体色 谱方法。
[0012] 二十碳五烯酸，化学名：全-顺-5, 8, 11，14, 17-二十碳五烯酸，简称EPA ;二十二 碳六烯酸，化学名：全-顺-4, 7, 10, 13, 16, 19-二十二碳六烯酸，简称DHA。
[0013] 一种超临界色谱制备高纯度EPA酯和DHA酯单体的方法，包括以下步骤：
[0014] (1)以超临界CO2作为流动相、反相填料作为固定相组成超临界色谱分离系统，控 制系统压力和温度使得系统内的CO2处于超临界状态；
[0015] (2)将混合多不饱和脂肪酸酯原料液注入色谱柱中进行分离；
[0016] (3)采用馏分切割装置，收集纯度大于95%的EPA酯和DHA酯馏分。
[0017] 制备色谱技术的关键在于固定相的选择，此固定相必须能够识别EPA酯和DHA酯 在链长和双键数上的微小差异。所述的固定相是一类富含苯环的反相填料，包括聚苯乙烯 /二乙烯苯型反相树脂或者苯基硅烷键合硅胶。一方面，苯环上的大键与多不饱和脂肪 酸酯上的双键有31-31作用，这种作用力可识别EPA酯和DHA酯在双键数上的差异；另一方 面，反相填料的疏水作用可识别多不饱和脂肪酸酯在碳数上的差异，因而，这两类固定相对 EPA酯和DHA酯有良好的分离度，而且，对于其他不同碳数和双键的多不饱和脂肪酸酯的选 择性也优于C18填料。
[0018] 所述的聚苯乙烯/二乙烯苯型反相树脂是颗粒均匀粒径、孔径均一、具有高机械 强度的苯乙烯和二乙烯苯的共聚白球。该白球通过悬浮聚合法合成，骨架中富含苯环，具体 可按照 CN102603929B、CN101445573B 或 CN101186661B 描述的方法合成。
[0019] 所述的苯基硅烷键合硅胶可按CN1250555C描述的方法合成，其表面富含苯环；或 者，使用waters、Agilent、kromasil等公司生产的苯基娃烧键合娃胶中的一种。
[0020] 所述的反相填料的粒径控制在5?70 ym，进一步优选为10?30 ym。若粒径太 大，则柱效降低，不利于EPA酯和DHA酯的分离；若粒径太小，则柱压太高，不利于操作。所 述的反相填料的孔径控制在5?50nm，进一步优选为10?30nm。若填料的孔径太小，贝Ij EPA酯和DHA酯不容易进入孔道内，可能堵塞孔道；若填料的孔径太大，则孔内扩散慢，传质 阻力大。
[0021] 所述的反相填料用湿法装柱法填装到色谱柱中，装柱溶剂为甲醇或乙醇，色谱柱 的直径为10?50mm，长度100?500mm。若色谱柱过大，则填装困难，床层不均勾，导致管 壁效应与涡流效益加剧；若色谱柱过小，则处理量少。超临界色谱技术往往选用CO 2作为流 动相，这是因为CO2的临界温度（31°C)接近室温，临界压力（7. 4MPa)不太高，可使超临界 色谱在相对温和的条件下操作。另外，〇)2具有无毒，不燃烧，无化学腐蚀性等优点。所述的 超临界〇)2的温度为30?80°C，压力为10?30MPa。
[0022] 所述的混合多不饱和脂肪酸酯原料为混合多不饱和脂肪酸甲酯或者混合多不饱 和脂肪酸乙酯，其中EPA酯+DHA酯的总质量分数为60 %?95 %，进一步优选为65 %? 85%。若原料中EPA酯和DHA酯的总含量过低，则色谱分离的难度加大，不利于获得高纯度 产品；若原料中EPA酯和DHA酯的总含量过高，则原料的制备难度加大，工艺的经济性降低。
[0023] 微藻油或者鱼油的酯化物经过多级分子蒸馏法、尿素包合法或者萃取法脱除鱼油 酯化物中的饱和脂肪酸和低不饱和脂肪酸即可制得混合多不饱和脂肪酸酯原料。多级分子 蒸馏法具体可按照CN1072711C描述的方法操作。尿素包合法具体可按照CN1036008A描述 的方法操作。萃取法具体可按照CN103396319A描述的方法操作。
[0024] 所述的混合多不饱和脂肪酸酯原料液不用有机溶剂稀释而直接进样，从而避免有 机溶剂的残留。
[0025] 所述的混合多不饱和脂肪酸酯原料液通过带有定量环的六通阀注入色谱柱中，进 样量为200?5000 y L/次。
[0026] 所述的色谱柱的出口安装了馏分切割装置，包括依次安装在色谱柱出口的高压紫 外检测器、电磁阀和收集装置。
[0027] 所述的高压紫外检测器，实时监控流出液的组成和浓度的变化，紫外波长为 210nm〇
[0028] 所述的电磁阀安装在高压紫外检测器的出口，根据在线高压紫外检测器的信号控 制电磁阀切换来切割色谱峰。
[0029] 所述的收集装置为三套带有收集罐的旋风分离器，安装在电磁阀之后，分别收集 含EPA酯、DHA酯和杂质的馏分。各馏分中的溶质与CO 2在旋风分离器中减压后实现气液分 离，溶质部分流入收集罐中。
[0030] EPA酯和DHA酯含量