CN101362685A - 从核桃中提取dha的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核桃深加工技术，具体为一种从核桃中提取DHA二十二碳六烯酸的制备工艺。解决了现有技术中从鱼类中提取DHA生产工艺比较复杂，浓缩成本高，产品价格昂贵等问题。核桃油配成乙醇溶液，以超临界二氧化碳为流动相，进到色谱柱中进行分离，在温度分别为35℃～55℃，压力为10～16MPa下分离，然后添加0.015％TBHQ、0.01％Vc、0.015％TBHQ、0.01％柠檬酸为抗氧化剂。本发明将提供了一种廉价的，新的DHA提取方式，将极大地降低DHA及相关保健产品的生产成本。

Description

从核桃中提取DHA的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种核桃深加工技术，具体为一种从核桃中提取二十二碳六烯酸(ducosahexenoic acid，DHA)的制备工艺。

背景技述

DHA，即二十二碳六烯酸，其在人体内的作用，有助于提升视力，促进大脑细胞的发育，抑制发炎前驱物质的形成，具有消炎作用，降低血脂肪，预防心血管疾病，使脑细胞活化。DHA是大脑、神经、视觉细胞中的重要的多不饱和脂肪酸成分，在脑组织中的均含量在15％左右，在视网膜和视觉杆状细胞周围60％是DHA磷脂分子。人体大脑的发育及信息在大脑中的传递以及正常的智商，都有赖于DHA来维持。人体不能自身合成DHA，必须通过食物获取，DHA主要存在于海洋鱼体内。但是，由于海鱼油组成复杂，DHA与其它脂肪酸之间的理化性质极相似，并且DHA易发生氧化、聚合等化学变化。因此，低成本、规模化、具有商业价值的高纯度DHA产品的制备一直是国内外学者致力解决的难题。尽管如此，由于高纯度制品显著的疗效和商业价值，各发达国家都在积极竞相开发研究高纯度的DHA的提取技术。90年代以来，日本、欧美发达国家已有纯度为90％以上的DHA产品报道，1992年，日本厚生省批准含量为92％的EPA作为新药上市。目前，许多大制药公司又在积极进行DHA作为药品的有关申报工作。作为药品原料的高纯度DHA价格昂贵，做成针剂的DHA每支高达数十美元。高纯度DHA还可作为各种特殊、功能强化的营养保健品原料。在日本，1994年，DHA产品的市场价值高达450亿日元。80年代后期以来，我国也相继开发了许多DHA产品，但档次较低，还属于粗产品。DHA还未得到深入的开发应用。至今无含量为90％以上的DHA产品报道。目前，市场上的DHA制品主要分为两类：一类是EPA(二十碳五烯酸)+DHA含量在20—40％左右的三甘酯型式，另一类是EPA+DHA含量在50—70％左右的乙酯形式。这两类产品都有一共同的缺陷，即EPA和DHA是混合在一起的，而且含有较多的人体不需要的其它成分。尽管EPA和DHA都是对人体有益的多不饱和脂肪酸，但他们的作用有较大差别。以健脑、增强记忆力和提高视力为目的的婴幼儿、青少年孕妇等群体应服用以DHA为主，不含或少含EPA的产品，而以降血脂、防治动脉粥样硬化等心血管疾病的群体则应服用以EPA为主的产品。因此，不同的使用对象、不同的使用目的，对EPA、DHA的要求是不一样的。另外，从提高人体的吸收，充分发挥制剂的功效来说，产品纯度越高越好。这不仅可提高疗效，而且还可减少不必要的副作用。DHA提取的原料为鱼油和海洋微藻类，目前国内外所采用的提取技术主要分为如下几种：分子蒸馏法，超临界流体萃取法，柱色谱法等。据报道，生产中可得到含量在90％以上的DHA乙酯产品，实验室中则可得到将近99％的产品。从以上可以看出，各种方法都有优点和缺点，采用单一的方面都不能得到高浓度、较纯净的DHA。

核桃是一种高级绿色食品。自古以来，核桃的保健功能就为人们所认识和推崇，被誉为“万岁子”、“长寿果”。我国的药典《本草纲目》记载，核桃有顺气补血，止咳化痰，润肺补肾等功能。经国内外营养医学专家研究确认，核桃油中富含高达90％左右的多种不饱和脂肪酸，其中亚油酸含量较多，为普通菜籽油含量的3至4倍。但我国目前对核桃深加工技术都集中在如何取得核桃油以及如何精炼核桃油的技术上，尚缺乏对核桃油中的DHA、EPA含量测定及提取技术的研究，本发明拟对我国核桃主要产区山西省核桃油中DHA、EPA含量进行分析，探讨DHA、EPA提取技术及保存条件，为核桃深加工，增加附加值提供理论依据。

DHA的提取和富集方法有多种，各种方法都有其特点和优点，可以说现有的各种方法和工艺正日趋成熟。但是，其中仍然存在不少问题，主要是所用的原材料大都很贵，生产工艺比较复杂，要求的各种条件比较高，而且DHA的回收率比较低。因此造成浓缩成本高，产品价格昂贵，难以商品化和市场化。另外一个密切相关的问题是，由于DHA是高度不饱和脂肪酸，所以它们对光和热都很敏感，很容易氧化变质，这对它们的生产过程、产品的质量和保存过程都产生很大的影响。

在这些方面的研究，我国仍与世界水平有所差距，国外学者已经开始从分子生物学水平利用转基因植物作为鱼油的替代原料，并在某些植物上取得了突破性的成果，将为DHA的生产带来革命性的变化。经过测定核桃油样品中DHA、EPA含量非常高。

表1.核桃油样品中DHA、EPA含量％(S±X)

发明内容

本发明为了解决现有技术中从鱼类中提取DHA生产工艺比较复杂，浓缩成本高，产品价格昂贵等问题提供了一种从核桃中提取DHA的制备工艺。

本发明是由以下技术方案实现的，一种从核桃中提取DHA的制备工艺，包括以下步骤，

核桃油配成乙醇溶液，利用超临界二氧化碳通过进样器溶解其中的样品后，在温度分别为35℃～55℃，压力为10～16Mpa下进到色谱柱中进行分离，分离得到的产品添加0.01-0.02％TBHQ、0.01-0.03％Vc、0.01-0.02％TBHQ、0.01-0.03％柠檬酸作为抗氧化剂。

色谱柱为Diamond C₁₈，250mm×4.6mm，购自dikma公司；Hperprep C18，250mm×10mm，购自Phenomenex。

色谱条件：核桃油配成乙醇溶液，进样量20μl。在温度分别为35℃、45℃、55℃，压力为10～16MPa时，考察了最佳制备温度和压力。

结果：较高的温度和较低的压力有利于分离，温度的降低会导致出峰时间延长。结果如表2。在55℃，12MPa时，明显比其他条件下的分离度高，这对提高产品纯度、增大每批操作的制备量都相当有利，当然比其他条件下的出峰时间要长。考虑到提高温度对产品本身不利，且实验发现提高温度对分离没有明显的变化，如表3所示。而温度升高，为了达到同样的分离效果必须增大压力，对于工业生产而言，当然是温度越接近室温、压力越低越好。但是，压力不能太低，对粒径为5μm的色谱柱而言，其压降比较大。所以如果柱前压太小，必然导致柱后压更小，此时对核桃油的溶解度迅速下降，产品很难洗脱出来。

Table2.Resolution and retention time of EPA and DHA

 

Temp./℃	Precolumnpressure/MPa	Pressuredrop/MPa	resolution	Retentiontime EPA/min	Retentiontime DHA/min
						35	10	1.14	2.46	5.88	7.16
	12	1.49	1.75	3.89	4.58
							14	1.27	1.23	3.64	4.19
45	12	1.12	2.56	6.76	8.43
							14	1.22	1.91	4.34	5.18
	16	1.22	1.34	3.56	4.14
						55	12	0.98	4.20	18.39	25.99

Table3.Resolution and retention time of EPA and DHA

结论：以二氧化碳作流动相，C₁₈柱为固定相，用超临界流体色谱法制备二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。在实验范围内，流速对分离效果影响不大。对于C₁₈，250mm×46mm色谱柱，其最适制备条件是柱前压12MPa，温度55℃，通常流速下的压降约为1MPa。

与现有技术相比，本发明提供了一种直接从核桃油中提取DHA的制备工艺，可以获得质优价廉的DHA产品，充分利用当地的特产资源，将传统的食疗方式和先进科技相结合，提供了一条农产品精深加工，提高产品附加值的途径。从核桃中提取DHA等多不饱和脂肪酸技术，并加工成产品，目前还未见有相关报道。本发明将提供一种廉价的，新的DHA提取方式，将极大地降低DHA及相关保健产品的生产成本。

二十碳五烯酸(eicosapen-taenoic acid，简称EPA)、二十二碳六酸(do-cosahexaenoic acid，简称DHA)等多烯脂肪酸，对心血管疾病有特效，因而成为开发利用的热点。但却存在一个显而易见的缺点，即多烯脂肪酸在空气中易自动氧化。已有的研究表明，多烯脂肪酸的自动氧化是在有氧条件下，产生超氧自由基、发生氢过氧化物的连锁反应。过氧化物进一步分解、聚合，形成醛、酮、低级脂肪酸和复杂的氧化物。

目前国内外常用的油溶性抗氧化剂主要有：丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、没食子酸丙酯(PG)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)及维生素E。据我们的实验及文献报道，上述几种抗氧化剂的抗氧化性能为TBHQ>PG>BHT>BHA。由于毒性问题，BHT在美国和日本已停止使用，BHA在日本已禁止使用，而在食品管理法允许使用效果较大的合成抗氧化剂的情况下，VE一般不用于植物油。综合考虑上述几种抗氧化剂的性质、抗氧化性能、安全性、经济性，本文选用TBHQ及与增效剂混合、与BHT复配等方式来研究抗氧化性能。

以下为抗氧化剂的筛选过程：

DHA、EPA为按照本发明工艺所制产品。叔丁基对苯二酚(TBHQ)、丁基烃基茴香醚(BHT)、没食子酸丙酯(PG)购自sigma公司。

实验方法：称取DHA、EPA各10g，混合，加入一定量的抗氧化剂，匀后置于60±1℃恒温箱中，每隔一段时间取样分析测定其过氧化值(POV)，以过氧化值(POV)达到12meq/kg所需的时间为诱导时间及比较标准，计算诱导期(天数)和抗氧化剂的抗氧化因子PF。

结果：据表1，对比1、2、3、4实验可知，TBHQ对样品有良好的抗氧化性能，抗氧化性能TBHQ>PG>BHT，对比5、6实验得，抗坏血酸和柠檬酸对TBHQ均表现出较强的协同抗氧化效应，且抗坏血酸的协同抗氧化性优于柠檬酸，一方面是由于抗坏血酸有较强的还原性，与油脂中的氧反应生成半脱氢抗坏血酸和脱氢抗坏血酸，使油脂中氧浓度降低；另一方面抗坏血酸可通过捕获过氧化自由基，阻断链式反应而抑制油脂氧化，柠檬酸则主要是与金属离子形成螯合物，减少金属离子对氧化作用的催化活性；比较5和9实验、6和10实验得：0.015％TBHQ+0.01％酸性增效剂的抗氧化性能稍优于0.01％TBHQ+0.01％酸性增效剂+0.01％BHT，但差别不是很大。

表4.抗氧化剂对核桃油氧化过程的抗氧化因子PF(氧化条件：常压，60±1℃)

表5.样品的货架寿命

结论：多不饱合碳烯酸的抗氧化是产品能商品化的关键所在，目前常用的方法为加入抗氧化剂或可制成微胶囊制剂。相比较而言：加入抗氧化剂的方式更为经济，而且，可作为原料产品，有利于产品的进一步应用。而DHA的微胶囊制剂形式则一般作为商品的最终包装形式，不能进一步的利用。本实验中所得结果表明，用常用抗氧化剂组成复合配方，如使用0.015％TBHQ+0.01％Vc和0.015％TBHQ+0.01％柠檬酸为抗氧化剂时，可使在15℃下的货架寿命由2.9个月分别延长至29.8个月和38.9个月，可完全能够满足产品的抗氧化需要，为产品的商品化提供了有效保证。

具体实施方式

实施例1，一种从核桃中提取DHA的制备工艺，包括以下步骤，来自钢瓶的二氧化碳先经冰浴降温、液化，然后由带冷却泵头的高压计量泵加压，进入一个体积500ml的缓冲罐，稳定柱前压力。然后通过恒温水浴升温成为超临界流体，核桃油配成乙醇溶液(浓度不做要求，可以为任意)，利用超临界二氧化碳通过进样器溶解其中的样品后，在温度分别为55℃，压力为12Mpa下进到色谱柱中进行分离，分离得到的产品添加重量比为0.015％TBHQ、0.01％Vc、0.015％TBHQ、0.01％柠檬酸作为抗氧化剂。

实施例2，一种从核桃中提取DHA的制备工艺，包括以下步骤，来自钢瓶的二氧化碳先经冰浴降温、液化，然后由带冷却泵头的高压计量泵加压，进入一个体积500ml的缓冲罐，稳定柱前压力。然后通过恒温水浴升温成为超临界流体，核桃油配成乙醇溶液，利用超临界二氧化碳通过进样器溶解其中的样品后，在温度分别为35℃压力为16Mpa下进到色谱柱中进行分离，分离得到的产品添加重量比为0.01％TBHQ、0.03％Vc、0.01％TBHQ、0.03％柠檬酸作为抗氧化剂。

实施例3，一种从核桃中提取DHA的制备工艺，包括以下步骤，来自钢瓶的二氧化碳先经冰浴降温、液化，然后由带冷却泵头的高压计量泵加压，进入一个体积500ml的缓冲罐，稳定柱前压力。然后通过恒温水浴升温成为超临界流体，核桃油配成乙醇溶液，利用超临界二氧化碳通过进样器溶解其中的样品后，在温度分别为55℃，压力为10Mpa下进到色谱柱中进行分离，分离得到的产品添加重量比为0.02％TBHQ、0.01％Vc、0.02％TBHQ、0.01％柠檬酸作为抗氧化剂。

Claims (3)

1、一种从核桃中提取DHA的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，核桃油配成乙醇溶液，利用超临界二氧化碳通过进样器溶解其中的样品后，在温度为35℃～55℃，压力为10～16Mpa下进到色谱柱中进行分离，分离得到的产品添加重量比为0.01-0.02％TBHQ、0.01-0.03％Vc、0.01-0.02％TBHQ、0.01-0.03％柠檬酸作为抗氧化剂。

2、根据权利要求1所述的从核桃中提取DHA的制备工艺，其特征在于：所述温度为55℃，压力为12Mpa。

3、根据权利要求1所述的从核桃中提取DHA的制备工艺，其特征在于：分离得到的产品添加重量比为0.015％TBHQ、0.01％Vc、0.015％TBHQ、0.01％柠檬酸作为抗氧化剂。