CN102746947B - 一种分离、纯化裂壶藻油中dha和饱和脂肪酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离、纯化裂壶藻油中DHA和饱和脂肪酸的方法,在氮气保护下,先将裂壶藻油皂化、盐析、酸化,得到游离混合脂肪酸,然后采用尿素包合法分离饱和度不同的脂肪酸,过滤得滤液和固体;滤液经浓缩、萃取得到富含DHA和DPA的多不饱和脂肪酸;固体经酸解浸出、萃取提取饱和脂肪酸(主要为棕榈酸)以及回收尿素,尿素可循环使用。本发明在相对低温下进行,避免了不饱和脂肪酸被氧化,较完整保留其生物活性和营养,也不存在溶剂残留问题。产品纯度高,得到的多不饱和脂肪酸主要含DHA和DPA,两者含量高达93%以上,几乎不含EPA;饱和脂肪酸中棕榈酸含量达82%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种油脂的分离纯化技术,尤其涉及一种裂壶藻油中DHA和饱和脂肪酸分离纯化的制备方法。
背景技术
DHA是二十二碳六烯酸,俗称“脑黄金”,是一种重要的ω-3多不饱和脂肪酸,是构成脑磷脂的重要成分,具有抗心血管疾病、降血脂、降血压、预防癌症、保护视力、促进智力发育、防治老年痴呆等多种重要生理功能。DHA不足,会导致婴幼儿脑发育障碍,青少年智力低下,中老年脑神经过早退化。DPA即二十二碳五烯酸,同属于ω-3多不饱和脂肪酸,是人类初乳中才有的长链不饱和脂肪酸,它同样是人脑组织的、神经细胞的主要组成成份;与DHA起协同作用,对Ⅱ型糖尿病、类风湿性关节炎、牛皮癣、哮喘病、溃疡性大小肠炎等有较好治疗作用。
裂殖壶菌又称裂壶藻,是破囊壶菌科的一类海洋真菌,积累大量对人体有用的活性物质,如:油脂、色素、角鲨烯等,其中油脂占细胞干重的70% 以上,而且油脂脂肪酸组成比较简单,主要是DHA、DPA和饱和脂肪酸,EPA及其他不饱和脂肪酸含量不到0.5%,其中DHA达到35%-40%。裂殖壶菌的安全性已经得到美国食品和药品部(FDA)的认可,并开发了医药、食品以及饲料等一系列产品。DHA的主要传统来源深海鱼油由于存在DHA含量低,成分复杂、产量低等问题,再加上海洋环境污染的恶化,DHA已无法满足市场需求。且鱼油含有丰富的DHA同时还有大量的EPA,不宜作为婴幼儿及青少年的食品添加成分。再者,目前由于微藻培养需要光照和CO2,生产工艺繁杂,成本高,利用微藻生产DHA具有局限性。而裂殖壶菌没有上述条件制约,是一种能实现工业化生产DHA的微生物,前景广阔。
近年来,全球已普遍开展裂殖壶菌发酵生产DHA的研究和规模化生产,目前对裂殖壶菌的研究主要是集中在发酵生产方法、油脂提取工艺的改进与选优上,提取出的油脂不仅含有DHA,还有较多的饱和脂肪酸(含量达到30%-40%),无法达到高度纯化的目的。目前,我国对裂殖壶菌油脂中DHA、饱和脂肪酸的分离和纯化研究报道甚少。
发明内容
本发明目的在于提供了一种可规模化生产、产品纯度高的分离、纯化裂壶藻油中DHA和饱和脂肪酸的方法,该方法分离效果好,得到的产品纯度高。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种分离、纯化裂壶藻油中DHA和饱和脂肪酸的方法,即:在氮气保护下,先将裂壶藻油皂化、盐析、酸化,得到游离混合脂肪酸,然后采用尿素包合法分离饱和度不同的脂肪酸,过滤得滤液和固体;滤液经浓缩、萃取得到富含DHA和DPA的多不饱和脂肪酸;固体经酸解浸出、萃取提取饱和脂肪酸以及回收尿素,尿素可循环使用,包括以下步骤:
(1)制备游离混合脂肪酸
按质量体积比为1∶3-5的比例在裂壶藻油中加入4%的NaOH-95%乙醇溶液,充氮气保护,于50-60℃的水浴搅拌回流1-1.5h,冷却至室温后,加入氯化钠,搅拌、静置、过滤得滤液和固体,滤液弃去,固体加水至完全溶解,用10%盐酸调节pH至2-3,然后加正己烷萃取,取上层有机相,用蒸馏水洗至中性,加无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩回收正己烷,得游离混合脂肪酸;
(2)尿素包合处理
按混合脂肪酸质量、尿素质量和95%乙醇体积比为1∶2∶8-12的比例称量,先将尿素加入到95%乙醇溶液中,50-55℃水浴搅拌至尿素完全溶解,然后加入混合脂肪酸,充氮气保护,继续搅拌回流30-40min,自然冷却至25℃后,低温放置,抽滤分离得滤液和晶体;
(3)提取多不饱和脂肪酸
将步骤(2)所得滤液减压浓缩回收乙醇,浓缩物加2-4倍量体积的水溶解,用10%盐酸调节pH至2-3,然后用正己烷萃取,水相溶液备用,有机相水洗至无尿素,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩回收正己烷,得到富集后的多不饱和脂肪酸;
(4)提取饱和脂肪酸
将步骤(2)所得的晶体按质量体积比为1∶3-5加入5%的盐酸,于40-50℃水浴中加热至固体完全溶解,冷却至室温后加入正己烷萃取,分离,水相溶液备用,有机相水洗至中性,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩回收正己烷,得到富集后的饱和脂肪酸;
(5)回收尿素
将步骤(3)与(4)的水相溶液合并,于2-6℃放置结晶2-4 h,抽滤,滤液浓缩至1/4体积后,2-6℃放置二次结晶2-4 h,抽滤,合并两次抽滤所得固体,干燥得到尿素晶体,可循环使用。
步骤(2)中的低温放置条件为:①25℃~5℃,降温速率为0.2℃/min;②5℃保持3-4h;③5℃~-5℃,降温速率为0.1℃/min;④-5℃保持3-4h。
本发明的有益效果:
(1)本发明不仅将裂壶藻油中多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸有效分离,而且分别得到纯化的多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸,其中多不饱和脂肪酸主要含DHA和DPA,两者含量高达93%以上,几乎不含EPA,尤其适合作为婴幼儿和孕产妇的营养食品、保健品的添加原料;饱和脂肪酸中棕榈酸含量达82%以上。产品纯度高,不仅弥补了目前鱼油、微藻提取制备DHA资源的不足,而且可以作为药品、保健品、食品添加及高级化工产品的原料。
(2)本发明始终在相对低温下进行,避免了不饱和脂肪酸被氧化,比较完整保留其生物活性和营养,也不存在溶剂残留问题,且操作简单易行,产品得率高。
(3)本发明利用尿素包合分离富集出裂壶藻油中多不饱和脂肪酸的同时,也从尿素包合物中回收大量的饱和脂肪酸和尿素,尿素的回收率达到70%以上。该发明达到资源再利用的效果,具有可观的经济价值。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下为本发明的具体实施方式,但不以任何方式限制本发明。
实施例1:
(1)制备游离混合脂肪酸
取100g裂壶藻油放入烧瓶中,加入400mL已配制好的4%的NaOH-95%乙醇溶液,充氮气保护,于55℃的水浴搅拌回流1.5h,冷却至室温后,加入8g氯化钠,搅拌、静置15min,过滤得滤液和固体,滤液弃去,固体加水搅拌至完全溶解,用10%盐酸调节pH至2.5,然后加入2倍体积的正己烷用分液漏斗萃取分离,取上层有机相油状物,用蒸馏水洗至中性,加无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液于40℃,真空度为0.08MPa的条件减压浓缩,回收正己烷,得到87g游离混合脂肪酸。
(2)尿素包合处理
称取174g尿素加入到装有870mL的95%乙醇溶液的烧瓶中,置于50℃水浴搅拌至尿素完全溶解,然后加入步骤(1)所得的游离混合脂肪酸,充氮气保护,
继续搅拌回流40min,自然冷却至25℃后,低温放置冷却结晶,设置程序降温条件为:①25℃~5℃,降温速率为0.2℃/min;②5℃保持4h;③5℃~-5℃,降温速率为0.1℃/min;④-5℃保持4h。然后抽滤,分离得滤液和晶体。
(3)提取多不饱和脂肪酸
将步骤(2)所得滤液减压浓缩,回收乙醇,浓缩物加3倍量体积的水溶解,然后用10%盐酸调节pH至2.6,然后加入等体积的正己烷萃取分离,水相溶液备用,有机相水洗至无尿素,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩,回收正己烷,得到44g多不饱和脂肪酸。
(4)富集饱和脂肪酸
将步骤(2)所得的晶体加入4倍体积的5%的盐酸,于45℃水浴中加热至固体完全溶解,冷却至室温后加入正己烷萃取,分离,水相溶液备用,有机相水洗至中性,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩,回收正己烷,得到28g饱和脂肪酸。
(5)回收尿素
将步骤(3)与(4)的水相溶液合并,于4℃放置结晶4h,抽滤得晶体和滤液,滤液浓缩至1/4体积后,4℃放置二次结晶4h,抽滤,合并两次抽滤所得固体,干燥得到131g尿素晶体。
实施例2:
(1)制备游离混合脂肪酸
取100g裂壶藻油放入烧瓶中,加入500mL已配制好的4%的NaOH-95%乙醇溶液,充氮气保护,于50℃的水浴搅拌回流1h,冷却至室温后,加入10g氯化钠,搅拌、静置15min,过滤得滤液和固体,滤液弃去,固体加水搅拌至完全溶解,用10%盐酸调节pH至2.6,然后加入2倍体积的正己烷用分液漏斗萃取分离,取上层有机相油状物,用蒸馏水洗至中性,加无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液于40℃,真空度为0.08MPa的条件减压浓缩,回收正己烷,得到85g游离混合脂肪酸。
(2)尿素包合处理
称取170g尿素加入到装有765mL的95%乙醇溶液的烧瓶中,置于50℃水浴搅拌至尿素完全溶解,然后加入步骤(1)所得的游离混合脂肪酸,充氮气保护,继续搅拌回流30min,自然冷却至25℃后,低温放置冷却结晶,设置程序降温条件为:①25℃~5℃,降温速率为0.2℃/min;②5℃保持4h;③5℃~-5℃,降温速率为0.1℃/min;④-5℃保持4h。然后抽滤,分离得滤液和晶体。
(3)提取多不饱和脂肪酸
将步骤(2)所得滤液减压浓缩,回收乙醇,浓缩物加3倍量体积的水溶解,然后用10%盐酸调节pH至2.6,然后加入等体积的正己烷萃取分离,水相溶液备用,有机相水洗至无尿素,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩,回收正己烷,得到42g多不饱和脂肪酸。
(4)提取饱和脂肪酸
将步骤(2)所得的晶体加入3倍体积的5%的盐酸,于40℃水浴中加热至固体完全溶解,冷却至室温后加入正己烷萃取,分离,水相溶液备用,有机相水洗至中性,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩,回收正己烷,得到26g饱和脂肪酸。
(5)回收尿素
将步骤(3)与(4)的水相溶液合并,于4℃放置结晶3h,抽滤得晶体和滤液,滤液浓缩至1/4体积后,4℃放置二次结晶3h,抽滤,合并两次抽滤所得固体,干燥得到127g尿素晶体。
实施例3:
对本发明的裂壶藻油原料以及实施例1、2所得产品用气相色谱法进行含量分析,其中DHA、DPA、棕榈酸的含量见表1:
表1 脂肪酸含量分析
1、脂肪酸成分检测方法:
先采用GB/T 17376-2008 《动植物油脂 脂肪酸甲酯制备》中“三氟化硼法”处理样品,然后采用气相色谱进行含量分析。
2、计算公式:
3、结论:
(1)裂壶藻油原料中多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸得到了有效分离。
(2)产品纯度高。DHA 含量由42.03%提高到73%,DPA含量由12.11%提高到20%,在多不饱和脂肪酸产品中两者含量高达93%以上,几乎不含EPA;棕榈酸含量由35.75%提高到饱和脂肪酸产品的82%。
(3)尿素的回收得率达到70%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种分离、纯化裂壶藻油中DHA和饱和脂肪酸的方法,其特征在于:在氮气保护下,先将裂壶藻油皂化、盐析、酸化,得到游离混合脂肪酸,然后采用尿素包合法分离饱和度不同的脂肪酸,过滤得滤液和固体;滤液经浓缩、萃取得到富含DHA和DPA的多不饱和脂肪酸;固体经酸解浸出、萃取提取饱和脂肪酸以及回收尿素,尿素循环使用;
所述的方法包括以下步骤:
(1)制备游离混合脂肪酸
按质量体积比为1∶3-5的比例在裂壶藻油中加入4%的NaOH-95%乙醇溶液,充氮气保护,于50-60℃的水浴搅拌回流1-1.5h,冷却至室温后,加入氯化钠,搅拌、静置、过滤得滤液和固体,滤液弃去,固体加水至完全溶解,用10%盐酸调节pH至2-3,然后加正己烷萃取,取上层有机相,用蒸馏水洗至中性,加无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩回收正己烷,得游离混合脂肪酸;
(2)尿素包合处理
按混合脂肪酸质量、尿素质量和95%乙醇体积比为1∶2∶8-12的比例称量,先将尿素加入到95%乙醇溶液中,50-55℃水浴搅拌至尿素完全溶解,然后加入混合脂肪酸,充氮气保护,继续搅拌回流30-40min,自然冷却至25℃后,低温放置,抽滤分离得滤液和晶体;
(3)提取多不饱和脂肪酸
将步骤(2)所得滤液减压浓缩回收乙醇,浓缩物加2-4倍量体积的水溶解,用10%盐酸调节pH至2-3,然后用正己烷萃取,水相溶液备用,有机相水洗至无尿素,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩回收正己烷,得到富集后的多不饱和脂肪酸;
(4)提取饱和脂肪酸
将步骤(2)所得的晶体按质量体积比为1∶3-5加入5%的盐酸,于40-50℃水浴中加热至固体完全溶解,冷却至室温后加入正己烷萃取,分离,水相溶液备用,有机相水洗至中性,然后加入无水硫酸钠脱水,抽滤,滤液减压浓缩回收正己烷,得到富集后的饱和脂肪酸;
(5)回收尿素
将步骤(3)与(4)的水相溶液合并,于2-6℃放置结晶2-4 h,抽滤,滤液浓缩至1/4体积后,2-6℃放置二次结晶2-4 h,抽滤,合并两次抽滤所得固体,干燥得到尿素晶体,循环使用;
步骤(2)中的低温放置条件为:①25℃~5℃,降温速率为0.2℃/min;②5℃保持3-4h;③5℃~-5℃,降温速率为0.1℃/min;④-5℃保持3-4h。
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