CN103254225A

CN103254225A - 一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法

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Publication number: CN103254225A
Application number: CN2013101708094A
Authority: CN
Inventors: 杨启炜; 邢华斌; 鲍宗必; 苏宝根; 张治国; 任其龙; 闻光东; 陈丽芬; 杨亦文; 苏云; 俞昆
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: CN103254225B

Abstract

本发明公开了一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，包括如下步骤：（1）将混合磷脂与非极性溶剂配成原料液，以离子液体或离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以所述非极性溶剂溶剂为洗涤剂，进行分馏萃取得到萃取液；（2）将所述萃取液经所述非极性溶剂反萃取，得到反萃液，将所述反萃液经真空浓缩、水洗、干燥，得到磷脂酰胆碱产品。本发明采用离子液体为萃取剂，经过多级分馏萃取，从混合磷脂中分离得到高纯度磷脂酰胆碱，过程连续，产品纯度高、收率高。

Description

一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法

技术领域

本发明涉及磷脂酰胆碱的分离方法，属于化学工程技术领域，具体涉及一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法。

背景技术

磷脂酰胆碱结构上具有两亲性，具有突出的乳化性能，可以用作脂溶性药物注射液的乳化剂。此外，磷脂酰胆碱由于其脂质体的特征，可作为抗癌药物和缓释药物的载体。由于磷脂酰胆碱来源于大豆、蛋黄等天然产物，因此与其他合成的乳化剂、药物载体相比，人体生物相容性好，具有低毒高效的优点。

磷脂酰胆碱也是一类重要的药物，不仅可以预防脂肪肝，还能促进肝细胞再生，同时磷脂酰胆碱对心脏健康也有积极的作用，它能调节胆固醇在人体内的含量、有效降低胆固醇、高血脂及冠心病的发病率。由于上述突出的生理活性，磷脂酰胆碱作为功能性的食品添加剂或功能食品因子，广泛的应用于食品加工领域，主要作为乳化剂、抗氧化剂等。另外，磷脂酰胆碱作为一类新型保健食品，越来越受青睐。

磷脂酰胆碱主要来源于大豆或蛋黄，从大豆或蛋黄中提取得到的是磷脂混合物，是由极性脂（磷脂、糖脂）、非极性脂（甘油三酸脂、固醇、游离脂肪酸）。其中磷脂又有各种同系物，如磷酰乙醇胺PE、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰胆碱，这些物质结构相似分离难度大。目前从混合磷脂中提取磷脂酰胆碱的方法主要包括浸取和萃取法、超临界流体萃取法、吸附法、膜分离法等。

中国专利ZL02144835.3公开了一种以浓缩大豆磷脂为原料，乙醇、丙酮为浸取剂，结合沉淀、离心等工艺制备磷脂酰胆碱的方法，磷脂酰胆碱的含量只有50%。中国专利ZL200510026994.5公开了一种以乙醇为溶剂高剪切浸取制备磷脂酰胆碱的工艺，磷脂酰胆碱含量仅为55%，同时单釜萃取的操作方式磷脂酰胆碱收率很低。美国专利US4714571A4、US5084215A和US4814111A公开了采用乙腈为溶剂萃取磷脂酰胆碱的方法，获得较高纯度的磷脂酰胆碱，但萃取溶剂乙腈高温下易产生剧毒的杂质。中国专利ZL02121550.2、ZL02149601.3和公开了一种采用乙腈和甲醇、乙醇等一元低碳醇的混合溶剂对大豆粉末磷脂进行多级逆流浸取制备磷脂酰胆碱的方法，磷脂酰胆碱的含量为80%左右，该方法所得产品纯度和品质仍然较低，，而且逆流萃取技术存在产品纯度和收率难以兼顾的不足。国内外尚有其他大量关于有机溶剂萃取的方法报道，但大都均为釜式萃取或逆流萃取，萃取纯度较低，无法满足注射剂要求，萃取剂通常为乙腈或一元醇，萃取选择性低、收率低，物料损耗严重。

中国专利ZL200310123488.9和CN200810017149.5公开了一种采用超临界CO₂提取磷脂酰胆碱的方法，中国专利ZL200710067279.5公开了一种将乙醇提取和超临界CO₂萃取结合的方法，磷脂酰胆碱纯度为70%。超临界流体萃取法采用超临界CO₂为萃取剂，过程绿色污染，但存在一次性设备投资大的不足，同时该方法通常为釜式操作，产品收率低，且纯度不高。

层析色谱法是另外一类常见的磷脂酰胆碱分离方法。中国专利ZL02147754.X和ZL201110054014.8公开了吸附法制备大豆卵磷脂的方法，可得到含量为80%的大豆磷脂酰胆碱产品。中国专利ZL200710052284.9、公开了一种乙醇浸取和柱层析相结合的磷脂酰胆碱纯化方法，纯度可达90%以上。中国专利CN201210468185.X公开了一种采用乙醇浸取和模拟移动床色谱制备高纯度卵磷脂的方法。中国专利ZL201010105688.1公开了一种膜分离与柱层析相结合分离磷脂酰胆碱的方法，得到纯度为95%以上的磷脂酰胆碱产品。中国专利ZL200510086600.5公开了一种利用无机陶瓷膜分离制备食品级大豆卵磷脂的方法。

发明内容

本发明提供了一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，以液-液两相体系为基础，采用离子液体为萃取剂，经过多级分馏萃取，从混合磷脂中分离得到高纯度磷脂酰胆碱，操作过程简单。

一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，包括如下步骤：

（1）将混合磷脂与非极性溶剂配成原料液，以离子液体或离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以所述非极性溶剂为洗涤剂，进行分馏萃取得到萃取液；

（2）将所述萃取液经所述非极性溶剂反萃取，得到反萃液，将所述反萃液经真空浓缩、水洗、干燥，得到磷脂酰胆碱产品。

萃取具有操作方便、装置简单、易于工业化连续生产等优点，其关键问题在于萃取剂的设计、以及液-液萃取两相体系的选择和构建。用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分时，溶剂必须与萃取的混合物溶液不互溶，并对待分离组分具有选择性的溶解能力，而且萃取剂必须有良好的热稳定性和化学稳定性。

离子液体作为一种新型溶剂，有许多独特的性质，如熔点低、不挥发、液程范围宽、溶解能力强、热稳定性好、结构可设计、物化性质可调等。与传统有机溶剂相比，使用离子液体作为萃取剂进行液液萃取具有互溶性低、选择性高的优点。本发明研究发现，离子液体这一类完全由离子组成的化合物，对磷脂酰胆碱这一两性离子化合物具有很高的分离选择性，此外，通过设计和改变阴阳离子的结构和组成，或引入特定的如下文所述的氢键给体取代基团，精细调节离子液体的性质，可进一步提高对磷脂同系物的分离选择性，以制备得到高纯度磷脂酰胆碱以达到较好的萃取分离效果。

所述的分馏萃取分为萃取段和洗涤段，萃取剂从萃取段第一级进入分馏萃取体系，原料液从萃取段的最后一级进入分馏萃取体系，洗涤剂从洗涤段的第一级进入分馏萃取体系，在洗涤段最后一级合并原料液一起进入萃取段，萃取相和洗涤相进行多级逆流萃取，从洗涤段的第一级流出富含磷脂酰胆碱的萃取液，从萃取段的第一级流出富集除磷脂酰胆碱外的其它磷脂成分的萃余液，收集萃取液。

所述的分馏萃取过程中使用的萃取装置为填料塔、板式塔、转盘塔、混合澄清槽、离心萃取器等常见的萃取装置。

作为优选，所述的离子液体由阳离子M⁺和阴离子N^-两部分组成；

所述的阳离子M⁺为具有取代基的咪唑型阳离子、具有取代基的吡啶型阳离子、具有取代基的季鏻型阳离子、具有取代基的哌啶型阳离子、具有取代基的季铵型阳离子、具有取代基的胆碱阳离子或具有取代基的吡咯烷型阳离子；

所述的阴离子N^-为氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根、碳原子数为1～14的脂肪酸根、六氟磷酸根、硝酸根、三氟甲磺酸根、三氟甲烷磺酰亚胺根、乙基硫酸根、二甲基磷酸根、二乙基磷酸根、硫氰酸根、二氰胺根或氨基酸根。相对于阳离子结构，阴离子结构显著影响萃取分离效果，研究表明，具有上述阴离子结构的离子液体不仅容易与非极性溶剂形成液液两相体系，同时与传统的萃取剂相比，其对磷脂同系物的分离选择性有显著提高，提高分离效率。

作为优选，所述取代基为碳原子数为1～14的烷基或取代烷基、所述取代烷基中的取代基为羟基、氨基或羧基。当取代基有多个时，各取代基可以相同也可以不相同。

所述取代基进一步优选为碳原子数为1～14的羟基或碳原子数为1～14的羧基，这些具有氢键给体的取代基可明显提高分离选择性，以获得高纯度的磷脂酰胆碱产品。

作为优选，所述非极性溶剂为碳原子数为6～14的烷烃、沸程为60～90℃的石油醚和沸程为90～120℃的石油醚中的至少一种。

作为优选，所述极性溶剂为水、碳原子数为1～5的一元醇、碳原子数为2～5的多元醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、环丁砜、乙酸乙酯、碳酸丙烯酯和糠醛中的至少一种。

作为优选，所述混合磷脂中磷脂酰胆碱的重量百分含量为15%～75%。低于15%的原料，可采用丙酮沉淀等众所周知的方法进行粗提。当原料中磷脂酰胆碱的重量百分含量过低时，若直接用于萃取分离将影响产品纯度和收率的提高。

作为优选，所述原料液中混合磷脂的总浓度为100～500克/升。进一步优选为200～350克/升。

若原料液中混合磷脂的浓度过高，会降低分离选择性；若原料液中混合磷脂的浓度过低，则有原料处理量小、溶剂消耗大、工艺经济性差等缺点。

作为优选，所述二元混合溶剂中离子液体的摩尔分数为2%～98%。进一步优选为8%～30%。

采用离子液体与极性溶剂溶剂不仅可以显著降低萃取剂的成本，同时可以有效降低离子液体的粘度，强化萃取的液液两相传质；并且在极性溶剂中加入离子液体后，借助离子液体的可设计性，可以精确调节萃取剂的物化性质，从而构建对磷脂酰胆碱具有高选择性的液液两相萃取体系。

作为优选，所述分馏萃取时的操作温度为10℃～60℃。进一步优选为20℃～40℃。

如果温度过低，两相传质速率降低，达到萃取平衡所需时间较长，不利于生产操作；如果温度过高，溶剂挥发严重，并会降低萃取的分配系数和选择性。

本发明所优选上述离子液体-极性溶剂组成的二元萃取剂、以及其与非极性溶剂组成液-液两相体系对磷脂酰胆碱具有高萃取分离选择性，提高了产品的纯度，同时该两相体系传质阻力小，容易实现大规模应用。同时结合分馏萃取、优选的萃取温度、优选的原料液浓度及优选的离子液体摩尔分数，使分离效果达到最佳，产品纯度和收率可同时达到很高水平，纯度在60-93%之间，收率大于90%以上。

与现有的分离方法相比，本发明的优点在于：

1.本发明采用具有特定功能基团的离子液体，及其与极性溶剂组成的混合溶剂为萃取剂，与传统有机溶剂萃取剂相比，对混合磷脂中含有的磷脂酰胆碱具有较高的选择性分离能力。同时离子液体是一类不挥发的绿色溶剂，不仅便于回收再利用，而且较绿色环保，对环境的污染少，具有广阔的应用前景；

2.本发明采用分馏萃取技术，产品纯度和收率可同时达到很高水平，依据工艺条件的不同，纯度在60-93%之间，收率大于90%以上。

具体实施方式

以下实施中采用高效液相色谱法(HPLC)对磷脂酰胆碱的浓度进行定量分析，HPLC具体分析条件为：Waters SunFire硅胶柱(3.9×150mm，粒径5μm)，柱温30℃，流动相为正己烷:异丙醇:水=53:42:5(v/v/v)，流速0.5ml/min，检测器为紫外检测器，波长为205nm。

本发明中收率和纯度的计算方法如下：

收率=产物中磷脂酰胆碱的质量/原料中磷脂酰胆碱的质量×100%；

绝对纯度=产物中磷脂酰胆碱的质量/（产物的总质量-水的质量）×100%。

以下实施例中所用分馏萃取的过程为：

分馏萃取分为萃取段和洗涤段，萃取剂从萃取段第一级进入分馏萃取体系，原料液从萃取段的最后一级进入分馏萃取体系，洗涤剂从洗涤段的第一级进入分馏萃取体系，在洗涤段最后一级合并原料液一起进入萃取段，萃取相和洗涤相进行多级逆流萃取，从洗涤段的第一级流出富含磷脂酰胆碱的萃取液，从萃取段的第一级流出富集除磷脂酰胆碱外的其它磷脂成分的萃余液，收集萃取液。

实施例1

将市售大豆磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：26%)与正己烷配成磷脂混合物浓度为300克/升的原料液，以1-羧酸丙基-3-甲基咪唑-三氟甲烷磺酰亚胺离子液体-乙醇的混合物(1-羧酸丙基-3-甲基咪唑-三氟甲烷磺酰亚胺摩尔分数：10%)为萃取剂，以正己烷为洗涤剂，20℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经蒸发除去60%的乙醇，再经正己烷反萃，正己烷溶液经真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度为85.7%，收率为92.0%。

实施例2

将市售大豆磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：26%)与正庚烷配成磷脂混合物浓度为250克/升的原料液，以四丁基鏻-己酸离子液体和甲醇的混合物(四丁基鏻-己酸离子液体摩尔分数：15%)为萃取剂，以正庚烷为洗涤剂，30℃下进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经蒸发除去甲醇，再经正庚烷反萃，正庚烷溶液经真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度为68.6%，收率为95.0%。

实施例3

将市售大豆磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：42%)与沸程90-120℃的石油醚配成磷脂混合物浓度为280克/升的原料液，以1-羟丙基-3-甲基咪唑醋酸离子液体-乙醇二元混合溶剂为萃取剂（1-羟丙基-3-甲基咪唑醋酸离子液体摩尔分率30%）为萃取剂，以沸程90-120℃的石油醚为洗涤剂，35℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经蒸发乙醇溶剂，石油醚反萃，石油醚溶液经真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度91.3%，收率为92.4%。

实施例4

将市售大豆磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：25%)与正己烷配成磷脂混合物浓度为190克/升的原料液，以1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体(BmimN(CN)₂)与乙酸乙酯的混合物（1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺离子液体的摩尔分数：30%)为萃取剂，以正己烷为洗涤剂，25℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经溶剂蒸发除乙酸乙酯，正己烷反萃，正己烷溶液经真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度为74.7%，收率为95.2%。

实施例5

将市售蛋黄磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：28%)与正己烷配成磷脂混合物浓度为300克/升的原料液，以四丁基鏻-辛酸离子液体为萃取剂，以正己烷为洗涤剂，40℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经加水，正己烷反萃，正己烷溶液经真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度为88.5%，收率为91.1%。

实施例6

将市售蛋黄磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：42%)与正庚烷配成磷脂混合物浓度为300克/升的原料液，以胆碱辛酸离子液体和二甲基甲酰胺的混合溶剂为萃取剂（其中胆碱辛酸离子液体摩尔分率为8%），以正庚烷为洗涤剂，30℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经正庚烷反萃，正庚烷溶液真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度为83.9%，收率为96.3%。

实施例7

将市售大豆磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：55%)与正庚烷配成磷脂混合物浓度为340克/升的原料液，以1-羧酸丙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸离子液体与异丙醇的混合物(1-羧酸丙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸离子液体摩尔分数：25%)为萃取剂，以正庚烷为洗涤剂，20℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经溶剂蒸发除异丙醇，正壬烷反萃，真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度为86.8%，收率为93.5%。

实施例8

将市售大豆磷脂混合物(磷脂酰胆碱的重量百分含量：19%)与沸程60-90℃的石油醚配成磷脂混合物浓度为280克/升的原料液，以1-丁基-3-甲基咪唑氯离子液体-甲醇二元混合溶剂为萃取剂（1-丁基-3-甲基咪唑氯离子液体摩尔分率30%）为萃取剂，以沸程60-90℃的石油醚为洗涤剂，20℃下，在分馏萃取装置中进行分馏萃取，收集萃取液。萃取液经蒸发甲醇溶剂，石油醚反萃，石油醚溶液经真空浓缩除去有机溶剂，水洗、干燥得到最终产物。经HPLC分析，最终产物中磷脂酰胆碱的绝对纯度85.3%，收率为92.4%。

Claims

1.一种采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述的离子液体由阳离子M⁺和阴离子N^-两部分组成；

所述的阴离子N^-为氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根、碳原子数为1～14的脂肪酸根、六氟磷酸根、硝酸根、三氟甲磺酸根、三氟甲烷磺酰亚胺根、乙基硫酸根、二甲基磷酸根、二乙基磷酸根、硫氰酸根、二氰胺根或氨基酸根。

3.根据权利要求2所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述取代基为碳原子数为1～14的烷基或取代烷基、所述取代烷基中的取代基为羟基、氨基或羧基。

4.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述非极性溶剂为碳原子数为6～14的烷烃、沸程为60～90℃的石油醚和沸程为90～120℃的石油醚中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述极性溶剂为水、碳原子数为1～5的一元醇、碳原子数为2～5的多元醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、环丁砜、乙酸乙酯、碳酸丙烯酯和糠醛中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述混合磷脂中磷脂酰胆碱的重量百分含量为15%～75%。

7.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述原料液中混合磷脂的总浓度为100～500克/升。

8.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述二元混合溶剂中离子液体的摩尔分数为2%～98%。

9.根据权利要求1所述的采用离子液体萃取分离纯化磷脂酰胆碱的方法，其特征在于，所述分馏萃取时的操作温度为10℃～60℃。