CN103254226A - 一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，包括如下步骤：将磷脂酰胆碱原料溶解于溶剂中配制成原料液，将所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱，原料液中杂质被优先吸附，收集吸附柱出口的流出液，所述流出液再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品；其中，所述杂质为脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和神经鞘磷脂。本发明采用连续进料方式，通过单次吸附操作即可除去磷脂酰胆碱原料液中的脑磷脂、磷脂酰丝氨酸、神经鞘磷脂等主要杂质，本发明极大地简化了磷脂酰胆碱纯化工艺流程，提高了磷脂酰胆碱收率。

Description

一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法

技术领域

本发明涉及吸附分离技术领域，具体涉及一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法。

背景技术

卵磷脂是一种重要的生命基础物质，化学名称为磷脂酰胆碱（Phosphatidyl Choline简称PC）。磷脂酰胆碱是细胞膜的重要组成物质，能重新修复因自由基攻击生物大分子而产生的膜损伤；它具有胆碱成分，胆碱对脂肪具有亲和力，可使脂肪以磷脂形式由肝脏通过血液输送出去，从而防止脂肪肝的形成；它是提供神经递质乙酰胆碱的前体物质，具有健脑功能，还用于脂质体的研究，以及作为抗癌药物的研究。

在欧美和日本各国都把它作为高级营养物质对待，把它称为真正的“脑黄金”。在工业应用上，由于磷脂酰胆碱分子中既含有疏水性基团，又含有亲水性基团，因此是一种很好的表面活性剂，具有良好的乳化特性，所以它作为一种天然乳化剂在巧克力生产、糖果生产、速溶乳粉、焙烤仪器工业以及制药行业中得到广泛的应用。

目前，磷脂酰胆碱的分离提纯的方法主要有：溶剂萃取法、超临界流体萃取法、膜分离法、柱层析法等，前两种方法主要用于粗提，含量一般不超过70%。

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和ZL02149601.3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。

公开号为CN1634939A的中国发明申请公开了一种超临界二氧化碳提取大豆卵磷脂的方法，使用少量的溶剂从大豆中提取磷脂酰胆碱，其纯度为90%左右。公开号为CN1687084A的中国发明申请公开了一种溶剂萃取和超临界萃取相结合的方法，先用醇醚溶液将大豆磷脂酰胆碱原料浸提，然后再利用超临界二氧化碳进行萃取可以得到高浓度、低溶剂残留的大豆磷脂酰胆碱。公开号为CN1546496A的中国发明申请公开了一种分离纯化磷脂酰胆碱和脑磷脂的柱层析方法，以天然磷脂预处理后得到的磷脂酰胆碱和脑磷脂为原料，以硅胶为固定相，二氯甲烷-甲醇为流动相，乙醇胺为置换剂，得到了高纯度的磷脂酰胆碱和脑磷脂。

中国专利ZL02147754.X公开了一种高纯大豆卵磷脂的制备方法，以大豆油脚经预处理后得到粗卵磷脂为原材料，以硅胶为吸附剂、用无水甲醇作为洗脱剂进行柱色谱分离纯化卵磷脂。中国专利ZL201110054014.8公开了一种吸附法制备大豆卵磷脂的方法，以大豆磷脂为原料，C1～C4醇为溶剂，加入吸附剂，经搅拌吸附后过滤，滤液经减压脱溶、真空干燥后即可得到含磷脂酰胆碱80%以上的大豆卵磷脂产品，收率可达85%以上，间歇搅拌槽式吸附操作需要多次投入新鲜吸附剂才能达到目标纯度，吸附剂的消耗量大，且吸附剂需再经过板框过滤或离心过滤除去，回收的吸附剂难以再生，生产成本高。

溶剂萃取使磷脂酰胆碱纯度提高的空间不大，一般用于磷脂的粗提，即总磷脂的提取；以超临界二氧化碳为萃取溶剂，其纯度可以达到90%，但超临界二氧化碳极性较弱，其对极性较强的磷脂酰胆碱的溶解能力较差，不利于各磷脂的分离，而且超临界流体萃取操作条件苛刻，设备投资大；膜分离法对于完全分离分子量相近的各磷脂组分还是有相当大的难度的，还需开发有特定选择性功能的膜才有可能制得高纯磷脂酰胆碱；柱层析法（也称柱色谱）确实是目前获得高纯度磷脂酰胆碱较为有效的方法，但由于色谱间歇操作的色谱固定相利用率低，其固有缺陷使得溶剂消耗大，峰切割收集的产品浓度稀，溶剂回收能耗高，操作过程自控要求高。

现有技术中都采用硅胶或氧化铝作为色谱固定相使用，每次进洋量有限，处理能力小，且样品进样后所收集馏分的浓度很低，蒸发溶剂回收产品所耗能耗高；搅拌釜式吸附吸附剂消耗量大，且吸附剂再生难，操作过程也是间歇操作，非连续化操作。

发明内容

本发明提供了一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，选用的吸附剂对脑磷脂、磷脂酰丝氨酸、神经鞘磷脂等主要杂质具有良好的吸附选择性和吸附容量，本发明采用固定床吸附工艺，通过连续进料方式，经过单次吸附操作即可除去磷脂酰胆碱原料液中的主要杂质，本发明极大地简化了磷脂酰胆碱纯化工艺流程，提高了磷脂酰胆碱收率。

一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，包括如下步骤：

将磷脂酰胆碱原料溶解于溶剂中配制成原料液，将所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱，原料液中杂质被优先吸附，收集吸附柱出口的流出液，所述流出液再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

其中，所述杂质为脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和神经鞘磷脂。

固定床吸附是一种操作方便、装置简单、易于工业化的分离技术，其核心问题在于吸附剂的选择。良好的吸附剂不仅应具有对杂质有较大的吸附容量，而且对目标物质的吸附性能要小，即吸附选择性要高；较大的吸附容量有助于提高吸附剂的处理能力，降低吸附剂的消耗和再生频率，对目标产品的吸附容量低，则意味着产品被吸附所造成的损失率低，有助于提高回收率。磷脂酰胆碱是一类接近中性的化合物，而脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和神经鞘磷脂的pKa较磷脂酰胆碱要小的多，具有一定的弱酸性。传统的硅胶表面的硅醇基为中性，而氧化铝的铝离子吸附位点具有路易斯酸性特点，对上述弱酸性的磷脂类化合物的作用弱，吸附容量小，常作为色谱固定相使用。

本发明采用吸附剂孔道表面具有一定碱性功能基团的吸附材料，本发明所用的材料对脑磷脂、磷脂酰丝氨酸、神经鞘磷脂等主要杂质具有较强的酸碱作用，同时范德华作用及静电相互作用也进一步稳定对杂质的吸附，而对中性的磷脂酰胆碱的吸附力较弱，因此可以高选择性地吸附杂质分子，而磷脂酰胆碱则不被吸附或很少吸附，从而提高流出液中磷脂酰胆碱的含量，处理效果好。

操作过程中连续进样，进样量大，且通过单次吸附就能将原料中的杂质去除，使磷脂酰胆碱在干基中的质量百分含量提高至85%以上，操作工艺简单，单次吸附所使用的溶剂量小，溶剂回收能耗低，大大降低工业成本。

作为优选，所述吸附剂为碱性吸附树脂、经碱处理的多孔性氧化铝和胺功能化有序介孔硅材料中的至少一种。

进一步优选，所述碱性吸附树脂为大孔型弱碱性吸附树脂、大孔型强碱性吸附树脂、凝胶型弱碱性吸附树脂或凝胶型强碱性吸附树脂。

所述大孔型弱碱性吸附树脂为大孔型聚苯乙烯系的弱碱性吸附树脂或大孔型聚丙烯酸系的弱碱性吸附树脂；

所述大孔型强碱性吸附树脂大孔型聚苯乙烯系的强碱性吸附树脂或大孔型聚丙烯酸系的强碱性吸附树脂；

所述凝胶型弱碱性吸附树脂为凝胶型聚苯乙烯系的弱碱性吸附树脂或凝胶型聚丙烯酸系的弱碱性吸附树脂；

所述凝胶型强碱性吸附树脂为凝胶型聚苯乙烯系的强碱性吸附树脂或凝胶型聚丙烯酸系的强碱性吸附树脂。

进一步优选，所述的经碱处理的多孔性氧化铝为中性和碱性层析用氧化铝经碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾等醇溶液处理。

进一步优选，所述胺功能化有序介孔硅材料为二乙烯三胺、二乙醇胺或乙醇胺胺改性的介孔硅材料。作为优选，所述磷脂酰胆碱原料为含磷脂酰胆碱含量为20～80%的粉末磷脂或市售卵磷脂粗品。

作为优选，所述磷脂酰胆碱原料为磷脂酰胆碱含量为20%～80%的粉末磷脂或磷脂酰胆碱含量为20%～60%的市售卵磷脂粗品。可以是从大豆及蛋黄等不同来源中提取的原料，主要杂质为脑磷脂、磷脂酰丝氨酸、神经鞘磷脂。

作为优选，所述原料液浓度为20mg/mL～400mg/mL。进一步优选为50mg/mL～200mg/mL。

该浓度范围内可保证物料有较好的溶解性和较低的粘度。如果溶液浓度过高，导致溶液粘度过高，阻碍在吸附剂颗粒内部的传质，使得吸附速率慢，效果变差，同时粘度还则导致吸附柱压降过大，对流体输送装备和吸附设备的要求高。浓度过低，则会使吸附剂对杂质的吸附容量下降，处理能力变差。

作为优选，所述溶剂为低级醇或低级醇的水溶液。

进一步优选，所述低级醇为甲醇、乙醇或异丙醇。

本发明采用的溶剂具有较低的毒性，对磷脂原料也有较好的溶解性；更重要地是，吸附剂对所述溶剂配制的原料液有最大的处理能力。

作为优选，所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱的流速为0.5BV/h～6BV/h。进一步优选为1BV/h～3BV/h。

由于吸附剂对杂质吸附速率有限，流速过快，则会降低动态吸附性能，此外流速增加也会使得柱压降升高；流速过低，则吸附剂处理能力下降。

作为优选，所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱时的温度为5°C～45°C。进一步优选为20°C～30°C。

对于物理吸附操作，温度越低越有利于吸附，但温度过低会导致物料粘度过大，阻碍在吸附剂颗粒内的传质和导致柱压降升高，对设备提出更高要求。

本发明中，采用上述优选的吸附剂，并结合优选的吸附条件，即吸附操作的流速、温度和原料液浓度，对杂质的吸附效果最好，优选的吸附剂在优选的吸附条件下高选择性的吸附杂质，而磷脂酰胆碱则不被吸附或很少吸附，处理效果好，通过单次吸附分离操作使磷脂酰胆碱在干基中的质量百分含量提高至85%以上。

作为优选，还包括：当吸附柱内吸附剂达到吸附极限后，用含固体碱的溶剂对吸附剂进行再生，再用纯溶剂清洗吸附剂。此外，也可以联合两个或多个吸附柱，实现吸附、再生过程的交替运转，实现分离过程的连续化操作。

进一步优选，所述溶剂与溶解磷脂酰胆碱原料的溶剂相同。工艺上仅使用单一溶剂，有利于工业生产的溶剂回收套用，降低分离成本。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：

现有技术中都采用硅胶或活性氧化铝作为色谱固定相使用，每次进洋量有限，处理能力小，且样品进样后所收集馏分的浓度很低，蒸发溶剂回收产品所耗能耗高；搅拌釜式吸附吸附剂消耗量大，且吸附剂再生难，操作过程也是间歇操作，非连续化操作。

本发明采用的吸附材料是对杂质有专一性吸附性能的吸附剂，对杂质吸附能力强，选择性好，通过连续进样和收集产品即可达到提纯目的，操作简便。同时使用固定床式吸附分离技术，对含量较低的磷脂酰胆碱原料液进行提纯分离，利用吸附剂对脑磷脂等杂质具有高选择性吸附作用，通过单次吸附分离操作使磷脂酰胆碱在干基中的质量百分含量提高至85%以上。该方法具有工艺流程简单、吸附剂再生方便、生产成本低、分离周期短、易于工业化生产等优点。

具体实施方式

下面，通过实施例来详细说明本发明的内容，但本发明并不限定于此。

以下实施例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%；

纯度=产物中磷脂酰胆碱的质量/（产物的总质量-水的质量）×100%。实施例1

将平均粒径约为0.4毫米的大孔型弱碱性吸附树脂D303装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升。上样原料液为大豆粉末磷脂（磷脂酰胆碱含量为40%）溶解于95%乙醇中配制成25mg/mL的原料液。以2BV/hr的流速连续通入粉末磷脂原料液15BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到89.4%，收率85.3%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的95%乙醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的95%乙醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的95%乙醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在35°C。

实施例2

将平均粒径约为0.4毫米的大孔型弱碱性吸附树脂D303装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升。上样原料液为大豆粉末磷脂（磷脂酰胆碱含量为60%）溶解于95%乙醇中配制成50mg/mL的原料液。以3BV/hr的流速连续通入粉末磷脂原料液12BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到87.6%，收率82.1%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的95%乙醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的95%乙醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的95%乙醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在10°C。

实施例3

将平均粒径约为0.4毫米的大孔型弱碱性吸附树脂D303装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升。上样原料液为大豆粉末磷脂（磷脂酰胆碱含量为60%）溶解于95%乙醇中配制成100mg/mL的原料液。以0.5BV/hr的流速连续通入粉末磷脂原料液6BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到86.5%，收率80.1%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的95%乙醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的95%乙醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的95%乙醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在25°C。

实施例4

将平均粒径约为200-300目的中性层析氧化铝装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升，先通入2%碳酸钠乙醇溶液2BV使碳酸钠充分负载于孔道表面，再用0.5BV乙醇清洗吸附剂颗粒间空隙内的碳酸钠溶液。上样原料液为含量为80%的磷脂粗品溶解于无水乙醇中配制成25mg/mL的原料液。以6BV/hr的流速连续通入磷脂粗品原料液40BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到94.1%，收率95.6%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的无水乙醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的无水乙醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的无水乙醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在5°C。

实施例5

将平均粒径约为50微米的二乙醇胺改性的介孔硅材料装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升。上样原料液为含量为60%的磷脂酰胆碱粗品，将粗品溶解于甲醇中配制成50mg/mL的原料液。以2BV/hr的流速连续通入磷脂粗品原料液10BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到87.5%，收率89.6%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的甲醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的甲醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的甲醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在10°C。

实施例6

将平均粒径约为50微米的二乙醇胺改性的介孔硅材料装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升。上样原料液为含量为80%的磷脂酰胆碱粗品，将粗品溶解于甲醇中配制成100mg/mL的原料液。以1BV/hr的流速连续通入磷脂粗品原料液10BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到91.2%，收率84.3%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的甲醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的甲醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的甲醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在25°C。

实施例7

将平均粒径约为50微米的二乙醇胺改性的介孔硅材料装入尺寸为Φ2cm×25cm的吸附柱内，柱床层体积（简称BV）约为76毫升。上样原料液为含量为80%的磷脂酰胆碱粗品，将粗品溶解于甲醇中配制成400mg/mL的原料液。以0.5BV/hr的流速连续通入磷脂粗品原料液3.5BV。待吸附柱达到最大吸附性能，停止上样，收集流出液，经HPLC分析，其中磷脂酰胆碱含量可达到90.3%，收率80.1%。再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。

用1BV的甲醇冲洗吸附柱收集洗脱液，收集的洗脱液含磷脂酰胆碱，可再次作为上柱物料循环套用，此后再用5BV含5%氢氧化钠的甲醇溶液再生吸附柱，最后用4BV的甲醇恢复吸附剂，等待再次上样。整个过程，吸附柱温度控制在45°C。

Claims (10)

1.一种固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

将磷脂酰胆碱原料溶解于溶剂中配制成原料液，将所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱，原料液中杂质被吸附，收集吸附柱出口的流出液，所述流出液再经减压蒸馏浓缩得到磷脂酰胆碱产品。 

2.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述吸附剂为碱性吸附树脂、经碱处理的多孔性氧化铝和胺功能化有序介孔硅材料中的至少一种。 

3.根据权利要求2所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述碱性吸附树脂为大孔型弱碱性吸附树脂、大孔型强碱性吸附树脂、凝胶型弱碱性吸附树脂或凝胶型强碱性吸附树脂。 

4.根据权利要求2所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述胺功能化有序介孔硅材料为二乙烯三胺、二乙醇胺或乙醇胺胺改性的介孔硅材料。 

5.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述磷脂酰胆碱原料为磷脂酰胆碱含量为20%～80%的粉末磷脂或磷脂酰胆碱含量为20%～60%的市售卵磷脂粗品。 

6.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述原料液浓度为20mg/mL～400mg/mL。 

7.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述溶剂为低级醇或低级醇的水溶液。 

8.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱的流速为0.5BV/h～6BV/h。 

9.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，所述原料液连续通过装填有吸附剂的吸附柱时的温度为5°C～45°C。 

10.根据权利要求1所述固定床吸附法分离纯化卵磷脂的方法，其特征在于，还包括：当吸附柱内吸附剂达到吸附极限后，用含固体碱的溶剂 对吸附剂进行再生，再用纯溶剂清洗吸附剂。