CN105481682A - 一种以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以普通植物油为原料制备高含量共轭亚油酸产品的方法。本发明包括植物油的醇解、纯化、异构化三个步骤，植物油的醇解是以甘油酯为原料制备相应的甲酯或乙酯；甲酯或乙酯的纯化是利用银化硅胶柱层析，得到含量高于85％的亚油酸甲酯或乙酯；纯化后的亚油酸甲酯或乙酯经碱催化共轭化得高含量的共轭亚油酸，可根据实际需要再制备共轭亚油酸系列产品。本发明解决了以往单纯依靠红花籽油制备高含量共轭亚油酸的现状，拓宽了共轭亚油酸的来源渠道，同时开辟了一种高效分离纯化亚油酸的工艺，所得共轭亚油酸纯度高，满足医药、保健品等行业的应用。

Description

一种以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法

技术领域

本发明涉及以植物油为原料高效分离纯化亚油酸酯、制备共轭亚油酸的方法，尤其是一种银化硅胶柱层析对亚油酸的分离纯化方法。

背景技术

共轭亚油酸(ConjugatedLinoleicAcid，简称CLA)是一类亚油酸的位置和空间的共轭二烯异构体，9顺，11反-共轭亚油酸(9c，11t-CLA)和10反，12顺-共轭亚油酸(10t，12c-CLA)为其两种主要的活性成分。随着对人体健康影响的生理机制被逐渐阐释，CLA越来越引起国际食品界和医药界的关注，已确定CLA具有抗癌、防止动脉硬化、减肥、增强免疫力以及增强细胞对自由基的抵抗力等生理功能，因此无论是作为药品、保健食品、功能食品、食品防腐剂，还是在肉类工业、饲料工业中，CLA都具有广阔的应用前景和市场潜力。

自然界中几乎不含有共轭亚油酸，需要人工方法制备，富含亚油酸的三甘酯天然植物油是制备共轭亚油酸产品的重要原料。以此类植物油为原料，通过碱催化共轭化反应及皂化制得高纯度高活性成分的共轭亚油酸是目前的最佳途径。

目前国内外主要以红花籽油(组成如下表所示)为原料生产共轭亚油酸，红花籽油是已知所有植物中亚油酸含量最高的油种，其脂肪酸组分简单，其中饱和C16:0与C18:0的含量分别在5％和3％左右，不饱和C18:1的含量在10％左右，亚油酸含量可达73-85％，C18:3及更高碳的脂肪酸几乎没有，在利用碱催化异构化制备CLA的过程中，只有C18:2的亚油酸能发生异构化反应，其它脂肪酸几乎没有作用，因此利用组成简单、杂质组分含量较低的红花籽油为原料，可直接通过共轭化制备共轭亚油酸产品。

红花籽油脂肪酸组成

脂肪酸	含量(％)
		十四碳以下脂肪酸(＜C14)	＜0.1
豆蔻酸(C14:0)	＜1.0
		棕榈酸(C16:0)	2-10
棕榈油酸(C16:1)	＜0.5

硬脂酸(C18:0)	1-10
		油酸(C18:1)	7-12
亚油酸(C18:2)	55-81
		亚麻酸(C18:3)	＜0.1
花生酸(C20:0)	＜0.5
		花生一烯酸(C20:1)	＜0.5
山嵛酸(C22:0)	＜0.5

相对而言，其它植物油中亚油酸含量较低，杂质组分复杂，特别是一些和亚油酸性质相近的杂质含量较高，例如油酸。油酸和亚油酸结构相似，性质相近，例如沸点相差1℃以内，熔点和极性也都及其接近，只有双键个数的差异，还没有有效的分离纯化方法，目前常用的精馏、低温结晶、萃取、常规吸附层析、超临界萃取等工艺均不能实现有效分离，难以得到含量80％以上的共轭亚油酸产品，因此不能得到充分的利用来生产制备共轭亚油酸。红花籽油产量较低、价格较高的现状造成了一方面生产共轭亚油酸的原料不足，另一方面大量植物油不能被有效利用的矛盾局面。

银离子能与不饱和脂肪酸的双键形成π络合物，因此和双键具有特异性结合力，双键的数目、位置和构型对结合力的强弱有直接影响，银离子负载或键和在吸附剂上，因含有不同双键个数的脂肪酸与吸附剂上的银离子的作用力的差异实现分离。硅胶为常用的吸附剂，硅胶加入到一定浓度的硝酸银水溶液中，混匀后抽滤，干燥活化后可得银化硅胶。银化硅胶柱层析是一种以银化硅胶为固定相，通过一系列极性不同的洗脱剂对脂肪酸进行逐步分离的方法，是一种简单、省时、高效、以产业化的液相色谱技术。目前国内外利用载银硅胶柱分离有关物质的研究已有报道。

专利CN101921186A中介绍了一种利用银化硅胶分离红花籽油中亚油酸的方法，以红花籽油为原料，经过银化硅胶柱层析后得到较高纯度的亚油酸产品，但专利直接以甘油酯作原料，不利于亚油酸的富集，在得到较高纯度产品的同时必定会大大降低产品的回收率。USPat.0027865介绍了利用银化硅胶纯化EPA的方法，鱼油脂肪酸经过两步脲包后进行银化硅胶柱层析，可得到含量90％以上的EPA产品，但由于前期需要经过两步脲包，大大降低了产品的回收率。

J.L.Guil-Guerrero等人考察了银化硅胶层析对多不饱和脂肪酸的分离纯化效果，主要采用富含多不饱和脂肪酸的样品为原料，对不饱和度大于2的脂肪酸进行了分离纯化；JianxiaGuo等人以红花籽油为原料，采用脲包的方法对亚油酸进行初步纯化，除去了饱和和单不饱和脂肪酸，利用银化硅胶色谱柱对多不饱和脂肪酸进行了分离，得到纯度大于95％的亚油酸；NoorulJannahZainuddin等人以鲶鱼油为原料，经前期脲包纯化后进行银化硅胶色谱分离，从多不饱和脂肪酸中分离出亚油酸纯度在90％以上，但由于前期纯化方法的影响，导致最终亚油酸的收率只有12.9％。

ElHassan等人利用银化硅胶技术从微藻和鱼油中分离到达含量90％以上的EPA产品；Sajilata等人利用载银硅胶柱从螺旋藻中分离得到了含量大于96％的γ-亚麻酸。

通过上述专利和文献报道可以看出，目前国内外利用载银硅胶柱分离纯化脂肪酸主要存在着以下不足：主要是针对多不饱和脂肪酸的分离，例如亚麻酸、EPA等，对于饱和度较低的脂肪酸的分离，特别是油酸和亚油酸的分离没有专门的研究报道；少量针对于亚油酸的纯化工艺，分离前都对样品进行了脲包处理以除去饱和和单不饱和脂肪酸，最终还是对多不饱和脂肪酸的分离；报道所采用的原料均为红花籽油或经过前期纯化处理过的脂肪酸，亚油酸含量较高，不能更明显的体现出载银硅胶对于亚油酸的纯化作用，同时前期的处理造成最终样品的回收率很低；采用原料为甘油酯，因为有甘一酯及甘二酯的存在，不利于亚油酸的纯化；同时所报道的工艺基本都处于分析色谱水平，样品处理量很小，洗脱体系较复杂，达不到生产的要求，这些因素都制约了该技术在产业化生产制备亚油酸中的应用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种以植物油为原料高效分离纯化亚油酸酯、制备共轭亚油酸的方法，其主要是利用银化硅胶柱纯化亚油酸酯，利用纯化后的亚油酸酯制备共轭亚油酸，既能拓宽共轭亚油酸的来源渠道，增加植物油的利用度和附加值，又能实现载银硅胶技术在脂肪酸酯纯化领域的工业化应用。

为此，本发明通过以下技术方案来实现：一种以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，包括以下步骤：

1)植物油的醇解：将植物油、催化剂以及醇液在50-75℃条件下搅拌反应0.5-2h，分层水洗，得植物油的醇解产物；

2)醇解产物的初级纯化：利用精馏或结晶对植物油的醇解产物进行初级纯化，去除低沸点和高熔点的杂质，得初级纯化产物；

3)再纯化：称取适量初级纯化产物，适度稀释后加入到银化硅胶柱中，静态吸附5-30min，使用洗脱剂进行梯度洗脱，分段收集，脱除洗脱剂，测定各收集组分中亚油酸酯含量；

4)将纯化得到的亚油酸酯、碱催化剂以及醇溶剂混匀，通入氮气，100-190℃条件下搅拌反应1-8h，加水终止反应，降至室温，滴加酸至pH为1-3，分层，上层游离脂肪酸相依次经1-5％NaCl溶液、10-50％甲醇水溶液和纯水洗至澄清中性，得高含量共轭亚油酸。

本发明步骤1-3为亚油酸酯的分离纯化步骤：先将植物油甘油酯转化为相应的甲酯或乙酯，以利于亚油酸更好的分离纯化；然后利用相应的甲酯或乙酯沸点和熔点的不同进行初步纯化；最后根据各组分所含双键数目的不同，与银离子形成络合物的结合力不同，采用一定极性的流动相把吸附力不同的物质逐步洗脱分离，得到高含量的亚油酸甲酯或乙酯。步骤4为制备共轭亚油酸的步骤，通过调节原料、碱催化剂、溶剂的比例及反应条件，可得到高转化率的共轭亚油酸。

进一步，步骤1)中，所述的植物油为亚油酸含量大于20％的植物油，所述的催化剂为酸性催化剂浓H₂SO₄、碱性催化剂NaOH、KOH、甲醇钠或乙醇钠，所述的醇液为甲醇或乙醇，所述植物油的酯解产物为植物油甲酯或乙酯。

进一步，步骤3)中，所述银化硅胶的含银量为10％，银化硅胶柱的上样量不超过银化硅胶质量的40％。

进一步，步骤3)中，所述的洗脱剂为正己烷、石油醚、正庚烷、乙酸乙酯、氯仿、丙酮、乙醚、甲基叔丁基醚的一种或两种以上的组合。

进一步，步骤4)中，所述的碱催化剂为KOH、NaOH、甲醇钠、乙醇钠中的一种；所述的醇溶剂为一元醇、二元醇或三元醇，如甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等；所述的酸为醋酸、盐酸或硫酸；所述亚油酸酯、碱催化剂及醇溶剂的比例为1g:0.3-1.0g:0.5-3ml，优选1g:0.3-0.8g:0.5-2ml。

利用本发明制备高含量共轭亚油酸，解决了原料的局限性，大大拓宽了共轭亚油酸的来源渠道，可以以大多数常见的植物油为原料，改变了以往只能以高亚油酸含量的红花籽油、葵花籽油为原料的现状，同时也增加了植物油的附加值；根据实际需要，可对目标产物进行后续操作制备共轭亚油酸的相关系列产品，共轭亚油酸的相关产品包括游离共轭亚油酸、共轭亚油酸酯及共轭亚油酸盐等；本发明所采用的纯化工艺分离效果好，能够得到共轭亚油酸含量85％以上的产品，共轭亚油酸含量最高可达95％以上，满足医药、分析、保健品等行业的需要；本发明工艺流程简单，所用溶剂均可实现回收利用，对环境无污染，可实现产业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

甲酯化：将500g大豆油和400ml甲醇混合均匀，滴加20mL浓硫酸，75℃下搅拌反应0.5h，静置分层，3％NaCl水溶液洗涤甲酯层，50-70℃水洗甲酯层至pH为6-7，得大豆油甲酯；

甲酯的初步纯化：通过精馏对甲酯进行初步纯化，精馏温度150-170℃，真空度20-100Pa；

亚油酸甲酯的纯化：称取初步纯化过的甲酯200g,用少量正己烷稀释，加入到含有1kg银化硅胶的层析柱上，用少量的正己烷洗脱至甲酯完全进入层析柱内，静置吸附30min，使用0、10％、20％的正己烷-乙酸乙酯溶剂体系作为洗脱剂各洗脱一个柱体积，其中10％洗脱部分每0.5个柱体积单独收集，0、10％、20％为乙酸乙酯在正己烷中的体积浓度。

共轭亚油酸的制备：将30gKOH和100mL乙二醇加入到反应容器中，加热搅拌溶解，加入100g亚油酸甲酯，通N2条件下加热至170℃，搅拌反应3h，加少量水，降至室温，滴加浓HCl调pH值为1-3，搅拌反应0.5h，静置，分出上层油相产物，3％NaCl水溶液、30％甲醇水溶液和纯水各洗三次至pH＝6-7，得纯度为88.7％的共轭亚油酸，总回收率75％。

实施例2

按照实施例1“甲酯化”的方法制备葵花籽油甲酯，甲酯缓慢搅拌的条件下以0.5-1.5℃/h的速度降至0℃，静置过夜结晶，过滤，得初步纯化甲酯样品。

称取初步纯化过的甲酯150g,加入到含有0.8kg银化硅胶的层析柱上，用少量的石油醚洗脱至甲酯完全进入层析柱内，避光，静置吸附15min，石油醚洗脱一个柱体积；15％乙醚洗脱，每0.5个柱体积单独收集，洗脱1.5个柱体积；旋蒸脱除洗脱剂，分别用1.5mL正己烷溶解，用GC检测，可得亚油酸酯纯度为95％的样品，回收率60％。

40gNaOH加入到含有100mL乙二醇的的三角烧瓶中，通入氮气，加热搅拌溶解，加入50g富含亚油酸的甲酯，160℃搅拌反应4h,降至室温，加入少量水，滴加浓盐酸至体系pH＝1-3，静置分层，上层分别经4％NaCl水溶液、50％甲醇水溶液、纯水洗至中性，得含量95％以上的共轭亚油酸。

实施例3

向200g大豆油中加入300mL无水乙醇和15g氢氧化钾，50℃反应2h，回收乙醇后水洗，除水后得180g大豆油乙酯。

称取160g乙酯，正己烷稀释后滴加到含有0.4kg银化硅胶的层析柱上，避光，静态吸附5min，利用正己烷-氯仿溶剂体系作流动相。正己烷洗脱一个柱体积，15％氯仿洗脱0.3柱体积，15％氯仿继续洗脱0.7柱体积，最后利用25％正己烷洗脱一个柱体积，各洗脱部分单独收集，旋蒸除去洗脱剂，得亚油酸乙酯含量可达80％，回收率77％。

得到的亚油酸乙酯利用甲醇钠作催化剂，在丙三醇溶液中进行共轭化，乙酯：甲醇钠：丙三醇＝1:0.3:0.5(g:g:ml)，190℃反应1h后，滴加浓硫酸酸化，水洗得含量90％以上游离共轭亚油酸。

将30g游离共轭亚油酸加入到7％硫酸甲醇溶液中，通入氮气，70℃搅拌反应1h，分层水洗，得含量90％以上共轭亚油酸甲酯。

实施例4

以棉籽油为原料，KOH为催化剂，乙醇为反应溶剂，60℃下搅拌反应1h，分层水洗等一系列处理后得棉籽油乙酯；

乙酯的初步纯化：通过精馏对乙酯进行初步纯化，精馏温度150-170℃，真空度20-100Pa，精馏所得馏分5℃下结晶过夜，过滤除去下层固态结晶；

亚油酸乙酯的纯化：称取初步纯化后的乙酯200g,用少量正己烷稀释溶解后上样到含有1kg银化硅胶的层析柱上，避光，正己烷洗脱0.5个柱体积，静置吸附20min，使用0、2％、8％丙酮-正己烷溶剂体系各洗脱一个柱体积，每0.5个柱体积为单位单独收集，0、2％、8％为丙酮在正己烷中的体积浓度。脱除溶剂后GC测定各组分中亚油酸乙酯的含量；

共轭亚油酸的制备：将50gNaOH和200mL丙二醇加入到三角烧瓶中，加热搅拌溶解完全后加入100g亚油酸乙酯，N₂条件下加热至150℃，搅拌反应5h，滴加浓HCl至pH为1-3，静置分层，脂肪酸层依次用5％NaCl水溶液、10％甲醇水溶液和纯水各洗三次至pH为6-7,得纯度为82％的共轭亚油酸，总回收率80％。

实施例5

红花籽油经NaOH催化制备红花籽油甲酯，4℃静置结晶过夜，快速过滤除去结晶物；称取初步纯化过的甲酯100g,少量正庚烷溶解后上样到含有0.35kg银化硅胶的层析柱上，避光，正庚烷洗脱至甲酯完全进入层析柱内，静置吸附30min，继续用正庚烷洗脱一个柱体积；10％甲基叔丁基醚连续洗脱，每0.3个柱体积单独收集，洗脱1.5个柱体积；各收集部分分别脱除洗脱剂，取样进行GC检测，可得亚油酸酯纯度为98％的样品，回收率65％。

对得到的高含量亚油酸甲酯进行异构化反应制备游离共轭亚油酸，以甲醇为溶剂，NaOH作催化剂，通入氮气，在100℃反应8h后，滴加醋酸酸化，水洗得含量95％以上游离共轭亚油酸。

Claims (6)

1.一种以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，包括以下步骤：

1)植物油的醇解：将植物油、催化剂以及醇液在50-75℃条件下搅拌反应0.5-2h，分层水洗，得植物油的醇解产物；

2)醇解产物的初级纯化：利用精馏或结晶对植物油的醇解产物进行初级纯化，去除低沸点和高熔点的杂质，得初级纯化产物；

3)再纯化：称取适量初级纯化产物，适度稀释后加入到银化硅胶柱中，避光，静态吸附5-30min，使用洗脱剂进行梯度洗脱，分段收集，脱除洗脱剂，测定各收集组分中亚油酸酯含量；

4)将纯化得到的亚油酸酯、碱催化剂以及醇溶剂混匀，通入氮气，100-190℃条件下搅拌反应1-8h，加水终止反应，降至室温，滴加酸至pH为1-3，分层，上层游离脂肪酸相依次经1-5％NaCl溶液、10-50％甲醇水溶液和纯水洗至澄清中性，得高含量共轭亚油酸。

2.根据权利要求1所述的以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的植物油为亚油酸含量大于20％的植物油，所述的催化剂为酸性催化剂浓H₂SO₄、碱性催化剂NaOH、KOH、甲醇钠或乙醇钠，所述的醇液为甲醇或乙醇，所述植物油的酯解产物为植物油甲酯或乙酯。

3.根据权利要求1所述的以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，其特征在于，步骤3)中，所述银化硅胶的含银量为10％，银化硅胶柱的上样量不超过银化硅胶质量的40％。

4.根据权利要求1所述的以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的洗脱剂为正己烷、石油醚、正庚烷、乙酸乙酯、氯仿、丙酮、乙醚、甲基叔丁基醚的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，其特征在于，步骤4)中，所述的碱催化剂为KOH、NaOH、甲醇钠、乙醇钠中的一种，所述的醇溶剂为一元醇、二元醇或三元醇，所述的酸为醋酸、盐酸或硫酸，所述亚油酸酯、碱催化剂及醇溶剂的比例为1g:0.3-1.0g:0.5-3ml。

6.根据权利要求5所述的以植物油为原料纯化制备高含量共轭亚油酸的方法，其特征在于，步骤4)中，所述亚油酸酯、碱催化剂及醇溶剂的比例为1g:0.3-0.8g:0.5-2ml。