CN106632209A - 一种高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从棕榈油脱臭馏出物中提取高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的制备方法。目前还没有关于从棕榈油脱臭馏出物中提取高纯度生育酚和生育三烯酚的方法报道。本发明的工艺流程由粗提和精制组成，粗提包括酯化醇解，降温结晶析出植物甾醇，精馏回收滤液中的脂肪酸甲酯，得到生育酚和生育三烯酚浓缩液；精制包括溶剂萃取，离子交换色谱分离。本发明可从棕榈油脱臭馏出物中获得含量高达90％以上的生育酚和生育三烯酚的浓缩混合物，且生育三烯酚相对含量在50-80％，既可用于天然维生素E高端保健食品的制造，也可用于天然维生素E药物制剂的制造。

Description

一种高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的制备方法

技术领域

本发明涉及天然维生素E的生产方法，具体地说是一种从低含量的棕榈油脱臭馏出物中提取高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的方法。

背景技术

维生素E(Vitamin E，简称VE)，又名抗不育维生素，是生育酚和生育三烯酚以及具有d-α-生育酚活性衍生物的总称，广泛存在于动植物脂肪、脏器、植物油料和叶绿植物中。目前已有8种具有VE活性的化合物从生物资源中分离出来，分别为α、β、γ、δ-生育酚和α、β、γ、δ-生育三烯酚。生育酚和生育三烯酚之间的区别在于后者的侧链上有3个双键，不同生育酚或生育三烯酚之间的区别是环状结构上的甲基的数目和位置不同。生育酚一般存在于普通植物油脂中(如大豆油、菜子油、棉籽油和玉米胚芽油等)，生育三烯酚则在谷物种子(如燕麦、大麦、黑麦和米糠)中含量较高，在棕榈油中相对含量也较高。由于植物油中天然维生素E的质量含量仅为0.04-0.1％，以此为原料直接提取天然维生素E尚无工业应用价值。

植物油的脱臭馏出物中天然维生素E的质量含量可达3-10％，尤其是大豆油的脱臭馏出物中天然维生素E含量最高，其资源量也最大，原料来源广泛。所以目前厂家大多以大豆油脱臭馏出物为原料来提取天然维生素E，但是大豆油脱臭馏出物中只有生育酚而没有生育三烯酚，其不能作为提取生育三烯酚的原料。棕榈油脱臭馏出物虽然含有生育三烯酚，但是其三烯酚质量含量极低，通常只有0.05-2％左右，所以现有制备高纯度生育酚的工艺路线制备不出高纯度的生育酚和生育三烯酚浓缩混合物(质量含量≥90％)，只能得到低含量生育酚和生育三烯酚浓缩混合物(50-75％)。

天然生育三烯酚的提取难点在于以下几个方面：1：含有生育三烯酚的植物资源有限(米糠油、棕榈油及大麦油等少数几种油料作物)且含量低，提取难度大；2：生育三烯酚含有双键，较生育酚更容易氧化损失，提取条件较苛刻；3：生育三烯酚与生育酚结构和性质高度相近，不易分离。当前从脱臭馏出物中提取天然维生素E通常采用皂化、酯化或酯交换、分子蒸馏与精馏、萃取、离子交换及柱色谱和液相谱等一系列物理和化学方法。由于脱臭馏出物成分复杂、各成分之间性质比较相似，单独采用一种方法很难从中得到高纯度的天然维生素E，必须现对原料进行预处理以拉大各组分的性质差异，然后利用各组分物理及化学性质的差异，使用相应的分离提取手段。

US5660691先用挥发性醇酯化脱臭馏出物中的脂肪酸，然后经过一系列的分子蒸馏分离制备成生育酚和生育三烯酚的浓缩混合物，其中含20-80％的生育酚和生育三烯酚，总回收率72-97％不等，但是这种方法只能得到较低含量生育酚和生育三烯酚的浓缩混合物，不能得到高纯度的生育酚和生育三烯酚浓缩混合物。

US5157132公开了一种以棕榈油脱臭馏出物为原料经过皂化、萃取，然后经过蒸馏分离出脂肪酸甲酯，最后通过吸附分离法制备生育酚及生育三烯酚，但是生育酚和生育三烯酚的总含量只有20.7％。

US6224717先将脱臭馏出物中的醇类物质如甾醇、单甘酯、双甘酯与脂肪酸反应生成甾醇酯与脂肪酸甲酯，然后精馏提取生育酚及生育三烯酚，之后再用其在各类溶剂中(尤其是含水的醇类)分配的差异，采用逆流萃取法提取生育酚及生育三烯酚，最终能获得高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物。但是该方法需要大量的有机溶剂，分离成本高，且萃取时有相当数量的母育酚损失在残油层中，因而降低了总的回收率。

US6656358公开了一种超临界制备色谱从棕榈油脱臭馏出物中提取生育酚和生育三烯酚的方法，原料经过酯化醇解蒸馏浓缩后，在起始原料生育酚含量为50％的条件下，利用超临界制备色谱分离生育酚及生育三烯酚各异构体，可得较高纯度的生育酚及生育三烯酚单体。超临界色谱处理量少，设备要求高，分离成本也高，其仅仅也处于实验室小规模研究阶段，且国内外还没有超临界色谱工业化分离生育酚的报道。

可以看到，目前还没有关于从棕榈油脱臭馏出物中提取高纯度生育酚和生育三烯酚的方法报道，绝大部分只能得到生育酚与生育三烯酚的初级混合物，含量在30-70％之间，能工业化的制备高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的几乎没有。所以研究出一种能工业化的从棕榈油脱臭馏出物中提取高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的方法极为重要，既能扩大天然维生素E的原料来源，又能丰富天然维生素E产品结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种操作简便、易于工业化地从棕榈油脱臭馏出物中分离出高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的方法。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的制备方法，其特征在于：所用原料为棕榈油脱臭馏出物，其中生育酚和生育三烯酚的总质量含量在0.1-5％，生育三烯酚的相对含量50-80％，采用如下步骤：

A)将棕榈油脱臭馏出物与甲醇混合溶解，滴加酸性催化剂进行甲酯化反应，然后添加去离子水终止反应，静止分层，分去下层醇、水和硫酸混合相，油相用热水水洗至中性，脱气待用；

B)向A步得到的反应液滴加碱性催化剂的甲醇溶液进行醇解反应，然后添加浓硫酸终止反应，再加入去离子水，静止分层，除去甲醇、水和硫酸混合相，并回收A和B步中的甲醇套用；

C)将B步得到的油相降温结晶，压滤得到植物甾醇粗结晶，滤液真空精馏回收其中的脂肪酸甲酯后得到质量含量在10-25％的生育酚和生育三烯酚浓缩混合液；

D)将C步得到的浓缩混合液利用有机溶剂萃取，冷析得到澄清生育酚和生育三烯酚混合溶液，回收有机溶剂后生育酚和生育三烯酚总质量含量为30-50％，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇或丙醇的水溶液；

E)将D步得到的生育酚和生育三烯酚混合溶液上离子交换色谱，所用的树脂为强碱性阴离子交换树脂，利用酸性解析剂洗脱，回收酸性解析剂中的溶剂，经蒸馏后得到质量含量在90-95％的生育酚和生育三烯酚浓缩混合物。

本发明工艺流程由粗提和精制组成，粗提包括酯化醇解，降温结晶析出植物甾醇，精馏回收滤液中的脂肪酸甲酯，得到生育酚和生育三烯酚浓缩液；精制包括溶剂萃取，离子交换色谱分离。

本发明提供的工艺流程，特别适用于从低含量天然维生素E的棕榈油脱臭馏出物提炼出高浓度的生育酚和生育三烯酚浓缩混合物，该种浓度的生育酚和生育三烯酚浓缩物可广泛用于高端保健品、食品及药品中。之所以能达到如此好的分离效果，是因为在各个步骤中充分考虑到了天然维生素E和它杂质在物理化学性质上的差别，采取相对应的分离方法。

棕榈油脱臭馏出物中的天然维生素E(包括生育酚和生育三烯酚，下同)含量一般低于3％。原料经酯化醇解后，使游离脂肪酸、甘油三酯、甾醇酯等高沸点植物转化为脂肪酸甲酯，并释放出甾醇。大部分甾醇可以通过降温结晶而分离，真空精馏则使天然维生素E与脂肪酸甲酯达到很好的分离，同时还可以得到另外一种重要的工业原料—脂肪酸甲酯，经过酯化醇解精馏后总生育酚可浓缩至10-25％。

溶剂萃取则利用有机溶剂对天然维生素E和杂质溶解度的选择性不同而达到分离。富含天然维生素E的蒸馏底物中还存在有机溶剂不容物，如残留的甾醇及甾醇酯、未酯化的甘油酯、聚合物及分解等副产物等，而生育酚及生育酚三烯酚则易溶于有机溶剂中。所以通过有机溶剂萃取可以进一步提纯天然维生素E。经过以上萃取，总天然维生素E在原料中的浓度可浓缩至30-50％，基本可以上离子交换柱(如果天然维生素E的含量太低，其在溶剂中不能完全溶解，影响生育酚及生育三烯酚的电离，上离子交换柱其分离效果大大降低)。

离子交换利用强碱性阴离子交换树脂对生育酚和生育三烯酚上羟基的弱酸性具有较强的吸附交换能力而进行分离的。树脂经过酸洗、水洗、碱洗、转型和溶剂置换后，进行上样；然后洗脱不吸附的脂肪酸酯、甾醇、烷烃等组分，接着利用酸性解析剂洗脱天然维生素E，洗脱后树脂再利用强碱再生套用，经离子交换和分子蒸馏后总生育酚含量可达90-95％。

本发明以棕榈油脱臭馏出物为原料经过酯化、醇解、精馏浓缩天然维生素E，再使用萃取、离子交换树脂技术进一步提纯天然维生素E，最后通过离子交换色谱技术分离得到高纯度的生育酚和生育三烯酚浓缩混合物。

进一步，步骤A)中甲醇用量优选为棕榈油脱臭馏出物质量的0.5-2倍，酸性催化剂优选为浓硫酸，质量浓度≥95％，用量优选为棕榈油脱臭馏出物质量的0.02-0.1倍，温度优选为65-75℃，反应时间优选为1-12h，更优选为1-6h，最优选为1-4h；步骤B)中甲醇用量优选为棕榈油脱臭馏出物质量的0.5-2倍，碱性催化剂优选为甲醇钠，用量优选为棕榈油脱臭馏出物质量的0.02-0.2倍，温度优选为65-75℃，反应时间优选为1-12h，更优选为1-6h，最优选为1-2h。

进一步，步骤C)中所述的油相降温结晶过程分为结晶与养晶步骤，油相以1-2℃/h的速度降温至15-20℃，然后在此温度下养晶12-24h，优选18-24h；精馏所用的装置为填料式精馏塔，真空压力为10-50Pa，优选10-20Pa，釜温200-240℃，顶温160-180℃。

进一步，步骤D)中所述的有机溶剂优选为乙醇水溶液，最优选为95％(v/v)乙醇水溶液。

进一步，步骤E)中，所述的强碱性阴离子交换树脂优选为大孔型或凝胶型强碱性阴离子交换树脂，粒径为20-50目。

进一步，步骤E)中，离子交换树脂柱层析所用填料直径与填料高度的比例为1：20，优选为1：10，更优选为1：6。

进一步，步骤E)中，所述的酸性解析剂为二氧化碳的乙醇水溶液，所述的乙醇水溶液为95-99％乙醇，优选为95％乙醇。

本发明可从棕榈油脱臭馏出物中获得含量高达90％以上的生育酚和生育三烯酚的浓缩混合物，且生育三烯酚相对含量在50-75％，既可用于天然维生素E高端保健食品的制造，也可用于天然维生素E药物制剂的制造。本发明提供的是一个全新的工艺流程，工艺流程简单、生产成本低，易于工业化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

将棕榈油脱臭馏出物10kg(生育三烯酚含量0.83％，生育酚含量0.55％，酸值147)与8L甲醇在70℃回流条件下充分搅拌混合后，滴加300ml质量浓度98％浓硫酸，在此温度下反应4.0h，然后减压回收一部分甲醇，并加入5L去离子水终止反应，轻微搅拌后静止30min后分层，去掉下层水层，上层油层再用适量热去离子水洗至中性，真空脱气后得10.02kg甲酯化的脱臭馏出物，生育三烯酚含量0.81％，生育酚含量0.53％，酸值2.2，此步骤天然维生素E收率97.3％。

实施例2

将棕榈油脱臭馏出物10kg(生育三烯酚含量1.30％，生育酚含量0.64％，酸值135)与10L甲醇在70℃回流条件下充分搅拌混合后，滴加200ml质量浓度98％浓硫酸，在此温度下反应2.0h，然后减压回收一部分甲醇，并加入500L去离子水终止反应，轻微搅拌后静止30min后分层，去掉下层水层，上层油层再用适量热去离子水洗至中性，真空脱气后得9.9kg甲酯化的脱臭馏出物，生育三烯酚含量1.28％，生育酚含量0.63％，酸值3.0，此步骤天然维生素E收率97.5％。

实施例3

将棕榈油脱臭馏出物10kg(生育三烯酚含量0.42％，生育酚含量0.12％，酸值158)与10L甲醇在70℃回流条件下充分搅拌混合后，滴加200ml浓硫酸，在此温度下反应2.0h，然后减压回收一部分甲醇，并加入500L去离子水终止反应，轻微搅拌后静止30min后分层，去掉下层水层，上层油层再用适量热去离子水洗至中性，真空脱气后得10.0kg甲酯化的脱臭馏出物，生育三烯酚含量0.41％，生育酚含量0.12％，酸值3.0，此步骤天然维生素E收率98.1％。

实施例4

取上述实施例3得到的甲酯化产物10kg与5L甲醇在70℃回流条件下充分搅拌混合后，滴加37％甲醇钠的甲醇溶液0.5L，在此温度下反应2.0h。减压回收部分甲醇后，加入去离子水终止反应，轻微搅拌后静止1h后分层，去掉下层水层，上层继续用去离子水洗至中性。如若发生乳化，可适当添加一定量的食盐破乳，将洗至中性的油层真空脱气后得酯交换产物9.46kg，(生育三烯酚含量0.80％，生育酚含量0.53％)，酸值2.3，此步骤总生育酚收率93.2％；另外一组实验中经过相同步骤得到酯交换产物9.5kg，(生育三烯酚含量1.25％，生育酚含量0.60％)，酸值1.5天然维生素E收率92.0％。

实施例5

取实施例4得到的酯交换产物5kg(生育三烯酚0.80％，生育酚0.53％)，以1-2℃/h的速度缓慢降温至15℃左右，并在此温度下养晶24h，压滤得滤液4.6kg，滤液在真空度10-20Pa，釜温220℃，顶温180℃条件下，精馏出轻组分脂肪酸甲酯4.25kg，釜液0.39kg，损失0.05kg。其中釜液中生育三烯酚含量9.50％，生育酚含量6.40％，此步骤天然维生素E收率93.2％。

实施例6

取实施例4得到的酯交换产物5kg(生育三烯酚1.25％，生育酚0.60％)，以1-2℃/h的速度缓慢降温至5℃左右，并在此温度下养晶12h，压滤得滤液4.5kg，滤液在真空度10-20Pa，釜温220℃，顶温180℃条件下，精馏出轻组分脂肪酸甲酯4.0kg，釜液0.42kg，损失0.08kg。其中釜液中生育三烯酚含量13.55％，生育酚含量6.80％，此步骤天然维生素E收率92.4％。

实施例7

取实施例5精馏后的釜液120g(总生育酚含量15.9％，生育三烯酚相对59.7％)用95％乙醇在45-55℃下分3次萃取，每次乙醇用量240ml，静置分层，合并上层萃取液并于4℃条件下冷析，过滤回收乙醇后得浓缩物38.5g，其中总生育酚含量42.5％，生育三烯酚相对含量63.3％，此步骤总生育酚收率85.5％，其中每次萃取的含量及收率见表1：

表1：精馏釜液3次萃取液的分析结果

萃取次数	生育酚含量	生育三烯酚含量	天然维生素E含量	天然维生素E收率
					1	34.4％	20.5％	54.9％	48.8％
2	21.6％	12.9％	35.6％	22.3％
					3	18.1％	10.8％	28.9％	14.4％
合计	15.6％	26.9％	42.5％	85.5％

实施例8-10

实施例8-10为分别按照实施例7的步骤萃取，其结果见表2：

表2：实施例8-10萃取后结果

项目	实施例8	实施例9	实施例10
				萃取前总生育酚含量	15.9％	20.4％	12.5％
生育三烯酚相对含量	59.7％	66.4％	76.6％
				萃取后总生育酚含量	43.5％	50.7％	35.2％
生育三烯酚相对含量	61.4％	66.5％	78.0％
				萃取过程天然维生素E收率	84.6％	87.4％	82.9％

实施例11

取萃取冷析后的天然维生素E溶液1.2L(固形物198g，天然维生素E含量43.5％，其中生育三烯酚相对含量61.4％)于常温下上离子交换树脂色谱柱(φ60mm×600mm)，内装填树强碱性阴离子交换树脂1L(此处1L视为1BV)，树脂粒径20-50目，树脂事先经过转型处理，并用95％乙醇置换出树脂中的水分。上样吸附完毕后，用3L(3BV)95％乙醇冲洗树脂未吸附的洗杂，最后用5L(BV)二氧化碳95％乙醇溶液解吸，减压回收溶剂，蒸馏后得到90.5g浓缩物，其中总生育酚90.2％，生育三烯酚相对62.5％，此步骤天然维生素E收率94.8％。

实施例12

取萃取冷析后的天然维生素E溶液0.5L(固形物100g，总生育酚43.5％，其中生育三烯酚相对含量61.4％)上树脂吸附柱(φ50mm×600mm)，内装填树强碱性阴离子交换树脂0.6L(0.6L视为1BV)，树脂粒径20-50目，树脂事先经过转型处理，并用95％乙醇置换出树脂中的水分。上样吸附完毕后，用3BV 95％乙醇冲洗树脂未吸附的洗杂，最后用4BV二氧化碳乙醇水溶液解吸，减压回收溶剂，蒸馏后得到44.5g浓缩物，其中天然维生素E含量93.8％，生育三烯酚相对61.9％，此步骤天然维生素E收率96.0％。

实施例13-15

实施例13-15为分别按实施例12中的步骤通过离子交换色谱提取生育酚及生育三烯酚，其结果见下表3：

上文中描述了本发明的具体实施方式。但是在本领域中的普通技术人员能够理解，不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书限定的范围内。

Claims (10)

1.一种高纯度生育酚和生育三烯酚浓缩混合物的制备方法，其特征在于：所用原料为棕榈油脱臭馏出物，其中生育酚和生育三烯酚的总质量含量在0.1-5％，生育三烯酚的相对含量50-80％，采用如下步骤：

A)将棕榈油脱臭馏出物与甲醇混合溶解，滴加酸性催化剂进行甲酯化反应，然后添加去离子水终止反应，静止分层，分去下层醇、水和硫酸混合相，油相用热水水洗至中性，脱气待用；

B)向A步得到的反应液滴加碱性催化剂的甲醇溶液进行醇解反应，然后添加浓硫酸终止反应，再加入去离子水，静止分层，除去甲醇、水和硫酸混合相，并回收A和B步中的甲醇套用；

C)将B步得到的油相降温结晶，压滤得到植物甾醇粗结晶，滤液真空精馏回收其中的脂肪酸甲酯后得到质量含量在10-25％的生育酚和生育三烯酚浓缩混合液；

D)将C步得到的浓缩混合液利用有机溶剂萃取，冷析得到澄清生育酚和生育三烯酚混合溶液，回收有机溶剂后生育酚和生育三烯酚总质量含量为30-50％，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇或丙醇的水溶液；

E)将D步得到的生育酚和生育三烯酚混合溶液上离子交换色谱，所用的树脂为强碱性阴离子交换树脂，利用酸性解析剂洗脱，回收酸性解析剂中的溶剂，经蒸馏后得到质量含量在90-95％的生育酚和生育三烯酚浓缩混合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤A)中甲醇用量为棕榈油脱臭馏出物质量的0.5-2倍，酸性催化剂为浓硫酸，质量浓度≥95％，用量为棕榈油脱臭馏出物质量的0.02-0.1倍，温度为65-75℃，反应时间为1-12h；步骤B)中甲醇用量为棕榈油脱臭馏出物质量的0.5-2倍，碱性催化剂为甲醇钠，用量为棕榈油脱臭馏出物质量的0.02-0.2倍，温度为65-75℃，反应时间为1-12h。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤A)的反应时间为1-6h；步骤B)的反应时为1-6h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤C)中所述的油相降温结晶过程分为结晶与养晶步骤，油相以1-2℃/h的速度降温至15-20℃，然后在此温度下养晶12-24h；精馏所用的装置为填料式精馏塔，真空压力为10-50Pa，釜温200-240℃，顶温160-180℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征：步骤D)中所述的有机溶剂为乙醇水溶液。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤E)中，所述的强碱性阴离子交换树脂为大孔型或凝胶型强碱性阴离子交换树脂，粒径为20-50目。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤E)中，离子交换树脂柱层析所用填料直径与填料高度的比例为1：20。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是：步骤E)中，离子交换树脂柱层析所用填料直径与填料高度的比例为1：10。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤E)中，所述的酸性解析剂为二氧化碳的乙醇水溶液，所述的乙醇水溶液为95-99％乙醇。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是：步骤E)中，所述的乙醇水溶液为95％乙醇。