CN107325145B - 电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法 - Google Patents

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Abstract

一种电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法，将纯度高于75%的粗甾醇溶解在溶剂中，将该溶液置于磁通量密度为0‑1特斯拉的恒定的或变化的磁场中进行电磁诱导结晶，一次结晶测定纯度超过98%。纯度高于50%的粗甾醇通过相同方法一次结晶纯化能得到纯度超过90%的精制甾醇，本结晶方法工艺简单，提高了结晶速度和晶体品质。从而可提高生产效率，降低生产成本，同时产品质量也得到提高，适合制备超纯或标准的甾醇，可适用于产业化批量生产。

Description

电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法
技术领域
本发明涉及一种天然产物的结晶纯化方法，尤其涉及一种通过电磁场诱导结晶的甾醇结晶纯化方法。
背景技术
植物甾醇是以环戊烷多氢菲为骨架(又称甾核)的一类甾体化合物,其在结构上与胆甾醇相似,仅侧链不同。纯的植物甾醇在常温下为白色结晶粉末,无臭无味,在化学结构上是三萜类化合物,熔点可达130℃～140℃,不溶于水,有的在有机溶剂中也不易完全溶解。植物甾醇理化性质主要表现为疏水性,但因其结构上带有羧基基团,因而又具亲水性。鉴于此,表明植物甾醇具有乳化性,使其应用非常广泛。
近几十年来，由于美国、欧洲和日本等国家对植物甾醇在医药中应用的理论和技术上的突破，使甾醇的开发研究进入了鼎盛时期，世界精制混合甾醇的年产量已超过1000t。我国早在20世纪70年代就研制出了以牙周宁为代表的植物甾醇药品(有效含量为60％)。植物甾醇能够抑制人体对胆固醇的吸收、促进胆固醇的降解代谢、抑制胆固醇的生化合成等，并有抑制心血管疾病的功能。
植物甾醇还具有抗癌、抗肿瘤、消炎、提高免疫、调节生长、抗病毒等作用。此外，近年来研究证实植物甾醇还具有良好的抗氧化性，可用作食品抗氧化剂。同时在化妆品、烧烫伤中能促使细胞愈合，所以随着人们的生活水平不断提高，植物甾醇越来越受到人们重视并得到广泛使用。
植物甾醇主要来自油脂脱臭馏出物中进行提取，或从纸浆液塔尔油中分离出植物甾醇。混合植物甾醇中随侧链集团不同，种类繁多，结构复杂。在油脂脱臭馏出物中提取到的混合植物甾醇中主要含有谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇及菜籽甾醇等；大豆油、菜籽油脱臭物中其主要成分有脂肪酸、单甘酯、甾醇、VE及少量的烃类、酮、醛等。利用甾醇的结晶、重结晶分离其他杂质，使之得到合格的甾醇产品。植物甾醇粗品的精制已有大量的工艺研究，结晶纯化法所用的有机溶剂各有不同。
刘存存等在茶油脱臭馏出物中甾醇精制的研究中选取正己烷为结晶溶剂，一定条件下，通过一次结晶甾醇纯度为73.5％，三次重结晶甾醇纯度为89.3％。(刘存存,方学智,李宝才,王开良,姚小华.茶油脱臭馏出物中甾醇精制的研究[J].食品工业科技,2012)此种结晶方法一次结晶无法得到高纯度的甾醇，需要多次结晶，不利于提高生产效率；彭超在高纯度植物甾醇脂制备及放大工艺研究中采用溶剂结晶法，纯化制备了高纯度植物甾醇。通过单因素考察优化纯化条件，得到了结晶纯化植物甾醇最佳工艺参数：89％的植物甾醇在正己烷/乙酸乙酯溶剂中的结晶最佳工艺参数：料液比1：15，养晶时间4h，养晶温度5℃。植物甾醇纯度为98.23％(彭超.高纯度植物甾醇酯制备及放大工艺研究[D].天津工业大学,2016)。但此方法结晶速率较慢，且过程温度控制较麻烦，容易形成针状晶体与絮状物混合体系，影响晶体品质，此种方法不适合对低纯度植物甾醇进行提纯，适用范围小。
目前无直接从粗甾醇产品进行结晶的相关专利。
发明内容
本发明的目的是通过在溶剂结晶过程中添加电磁场诱导，旨在提高传统溶剂结晶法提取的甾醇结晶纯度和回收率的基础上提高晶核生成速率和晶体生长速率，从而缩短结晶时间，同时产品质量也可提高，利于工业化生产。
磁场是具有一种特殊能量的场，这种能量作用在物质上可以改变其微观结构，从而影响物质的物理化学性质。而流体的宏观性质与分子的势垒，分子内聚力(即吸引力)等性质有很大的关系。溶液经磁场处理后，分子势垒、分子内聚力发生变化，必然引起流体的宏观性质变化，从而影响溶液的结晶过程。甾醇是极性分子，电子在磁场力的作用下会发生偏转，分子从无序变为有序，使晶体品质得到提升。
本发明正是利用磁场这一特殊能量的场，提供一种制备高纯甾醇的电磁诱导结晶纯化的方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法,包括以下步骤：将粗甾醇溶解于溶剂中，外加磁场诱导下随水浴自然降温进行结晶，一次结晶即可制得90％以上的精制甾醇和98％以上的甾醇高纯品。
所述的溶剂是乙酸乙酯或乙酸乙酯与正己烷的混合物。
所述的外加磁场其磁通量密度为0.1～1特斯拉，这一外加磁场在结晶过程中可以是恒定的，比如自始至终维持0.1或1特斯拉等，也是可以变化的，比如由低到高的递增或由高到低的递减或高低高或低高低的交替变化等。
电磁诱导结晶可以在常温下进行，也可以在一定的温度条件下进行，当采用静态方式结晶时，该温度应为溶剂沸点以下的任一温度。将纯度高于75％的粗甾醇溶解在溶剂中，将该溶液置于磁通量密度为0.1～1特斯拉的恒定的或变化的磁场中进行电磁诱导结晶，一次结晶测定纯度超过98％。纯度高于50％的粗甾醇通过相同方法一次结晶纯化能得到纯度超过90％的精制甾醇。
具体的操作步骤如下：
1、首先将粗甾醇溶于有机溶剂中，在60℃左右溶解完全；
2、将甾醇溶液放入磁场，让甾醇溶液在磁场中随水浴自然冷却结晶；
3、结晶完成后过滤，用无水乙醇淋洗；
4、将过滤所得晶体于60～70℃下真空干燥，从而得到高纯度甾醇。
所述的结晶是甾醇溶液置于磁感应强度为0.1～1T的恒定的或变化的磁场中电磁诱导结晶。
所述电磁诱导结晶的温度为溶剂沸点以下的任一温度。
所用溶剂是乙酸乙酯时添加1％-10％的甲醇水溶液作为助溶剂，所述的甲醇水溶液由甲醇与水按体积比1：1的混合而得。
所述甾醇溶于有机溶剂时，甾醇与有机溶剂的料液比为1：10-1：25。
综上所述，本结晶纯化方法，包括甾醇自溶液中的结晶、干燥各单元过程，其特征在于：所述的结晶是甾醇溶液通过置于磁通量密度为0.1～1特斯拉的恒定的或变化的磁场中随水浴自然降温冷却电磁诱导结晶。
本电磁诱导结晶方法与传统的溶剂结晶法相比优点明显。相同温度条件下，达到同一纯度要求，本发明方法所需的时间较传统时间短，提高了结晶速度，晶体品质高，能明显的提高生产效率，节约成本，适用于工业化生产。
附图说明
图1为电磁诱导甾醇结晶HPLC图；
图2为无电磁诱导甾醇结晶HPLC图；
图3为经电磁诱导所得纯度99％精制甾醇；
图4为电磁诱导甾醇结晶流程图。
具体实施方式
现以90％、75％、50％植物甾醇为原料，非限定实施例叙述如下：
实施例一
1.实验组：将90％植物甾醇按1：10料液比溶于乙酸乙酯和正己烷混合溶液中，乙酸乙酯：正己烷＝2：1，60℃水浴溶解，搅拌降温至40℃后停止搅拌，放入磁通量密度为0.2特斯拉的磁场中随水浴自然降温，24min后开始出现针状晶体(以放入磁场时间开始计时到晶体开始析出停止计时)，8min后晶体量基本不变，将结晶溶液抽滤并用无水乙醇淋洗，过滤所得晶体于60℃下真空干燥。测得产品回收率为50.80％，纯度99.20％。
2.对照组：将90％植物甾醇按1：10料液比溶于乙酸乙酯和正己烷混合溶液中，乙酸乙酯：正己烷＝2：1，60℃水浴溶解，搅拌降温至40℃后停止搅拌，不加磁场诱导，随水浴自然冷却，58min后开始出现针状晶体，15min后晶体量基本不变，将结晶溶液抽滤并用无水乙醇淋洗，过滤所得晶体于60℃下真空干燥。测得产品回收率为44.57％，纯度98.05％。
实施例二
1.实验组：将75％植物甾醇按1：25料液比溶于乙酸乙酯中，加入甲醇水溶液10％，60℃水浴溶解，放入磁通量密度为0.6特斯拉的磁场磁场中，随水浴自然冷却，28min后开始出现针状晶体，9min后晶体量基本不变，结晶完全后，将结晶溶液抽滤并用无水乙醇淋洗，过滤所得晶体于60℃下真空干燥。测得产品回收率为79.52％，纯度98.42％。
2.对照组：将75％植物甾醇按1：25料液比溶于乙酸乙酯中，加入甲醇水溶液10％，60℃水浴溶解，不加磁场诱导，随水浴自然冷却，34min后开始出现针状晶体，16min后晶体量基本不变，结晶完全后，将结晶溶液抽滤并用无水乙醇淋洗，过滤所得晶体于60℃下真空干燥。测得产品回收率为70.70％，纯度95.86％。
实施例三
1.实验组：将50％植物甾醇按1：20料液比溶于乙酸乙酯中，加入甲醇水溶液10％，60℃水浴溶解，放入磁通量密度为1.0特斯拉的磁场中，随水浴自然冷却，65min后开始出现针状晶体，12min后晶体量基本不变,结晶完全后，将结晶溶液抽滤并用无水乙醇淋洗，过滤所得晶体于60℃下真空干燥。测得产品回收率为44.60％，纯度92.63％。
2.对照组：将50％植物甾醇按1：20料液比溶于乙酸乙酯中，加入甲醇水溶液10％，60℃水浴溶解，不加磁场诱导，随水浴自然冷却，89min后开始出现针状晶体，22min后晶体量基本不变,结晶完全后，将结晶溶液抽滤并用无水乙醇淋洗，过滤所得晶体于60℃下真空干燥。测得产品回收率为30.29％，纯度85.56％。
表1电磁诱导与不加电磁诱导甾醇结晶对比
Figure BDA0001358418320000051
结果显示：在传统溶剂结晶法基础上增加磁场诱导可以明显加快结晶速度,且回收率和纯度均有所提高。

Claims (4)

1.一种电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法,其特征在于，包括以下步骤：
a、首先将粗甾醇溶于有机溶剂中，在58-62℃溶解完全；所用的有机溶剂为乙酸乙酯，并添加1%~10%的甲醇水溶液作为助溶剂，所述的甲醇水溶液由甲醇与水按体积比1：1的混合而得；
b、将甾醇溶液放入磁场中，让甾醇溶液在磁场中接受电磁诱导随水浴自然冷却结晶；
c、结晶完成后过滤，用无水乙醇淋洗；
d、将过滤所得晶体于60~70℃下真空干燥，从而得到高纯度甾醇。
2.根据权利要求1所述的电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法，其特征在于:所述的磁场为磁通量密度为0.1~1特斯拉的恒定的或变化的磁场。
3.根据权利要求1所述的电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法，其特征在于:所述电磁诱导结晶的温度为溶剂沸点以下的任一温度。
4.根据权利要求1所述的电磁诱导植物甾醇结晶纯化方法，其特征在于：所述甾醇溶于有机溶剂时，甾醇与有机溶剂的料液比为1：10~1：25。
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