CN109072126A - 含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在抑制银盐溶液劣化的同时来制造高度不饱和脂肪酸的方法。含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:将包含银盐的水溶液投入至反应槽,与含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液接触;和自该反应槽回收已与该原料液接触的包含该银盐的水溶液,其中,将包含该银盐的水溶液向该反应槽的投入、与自该反应槽的回收同时进行。
Description
技术领域
本发明涉及含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法、和抑制用于该制造方法的银盐溶液的劣化。
背景技术
近年来,关于二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)、二十二碳五烯酸(DPA)等的高度不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA),其药理效果变得明确,被用作药品或健康食品的原料。通过化学合成获得PUFA并非容易,因此现状是,工业利用的大多数PUFA,通过来自富含PUFA的海洋生物的原料、例如由魚油等提取或纯化而制造。然而,由于来自生物的原料是碳数、双键的数目或位置、以及立体异构体的构成比等为不同的多种脂肪酸的混合物,因此PUFA的含量未必高。因此,以往需要由来自生物的原料选择性地纯化目标PUFA。
专利文献1~7中记载了:使包含PUFA的原料与包含银盐的水溶液接触而生成PUFA与银的络合物,在水相中洗脱之后,使用有机溶剂从该水相中提取PUFA的方法。专利文献1~7记载的方法中,将包含PUFA的原料投入至多量的银盐水溶液,适合的是,通过将其进行搅拌,增加该水溶液与包含PUFA的原料的接触,而促进PUFA与银的络合物的生成。然而,上述以往的方法,为了获得大量的PUFA,需要大规模设备,而且每次提取PUFA,必须回收与原料接触的银盐水溶液的批次,因此工业上不是有效的方法。另外,上述以往的方法中,由于银盐水溶液与氧的接触机会多,因此容易加速银盐水溶液的劣化。而且,原料中所含的过氧化物也会成为银盐水溶液劣化的原因(专利文献7)。已劣化的银盐水溶液,回收后,再生成银,进一步再加工成银盐,由此可以进行再利用。然而,由于银的再生费用和加工成银盐的费用昂贵,因此多量的银盐水溶液的使用及其劣化会增加PUFA的制造成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:专利第3001954号公报
专利文献2:专利第2786748号公报
专利文献3:专利第2935555号公报
专利文献4:专利第2895258号公报
专利文献5:特开2015-091940号公报
专利文献6:国际公开公报第2014/054435号
专利文献7:国际公开公报第2016/194360号。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明涉及提供可以更有效、低成本地制造PUFA,且可以抑制用于PUFA制造的银盐溶液的劣化的方法。
用于解决课题的手段
本发明人发现了下述的方法:在使用包含银盐的水溶液的PUFA的制造中,通过将该银盐溶液向反应槽的投入、与自反应槽回收已与原料油脂接触的该银盐溶液同时进行,可连续地实施PUFA与银的络合物的生成和包含该络合物的水相的回收。
另外,本发明人发现了:在使用包含银盐的水溶液的PUFA的纯化中,将包含该银盐的水溶液自包含PUFA的原料的上方投入,在该原料中下行的同时,与该原料接触,之后回收该水溶液,由此可以连续地进行PUFA与银盐的络合物的生成和包含该络合物的水相的回收。
而且,本发明人发现了:根据该方法,可以抑制PUFA的制造过程中的包含银盐的水溶液的劣化。而且,本发明还发现了:根据该方法,可以削减包含银盐的水溶液的使用量。
因此,本发明提供含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
将包含银盐的水溶液投入至反应槽,与含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液接触;和
自该反应槽回收已与该原料液接触的包含该银盐的水溶液,
其中,将包含该银盐的水溶液向该反应槽的投入、与自该反应槽的回收同时进行。
而且,本发明提供含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
通过将包含银盐的水溶液投入至含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液,并在该原料液中下降,而与该原料液接触;和
回收与该原料液接触之后的水溶液,
其中,与该原料液接触的该水溶液的温度为5~30℃,
将该水溶液的投入与回收同时进行。
而且,本发明提供用于制造含有高度不饱和脂肪酸的组合物的装置,所述装置具备第1反应槽,
该第1反应槽具备:原料液投入口,用于将含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将包含银盐的水溶液投入至该反应槽;水溶液回收口,用于回收与该原料液接触之后的水溶液;以及原料液回收口,用于回收与该水溶液接触之后的原料液,
其中,该原料液投入口在该第1反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第1反应槽的上部、且在该原料液投入口的上部,但设置于该原料液回收口的下部,
自该水溶液投入口所投入的包含该银盐的水溶液在该第1反应槽内朝向下方流动,而自该原料投入口所投入的该原料液在该第1反应槽内朝向上方流动,由此使该水溶液与该原料液在该反应槽内彼此对流(逆流)而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该反应槽外而被回收。
附图简述
[图1] A:基于平行流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的实例的模式图。B:具有将自分配槽(1)回收的原料液返回至反应槽的路径的装置的部分模式图。
[图2] 将银盐溶液作为分散相的基于对流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的实例的模式图。
[图3] 将银盐溶液作为连续相的基于对流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的实例的模式图。
[图4] 基于对流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的一个实施方式。
[图5] 银盐溶液重复使用所伴随的含有高度不饱和脂肪酸的组合物的脂肪酸组成的变化。A:EPA-E和DHA-E的面积百分值(%)、B:AA-E/EPA-E面积百分比和ETA-E/EPA-E面积百分比,横轴:重复次数。
[图6] 银盐水溶液重复使用所伴随的含有高度不饱和脂肪酸的组合物的脂肪酸组成的变化。A:EPA-E和DHA-E的面积百分值(%)、B:AA-E/EPA-E面积百分比和ETA-E/EPA-E面积百分比,横轴:重复次数。
[图7] 基于银盐溶液的重复使用的游离脂肪酸含量的经时性变化。
具体实施方式
以下,公开本发明的示例的实施方式。
[1] 含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
将包含银盐的水溶液投入至反应槽,与含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液接触;和
自该反应槽回收已与该原料液接触的包含该银盐的水溶液,
其中,将包含该银盐的水溶液向该反应槽的投入、与自该反应槽的回收同时进行。
[2] [1]所述的方法,其中,将前述包含银盐的水溶液向前述反应槽的投入、与前述原料液的接触、和自该反应槽的回收在低氧条件下进行。
[3] [1]或[2]所述的方法,其中,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液的氧化指标为POV 10以下、或AV 0.3以下。
[4] [1]~[3]的任一项所述的方法,其中,前述高度不饱和脂肪酸包含二十碳五烯酸或二十二碳六烯酸。
[5] [1]~[4]的任一项所述的方法,其中,在前述反应槽内,
前述包含银盐的水溶液以分散相存在,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料以连续相存在;或
前述包含银盐的水溶液以连续相存在,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料以分散相存在。
[6] [1]~[5]的任一项所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
将自前述反应槽回收的包含银盐的水溶液投入至提取槽、与有机溶剂接触;和
将该接触后的包含该银盐的水溶液自该提取槽回收,
其中,将包含该银盐的水溶液向该提取槽的投入、与自该提取槽的回收同时进行。
[7] [6]所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
将自前述提取槽回收的包含银盐的水溶液再次投入至前述反应槽。
[8] [6]或[7]所述的方法,其中,将前述包含银盐的水溶液向前述提取槽的投入、与前述有机溶剂的接触、和自该提取槽的回收在低氧条件下进行。
[9] [6]~[8]的任一项所述的方法,其中,在前述提取槽内,
前述包含银盐的水溶液以分散相存在,前述有机溶剂以连续相存在;或
前述包含银盐的水溶液以连续相存在,前述有机溶剂以分散相存在。
[10] [6]~[9]的任一项所述的方法,其中,前述有机溶剂为己烷或环己烷。
[11] 含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
通过将包含银盐的水溶液投入至含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液,并在该原料液中下降,而与该原料液接触;和
回收与该原料液接触之后的水溶液,
其中,与该原料液接触的该水溶液的温度为5~30℃,
该水溶液的投入与回收同时进行。
[12] [11]所述的方法,所述方法包括下述的步骤:
前述包含银盐的水溶液与前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液的接触,通过自第1反应槽的上部投入该水溶液的同时,自该第1反应槽的下部投入该原料液,使该水溶液与该原料液在该第1反应槽内彼此对流而接触,且包括下述的步骤:
前述水溶液的回收是将与该原料液接触之后的水溶液自该第1反应槽中的该原料的投入口的下部进行回收。
[13] [11]或[12]所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
通过将前述回收后的水溶液投入至有机溶剂,并在该有机溶剂中下降,而与该有机溶剂接触;和
回收与该水溶液接触之后的有机溶剂,
其中,与该有机溶剂接触的该水溶液的温度为30~80℃,
将该水溶液的投入与该有机溶剂的回收同时进行。
[14] [13]所述的方法,所述方法包括下述的步骤:
前述水溶液与前述有机溶剂的接触,通过自第2反应槽的上部投入前述回收后的水溶液的同时,自该第2反应槽的下部投入该有机溶剂,使该水溶液与该有机溶剂在该第2反应槽内彼此对流而接触,且包括下述的步骤:
前述有机溶剂的回收是将与该水溶液接触之后的有机溶剂自该第2反应槽中的该水溶液的投入口的上部进行回收。
[15] [13]所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
回收与前述有机溶剂接触之后的水溶液。
[16] [14]所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
将与前述有机溶剂接触之后的水溶液自前述第2反应槽中的该有机溶剂的投入口的下部进行回收。
[17] [15]所述的方法,其中,投入至前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液的包含银盐的水溶液,含有与前述有机溶剂接触之后所回收的水溶液。
[18] [16]所述的方法,其中,投入至前述第1反应槽的水溶液,含有自前述第2反应槽回收的水溶液。
[19] [12]~[18]的任一项所述的方法,其中,前述第1反应槽为密闭体系。
[20] [14]~[19]的任一项所述的方法,其中。前述第2反应槽为密闭体系。
[21] [11]~[20]的任一项所述的方法,其中,前述水溶液为分散相,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料为连续相。
[22] [13]~[21]的任一项所述的方法,其中,前述水溶液为分散相,前述有机溶剂为连续相。
[23] [21]或[22]所述的方法,其中,前述分散相为液滴或雾状。
[24] [11]~[23]的任一项所述的方法,其中,前述高度不饱和脂肪酸包含二十碳五烯酸或二十二碳六烯酸。
[25] [11]~[24]的任一项所述的方法,前述包含银盐的水溶液中的该银盐的浓度为30质量%以上。
[26] [11]~[25]的任一项所述的方法,其中,前述有机溶剂为选自己烷和环己烷的1种以上。
[27] 用于制造含有高度不饱和脂肪酸的组合物的装置,所述装置具备第1反应槽,
该第1反应槽具备:原料液投入口,用于将含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将包含银盐的水溶液投入至该反应槽;水溶液回收口,用于回收与该原料液接触之后的水溶液;以及原料液回收口,用于回收与该水溶液接触之后的原料液,
其中,该原料液投入口在该第1反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第1反应槽的上部、且在该原料液投入口的上部,但设置于该原料液回收口的下部,
自该水溶液投入口所投入的包含该银盐的水溶液在该第1反应槽内朝向下方流动,而自该原料投入口所投入的该原料液在该第1反应槽内朝向上方流动,由此使该水溶液与该原料液在该反应槽内彼此对流而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该反应槽外而被回收。
[28] [27]所述的装置,所述装置进一步具备第2反应槽,
该第2反应槽具备:有机溶剂投入口,用于将有机溶剂投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将自前述第1反应槽的水溶液回收口所回收的水溶液投入至该第2反应槽;水溶液回收口,用于回收与该有机溶剂接触之后的水溶液;以及有机溶剂回收口,用于回收与该水溶液接触之后的有机溶剂,
其中,该有机溶剂投入口在该第2反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第2反应槽的上部、且在该有机溶剂投入口的上部,但设置于该有机溶剂回收口的下部,
自该水溶液投入口所投入的该水溶液在该第2反应槽内朝向下方流动,而自该有机溶剂投入口所投入的该有机溶剂在该第2反应槽内朝向上方流动,由此该水溶液与该有机溶剂在该第2反应槽内彼此对流而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该第2反应槽外而被回收。
[29] [28]所述的装置,其中,将自前述第2反应槽回收的水溶液,自前述第1反应槽的水溶液投入口投入至前述第1反应槽。
[30] [27]~[29]的任一项所述的装置,前述第1或第2反应槽具备:用于调节在该反应槽内的水溶液温度的温度调节器。
[31] [27]~[30]的任一项所述的装置,其中,前述第1或第2反应槽具备:用于将自前述水溶液投入口所投入的水溶液制成分散相的液体分配器。
[32] [11]~[26]的任一项所述的方法,其中,使用[27]~[31]所述的装置来进行。
在本说明书中,高度不饱和脂肪酸(PUFA)是指,具有2个以上不饱和键的脂肪酸。作为PUFA的实例,可举出:亚油酸(LA,18:2n-6)、γ-亚麻酸(GLA,18:3n-6)、花生四烯酸(AA,20:4n-6)、α-亚麻酸(ALA,18:3n-3)、二十碳四烯酸(ETA,20:4n-3)、二十二碳五烯酸(DPA,22:5n-3)、二十碳五烯酸(EPA,20:5n-3)、二十二碳六烯酸(DHA,22:6n-3)等。本发明的含有PUFA的组合物的制造方法中,所制造的组合物中应该含有的PUFA,优选为选自EPA、DHA和DPA的至少1种、更优选为选自EPA和DHA的至少1种、进一步优选为EPA。
本发明的方法中,由于银盐在PUFA的双键部位形成络合物,而使PUFA在提取溶剂中的溶解性发生改变,利用该事实,将PUFA烷基酯进行分离纯化。该本发明的方法中,可以有效地分离纯化碳数为20以上的EPA、AA、ETA、DHA、或DPA的烷基酯。
作为本发明中所用的含有PUFA的组合物的原料,主要是来自天然物的油脂混合物,可举出上述的PUFA所包含的物质。作为这样的原料的实例,可举出:来自魚类等的海产动物或浮游生物的油脂、来自藻类等的微生物的油脂等,其中,优选来自沙丁鱼、黄鳍短须石首鱼等的魚类的油脂、和来自藻类的油脂。
本发明中所用的含有PUFA的组合物的原料是,相对于所含有的脂肪酸的总量,优选含有15质量%以上、更优选含有40质量%以上的目标PUFA(优选选自EPA、DHA和DPA的至少1种,更优选选自EPA和DHA的至少1种,进一步优选EPA)的油脂。该原料优选为EPA、DHA和DPA的合计含量尽可能高。从成本或获取容易度的方面考虑,该原料的EPA、DHA和DPA的合计含量,在所含有的总脂肪酸中,优选为65质量%以下、更优选为60质量%以下、进一步优选为55质量%以下即可。该原料中的PUFA可以以游离脂肪酸的形态存在,或者可以以单、二或三-甘油酯等的脂肪酸链的形态存在。
本发明的方法中,该原料中的PUFA进行了烷基酯化。优选该原料含有目标PUFA(优选选自EPA、DHA和DPA的至少1种,更优选选自EPA和DHA的至少1种,进一步优选EPA)的烷基酯。作为构成该PUFA的烷基酯的烷基,可举出:碳数1~6的直链状或支链状的烷基,优选为甲基或乙基,更优选为乙基。烷基酯化的程度越高越适合,原料中所含的目标PUFA(包含游离体)的总量中,可优选80%以上、更优选90%以上进行了烷基酯化。
含有该PUFA的烷基酯的原料可以如下制造:利用公知的方法,使含有PUFA的油脂与具有所期望的烷基的酸进行酯化反应。例如,可以通过将含有PUFA的甘油三酯的油脂进行皂化处理而简便地获得PUFA的烷基酯化物。或者,作为含有该PUFA的烷基酯的原料,可使用市售的油脂类。例如,优选使用将所含有的PUFA的种类或量进行了标准化的市售的来自魚油的油脂类等。
从本发明中所制造的含有PUFA的组合物的品质保持、和包含银盐的水溶液的劣化防止的观点考虑,关于本发明中所用的含有PUFA的烷基酯的原料,优选氧化指标低。脂质的氧化指标可以用过氧化值(POV)、酸值(AV,酸价)等表示。关于本发明中所用的含有PUFA的烷基酯的原料,POV(mEq/kg)优选为10以下、更优选为5以下,或者AV(mg/g)优选为0.3以下、更优选为0.2以下。进一步优选本发明中所用的含有PUFA的烷基酯的原料的POV为10以下且AV为0.3以下,更优选POV为5以下且AV为0.2以下。POV可以通过碘滴定法(ISO 3960:2007)等进行测定。AV可以通过氢氧化钾滴定法(ISO 660:2009)等进行测定。
本发明的方法中,使上述的含有PUFA的烷基酯的原料以液体(原料液)的形态与包含银盐的水溶液(在本说明书中也称为银盐溶液、或也简称为水溶液)接触。为了在与该银盐溶液接触时的温度下维持液体的状态,视需要,该原料可溶解或稀释于有机溶剂或其他油中。作为该有机溶剂,例如可举出:乙酸乙酯、氯仿、四氯化碳、二乙醚、己烷、环己烷等。
作为本发明的方法中所用的银盐溶液中所含的银盐,能够与PUFA的不饱和键形成络合物即可不受特别限制,例如可举出:硝酸银、高氯酸银、四氟硼酸银、乙酸银等。其中,优选硝酸银。作为该银盐溶液的溶剂,可举出:水、或水与甘油或乙二醇等具有羟基的化合物的混合介质,优选使用水。该银盐溶液中的银盐浓度为20质量%以上即可,优选为30质量%以上。优选的实施方式中,该银盐溶液中的银盐浓度为20~80质量%、优选为30~70质量%。
(1. 含有PUFA的组合物的制造方法)
本发明的含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
将包含银盐的水溶液投入至反应槽,与含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液接触;和
自该反应槽回收已与该原料液接触的包含该银盐的水溶液,
该方法中,将包含该银盐的水溶液向反应槽的投入、与包含该银盐的水溶液自反应槽的回收同时进行。
本发明的含有PUFA的组合物的制造方法中,将银盐溶液向原料油脂中的添加、及与原料油脂反应后的银盐溶液的回收同时且连续地进行。本发明的方法中,与基于以往的间歇方式的PUFA的制造方法不同,在每次回收PUFA时无需回收银盐溶液的操作。而且,根据本发明的方法,可以削减银盐溶液的使用量,而且可以抑制该银盐溶液的劣化。因此根据本发明,可以实现用于PUFA制造的设备的小规模化和削减成本。
(1-1. 络合物生成)
本发明的方法中,通过该原料液与银盐溶液的接触,形成PUFA与银的络合物(在本说明书中,也称为PUFA-银络合物)。所形成的络合物转移至水相、即银盐溶液的相中。因此,通过回收与原料液接触的银盐溶液,可以获取包含PUFA-银络合物的溶液。
本发明的方法中,该原料液与银盐溶液的接触,主要在用于形成PUFA-银络合物的第1反应槽(PUFA与银盐接触的场所,在以下的本说明书中也简称为反应槽)内进行。该本发明的方法中,将银盐溶液投入至反应槽,在该反应槽内与含有PUFA的烷基酯的原料液接触。
与该原料液接触时的银盐溶液的温度优选为5~30℃、更优选为15~30℃。作为用于将与原料液接触时的银盐溶液的温度维持在上述范围的方法,可举出:将该原料液和/或银盐溶液加温或冷却至上述范围之后,使它们接触的方法;将用于使该原料液与银盐溶液接触的反应槽的温度维持在上述范围的方法;和它们的方法的组合。
本发明的方法中,将银盐溶液向反应槽的投入和与原料液的接触、以及自反应槽回收已与该原料液接触的包含络合物的银盐溶液同时进行。因此,本发明的方法中,无需如以往法的间歇方式那样将络合物生成反应后的反应槽的银盐溶液进行全部交换,可以在持续进行银盐溶液向原料液的投入和与原料液的接触的同时,持续进行包含络合物的银盐溶液的回收。换言之,本发明的方法中,原料液与银盐溶液的接触和包含络合物的银盐溶液的回收可以连续地(即以连续方式)进行。
本发明的方法中,可以将含有PUFA的烷基酯的原料液连续地或间断地投入至反应槽。优选:本发明的方法中,将原料液向反应槽的投入、和已与银盐溶液接触的该原料液的回收同时进行。更优选:该原料液的投入和回收的工序,以连续方式且与上述的银盐溶液的投入和回收的工序同时进行。或者,本发明的方法中,可每隔一定时间将反应槽的原料液的一部分或全部进行交换。例如,可以预先用原料液填满反应槽,然后对于该反应槽将银盐溶液同时地投入和回收的工序进行一定时间。而且,可以依次重复该反应槽中的原料液的填充或交换、及对于该反应槽将银盐溶液同时地投入和回收的工序。
向反应槽的银盐溶液和原料液的投入,优选经由与该反应槽流体连通(流体連絡)的流路(在以下的本说明书中,称为投入路)来进行。该投入路用于银盐溶液的投入和原料液的投入而分别地设置,各自使银盐溶液和原料液的供给源与该反应槽流体连通。该投入路中,可以设有阀门、泵、阀等。另外,该投入路的各自可与反应槽直接连接,或者可在彼此连接在一起后再与反应槽连接。
投入至反应槽的银盐溶液和原料液可以各自在反应槽内形成连续相或分散相。一个实施方式中,在反应槽内,原料液以连续相存在,银盐溶液以分散相存在。此时,该银盐溶液的分散相优选可以是分散于该原料液的连续相中的液滴。另一个实施方式中,在反应槽内,原料液以分散相存在,银盐溶液以连续相存在。此时,该原料液的分散相优选可以是分散于该银盐溶液的连续相中的液滴。在银盐溶液或原料液的分散相的形成中,可以使用可使液体分散的任意方法。例如可以使用下述的方法:在原料液为连续相、银盐溶液为分散相的情况下,向填满原料液(连续相)的反应槽中滴加银盐溶液或自喷嘴等进行喷射的方法;使用振动机、搅拌机等将反应槽内的溶液进行搅拌,而使银盐溶液微细化的方法;使银盐溶液通过液体分配器或多孔分散板等而进行微细化的方法等。在原料液为分散相的情况下也同样。
或者,在反应槽内,银盐溶液与原料液均可以连续相存在。一个实施方式中,反应槽内的银盐溶液贯流(貫流,run through)原料液的连续相中。另一个实施方式中,银盐溶液与原料液的各自的液流存在于反应槽内,该液流可以是彼此接触的对流或平行流。
投入至反应槽的银盐溶液即便是连续相和分散相的任一状态,在反应槽内移动的同时也可与原料液接触,成为含有已生成的PUFA-银络合物。一个实施方式中,包含该络合物的银盐溶液与原料液一起自反应槽流出。另一个实施方式中,包含该络合物的银盐溶液聚集于反应槽的下部而形成连续水相,自反应槽回收该连续水相。
在反应槽内的银盐溶液的移动方向受到银盐溶液的喷射、振动、搅拌等操作的影响,但可以通过在反应槽的银盐溶液的投入口和回收口的设置而大致确定。
如果增加在反应槽内的银盐溶液与原料液的接触频率,则可以促进PUFA与银的络合物的形成。接触频率可以通过变更反应槽的容量、在反应槽内的原料液与银盐溶液的容量比、对于反应槽所投入和回收的银盐溶液或原料液的流量或流速、银盐溶液或原料液的分散相的大小(液滴的粒径等)等进行调节。优选的实施方式中,关于反应槽的尺寸,容量为1cm3~10m3左右,且在反应槽的银盐溶液或原料液的投入口与回收口的距离为15~400cm左右。优选对于反应槽所投入和回收的银盐溶液的流量为100~5000g/秒左右。优选反应槽内流动的银盐溶液与原料液的容量比调节成1:0.25~1左右。优选反应槽内的银盐溶液与原料液的任一者形成分散相,另一者形成连续相。均为分散相的情况下,反应槽内的分散相也优选调制成0.05~5mm左右的粒径(50%粒径,在以下的本说明书中同样)的液滴。另外,关于原料液和银盐溶液的反应槽内保持时间,即便它们为分散相或连续相的任一相,也优选为1~300秒左右。
关于自反应槽中回收银盐溶液和原料液,优选经由与反应槽流体连通的流路(以下,在本说明书中,称为回收路)来进行。该回收路用于银盐溶液的回收和原料液的回收而分别地设置。该回收路中,可以设有阀门、泵、阀等。另外,该回收路可分别与反应槽直接连接,或者可与后述的和反应槽连接的分配槽等连接。
在使包含络合物的银盐溶液与原料液一起自反应槽流出的情况下,从所流出的液体中分取银盐溶液。优选将自反应槽流出的包含原料液和银盐溶液的液体转移至分配槽,在此分配成原料液的相(有机相)和银盐溶液的相(水相)。如果分取所分配的水相,则可以回收包含络合物的银盐溶液。而且,如果分取所分配的有机相,则可以回收使用后的原料液。关于自分配槽回收银盐溶液和原料液,可以通过连接于分配槽的各自的回收路来进行。为了容易地回收所分配的有机相和水相,优选自分配槽的银盐溶液的出口设置于该分配槽的底面或下部壁面,原料液的出口设置于该分配槽的上面或上部壁面。另外优选:银盐溶液可自设置于分配槽内的下部、优选底面上的喷嘴进行吸引,而自分配槽进行回收。
在回收聚集于反应槽内的包含络合物的银盐溶液的连续水相的情况下,银盐溶液回收路直接与该反应槽连接,自那里回收银盐溶液。而且,将原料液回收路与该反应槽连接,自那里也可回收原料液。优选:银盐溶液回收路设置于该反应槽的底面或下部壁面,该原料液回收路设置于该反应槽的上面或上部壁面。另外优选:自银盐溶液回收路用在反应槽内的下部、优选底面上伸出的喷嘴进行吸引,由此也可自反应槽回收银盐溶液。在将银盐溶液和原料液的回收路设置于反应槽的情况下,为了容易地回收反应后的银盐溶液和原料液,优选银盐溶液的回收路连接于原料液的投入口的下方,且原料液的回收路连接于银盐溶液的投入口的上方。
作为本发明中可用的反应槽的优选实施方式的一个例子,可举出:静止型流体混合器(用于在内部进行流体混合的具备叶片、翅片等的静态混合器、液体连续搅拌机(in-line mixer)等)、压入型混合器(具备文丘里孔(venturi orifice)的液体连续搅拌机等)、Element积层型混合器(用于流体混合的具备具有多个贯通孔的积层体的液体连续搅拌机等)、具备具有多孔分散板或搅拌体的反应塔的液液提取装置等。作为静止型流体混合器的实例,可举出:静态混合器(T-3、-4型、N10型、N60型等;株式会社NORITAKE COMPANYLIMITED)、液体连续搅拌机(TD型;株式会社北斗)、OHR混合器(MX10型;株式会社OHR流体工学研究所)等。作为压入型混合器的实例,可举出:VR管线搅拌器(VRX10、VRX20等;株式会社名古屋大岛机械)等。作为Element积层型混合器的实例,可举出:MSE静态混合器(Aisel株式会社)等。作为液液提取装置的实例,可举出:特开2004-243203号公报或特开平5-200260号公报中所记载的液液提取装置等。然而,本发明中可使用的反应槽的实例不限于这些。
本发明的方法中所用的反应槽可为1个槽,也可为流体连通的2个以上槽的组合。例如,可以将上述的静止型流体混合器、压入型混合器、Element积层型混合器、液液提取装置等单独使用、或2种以上组合使用。在将2个以上的槽组合使用的情况下,将自第1槽回收的包含络合物的银盐溶液投入至另一槽中,与内部的原料液接触,在那里蓄积已形成的络合物。其后,将该银盐溶液投入至另外的槽中与原料液接触、或者转移到分配槽或后述的提取槽中。
自反应槽回收的有机相(原料液)中也可以包含未进行络合物化的PUFA。因此,将已回收的有机相投入至该第1、别一、或另外的反应槽中,再次与银盐溶液接触,由此将该未进行络合物化的PUFA转化成PUFA-银络合物,可以与银盐溶液一同回收。所得的银盐溶液可以与上述同样地从有机相中分配而进行回收。也可以将已回收的银盐溶液与在前述的程序中所得的包含PUFA-银络合物的银盐溶液合在一起,供于后述的PUFA烷基酯的提取步骤,或者也可以将已回收的银盐溶液单独地供于该提取步骤。
优选以上的本发明的方法的程序在低氧条件下进行。关于低氧条件,例如可以如下达成:将本发明的方法的体系(例如,反应槽、投入路、回收路、分配槽等)与外界气体隔离的密闭体系;将该反应槽、投入路、回收路、分配槽等的内部置于氮气氛下;在该反应槽、投入路、回收路、分配槽等中填满液体(原料液或银盐溶液)等。优选将该反应槽、投入路、回收路、分配槽与外界气体隔离的密闭体系,且向其中填满原料液或银盐溶液。在均以连续方式进行对于反应槽的银盐溶液和原料液的投入和回收的情况下,一旦在体系中填满液体,则可以维持低氧状态。优选本发明中的低氧条件是指,氧浓度不足0.4%、更优选为0.1%以下的条件。另外,优选本发明的方法在避光下进行。通过将本发明的方法在低氧条件和/或避光下进行,可以抑制银盐溶液的pH降低、或原料液和银盐溶液中的油脂的氧化,可以防止银盐溶液的劣化或所纯化的含有PUFA的组合物的劣化。
(1-2. PUFA烷基酯的提取)
可以使用有机溶剂从以上的程序中所回收的包含PUFA与银的络合物的银盐溶液中提取PUFA烷基酯。因此,本发明的含有PUFA的组合物的制造方法,可以进一步包括下述的步骤:使用有机溶剂从自反应槽回收的银盐溶液中提取PUFA烷基酯。
PUFA烷基酯的提取程序可以按照专利文献1~4中所记载的方法等的通常程序来进行。更详细而言,使自反应槽回收的包含PUFA-银络合物的银盐溶液与有机溶剂接触。通过该接触,该银盐溶液中的PUFA烷基酯被提取至有机溶剂中。通过回收已与该银盐溶液接触的有机溶剂,可以获取PUFA烷基酯。
作为用于该提取的有机溶剂,可举出:己烷、醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氯仿、环己烷、苯、甲苯、二甲苯等的对EPA、DHA、DPA等烷基酯的溶解性高且可与水分离的溶剂,优选己烷或环己烷。
优选:将自反应槽回收的银盐溶液转移到用于银盐溶液与有机溶剂接触的第2反应槽(在以下的本说明书中,也称为提取槽)中,在这里与有机溶剂接触。对于提取槽的银盐溶液或有机溶剂的投入和回收可以以间歇方式进行,但优选以连续方式进行。优选:本发明的方法中,将有机溶剂向提取槽的投入、自反应槽回收的银盐溶液向提取槽的投入、银盐溶液与有机溶剂的接触、自提取槽回收接触后的有机溶剂和银盐溶液同时进行。
银盐溶液向提取槽的投入,经由将上述的反应槽或分配槽与该提取槽流体连通的流路(在以下的本说明书中,称为连通路)来进行。另外,有机溶剂向提取槽的投入,优选经由流体连通有机溶剂的供给源与该提取槽的流路(在以下的本说明书中,称为有机溶剂投入路)进行。该连通路和有机溶剂投入路中可以设有阀门、泵、阀等。另外,该连通路和有机溶剂投入路,可各自与提取槽直接连接,或者可在彼此连接在一起之后再与提取槽连接。
投入至提取槽的银盐溶液和有机溶剂,可以分别在提取槽内形成连续相或分散相。一个实施方式中,在提取槽内,有机溶剂以连续相存在,银盐溶液以分散相存在。此时,该银盐溶液的分散相优选可以是分散于该有机溶剂的连续相中的液滴。另一个实施方式中,在提取槽内,有机溶剂以分散相存在,银盐溶液以连续相存在。此时,该有机溶剂的分散相优选可以是分散于该银盐溶液的连续相中的液滴。银盐溶液或有机溶剂的分散相的形成中,可以使用如上述(1-1)中所述的可使液体分散的任意方法。或者,在提取槽内,银盐溶液与有机溶剂均以连续相存在。一个实施方式中,提取槽内的银盐溶液贯流有机溶剂的连续相中。另一个实施方式中,银盐溶液与有机溶剂的各自的液流存在于提取槽内,该液流可以是彼此接触的对流或平行流。
作为提取槽的适合的例子,可举出:上述(1-1)中所述的静止型流体混合器、压入型混合器、Element积层型混合器、液液提取装置等。另外,该提取槽可为1个槽,也可以是流体连通的2个以上槽的组合。例如,可以将上述的静止型流体混合器、压入型混合器、Element积层型混合器、液液提取装置等单独使用、或2种以上组合使用。在组合使用2个以上槽的情况下,将自第1槽回收的银盐溶液投入至另一槽中,与内部的有机溶剂接触,提取剩余的PUFA。其后,该银盐溶液,视需要,转移到另外的一个提取槽或分配槽中,然后进行回收。
与有机溶剂接触时的银盐溶液的温度优选为30~80℃、更优选为50~70℃。作为用于将与有机溶剂接触时的银盐溶液的温度维持在上述范围的方法,可举出:将银盐溶液和/或有机溶剂加温至上述范围之后,使它们接触方法;将提取槽的温度维持在上述范围的方法;和这些方法的组合。
如果增加在提取槽内的银盐溶液与有机溶剂的接触频率,则可以促进PUFA烷基酯的提取。优选的实施方式中,关于提取槽的尺寸,容量为1cm3~10m3左右,且在提取槽的银盐溶液或有机溶剂的投入口与回收口的距离为15~400cm左右。优选:对于提取槽投入和回收的银盐溶液的流量优选为100~5000g/秒左右。优选流动在提取槽内的银盐溶液与有机溶剂的容量比调节成1:1~3左右。优选提取槽内的银盐溶液与有机溶剂的任一者形成分散相、另一者形成连续相。在均为分散相的情况下,提取槽内的分散相也优选调制成粒径0.05~5mm左右的液滴,另外,关于银盐溶液和有机溶剂在提取槽内的保持时间,它们是分散相或连续相的任一项,均优选为1~300秒左右。
通过银盐溶液与有机溶剂的接触,该银盐溶液中的PUFA烷基酯被提取至有机溶剂中。接触后的银盐溶液与有机溶剂,可自提取槽汇总在一起而回收,也可分别地回收。自提取槽回收银盐溶液和有机溶剂,可以优选以与上述(1-1)中所述的自反应槽回收液体同样的程序来进行。
例如,在将银盐溶液与有机溶剂自提取槽汇总在一起而回收的情况下,从已回收的液体中分取包含PUFA烷基酯的有机溶剂。优选:将自提取槽回收的液体转移到第2分配槽中,分配成有机溶剂的相(有机相)和银盐溶液的相(水相)。如果分取已分配的有机相,则可以回收包含PUFA烷基酯的有机溶剂。此外,如果分取已分配的水相,则可以回收使用后的银盐溶液。自第2分配槽回收银盐溶液和有机溶剂,可以通过连接于该分配槽的各自的回收路来进行。为了容易地回收已分配的有机相和水相,优选:自第2分配槽的银盐溶液的出口设置于该分配槽的底面或下部壁面,有机溶剂的出口设置于该分配槽的上面或上部壁面。另外优选:关于银盐溶液,可自设置于第2分配槽内的下部、优选底面上的喷嘴进行吸引,自该分配槽进行回收;关于有机溶剂,可自设置于第2分配槽内的上部的喷嘴进行吸引,自该分配槽进行回收。
另外,例如,在自提取槽分别回收银盐溶液和有机溶剂的情况下,优选:将银盐溶液回收路设置于该提取槽的底面或下部壁面,另一方面,将有机溶剂回收路设置于该提取槽的上面或上部壁面。为了容易地回收反应后的银盐溶液和有机溶剂,优选:银盐溶液的回收路连接于有机溶剂的投入口的下方,且有机溶剂的回收路连接于银盐溶液的投入口的上方。
为了防止已提取的PUFA烷基酯或银盐溶液的氧化,上述PUFA烷基酯提取的程序也优选在低氧条件下和/或避光下进行。优选将该程序的体系(例如提取槽、连通路、有机溶剂投入路、回收路、第2分配槽等)置于低氧条件和/或避光下。低氧条件可以以与上述(1-1)中所述的程序同样的程序而达成。
(1-3. 抑制银盐溶液的劣化和再利用)
本发明的含有PUFA的组合物的制造方法中,通过将对于反应槽的银盐溶液的投入和回收的工序、以及视需要对于提取槽的银盐溶液的投入和回收的工序同时(即以连续方式)进行,优选将从银盐溶液向反应槽的投入到自提取槽回收银盐溶液为止的工序以连续方式进行,可以大幅地抑制银盐溶液的pH降低或原料液和银盐溶液中的油脂氧化、和基于它们的银盐溶液的劣化或已纯化的含有PUFA的组合物的劣化。例如,以往的间歇方式中,认为在反应槽内的原料液与银盐溶液的搅拌混合、或反应后的银盐溶液的批次回收的过程中银盐溶液容易氧化,该氧化会导致银盐溶液的劣化。另一方面,如本发明的连续方式中,在反应槽内或反应后的银盐溶液的回收过程中,可以极大地减少银盐溶液与外界气体的接触,因此可以抑制因氧化而导致的银盐溶液的劣化。
因此,本发明的方法中,可以将自提取槽回收的银盐溶液进行再利用。更详细而言,本发明的方法中,可以将自提取槽回收的银盐溶液直接、或适宜调制银盐的浓度后,再次投入至反应槽,与原料液接触。本发明的方法的优选实施方式中,投入至反应槽的银盐溶液含有与有机溶剂接触之后自提取槽回收的银盐溶液。
因此,优选的实施方式中,本发明的含有PUFA的组合物的制造方法可以是下述的方法:使银盐溶液在反应槽与提取槽之间进行循环,同时将该银盐溶液与原料液的接触、及由此所得的包含络合物的银盐溶液与有机溶剂的接触连续地进行。该方法中,使自反应槽回收的银盐溶液与有机溶剂接触,从该银盐溶液中提取PUFA烷基酯之后,将与该有机溶剂接触的银盐溶液自提取槽回收,再次投入至该反应槽。再次投入至反应槽的银盐溶液与原料液接触,形成PUFA-银络合物。本发明的方法中,银盐溶液优选可以重复使用10次以上、更优选30次以上、进一步优选70次以上、进一步优选100次以上、进一步优选300次以上。需说明的是,关于本发明中的银盐溶液的重复使用的“使用”是指,适用于自将银盐溶液向反应槽的投入到自提取槽的回收为止的一系列工序,将该工序进行1次是指,相当于银盐溶液的“1次”使用。每次该工序中,银盐溶液与PUFA接触的时间(后述的实施例中所示的PUFA接触时间、即自将银盐溶液投入至原料液的时间点到利用有机溶剂从银盐溶液中提取含有PUFA乙酯的组合物为止的时间)是以平均计优选为10分以内、更优选为5分以内。
关于银盐溶液的劣化程度,可以以银盐溶液的pH或色调、或银盐溶液中所含的游离脂肪酸量、或该溶液的pH或加德纳色数等为指标进行测定。例如,未使用的银盐溶液通常是pH为约7,无色透明,且不含游离脂肪酸,但伴随使用而劣化,同时pH降低,成为带有黄色~褐色的色调,且游离脂肪酸量增加。溶液的游离脂肪酸量可以利用后述的参考例2中所记载的方法进行测定。根据本发明的方法,可以将10次重复用于络合物形成和PUFA烷基酯提取的工序之后的银盐溶液的游离脂肪酸量抑制在优选为5mEq/L以下、更优选为3mEq/L以下。进一步优选可以将100次重复使用后的银盐溶液的游离脂肪酸量抑制在优选为50mEq/L以下、更优选为20mEq/L以下。
银盐溶液的加德纳色数可以按照日本工业标准JIS K0071“化学制品的色试验方法”进行测定。是指,溶液的加德纳色数越高,银盐溶液越劣化。本发明的方法中使用的银盐溶液,即使在30次以上左右重复使用之后,加德纳色数也为5左右,即使进一步重复使用,加德纳色数也不会达到9以上。相对于此,以往的间歇法中使用的银盐溶液,15次左右的重复使用会使加德纳色数上升至11以上。这表明,与间歇法相比,本发明的方法中,非常不容易产生银盐溶液的劣化。
另外,本发明的含有PUFA的组合物的制造方法中,通过连续方式的采用和银盐溶液的再利用,与以往法(间歇方式)相比,可以降低PUFA提取所必要的银盐溶液的量。优选的实施方式中,本发明的方法中,与以往法相比,可以使PUFA提取所必要的银盐溶液的量降低至1/2~1/20左右、优选1/5~1/10左右。
(1-4. 含有PUFA的组合物的分离)
本发明中,上述程序中所回收的包含PUFA烷基酯的有机溶剂,以含有PUFA的组合物形式获取。该含有PUFA的组合物,含有从原料液中分离的PUFA、优选EPA、AA、ETA、DHA、或DPA的烷基酯。已回收的有机溶剂,视需要,可以通过浓缩、色谱、蒸馏等进一步进行纯化。通过本发明的方法而得的含有PUFA的组合物,在所含有的总脂肪酸中,优选含有70质量%以上、更优选80质量%以上的选自EPA、DHA和DPA的至少1种的PUFA的烷基酯、更优选EPA和/或DHA的烷基酯,进一步优选含有50质量%以上、更优选70质量%以上的EPA的烷基酯。
另外,本发明的方法中,已回收的有机溶剂可以通过浓缩、色谱、蒸馏等分离PUFA烷基酯之后,再用于PUFA烷基酯的提取。更详细而言,可以将分离PUFA烷基酯的有机溶剂直接、或与新鲜的有机溶剂混合之后,再次投入至提取槽,与银盐溶液接触。
基于本发明的连续方式的含有PUFA的组合物的制造方法中,无需如以往法(间歇方式)那样进行包含络合物的银盐溶液或包含PUFA的有机溶剂的回收操作,且为了该回收无需停止络合物生成反应或PUFA提取操作。另外,本发明的方法中,可以抑制银盐溶液的劣化,且可以降低银盐溶液的使用量。因此,本发明提供高效率且低成本的PUFA制造法。
(2. 用于制造含有PUFA的组合物的装置)
作为本发明的优选实施方式,在图1~图3中,公开了使用基于平行流式和对流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的、含有PUFA的组合物的制造程序的模式图。
图1A显示平行流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的模式图。图1A中,反应槽和提取槽为静止型流体混合器,具备用于在内部进行流体混合的叶片。反应槽与原料液供给源和银盐溶液供给源流体连通。投入至反应槽的原料液和银盐溶液,利用叶片的搅拌作用进行混合而彼此接触。通过调节所搅拌的原料液和银盐溶液的量,可以生成原料液或银盐溶液的液滴。一个实施方式中,反应槽内的原料液为连续相,银盐溶液为液滴状。另一个实施方式中,反应槽内的原料液为液滴状,银盐溶液为连续相。另外的一个实施方式中,反应槽内的原料液和银盐溶液均为连续相。反应槽在液体投入口的相反侧与分配槽(1)连通,因此投入至反应槽的液体被缓慢地转移到分配槽(1)中。分配槽(1)中,原料液(有机相)分离为上层,包含络合物的银盐溶液(水相)分离为下层。上层的原料液被回收,下层的银盐溶液被转移到提取槽中。
图1A中,提取槽与分配槽(1)的下层和有机溶剂供给源流体连通。投入至提取槽的原料液和银盐溶液,利用叶片的搅拌作用进行混合而彼此接触。一个实施方式中,提取槽内的有机溶剂为连续相,银盐溶液为液滴状。另一个实施方式中,提取槽内的有机溶剂为液滴状,银盐溶液为连续相。另外的一个实施方式中,提取槽内的有机溶剂与银盐溶液均为连续相。提取槽在液体投入口的相反侧与分配槽(2)连通,因此投入至提取槽的液体被缓慢地转移到分配槽(2)中。分配槽(2)中,包含PUFA的有机溶剂(有机相)分离为上层,银盐溶液(水相)分离为下层。上层的有机溶剂被回收,含有PUFA的组合物被纯化或浓缩。下层的银盐溶液返回至银盐溶液供给源,再次投入至反应槽。
图1B是显示与图1A同样结构的用于制造含有PUFA的组合物的装置中的、仅反应槽和分配槽(1)的部分的模式图。图1B的装置中,设置了将自分配槽(1)回收的原料液(有机相)返回至反应槽的路径。
图2显示对流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的模式图。图2中,反应槽和提取槽为反应塔。反应槽与原料液供给源和银盐溶液供给源流体连通。银盐溶液自反应槽的上部投入并向下方移动,原料液自反应槽的下部投入并向上方移动,由此产生对流而使原料液与银盐溶液接触。关于银盐溶液,移动中为液滴状(分散相),但聚集于反应槽的下层而形成连续水相。该连续水相被转移到提取槽中。原料液自反应槽上部被回收。
图2中,提取槽与反应槽的下层和有机溶剂供给源流体连通。自反应槽回收的银盐溶液,自提取槽的上部投入并向下方移动,有机溶剂自提取槽的下部投入并向上方移动,由此产生对流而使有机溶剂与银盐溶液接触。关于银盐溶液,移动中为液滴状(分散相),但聚集于提取槽的下层而形成连续水相。上层的有机溶剂被回收,含有PUFA的组合物被纯化或浓缩。下层的银盐溶液返回至银盐溶液供给源,再次投入至反应槽。
图3显示另外的对流式的用于制造含有PUFA的组合物的装置的模式图。图3的装置的基本构成与图2的装置同样,但在图3中,反应槽和提取槽的银盐溶液为连续相,原料液和有机溶剂为液滴状(分散相)。
图1~3中,反应槽、提取槽、分配槽、和连接它们的流路为密闭体系且填满液体。如图1所示,反应槽和提取槽的内部温度可以通过分别设置的冷却剂或加热介质进行控制。另外,如图1所示,对于反应槽和提取槽的液体的投入和回收的速度和量可以通过泵进行控制。图2~3的银盐溶液为自由下落,但根据液滴的大小或释放量,可以调节原料液与银盐溶液的接触频率。图1~3的装置中,对于反应槽和提取槽,所投入和回收的银盐溶液优选流量为100~5000g/秒左右。另外,在反应槽和提取槽内的银盐溶液为分散相的情况下,优选调制成粒径0.05~5mm左右的液滴。
优选的实施方式中,关于图1~3的装置中的反应槽和提取槽的尺寸,容量为1cm3~10m3左右,且在反应槽和提取槽的银盐溶液的投入口与回收口的距离为15~400cm左右。另外,关于图1~3的装置中的银盐溶液的PUFA接触时间,每次使用以平均计优选为10分钟以内、更优选为5分钟以内。如图1~3所示,本发明中所用的含有PUFA的组合物的制造方法中,通过将对于反应槽和提取槽的银盐溶液的投入和回收同时且连续地进行,可以连续地提取含有PUFA的组合物,因此无需如以往的间歇方式中所采用的大规模的反应槽。根据本发明,可以使PUFA制造所需的设备小规模化。
(3. 基于对流式的含有PUFA的组合物的制造方法的示例的实施方式)
(3-1. 制造方法)
本项中,公开了基于对流式的、本发明的含有PUFA的组合物的制造方法的示例的实施方式。本实施方式的本发明的方法包括以下的步骤:
将包含银盐的水溶液投入至含有PUFA的烷基酯的原料液中,在该原料液中下降,由此与该原料液接触;和
回收与该原料液接触之后的水溶液。
根据本实施方式的方法,可以持续地进行使用银盐的高度不饱和脂肪酸的纯化。该方法中,可以削减包含银盐的水溶液的使用量,并且在每次回收高度不饱和脂肪酸时无需回收包含银盐的水溶液批次的操作。该方法改善了高度不饱和脂肪酸的制造效率和成本。
本实施方式的方法中,与含有该PUFA的烷基酯的原料液接触时的银盐溶液的温度优选为5~30℃、更优选为15~30℃。作为用于使与原料液接触时的银盐溶液的温度维持在上述范围的方法,可举出:将该原料液和/或银盐溶液加温或冷却至上述范围之后,使它们接触的方法;将用于使该原料液与银盐溶液接触的反应槽的温度维持在上述范围的方法;和这些方法的组合。
优选含有该PUFA的烷基酯的原料液在反应槽内形成具有规定高度的连续相。该银盐溶液可为贯流该原料液的连续相中的连续相,但优选为分散相。该分散相可以是液滴状或雾状的形态。该银盐溶液的分散相的形成中,可以使用可使水溶液分散的任意方法。例如可以使用下述的方法:自喷嘴等喷射的方法;使用振动机等对银盐溶液的投入路径施加振动而将银盐溶液进行微细化的方法;使用液体分配器或多孔分散板等而将银盐溶液进行微细化的方法等。该银盐溶液可以自该原料液的连续相内、其上面、或其之上进行投入,但优选投入至该原料液的连续相内的上部。
本实施方式的方法中,若将银盐溶液投入至反应槽内的原料液中,则由于比重的不同,该银盐溶液在该原料液中下降的同时与该原料液接触。通过该接触,而形成PUFA-银络合物。
如果延长该银盐溶液与原料液的接触时间(原料液中保持时间),则可促进PUFA与银盐的络合物的形成。接触时间可以通过变更原料液的连续相的高度、银盐溶液的流速、银盐溶液的分散相的大小(液滴的粒径等)等进行调节。例如,原料液是高度为30cm以上、优选高度为50~300cm的连续相,且银盐溶液调制成粒径0.01~0.2cm左右的液滴,例如在分散相形成中使用喷嘴的情况下,每个喷嘴以流量0.1~50g/分钟滴加至该原料液中。通过设置多个喷嘴可以增加流量。原料液的连续相的高度是指原料液与银盐溶液接触的最大距离,例如是指从反应槽上部的银盐溶液投入口的位置到形成于反应槽下部的银盐溶液的水相与原料液的界面为止的距离。
为了使已形成的PUFA-银络合物溶解于银盐溶液,可与该银盐溶液一同向下方移动。最终,包含该络合物的银盐溶液形成比该原料液重的水相。即,本实施方式的方法中,投入至反应槽的银盐溶液在原料液中下降的同时提取PUFA与银盐的络合物,接着在该反应槽内的底部形成包含该络合物的水相。因此,该方法中,与PUFA反应之前的银盐溶液和反应后的银盐溶液不会混合存在,被分离成各自不同的相。该状况可与向原料液中投入银盐溶液独立地、进行与该原料液接触后的银盐溶液的回收。
因此,本实施方式的方法中,将银盐溶液向原料液的投入、及回收与该原料液接触之后的银盐溶液同时进行。即,该方法中,无需如以往法那样将反应槽的银盐溶液进行全部交换,可以持续向原料液中的银盐溶液的投入与接触,同时可以持续接触后的水溶液的回收。该方法中,银盐溶液向原料液中的投入与回收可连续地进行,或者也可间断地进行。可使该投入与回收的时间一致,但也可以分别独立地设定。该方法中,优选银盐溶液向原料中的投入与回收连续地进行。
与该原料液接触之后的银盐溶液的回收,可以通过利用吸引管等的吸引、自设置于反应槽的下部的出口流出水相等来进行。
本实施方式的方法的一个方案中,含有该PUFA的烷基酯的原料液也可以连续地或间断地投入至反应槽。优选该原料液自该反应槽的下部投入至该槽内,与银盐溶液接触之后,在该反应槽的上部自该反应槽排出。优选该原料液通过设置于该反应槽的上部的排出口而自该反应槽排出。该原料液的投入与回收可连续地进行,或者也可间断地进行,另外,该投入和回收的时间可与银盐溶液的投入和回收一致,或者也可与它们独立地进行设定。
本实施方式的方法中,接下来,从上述的程序中所回收的包含PUFA-银络合物的银盐溶液中,使用有机溶剂来提取PUFA烷基酯。提取的程序可以按照专利文献1~4中所记载的方法来进行。作为本程序中所使用的有机溶剂,可举出:己烷、醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、氯仿、环己烷、苯、甲苯、二甲苯等的对EPA、DHA、DPA等烷基酯的溶解性高且可与水分离的溶剂,优选己烷或环己烷。
优选:本实施方式的方法中,将与原料液接触之后的包含PUFA-银络合物的银盐溶液,接下来转移到第2反应槽内(即提取槽)中,并投入至该第2反应槽内的有机溶剂中。已投入的银盐溶液,由于比重的不同,在该有机溶剂中下降,而与该有机溶剂接触。通过该接触,该银盐溶液中的PUFA烷基酯被提取至有机溶剂中。
与该有机溶剂接触时的该银盐溶液的温度优选为30~80℃、更优选为50~70℃。作为将与有机溶剂接触时的银盐溶液的温度维持在上述范围的方法,可举出:将该银盐溶液和/或有机溶剂加温至上述范围之后,使它们接触的方法;将用于使该银盐溶液与有机溶剂接触的反应槽的温度维持在上述范围的方法;和这些方法的组合。
优选该有机溶剂在该第2反应槽内形成具有规定高度的连续相。与该有机溶剂接触的银盐溶液可为贯流该有机溶剂的连续相中的连续相,但优选为分散相。该分散相可以是液滴状或雾状的形态,可以通过可使上述的银盐溶液分散的任意方法来形成。该银盐溶液可自该有机溶剂的连续相内、其上面,或其之上进行投入,但优选投入至该有机溶剂的连续相内的上部。
如果延长该银盐溶液与有机溶剂的接触时间(该有机溶剂中保持时间),则可促进PUFA烷基酯向该有机溶剂中的提取。接触时间可以通过变更有机溶剂的连续相的高度、银盐溶液的分散相的大小(液滴的粒径等)等进行调节。例如,该有机溶剂是高度为30cm以上、优选高度为50~300cm的连续相,且该银盐溶液调制成粒径0.01~0.2cm左右的液滴,例如在分散相形成中使用喷嘴的情况下,每个喷嘴以流量0.1~50g/分钟滴加至该有机溶剂中。有机溶剂的连续相的高度是指有机溶剂与银盐溶液接触的最大距离,例如是指从反应槽上部的银盐溶液投入口的位置到形成于反应槽下部的银盐溶液的水相与有机溶剂的界面为止的距离。
如果回收与该银盐溶液接触之后的有机溶剂,则可以获得包含PUFA烷基酯的有机溶剂。优选回收位于该第2反应槽内的有机溶剂的上层。优选:该有机溶剂自该第2反应槽的下部投入至该槽内,与该银盐溶液接触之后,自该反应槽的上部进行回收。关于该有机溶剂的回收,可以通过利用吸引管等吸引有机溶剂的上层、或者通过自设置于该第2反应槽的上部的出口流出有机溶剂等来进行。
已回收的有机溶剂以含有PUFA的组合物的形式获取。该组合物含有从该原料液中分离的PUFA、优选EPA、AA、ETA、DHA、或DPA的烷基酯。已回收的有机溶剂,视需要,可以通过蒸馏等进一步进行纯化。通过本实施方式的方法所得的含有PUFA的组合物,在所含有的总脂肪酸中,优选含有70质量%以上、更优选80质量%以上的选择EPA、DHA和DPA的至少1种的PUFA的烷基酯、更优选EPA和/或DHA的烷基酯,进一步优选含有50质量%以上、更优选70质量%以上的EPA的烷基酯。
在该第2反应槽内,与有机溶剂接触之后的银盐溶液,在该有机溶剂的底部形成水相,因此可以容易地自该反应槽排出。优选该原料液通过设置于该第2反应槽的下部的排出口自该反应槽排出。另一方面,有机溶剂自第2反应槽内回收的同时,重新被投入。优选自该第2反应槽的下部投入至该槽内。
优选:在该第2反应槽内,银盐溶液和有机溶剂的投入与回收连续地或间断地进行,可使该投入与回收的时间一致,但也可以分别独立地设定。更优选该投入与回收连续地进行。
本实施方式的方法中,将银盐溶液向有机溶剂中的投入、与该有机溶剂的回收同时进行。即,该方法中,可以持续向有机溶剂中的银盐溶液的投入与接触,同时可以持续接触后的有机溶剂或水溶液的回收。优选向该水溶液和有机溶剂中的投入与回收全部同时进行。
本实施方式的方法的进一步优选的方案中,该原料液与包含银盐的水溶液的接触步骤中,自第1反应槽的上部投入该水溶液的同时,自该第1反应槽的下部投入含有该PUFA的烷基酯的原料液。已投入的水溶液与原料液,由于比重的不同,分别移动至彼此的下方和上方。由此,使该水溶液与该原料液在该反应槽内彼此对流而接触。优选该原料液为连续相,另一方面,该水溶液通过该原料液的连续相中的同时向下方流动。该水溶液可为连续相,但优选为分散相。通过该原料液的相的水溶液,在该原料液的相之下,形成包含PUFA与银盐的络合物的水相。因此,该水相可以自该反应槽中的原料液的投入口的下部进行回收。优选在该反应槽的原料液的投入口的下部设置用于回收该水相的出口,通过该出口,回收该水相。
本实施方式的方法的进一步优选的方案中,该有机溶剂与水溶液的接触步骤中,自第2反应槽的上部投入该水溶液的同时,自该第2反应槽的下部投入有机溶剂。已投入的水溶液与有机溶剂,由于比重的不同,分别移动至彼此的下方和上方。由此,该水溶液与该有机溶剂在该反应槽内彼此对流而接触。优选该有机溶剂为连续相,另一方面,该水溶液通过该有机溶剂的连续相中的同时向下方流动。该水溶液可为连续相,但优选为分散相。该有机溶剂可以在该水溶液相之上形成有机相,另一方面,该水溶液在该有机溶剂相之下形成水相。因此,该有机相可以自该第2反应槽中的水溶液的投入口的上部进行回收,另一方面,该水相可以自该反应槽中的有机溶剂的投入口的下部进行回收。优选在该反应槽的有机溶剂的投入口的下部设置用于回收该水相的出口,通过该出口,回收该水相,且在该反应槽的水溶液的投入口的上部设置用于回收该有机相的出口,通过该出口,回收该有机相。自该第2反应槽回收的有机相,视需要,进一步纯化,以含有PUFA的组合物形式获取。
例如,本实施方式的方法中,可以将自该第2反应槽排出的与有机溶剂接触之后的银盐溶液进行回收之后,在另外的反应槽内利用与上述同样的程序,与新鲜的有机溶剂进行接触。此外,可将与该新鲜的有机溶剂的接触步骤重复2次以上。
优选该银盐溶液经过与一系列的有机溶剂的接触步骤之后,进行回收,再利用于上述的与原料液的接触步骤。已回收的水溶液可直接转移到该第1反应槽中,然后投入至原料液中,但也可以在适宜调制银盐的浓度后进行再利用。因此,优选该第1反应槽中投入至该原料液的银盐溶液含有与该有机溶剂接触之后自该第2反应槽(或另外的反应槽)回收的水溶液。
因此,优选本实施方式的含有PUFA的组合物的制造方法可以是下述的方法:使银盐溶液在该第1反应槽与第2反应槽(或另外的反应槽)之间循环,同时将该银盐溶液与原料液的接触、及由此而得的包含PUFA-银络合物的银盐溶液与有机溶剂的接触连续地进行。
优选进行该原料液与银盐溶液的接触的反应槽(第1反应槽)、和进行该有机溶剂与银盐溶液的接触的反应槽(第2和另外的反应槽)均为密闭体系。另外,优选这些反应槽避光。此外,可将这些反应槽内置于氮气氛下。通过使用这样的反应槽,可防止在槽内的PUFA和银盐的氧化。
(3-2. 用于制造的装置)
公开了基于如上述(3-1)中所述的对流的、根据银盐溶液与原料液的接触、和银盐溶液与有机溶剂的接触的用于制造含有PUFA的组合物的装置的示例的实施方式。
一个实施方式中,用于制造该含有PUFA的组合物的装置具备第1反应槽,
该第1反应槽具备:原料液投入口,用于将含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将包含银盐的水溶液投入至该反应槽;水溶液回收口,用于回收与该原料液接触之后的水溶液;以及原料液回收口,用于回收与该水溶液接触之后的原料液,
其中,该原料液投入口在该第1反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第1反应槽的上部、且在该原料液投入口的上部,但设置于该原料液回收口的下部。
该装置中,自该水溶液投入口所投入的该水溶液在该第1反应槽内朝向下方流动,而自该原料液投入口所投入的该原料液在该第1反应槽内朝向上方流动。由此,使该水溶液与该原料液在该第1反应槽内彼此对流而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该反应槽外而被回收。
另外的实施方式中,用于制造该含有PUFA的组合物的装置进一步具备第2反应槽,
该第2反应槽具备:有机溶剂投入口,用于有机溶剂投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将自前述水溶液回收口所回收的水溶液投入至该反应槽;水溶液回收口,用于回收与该有机溶剂接触之后的水溶液;以及有机溶剂回收口,用于回收与该水溶液接触之后的有机溶剂,
其中,该有机溶剂投入口在该第2反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第2反应槽的上部、且在该有机溶剂投入口的上部,但设置于该有机溶剂回收口的下部,
该装置中,自该水溶液投入口所投入的该水溶液在该第2反应槽内朝向下方流动,而自该有机溶剂投入口所投入的该有机溶剂在该第2反应槽内朝向上方流动。由此,该水溶液与该有机溶剂在该第2反应槽内彼此对流而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该第2反应槽外而被回收。
该装置中,该第1反应槽(所谓的反应槽)和该第2反应槽(所谓的提取槽)流体连通。自该第1反应槽的水溶液回收口所回收的银盐溶液,自该第2反应槽的水溶液投入口向其内部投入。优选自该第2反应槽的水溶液回收口所回收的银盐溶液,回流至该第1反应槽的水溶液投入口。
或者,该装置可具备与该第2反应槽流体连通的1个以上的另外的反应槽。该另外的反应槽与该第2反应槽具备同样的结构,用于自该第2反应槽回收的银盐溶液与新鲜的有机溶剂的接触。自该第2反应槽的水溶液回收口所回收的水溶液,自该另外的反应槽的水溶液投入口向该槽内部投入。优选在该1个以上的另外的反应槽经过反应后而回收的银盐溶液,回流至该第1反应槽的水溶液投入口。
优选该第1和第2反应槽为纵向长的反应塔。优选:该第1反应槽中,该原料液投入口与该水溶液投入口的高度之差为20cm以上、优选高度为40~300cm。另外优选:该第2反应槽中,该有机溶剂投入口与该水溶液投入口的高度之差为20cm以上、优选高度为40~300cm。
优选该第1和第2反应槽为密闭体系,防止内部的PUFA和银盐的氧化。
优选该装置具备用于使投入至该第1或第2反应槽的银盐溶液成为分散相的液体分配器。作为该液体分配器的实例,可举出:向该第1或第2反应槽内喷射该银盐溶液的喷射喷嘴、设置于向该第1或第2反应槽内投入该银盐溶液的路径的振动机或液体分配器、孔质分散板等。
优选该装置具备用于调节在该第1或第2反应槽内的银盐溶液的温度的温度调节器。作为该温度调节器的实例,可举出:用于将投入至该第1或第2反应槽之前的原料液、有机溶剂或银盐溶液进行加温或冷却的加热器或冷却器,用于将反应槽内部整体的温度进行加温或冷却的加热器或冷却器等。优选利用该温度调节器,使在该第1反应槽内的银盐溶液的温度调节成5~30℃,使在该第2反应槽内的银盐溶液的温度调节成30~80℃。
将具备从第1反应槽向第2反应槽转送银盐溶液的路径的装置的一个实施方式示于图4。图4的装置具备第1反应槽1和第2反应槽2。第1反应槽1具备原料液投入口11、原料液回收口12、水溶液投入口13、和水溶液回收口14。第2反应槽2具备有机溶剂投入口21、有机溶剂回收口22、水溶液投入口23、和水溶液回收口24。自水溶液投入口13投入至第1反应槽1的银盐溶液100,在反应槽1内下降,与原料液200对流,自位于反应槽1的下部的水溶液回收口14进行回收。已回收的银盐溶液100,自水溶液投入口23投入至第2反应槽2,在反应槽2内下降,与有机溶剂300对流,自位于反应槽2的下部的水溶液回收口24进行回收。自反应槽2回收的银盐溶液100,自水溶液投入口13再次投入至第1反应槽1。反应槽1和2分别具备用于使银盐溶液100分散的液体分配器31和32。液体分配器31和32具有叠层状的分散板的形态。另外,图4的装置具备用于将自反应槽2回收的有机溶剂进行浓缩而纯化PUFA的浓缩器40。图4的浓缩器40为蒸馏器,有机溶剂300在此被蒸馏。自浓缩器40回收的有机溶剂可以返回至反应槽2进行再利用。
作为具有上述构成的装置的实例,可举出:特开2004-243203号公报中所记载的液液提取装置。本发明提供该装置的新颖用途,即该装置在通过PUFA原料与银盐的反应来制造含有PUFA的组合物中的应用。
(3.3) 优点
本项所公开的本发明的含有PUFA的组合物的制造方法中,可以使包含PUFA的原料液与银盐溶液有效地接触,因此为了从原料中提取PUFA,无需使用大量的银盐溶液,且为了提高提取效率无需搅拌原料液与银盐溶液的混合液。根据该方法,与以往法(原料液与银盐溶液的搅拌混合)相比,可以使PUFA提取所必要的银盐溶液的量减量至1/2~1/20。而且,根据该方法,由于已提取的包含PUFA的银盐溶液与其他液体分离,因此为了其回收,无需停止提取操作,可以使PUFA的提取和回收的操作连续地进行。本发明提供高效率且低成本的PUFA制造法。
实施例
以下,举出实施例,进一步详细地说明本发明,但本发明不仅仅限于这些实施例。
<试验例1 含有PUFA的组合物的脂肪酸组成分析>
以下的试验例1中所分析的脂肪酸如下:AA-E:花生四烯酸酯,DPA-E:二十二碳五烯酸酯,DHA-E:二十二碳六烯酸酯,ETA-E:二十碳四烯酸酯,EPA-E:二十碳五烯酸酯。
脂肪酸组成比的分析方法如下。
将测定试样12.5mg稀释于n-己烷1mL中,使用气相色谱分析装置(Type 7890 GC;Agilent Technologies制),按照以下的条件,分析了总脂肪酸中的各脂肪酸的含有比。结果以由色谱的面积换算而得的质量%形式表示。
<注入口条件>
注入口温度:250℃,分流比:10
<柱条件>
柱:J&W社制DB-WAX 0.25mm×30m,柱温度:210℃
He流量:1.0mL/分钟,He压力:20PSI
<检测条件>
H2流量:40mL/分钟,Air流量:450mL/分钟
He流量:1.00mL/分钟,DET温度:260℃
AA-E/EPA-E面积百分比和ETA-E/EPA-E面积百分比的算出方法如下。
[数学式1]
EPA-E面积百分值、DHA-E面积百分值和DPA-E面积百分值的算出方法如下。
[数学式2]
油回收率和EPA-E回收率的算出方法如下。
[数学式3]
(实施例1)
将原料油5g与环己烷2.7mL充分混合而使其溶解,填充至柱(内径10mm、长度28cm)中(原料油溶液高度9.5cm)。从该原料油溶液的上方,自内径约1mm的喷头的顶端,将硝酸银50质量%的水溶液20g以2g/分钟的流量进行滴加。同时,将蓄积于柱下部的水相以2g/分钟的流量进行回收,以使填充于柱内的原料油溶液维持高度9.5cm。将已回收的水相加温至60℃,加入环己烷23.3mL,在60℃的条件下以300rpm的速度搅拌30分钟,将水相中的脂肪酸乙酯提取至有机相中。将搅拌后的液体静置,回收已分离的有机相之后,进行浓缩,获得了含有脂肪酸乙酯的组合物。
(实施例2)
将滴加至原料油溶液中的硝酸银水溶液利用振动机进行微细化,除此之外,以与实施例1同样的程序,获得了含有脂肪酸乙酯的组合物。
(实施例3)
将原料油10g与环己烷5.4mL充分混合而使其溶解,填充至柱A(内径6.75mm、长度48cm)中(原料油溶液高度116cm)。从该原料油溶液的上方,自内径约1mm的喷头的顶端,将硝酸银50质量%的水溶液4g一边利用振动机进行微细化,一边以1g/分钟的流量进行滴加。同时,将蓄积于柱A下部的水相以1g/分钟的流量进行回收,以使填充至柱A内的原料油溶液维持高度116cm。接着,一边将已回收的水相从柱B(与柱A相同尺寸)的上部进行注入,一边将60℃的环己烷从下部进行注入,由此将水相中的脂肪酸乙酯提取至有机相中。脂肪酸乙酯提取后的硝酸银水溶液从柱B下部回收之后再次返回至柱A中,重复使用(使4g的硝酸银水溶液在原料油溶液中通过2.5次,10分钟连续注入。以合计10g的硝酸银水溶液与原料油溶液进行了接触。)。将提取了脂肪酸乙酯的有机相从柱B上部回收,进行浓缩,获得了含有脂肪酸乙酯的组合物。
(实施例4)
将原料油50g与环己烷23.3mL充分混合而使其溶解,填充至柱A(内径9.4mm、长度130cm)中(原料油溶液高度116cm)。从该原料油溶液的上方,自内径约1mm的喷头的顶端,将硝酸银50质量%的水溶液20g一边利用振动机进行微细化,一边以1g/分钟的流量进行滴加。同时,将蓄积于柱A下部的水相以1g/分钟的流量进行回收,以使填充于柱A内的原料油溶液维持高度116cm。接着,一边将已回收的水相从柱B(与柱A相同尺寸)的上部进行注入,一边将60℃的环己烷从下部进行注入,由此将水相中的脂肪酸乙酯提取至有机相中。提取了脂肪酸乙酯的硝酸银水溶液从柱B下部回收之后再次返回至柱A中,重复使用(使20g的硝酸银水溶液在原料油溶液中通过2.5次,50分钟连续注入。以合计50g的硝酸银水溶液与原料油溶液进行了接触。)。将提取了脂肪酸乙酯的有机相从柱B上部回收,进行浓缩,获得了含有脂肪酸乙酯的组合物。
(实施例5)
以与实施例4同样的程序,获得了含有脂肪酸乙酯的组合物。其中,使20g的硝酸银水溶液在原料油溶液中通过10次,200分钟连续注入。以合计200g的硝酸银水溶液与原料油溶液进行了接触。
(比较例1)
向原料油50g中加入环己烷23.3mL,充分搅拌混合而使其溶解。向其中加入硝酸银50质量%的水溶液200g,在20℃的条件下以450rpm的速度搅拌了40分钟。将搅拌后的液体静置,除去已分离的有机相,回收了水相。将所得的水相加温至60℃,加入环己烷233mL,在60℃的条件下以300rpm的速度搅拌30分钟,将水相中的脂肪酸乙酯提取至有机相中。将搅拌后的液体静置,将已分离的有机相回收之后,进行浓缩,获得了含有脂肪酸乙酯的组合物。
求出了实施例1~5和比较例1所制造的组合物中的、相对于总脂肪酸的各脂肪酸的组成比、油回收率和EPA回收率。如表1所示,油回收率和EPA-E回收率随着硝酸银水溶液在原料油溶液中的通过次数或保持时间、或者通过将硝酸银水溶液进行微细化而提高。而且,如表2所示,在保持时间长的实施例5中,与比较例1(基于搅拌混合的以往法)相比,尽管硝酸银水溶液的使用量为1/10,AA-E和ETA-E相对于EPA-E的面积百分比降低,EPA-E回收率和油回收率也提高。通过将硝酸银水溶液进行滴加和回收并重复使用,即使少量的硝酸银水溶液也可实现高的油收率和EPA回收率。需说明的是,比较例1的以往法中,在保持时间40分钟以内,脂肪酸的回收结束,确认到即使延长保持时间也不会提高回收率。
[表1]
[表2]
(实施例6)
将原料油50g与环己烷23.3mL充分混合而使其溶解,填充至柱(内径9.4mm,长度130cm)中(原料油溶液高度116cm)。从该原料油溶液的上方,自内径约1mm的喷头的顶端,将硝酸银50质量%的水溶液10g一边利用振动机进行微细化,一边以2g/分钟的流量进行滴加。同时,将蓄积于柱下部的水相以2g/分钟的流量进行回收,以使填充至柱内的原料油溶液维持高度116cm。将已回收的水相加温至60℃,加入环己烷11.7mL,将水相中的脂肪酸乙酯提取至有机相中,进行分液、浓缩,由此获得了含有脂肪酸乙酯的组合物和50质量%硝酸银水溶液10g。
接着,抽取2mL柱内的原料油溶液,同时追加新鲜的原料油溶液以使在柱内的原料油溶液的高度为116cm。向其中,滴加从上述脂肪酸乙酯中分离的10g硝酸银水溶液,利用与上述同样的程序,进行了含有脂肪酸乙酯的组合物的分离。将这些操作重复50次,分析了所收集的含有脂肪酸乙酯的组合物的组成。
(实施例7)
将原料油71.4g填充至柱(内径10.0mm,长度126cm)中(原料油高度100cm)。从该原料油的上方,自内径约1mm的喷头的顶端,将硝酸银50质量%的水溶液50g一边利用振动机进行微细化,一边以3.5g/分钟的流量进行滴加。同时,将蓄积于柱下部的水相以3.5g/分钟的流量进行回收,且一边从柱下部将新鲜的原料油以1.5g/分钟的流速进行注入,一边从柱上部以1.5g/分钟的流速抽取原料油。由此,填充于柱内的原料油维持了高度100cm。将已回收的水相加温至60℃,加入环己烷233.3mL,将水相中的脂肪酸乙酯提取至有机相中,进行分液、浓缩,由此获得了含有脂肪酸乙酯的组合物和50质量%硝酸银水溶液50g。将所得的50g硝酸银水溶液返回至柱中,利用与上述同样的程序,将含有脂肪酸乙酯的组合物的分离重复进行了7次。分析了所收集的含有脂肪酸乙酯的组合物的组成。
将实施例6和7中所得的含有脂肪酸乙酯的组合物的脂肪酸组成的分析结果示于表3。另外,对于硝酸银水溶液的重复使用所伴随的含有脂肪酸乙酯的组合物的脂肪酸组成的变化,将实施例6示于图5,将实施例7示于图6。随着重复操作,含有脂肪酸乙酯的组合物中的EPA-E与DHA-E的组成比变得恒定,同时AA-E与ETA-E的组成比处于上升的倾向。
[表3]
<试验例2 银盐溶液的劣化水平的评价>
(参考例1) 脂肪酸组成比的分析
将测定试样12.5mg稀释于n-己烷1mL中,使用气相色谱分析装置(Type 7890 GC;Agilent Technologies制),按照以下的条件,分析了总脂肪酸中的各脂肪酸的含有比。结果以由色谱的面积换算而得的质量%形式表示。
<注入口条件>
注入口温度:250℃,分流比:10
<柱条件>
柱:J&W社制DB-WAX 0.25mm×30m,柱温度:210℃
He流量:1.0mL/分钟,He压力:20PSI
<检测条件>
H2流量:40mL/分钟,Air流量:450mL/分钟
He流量:1.00mL/分钟,DET温度:260℃
已分析的脂肪酸如下:AA-E:花生四烯酸乙酯,DPA-E:二十二碳五烯酸乙酯,DHA-E:二十二碳六烯酸乙酯,ETA-E:二十碳四烯酸乙酯,EPA-E:二十碳五烯酸乙酯。
(参考例2) 银盐溶液中的游离脂肪酸含量的测定方法
1. 标准溶液的调制
(1) 取肉豆蔻酸0.114g装入100mL容量瓶中,用二甲亚砜定容至(稀释至)100mL。
(2) 取三乙醇胺1.5g装入另外的100mL容量瓶中,用纯水定容至100mL。
(3) 取乙二胺四乙酸四钠四水合物0.10g装入另外的100mL容量瓶中,用纯水定容至100mL。
(4) 取(1)的溶液20mL、(2)的溶液10mL、(3)的溶液10mL装入100mL容量瓶中,用纯水定容至100mL,作为标准溶液。
2. 铜试液的调制
(1) 取硫酸铜(II)五水合物6.49g和氯化钠20.0g装入烧杯中,用纯水溶解,转移至100mL容量瓶中,将烧杯的洗液合在一起之后,用纯水定容至100mL。
(2) 取三乙醇胺14.9g装入另外的100mL容量瓶中,用纯水定容至100mL。
(3) 将(1)的溶液与(2)的溶液以同量(容量比)进行混合,作为铜试液。
3. 显色试液的调制
取Bathocuproine(浴铜灵)0.189g装入250mL容量瓶中,用2-丁醇定容至250mL。
4. 操作程序
(1) 取银盐溶液5μL、标准溶液500μL分别装入带盖的试验管中,加入铜试液1mL。
(2) 将氯仿/庚烷混合液(容量比1/1)3mL加入各自的试验管中,拧紧盖,用手剧烈地振动3分钟。
(3) 振动后,去掉盖,进行了离心分离(3,000rpm)。
(4) 采取上清液2mL,装入另外的试验管中,加入显色试液2mL,轻轻地振动混合。
(5) 2~3分后,将纯水作为对照测定了475nm的吸光度。
5. 计算式
通过下述的式(1),算出了银水溶液中的游离脂肪酸浓度。
(式1) 游离脂肪酸浓度(mEq/L)=(B/A)×(D/C)
A:使用标准溶液时的吸光度
B:使用试样溶液时的吸光度
C:试样采取量(μL)
D:标准溶液采取量(μL)
(材料)
原料油:AA-E 2.6%、ETA-E 1.7%、EPA-E 44.5%、DPA-E 2.1%、DHA-E 7.4%
过氧化值(POV)=1.0mEq/kg,
酸值(AV)=0.1mg/g
银盐溶液:50质量%硝酸银水溶液
有机溶剂:环己烷
反应槽、提取槽:
实施例8:柱(内径20mm、长度20cm、圆筒型)
银盐溶液投入口(喷嘴、内径约1mm)的顶端的位置在连续有机相(原料液、有机溶剂)的上面之下2cm以内,银盐溶液回收口在柱下部
实施例9:玻璃管(内径3mm,长度45cm,圆筒型)
在管内填充金属网
(实施例8)
通过利用对流的连续方式从原料油中纯化了PUFA乙酯。对于原料油30g,以有机溶剂14mL的比率进行混合,使其溶解,获得了原料液。将所得的原料液47mL填充至第一柱(反应槽)中,从上部吹入氩气,从柱内驱逐空气(柱内氧浓度为0.1%以下)。自柱内的投入口,将银盐溶液120g以10g/分钟的流量进行滴加,使原料液与银盐溶液接触。要滴加的银盐溶液利用振动机进行了微细化。在滴加银盐溶液的同时,将蓄积于柱下部的水相以11g/分钟的量进行了回收。将从柱的投入口的喷嘴顶端至水相上面为止的距离维持13cm。接下来,向用60℃的有机溶剂填充的第二柱(提取槽、吹入氩气、驱逐空气)中,自柱内的投入口,将从第一柱回收的水相(包含PUFA乙酯的银盐溶液)以11g/分钟的流量进行滴加,使有机溶剂接触,将水相中的PUFA乙酯提取至有机相中。在滴加水相的同时,将蓄积于第二柱下部的银盐溶液以10g/分钟的流量进行了回收。使从第二柱的投入口的喷嘴顶端至水相上面为止的距离维持13cm。利用第二柱分离有机相,回收之后,进行浓缩,获得了含有PUFA乙酯的组合物。将自第二柱回收的水相(银盐溶液)的一部分用于游离脂肪酸含量的测定,剩余的水相进行再利用。将以上的一系列操作作为1个工序,重复该工序,根据游离脂肪酸含量,观察了银盐溶液在重复使用中的经时性劣化。第一柱内的原料液和第二柱内的有机溶剂根据工序的情况(都度)替换成新鲜的原料液和有机溶剂。
(实施例9)
通过利用了平行流的连续方式从原料油中纯化了PUFA乙酯。对于原料油30g,以有机溶剂14mL的比率进行混合,使其溶解,获得了原料液。使所得的原料液和银盐溶液从第一玻璃管(反应槽)的一端(投入口)平行流入至管内中,彼此接触。使120g的银盐溶液以30g/分钟的流量流入至玻璃管中,使41g的原料液以10.3g/分钟的流量流入至玻璃管中。
将银盐溶液和原料液使用连接于投入口的内径5.5mm的玻璃管压人至反应槽中。第一玻璃管的相反侧的端(回收口)与分配槽(柱)直接连接,将蓄积于该分配槽下部的水相(包含PUFA乙酯的银盐溶液)以33g/分钟的流量从第二玻璃管(提取槽)的一端压人至管内。同时,使140mL的有机溶剂以35mL/分的流量从第二玻璃管的相同端流入,使水相与有机溶剂接触,提取了水相中的PUFA乙酯。第二玻璃管的相反侧的端(回收口)与第二分配槽(柱)直接连接,将蓄积于该分配槽下部的水相(银盐溶液)与有机相分离,进行回收。从有机相中馏去有机溶剂,获得了含有PUFA乙酯的组合物。将自第二分配槽回收的水相(银盐溶液)的一部分用于游离脂肪酸含量的测定,剩余的水相进行再利用。将以上的一系列操作作为1个工序,重复该工序,根据游离脂肪酸含量,观察了银盐溶液在重复使用中的经时性劣化。原料液和有机溶剂根据工序的情况(都度)替换成新鲜的原料液和有机溶剂。
(比较例2)
通过间歇法从原料油中纯化了PUFA乙酯。将原料油30g与有机溶剂14mL充分搅拌混合,使其溶解,获得了原料液。向烧瓶中加入银盐溶液120g和原料液41g,在氮气氛(氧浓度0.4%)下、在20℃下、以300rpm的速度搅拌了20分钟。将搅拌后的液体在20℃下静置15分钟,除去已分离的有机相,回收了水相(包含PUFA乙酯的银盐溶液)。将所得的水相加温至60℃,加入有机溶剂140mL,在60℃的条件下以300rpm的速度搅拌20分钟,将水相中的PUFA乙酯提取至有机相中。将搅拌后的液体静置,回收已分离的有机相之后,进行浓缩,获得了含有PUFA乙酯的组合物。回收剩余的水相(银盐溶液),将一部分用于游离脂肪酸含量的测定,剩余的水相进行再利用。将以上的一系列操作作为1工序,重复该工序,根据游离脂肪酸含量,观察了银盐溶液的经时性劣化。原料液和有机溶剂根据工序的情况(都度)替换成新鲜的原料液和有机溶剂。
(比较例3)
按照比较例1的5,000倍规模,进行了与比较例2同样的操作。搅拌时间、搅拌速度、温度条件等按照与比较例2相同程度的条件进行。
(试验例2-1) 银盐溶液的劣化水平(游离脂肪酸含量)的比较
将实施例8、实施例9和比较例2中的、伴随银盐溶液的重复使用次数(工序数)的游离脂肪酸(FFA)含量的经时性变化示于图7。
(试验例2-2) 处理时间与银盐溶液劣化的关系
将实施例8、实施例9、比较例2和比较例3中的、每次工序的银盐溶液的PUFA接触时间和FFA含量的增加份的平均值(10次工序份)示于表4。银盐溶液的PUFA接触时间是指,银盐溶液中存在PUFA乙酯与银离子的络合物的时间(即,从向原料液中投入银盐溶液的时间点起,到利用有机溶剂从银盐溶液中提取含有PUFA乙酯的组合物为止的时间)。换言之,是指在反应槽内的银盐溶液与原料液的接触时间、在接触后的反应槽或分配槽内的银盐溶液的静置时间、向提取槽的液体转移时间、和在提取槽内的银盐溶液与有机溶剂的接触时间的合计值。
[表4]
如表4所示,银盐溶液的FFA含量伴随着PUFA接触时间而增加。使用连续方式的实施例8、9,与基于间歇方式的比较例2、3相比,银盐溶液的PUFA接触时间更短,FFA含量的增加也少。由此显示出:实施例8、9抑制了银盐溶液的劣化。
(试验例2-3) 银盐溶液的使用量与PUFA收量的关系
将实施例8、实施例9、比较例2和比较例3中的、银盐溶液的FFA含量超过10mEq/L和50mEq/L为止所得的含有PUFA的组合物的合计收量示于表5。使用连续方式的实施例8、9,与基于间歇方式的比较例2、3相比,关于含有PUFA的组合物的收量,在银盐溶液的FFA含量为10mEq/L时增加至8倍以上,为50mEq/L时增加至25倍以上。由此显示出:实施例8、9与间歇方式相比,可以显著地降低含有PUFA的组合物的生成所必要的银盐溶液的量。
[表5]
(试验例2-4) 银盐溶液的劣化(色调变化)
在实施例9和比较例3中,比较了30次重复使用的银盐溶液的外观与色调(加德纳色数)。溶液的加德纳色数与加德纳标准液比较,3人进行目视的官能试验,通过采用其平均值进行了评价。将结果示于表6。
[表6]
(试验例2-5) 原料液POV与银盐溶液劣化的关系
研究了原料油的氧化劣化对银盐溶液的劣化产生的影响。使用氧化指标(POV和AV)不同的下述原料油A~F,按照实施例8或9进行了PUFA乙酯纯化。另外,使用下述原料油E~F,按照比较例2进行了PUFA乙酯纯化。研究了3次重复使用(3工序)后的银盐溶液的FFA含量变化。将结果示于表7。
原料油A:POV=1.0mEq/kg、AV=0.1mg/g
原料油B:POV=1.0mEq/kg、AV=0.2mg/g
原料油C:POV=5.2mEq/kg、AV=0.2mg
原料油D:POV=11.6mEq/kg、AV=0.1mg
原料油E:POV=40.5mEq/kg、AV=0.2mg
原料油F:POV=1.3mEq/kg、AV=5.3mg
(脂肪酸组成均为AA-E 2.8%、ETA-E 1.8%、EPA-E 44.7%、DPA-E 2.0%、DHA-E 7.7%)
[表7]
符号说明
1 第1反应槽
2 第2反应槽
11 原料液投入口
12 原料液回收口
13 水溶液投入口
14 水溶液回收口
21 有机溶剂投入口
22 有机溶剂回收口
23 水溶液投入口
24 水溶液回收口
31,32 液体分配器
40 浓缩器
100 银盐溶液
200 原料液
300 有机溶剂。
Claims (32)
1. 含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
将包含银盐的水溶液投入至反应槽,与含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液接触;和
自该反应槽回收已与该原料液接触的包含该银盐的水溶液,
其中,将包含该银盐的水溶液向该反应槽的投入、与自该反应槽的回收同时进行。
2.权利要求1所述的方法,其中,将前述包含银盐的水溶液向前述反应槽的投入、与前述原料液的接触、和自该反应槽的回收在低氧条件下进行。
3. 权利要求1或2所述的方法,其中,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液的氧化指标为POV 10以下、或AV 0.3以下。
4.权利要求1~3的任一项所述的方法,其中,前述高度不饱和脂肪酸包含二十碳五烯酸或二十二碳六烯酸。
5. 权利要求1~4的任一项所述的方法,其中,在前述反应槽内,
前述包含银盐的水溶液以分散相存在,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料以连续相存在;或
前述包含银盐的水溶液以连续相存在,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料以分散相存在。
6. 权利要求1~5的任一项所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
将自前述反应槽回收的包含银盐的水溶液投入至提取槽、与有机溶剂接触;和
将该接触后的包含该银盐的水溶液自该提取槽回收,
其中,将包含该银盐的水溶液向该提取槽的投入、与自该提取槽的回收同时进行。
7.权利要求6所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
将自前述提取槽回收的包含银盐的水溶液再次投入至前述反应槽。
8.权利要求6或7所述的方法,其中,将前述包含银盐的水溶液向前述提取槽的投入、与前述有机溶剂的接触、和自该提取槽的回收在低氧条件下进行。
9. 权利要求6~8的任一项所述的方法,其中,在前述提取槽内,
前述包含银盐的水溶液以分散相存在,前述有机溶剂以连续相存在;或
前述包含银盐的水溶液以连续相存在,前述有机溶剂以分散相存在。
10.权利要求6~9的任一项所述的方法,其中,前述有机溶剂为己烷或环己烷。
11. 含有高度不饱和脂肪酸的组合物的制造方法,所述方法包括下述的步骤:
通过将包含银盐的水溶液投入至含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液,并在该原料液中下降,而与该原料液接触;和
回收与该原料液接触之后的水溶液,
其中,与该原料液接触的该水溶液的温度为5~30℃,
将该水溶液的投入与回收同时进行。
12.权利要求11所述的方法,所述方法包括下述的步骤:
前述包含银盐的水溶液与前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液的接触,通过自第1反应槽的上部投入该水溶液的同时,自该第1反应槽的下部投入该原料液,使该水溶液与该原料液在该第1反应槽内彼此对流而接触,且包括下述的步骤:
前述水溶液的回收是将与该原料液接触之后的水溶液自该第1反应槽中的该原料投入口的下部进行回收。
13. 权利要求11或12所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
通过将前述回收后的水溶液投入至有机溶剂,并在该有机溶剂中下降,而与该有机溶剂接触;和
回收与该水溶液接触之后的有机溶剂,
其中,与该有机溶剂接触的该水溶液的温度为30~80℃,
将该水溶液的投入与该有机溶剂的回收同时进行。
14.权利要求13所述的方法,所述方法包括下述的步骤:
前述水溶液与前述有机溶剂的接触,通过自第2反应槽的上部投入前述回收后的水溶液的同时,自该第2反应槽的下部投入该有机溶剂,使该水溶液与该有机溶剂在该第2反应槽内彼此对流而接触,且包括下述的步骤:
前述有机溶剂的回收是将与该水溶液接触之后的有机溶剂自该第2反应槽中的该水溶液投入口的上部进行回收。
15.权利要求13所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
回收与前述有机溶剂接触之后的水溶液。
16.权利要求14所述的方法,所述方法进一步包括下述的步骤:
将与前述有机溶剂接触之后的水溶液自前述第2反应槽中的该有机溶剂投入口的下部进行回收。
17.权利要求15所述的方法,其中,投入至前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液的包含银盐的水溶液,含有与前述有机溶剂接触之后所回收的水溶液。
18.权利要求16所述的方法,其中,投入至前述第1反应槽的水溶液,含有自前述第2反应槽回收的水溶液。
19.权利要求12~18的任一项所述的方法,其中,前述第1反应槽为密闭体系。
20.权利要求14~19的任一项所述的方法,其中,前述第2反应槽为密闭体系。
21.权利要求11~20的任一项所述的方法,其中,前述水溶液为分散相,前述含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料为连续相。
22.权利要求13~21的任一项所述的方法,其中,前述水溶液为分散相,前述有机溶剂为连续相。
23.权利要求21或22所述的方法,其中,前述分散相为液滴或雾状。
24.权利要求11~23的任一项所述的方法,其中,前述高度不饱和脂肪酸包含二十碳五烯酸或二十二碳六烯酸。
25.权利要求11~24的任一项所述的方法,其中,前述包含银盐的水溶液中的该银盐的浓度为30质量%以上。
26.权利要求13~25的任一项所述的方法,其中,前述有机溶剂为选自己烷和环己烷的1种以上。
27.用于制造含有高度不饱和脂肪酸的组合物的装置,所述装置具备第1反应槽,
该第1反应槽具备:原料液投入口,用于将含有高度不饱和脂肪酸的烷基酯的原料液投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将包含银盐的水溶液投入至该反应槽;水溶液回收口,用于回收与该原料液接触之后的水溶液;以及原料液回收口,用于回收与该水溶液接触之后的原料液,
其中,该原料液投入口在该第1反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第1反应槽的上部、且在该原料液投入口的上部,但设置于该原料液回收口的下部,
自该水溶液投入口所投入的包含该银盐的水溶液在该第1反应槽内朝向下方流动,而自该原料投入口所投入的该原料液在该第1反应槽内朝向上方流动,由此使该水溶液与该原料液在该反应槽内彼此对流而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该反应槽外而被回收。
28.权利要求27所述的装置,所述装置进一步具备第2反应槽,
该第2反应槽具备:有机溶剂投入口,用于将有机溶剂投入至该反应槽;水溶液投入口,用于将自前述第1反应槽的水溶液回收口所回收的水溶液投入至该第2反应槽;水溶液回收口,用于回收与该有机溶剂接触之后的水溶液;以及有机溶剂回收口,用于回收与该水溶液接触之后的有机溶剂,
其中,该有机溶剂投入口在该第2反应槽的下部、且设置于该水溶液回收口的上部,
该水溶液投入口在该第2反应槽的上部、且在该有机溶剂投入口的上部,但设置于该有机溶剂回收口的下部,
自该水溶液投入口所投入的该水溶液在该第2反应槽内朝向下方流动,而自该有机溶剂投入口所投入的该有机溶剂在该第2反应槽内朝向上方流动,由此使该水溶液与该有机溶剂在该第2反应槽内彼此对流而接触,且接触后的该水溶液自该水溶液回收口流向该第2反应槽外而被回收。
29.权利要求28所述的装置,其中,将自前述第2反应槽回收的水溶液,自前述第1反应槽的水溶液投入口投入至前述第1反应槽。
30.权利要求27~29的任一项所述的装置,其中,前述第1或第2反应槽具备:用于调节在该反应槽内的水溶液温度的温度调节器。
31.权利要求27~30的任一项所述的装置,其中,前述第1或第2反应槽具备:用于将自前述水溶液投入口所投入的水溶液制成分散相的液体分配器。
32.权利要求11~26的任一项所述的方法,其中,使用权利要求27~31所述的装置来进行。
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