CN111072469A

CN111072469A - 一种提取天然神经酸的方法

Info

Publication number: CN111072469A
Application number: CN201911290246.6A
Authority: CN
Inventors: 李辉; 马继元; 何西
Original assignee: Xi'an Shangcheng Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Xi'an Shangcheng Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: CN111072469B

Abstract

一种从元宝枫籽提取天然神经酸的方法，通过将神经酸提取出来后，经过分子蒸馏设备，进一步纯化产品，使得产品纯度和收率大幅提高；同时，分子蒸馏设备对于神经酸在原料中的含量没有限制，只要存在这种物质，就能进行分离；另外分子蒸馏设备对于在提取过程中使用的有机溶剂石油醚有较好的分离效果，经过四级分子蒸馏，产品中几乎没有有机物的残留。相比于金属盐沉淀法和低温结晶法，产品纯度更高，更安全。本发明还提供了元宝枫籽压榨残渣的再利用方法。

Description

一种提取天然神经酸的方法

技术领域

本申请涉及脂肪酸提取技术领域，具体涉及一种从元宝枫籽提取天然神经酸的方法及应用。

背景技术

神经酸(nervonic acid)可简写为NA，较早是从深海鲨鱼的鱼油或鱼脑中提取的，故又名鲨鱼酸（selacholeic acid），化学名为顺-15-二十四碳烯酸，分子式为C₂₄H₄₆O₂ ，分子量为366.6，熔点39~40℃，能溶于醇，不溶于水，白色粉状固体，是一种ω-9长链单不饱和脂肪酸。

神经酸具有修复疏通神经纤维，提高脑神经的活跃、恢复神经末梢活性，促进神经细胞生长和发育，防止神经纤维萎缩的功能，是各国科学家公认的世界上第一个，也是唯一一个能修复疏通大脑神经通路—神经纤维，并促使神经细胞再生的双效神奇物质，极具营养保健价值。我国含神经酸植物种类虽然很少，但发展潜力很大。

槭属植物分布广泛，近年来人工造林面积增长较快，后继资源的培育发展迅速。以元宝枫为代表的槭属含神经酸树种，槭属树种结实量大，单株15~ 20年生树木，平均结实量为20~ -25kg。元宝枫是中国含神经酸木本植物的一个特有种，其种子含油量较高，且资源丰富，目前是提取神经酸的主体资源。

目前，神经酸的分离方法主要有金属盐沉淀法、低温结晶法和和尿素包合法。但这三种方法各有各的缺点。金属盐沉淀法收率低，存在有机物残留，且给油脂中引入重金属离子；低温结晶法有利于多不饱和脂肪酸的富集，对于神经酸中的单不饱和脂肪酸不易除去，使得产品纯度较低；尿素包合法提取纯度虽高，但该方法需要大量尿素，成本高，也要考虑有毒溶剂甲醇的回收，使用和残留等问题。并且这三种方法在工业化生产中比较难实现，所以探究一种高效，适宜工业化生产的神经酸分离方法显得尤为重要。本专利主要是在分子蒸馏法纯化神经酸的基础上，通过调控其参数，将神经酸不经过酯化，直接分离出来，不仅降低了工艺的复杂程度，而且将低纯度的神经酸纯度提高，转变为高纯度的神经酸，同时有效的将有机物的残留降到最低，使产品安全性大大提高。

CN1609090A用元宝枫油提取神经酸的工艺方法专利中以元宝枫籽油为原料提纯，元宝枫籽油价格较高，增加了批量生产的成本，以至于提纯后的神经酸的成本大大增加，不利于大批量生产。CN1609090A专利中，纯化过程中应用了大量有机溶剂，如氯仿，氯仿有毒，产品中有残留，不适于作食品添加物，不易于大规模批量生产。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种从元宝枫籽提取天然神经酸的方法及应用。本发明在生产溶剂中使用乙醚，无毒无污染。解决了产品中溶剂残留的问题,之前常规工艺通常会用到有毒或较危险的有机溶剂，比如氯仿，丙酮等，换用乙醚作为萃取溶剂后，经过分子蒸馏技术，提取出的神经酸几乎无溶剂残留，更适合于食品原料。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

有别于现有的神经酸提取工艺，本申请采用乙醚代替神经酸分子蒸馏中常用的溶剂石油醚，通过分子蒸馏中各级蒸馏工艺参数的改进，避免了神经酸提取过程中的酯化工艺，简化了工艺流程，有助于节能减排，提高生产效率，具体方案包括如下步骤：

（1）粉碎：将元宝枫种仁去皮后粉碎成细小颗粒；

（2）浸提：向粉碎的元宝枫种仁颗粒中加入石油醚，充分浸提；

（3）过滤：将渣与提取液分离；

（4）元宝枫油：将滤液减压浓缩至恒重，得元宝枫油；

（5）皂化：向元宝枫油中加入8%的NaOH-C₂H₅OH溶液至充分皂化；

（6）加水使皂化物充分溶解，再加乙醚分液除去不皂化物；

（7）酸解：向水相中加入30%H₂SO₄,调节pH=4；

（8）水洗：将酸解液水洗4次至pH=7左右。

（9）萃取：用乙醚将各种脂肪酸萃取出来，得到混合脂肪酸。

（10）分子蒸馏：将混合脂肪酸加入刮膜式分子蒸馏装置中进行多级分子蒸馏。

（11）通过真空冷冻干燥可得神经酸纯品，纯品含量65%以上。

（12）在冷冻干燥步骤前重复操作分子蒸馏，纯品含量可达90%。

在上述工艺中，由于本申请所选用的溶剂乙醚有别于传统分子蒸馏所用溶剂石油醚，该区别进一步导致分子蒸馏工艺中的工艺参数有别于传统工艺。由于现有技术中未有方案以乙醚为溶剂提取混合脂肪酸、然后通过分子蒸馏提取神经酸的先例，本申请还对该方法下提取神经酸的工艺参数进行了探讨。

作为本申请较优的参数范围，所述的多级分子蒸馏可以采用如下的包括至少四级的提取工艺。在该四级分子蒸馏工艺中，各级的具体参数如下：参数第一级压力0.1Pa,蒸馏温度100℃，进料温度60℃，刮膜器转速250r/min，第二级压力0.8Pa,蒸馏温度112℃，进料温度60℃，刮膜器转速300r/min，第三级参数为1.6Pa,蒸馏温度114.5℃，进料温度60℃，刮膜器转速295r/min，第四级压力2.4Pa,蒸馏温度135℃，进料温度60℃，刮膜器转速350r/min。

其中，第一级、第二级、第三级分子蒸馏的目的在于去除C14~C24的脂肪酸，第四级分子蒸馏的目的在于收集主要成分为神经酸的混合脂肪酸。必要时，可在所述四级工艺条件下进行重复蒸馏，以进一步提纯混合脂肪酸中的神经酸含量。经过多次提纯的混合脂肪酸，其神经酸含量可达90%以上（质量百分比）。

本发明的原理是：

本发明通过将神经酸提取出来后，经过分子蒸馏设备，进一步纯化产品，使得产品纯度和收率大幅提高；同时，分子蒸馏设备对于神经酸在原料中的含量没有限制，只要存在这种物质，就能进行分离；另外分子蒸馏设备对于在提取过程中使用的有机溶剂石油醚有较好的分离效果，经过四级分子蒸馏，产品中几乎没有有机物的残留。相比于金属盐沉淀法和低温结晶法，产品纯度更高，更安全。

在进行分子蒸馏时，混合脂肪酸原料从进料器预热后进入分子蒸馏装置，在刮膜转子的高速转动作用下，均匀分布于加热蒸发面上，蒸馏温度由导热油精确控制。原料提取液在蒸发面上受热，在真空条件下，易挥发组分汽化后碰触到中间冷凝器并冷凝成液体，沿着冷凝器进入轻组分收集器，神经酸为相对挥发度较低的重组分，沿着蒸馏装置内壁流入重组分收集器，经过四级分子蒸馏，神经酸几乎完全分离出来。

本发明的有益效果为：

1）节省生产成本：普通的生产工艺从元宝枫籽油提取和精制神经酸，本发明是从元宝枫籽开始提取，相对于元宝枫籽油，原料成本低，更易获得，不受限制，可以实现大批量生产，以此大大缩减生产成本。

2）降低有机溶剂的残留或降低其毒性，提高产品安全性：乙醚代替石油醚，极性相近，萃取效果差不多，但乙醚无毒，减少或避免在产品中的残留。产品中有机溶剂的去除，更利于神经酸在食品领域的推广和使用。在酸解后的萃取过程中使用乙醚代替了分子蒸馏法中所用到的石油醚，无毒性，使得产品安全性大大提高。

3）将生产过程中的废料加以充分利用，提高经济效益：物理压榨后废料的重新利用，提取浓缩，用于动物饲料。将废料中的物质充分提取利用，大大增加了原料的利用率，拓宽了应用范围，提高了经济效益。

4）将神经酸不经酯化，直接分馏，大大简化了生产工艺，避免了原料的浪费。减少了原有分子蒸馏法纯化神经酸需要进行甲酯化后再蒸馏，最终对馏出物还要进行皂化、酸化的工艺，使得工艺复杂性大大降低，减少了相关试剂的用量和浪费。

5）本发明能够将原料中神经酸的纯度提高到65%以上，元宝枫籽油的神经酸含量约为3-6%，一次操作四级分子蒸馏工艺，处理出的原料完全适合作为食品原料，具有生产成本低，无溶剂残留等特点，该方法相比于低温结晶法（低温结晶法处理神经酸的纯度约为15-25%）的2-3倍，效益明显，同时其收率在65%以上，重复操作四级分子蒸馏工艺，神经酸含量可达90%以上。现有蒸馏技术与通过我们改进过后的蒸馏技术的溶剂残留相比，溶剂残留高，不适合食品生产。

6）本发明通过四级分子蒸馏，能较好地分离有机溶剂，降低了有机溶剂的残留。

7）本申请分子蒸馏的一级产物中含有大量的V_E，可将其浓缩干燥后添加到动物饲料中；

8）通过四级分子蒸馏，收集完神经酸后，剩余有机物的碳原子几乎都在18以上，其中不含硫元素，可以作为一种燃料，对于环境无污染。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为本发明利用榨油后残渣提取蛋白的工艺流程图。

图3为本发明利用榨油后残渣提取黄酮和多糖的工艺流程图。

图4为本发明采用压榨法制取元宝枫油的工艺流程图。

图5为本发明采用超临界萃取制取元宝枫油的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

实施例1

参照图1，由元宝枫种仁起始制备神经酸，具体工艺如下：

（1）原料：将元宝枫种仁去皮后粉碎成细小颗粒。

（2）浸提：向一定量原料中加入石油醚，料液比为1：16(g/mL)，在温室下浸提24h。

（3）过滤：将渣与提取液分离。

（4）元宝枫油：将滤液减压浓缩至恒重，可得元宝枫油。

（5）皂化：向元宝枫油中加入质量分数为8%的NaOH-C₂H₅OH溶液至充分皂化。

（6）加水使皂化物充分溶解，再加乙醚分液除去不皂化物。

（7）酸解：向水相中加入质量分数为30%H₂SO₄,调节pH=4。

（8）水洗：将酸解液水洗4次至pH=7左右。

（10）分子蒸馏：将混合脂肪酸加入刮膜式分子蒸馏装置中蒸馏4次，参数第一级压力0.1Pa,蒸馏温度100℃，进料温度60℃，刮膜器转速250r/min，第二级压力0.8Pa,蒸馏温度112℃，进料温度60℃，刮膜器转速300r/min，第三级参数为1.6Pa,蒸馏温度114.5℃，进料温度60℃，刮膜器转速295r/min，第四级压力2.4Pa,蒸馏温度135℃，进料温度60℃，刮膜器转速350r/min。

（11）通过真空冷冻干燥可得神经酸纯品，纯品含量65%以上（质量百分数）。

实施例2

将实施例1所述方法制得的质量浓度65%以上的神经酸，在实施例1步骤（10）工艺条件下重复进行四级分子蒸馏，测量所得产品的神经酸含量、溶剂残留、并计算收率，得到表2结果。

以上数据显示，本申请所述工艺仅需循环2次即可得到神经酸含量为90%的产品，且产品中溶剂含量不高于0.1%。重复进行四级分子蒸馏时，神经酸收率不低于90%，原料利用率高。

实施例3-9

在实施例1的基础上，仅对分子蒸馏中的各级参数进行调整，比较参数变化对产品中神经酸含量的影响（均仅进行1次分子蒸馏），得到实施例3-9。

比较实施例1与实施例3-8的工艺所得产品的神经酸含量和溶剂残留情况，得到表4结果。

表4结果显示，本申请所采用的分子蒸馏工艺条件较其他参数条件具有较明显的进步。实施例1产品中的神经酸含量较高，且具有较低的溶剂残留，综合评价具有较高的质量。

对比例1

采用传统工艺制备神经酸。所用溶剂为石油醚，采用酯化工艺，按以下方法制备神经酸。

（1）原料：将元宝枫种仁去皮后粉碎成细小颗粒。

（2）浸提：向一定量原料中加入石油醚，料液比为1：16，在温室下浸提24h。

（3）过滤：将渣与提取液分离。

（4）元宝枫油：将滤液减压浓缩至恒重，可得元宝枫油。

（5）酯交换：将无水乙醇与元宝枫油按摩尔比6:1混合，加入少量氢氧化钠，在75℃进行酯交换反应；蒸除未反应乙醇，分离甘油，得到元宝枫油乙酯。

（6）分子蒸馏：按五级分子蒸馏工艺蒸馏元宝枫油乙酯，参数第一级压力0.3Pa，蒸馏温度142℃，进料温度60℃，刮膜器转速250r/min；第二级压力6Pa，蒸馏温度115℃，进料温度60℃，刮膜器转速300r/min；第三级参数为1.6Pa，蒸馏温度122℃，进料温度60℃，刮膜器转速295r/min；第四级压力1.1Pa，蒸馏温度135℃，进料温度60℃，刮膜器转速350r/min；第五级压力0.9Pa，蒸馏温度140℃，得到神经酸乙酯。

（7）皂化：将蒸馏得到的神经酸乙酯在过量氢氧化钠条件下加热反应，充分水解，皂化。

（8）酸解：向水相中加入质量分数为30%H₂SO₄,调节pH=4。

（9）水洗：将酸解液水洗4次至pH=7左右。

（10）萃取：用石油醚萃取神经酸。

（11）除溶剂：减压蒸馏去除石油醚，得到神经酸。

将对比例1所得产品与本申请实施例1、2产品进行比较，得到表5结果。

结果显示，不进行重复蒸馏时，实施例1方案产品收率虽低于对比例1，但其得到的产品中的溶剂残留远低于对比例1，且收集得到的剩余组分未检测到硫元素，将其作为燃料使用，环保无污染。当采用重复蒸馏工艺时，实施例2工艺可直接得到质量分数达90%的神经酸产品，而对比例1的酯化工艺蒸馏后还需进行皂化、酸解、水洗、萃取、除溶剂等工艺，产品中的神经酸含量难以进一步的提高。对比产品中的其他主要组分，本工艺产品中其他组分主要是C18的油酸、亚油酸、亚麻酸，而对比例1中其他组分的碳原子数分布较广，说明本工艺产品中的其他组分更具有可控性。

根据15版药典溶剂残留标准，对比例1产品残留溶剂石油醚为属于第四类溶剂，即尚无足够毒理学资料。而本申请产品中的乙醚属于第三类溶剂，即药品GMP或其他质量要求限制使用。对比可知，本申请方案产品的溶剂残留更少，所残留溶剂更加安全。

实施例10

作为实施例1的替代方案，本实施例采用压榨法制取元宝枫油。

压榨法通常采用高温压榨，也就是在压榨前，需要先经过筛选、轧坯、蒸烘等对油料进行预处理。筛选是为了除去油料中的杂质，轧坯是使油料在蒸烘时，受热和水分分布均匀，并使油料中部分细胞组织受到破坏，有利于油脂的榨出。蒸烘的作用是使油料中的蛋白质变性，破坏蛋白质胶体对油滴的包围，同时也是为了在压榨过程中提高油脂的流动性，使小油滴容易汇聚成大油滴从料坯中流出。

参照图4，具体方案为，由元宝枫种仁起始，经压榨法制备元宝枫油，替代实施例1中的步骤（1）-（4），蒸烘温度为85-90℃，后续步骤与实施例1一致。

实施例11

作为实施例1的替代方案，本实施例采用超临界萃取技术制取元宝枫油。

超临界萃取技术就是利用流体的良好的渗透能力和溶解特性来萃取分离混合物的过程。通过压力和温度的改变来控制流体密度，进而控制流体的溶解能力，将超临界流体和待分离物质充分接触后形成流动相，流动相会受到压力和温度的作用，使被萃取物中某些组分被超临界流体溶解并携带，从而有选择性地依次按溶解能力大小、沸点高低、分子量大小将待分离物质萃取出来，实现选择性的提取有效成分。

参照图5，具体方案为，由元宝枫种仁起始，经超临界萃取技术制备元宝枫油，以替代实施例1中的步骤（1）-（4），所选超临界流体为CO₂，气压为60.8MPa，后续步骤与实施例1一致。

Claims

1.一种提取天然神经酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：

用乙醚将元宝枫油皂化-酸解产物中的脂肪酸萃取出来，得到混合脂肪酸；

采用多级分子蒸馏技术蒸馏所述混合脂肪酸，分离得到天然神经酸。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子蒸馏技术包括至少一级压力不高于0.8Pa且温度不高于112℃的分子蒸馏。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分子蒸馏技术包括至少二级压力不高于0.8Pa且温度不高于112℃的分子蒸馏，其中第一级分子蒸馏的压力为0.1Pa、蒸馏温度100℃，第二级分子蒸馏的压力为0.8Pa、蒸馏温度112℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子蒸馏技术包括至少一级参数为压力1.6Pa且蒸馏温度114.5℃的分子蒸馏。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子蒸馏技术包括至少一级参数为压力2.4Pa且蒸馏温度135℃的分子蒸馏。

6.如权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述分子蒸馏技术包括至少四级分子蒸馏，其中第一级压力0.1Pa，蒸馏温度100℃，进料温度60℃，刮膜器转速250r/min，第二级压力0.8Pa，蒸馏温度112℃，进料温度60℃，刮膜器转速300r/min，第三级压力为1.6Pa，蒸馏温度114.5℃，进料温度60℃，刮膜器转速295r/min，第四级压力2.4Pa，蒸馏温度135℃，进料温度60℃，刮膜器转速350r/min。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元宝枫油皂化-酸解产物由包括以下步骤的方法得到：

1）采用石油醚浸提法、压榨法、或者超临界萃取法从元宝枫种仁中提取元宝枫油；

2）皂化：向元宝枫油中加入8%的NaOH-C₂H₅OH溶液至充分皂化；

3）加水使皂化物充分溶解，再加乙醚分液除去不皂化物；

4）酸解：向水相中加入30%H₂SO₄，调节pH=4；

5）水洗：将酸解液水洗4次至pH=7左右。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当采用石油醚浸提法提取元宝枫油时，包括如下步骤：

1）粉碎：将元宝枫种仁去皮后粉碎成细小颗粒；

2）浸提：向粉碎的元宝枫种仁颗粒中加入石油醚，充分浸提；

3）过滤：将渣与提取液分离

4）元宝枫油：将滤液减压浓缩至恒重，得元宝枫油。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当采用压榨法提取元宝枫油时，包括如下步骤：

1）筛选、轧坯、蒸烘处理元宝枫种仁，蒸烘温度为85-90℃；

2）采用高温压榨法进行榨油，得到元宝枫油粗品；

3）将元宝枫油粗品经过真空过滤机过滤，得到成品。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当采用超临界萃取法提取元宝枫油时，包括如下步骤：

1）压胚、干燥元宝枫种仁；

2）超临界萃取收集元宝枫油，所选超临界流体为CO₂，气压为60.8MPa。