CN113683500B - 一种长链脂肪酸的分离提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长链脂肪酸分离提纯方法,包括:将含C22‑C24的长链脂肪酸的原料进行高速逆流色谱分离,采集不同时段的洗脱份;分别将各时段的洗脱份低温减压蒸馏,得到高纯度长链脂肪酸产品。本方法可以确保C22‑C24长链脂肪酸的有效分离,并得到回收率及纯度均大于90%的芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品。
Description
技术领域
本发明涉及分离提纯技术领域,具体涉及一种长链脂肪酸的分离提纯方法。
背景技术
碳数为C22-C24的脂肪酸属于长链脂肪酸范畴,包含有山嵛酸(C22:0)、芥酸(C22:1,又名顺-13-二十二碳烯酸)、二十四烷酸(C24:0)及神经酸(C24:1)等,广泛存在于菜籽油、海甘蓝油、芥子油等植物油中。
山嵛酸、芥酸及二十四烷酸等多用于工业用途,其产品及下游衍生物在纺织、塑料、金属加工、食品及化妆品等行业已得到广泛应用。神经酸即顺-15-二十四碳烯酸,又名鲨鱼酸,是一种长链单不饱和脂肪酸,主要以鞘糖脂和鞘磷脂形式存在于人体大脑蛋白质,视网膜,精子和神经组织中,是迄今为止世界上发现的能促进受损神经修复、再生的特效物质。2017年卫计委批准神经酸作为新食品原料,原料来源指定为菜籽油,其工艺要求明确为:以菜籽油为原料,经过皂化、酸化、萃取、分离、结晶、干燥等工艺制得。
在初始原料菜籽油中,含有不同质量份的碳数为C16-C24的长链脂肪酸,在实际工业生产中,采用传统工艺(皂化、酸化、萃取、精馏分离)可分离提取出C16-C22脂肪酸,形成不同规格型号的油酸及芥酸产品。而C22与C24脂肪酸沸点高,常残留在塔底,若进一步提高精馏温度,也只能采出极少量的C24脂肪酸,且随着温度的提高,C24脂肪酸中的不饱和脂肪酸还存在转化为反式脂肪酸的风险,即:通过上述传统工艺无法实现混合C22-C24长链脂肪酸的高效分离,难以得到纯度大于90%的高附加值神经酸产品。因此,实现混合C22-C24长链脂肪的高效分离,不仅有利于提高芥酸、山嵛酸、山嵛酸的整体收率,同时有利于开发高附加值的神经酸产品。
高速逆流色谱技术是20世纪80年代发展起来的一种基于液液分配机理的新型色谱分离纯化技术,其原理为利用螺旋柱在行星运动时产生的多维离心立场,使互不相溶的两相不断混合,同时保留其中的一相(固定相),利用恒流泵连续输入另一相(流动相),随流动相进入螺旋柱的溶质在两相之间反复分配,按分配系数的次序,被依次洗脱。目前,该技术虽已在抗生素分离、化学合成物质分离等领域得到了应用,但在分离不同碳数(如芥酸与神经酸)、相同碳数不同饱和度的长链脂肪酸(如:C24:1与C24:0;C22:1与C22:0)中还处于空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的C22-C24脂肪酸的分离提纯技术分离效果差,分离产物纯度低,目的在于提供一种长链脂肪酸的分离提纯方法,利用高速逆流色谱技术,分离提纯C22-C24脂肪酸,得到的产品纯度均在90%以上。
本发明通过下述技术方案实现:
一种长链脂肪酸分离提纯方法,包括:
(1)将含C22-C24的长链脂肪酸的原料进行高速逆流色谱分离,采集不同时段的洗脱份;
(2)分别将各时段的洗脱份低温减压蒸馏,得到高纯度长链脂肪酸产品。
优选地,所述含长链脂肪酸的原料中含有山嵛酸C22:0、芥酸C22:1、二十四烷酸C24:0、神经酸C24:1。
优选地,所述含C22-C24长链脂肪酸的原料中含有如下以质量份计的各组分:山嵛酸C22:0为1份~5份、芥酸C22:1为10份~50份、二十四烷酸C24:0为10份~25份、神经酸C24:1为20份~50份。
优选地,所述高速逆流色谱采用的溶剂为正己烷-乙酸乙酯-乙醇-柠檬酸-水的混合液;
所述混合液中,正己烷-乙酸乙酯-乙醇-柠檬酸-水的体积比为1~2:1~2:0.6~1:0.8~2:0.005~0.05。
优选地,所述高速逆流色谱采用的溶剂为乙酸乙酯-正丁醇-水-正庚烷-柠檬酸的混合液;
所述混合液中,乙酸乙酯-正丁醇-水-正庚烷-柠檬酸体积比为3~5:1~2:1~2:0.6~2:0.02~0.002。
优选地,所述高速逆流色谱的溶剂的下相为流动相,溶剂的上相为固定相。
优选地,所述高速逆流色谱的转速为200~550rpm,溶剂的流速为20~60ml/min。
优选地,所述低温减压蒸馏过程中,温度为40~110℃、压力为10~3000Pa。
优选地,所述不同时段洗脱份的组成、高纯度C22-C24长链脂肪酸产品的组成均通过气相色谱检测。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
(1)本发明提供了一种长链脂肪酸的分离提纯方法,利用高速逆流色谱技术并结合低温减压,将含不同含量的C22-C24的长链脂肪酸的原料进行高速逆流色谱分离,确保C22-C24长链脂肪酸中芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸的有效分离,并得到纯度大于90%的芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品,尤其是神经酸的纯度达到96%以上,均明显高于现有技术分离提纯芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品的纯度;且芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品的回收率均达到90%以上,均明显高于现有技术分离提纯得到的芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品的回收率。
(2)本发明提供了一种长链脂肪酸的分离提纯方法,选取合适的原料、溶剂体系及配比、转速,确保C22-C24长链脂肪酸中芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸的有效分离,各产品纯度均大于90%;固定相和流动相都是液体,且均可回收使用,相对于传统的色谱分离,本发明方法无固体载体吸附损耗、样品回收率高;无固定相的耗材消耗,分离成本大大降低;通过提高高速逆流色谱过程中的色谱转速,缩短固定相和流动相的分层时间,提高了分离效率,缩短时间至2h以内。
(3)本发明提供了一种长链脂肪酸的分离提纯方法,相较于传统工艺,具有操作方便、分离提纯周期短、回收率高的优点,填补了高速逆流色谱技术应用于不同碳数、相同碳数不同饱和度的长链脂肪酸的分离提纯,特别地分离提纯得到的神经酸产品可为“2017年卫计委批准神经酸批准的新食品原料--顺-15-二十四碳烯酸的生产提供了最为关键的技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中:
图1为原料C22-C24长链脂肪酸(1#)的气相色谱图;
图2为原料C22-C24长链脂肪酸(2#)的气相色谱图;
图3为实施例1中C22-C24长链脂肪酸(1#)分离提纯、溶剂回收后得到的山嵛酸产品的气相色谱图;
图4为实施例1中C22-C24长链脂肪酸(1#)分离提纯、溶剂回收后得到的芥酸产品的气相色谱图;
图5为实施例1中C22-C24长链脂肪酸(1#)分离提纯、溶剂回收后得到的二十四烷酸产品的气相色谱图;
图6为实施例1中C22-C24长链脂肪酸(1#)分离提纯、溶剂回收后得到的神经酸产品的气相色谱图;
图7为实施例2中C22-C24长链脂肪酸(2#)分离提纯、溶剂回收后得到的山嵛酸产品的气相色谱图;
图8为实施例2中C22-C24长链脂肪酸(2#)分离提纯、溶剂回收后得到的芥酸产品的气相色谱图;
图9为实施例2中C22-C24长链脂肪酸(2#)分离提纯、溶剂回收后得到的二十四烷酸产品的气相色谱图;
图10为实施例2中C22-C24长链脂肪酸(2#)分离提纯、溶剂回收后得到的神经酸产品的气相色谱图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
含C22-C24长链脂肪酸的原料的选取准备:
选用菜籽油来源,经皂化、酸化、萃取、精馏得到的C22-C24长链脂肪酸,各批次原料GC检测组分的结果见下表1,如图1、图2所示。
表1
根据对C22-C24长链脂肪酸1#、2#的GC检测结果,分析出,原料中山嵛酸(C22:0)含量为1份~5份、芥酸(C22:1)含量为10份~50份、二十四烷酸(C24:0)含量为10份~25份、神经酸(C24:1)含量为20份~50份。因山嵛酸、芥酸、二十四烷酸与神经酸的分配系数不同,通过高速逆流色谱将其按一定顺序洗脱出来,按照先后洗脱出来的顺序为:C24:0、C22:0、C24:1、C22:1。
实施例1:
以上述C22-C24长链脂肪酸(1#)样品作为原料。
(1)配制高速逆流色谱采用的溶剂:按照体积比为1:1:0.6:0.8:0.006,配制正己烷-乙酸乙酯-乙醇-柠檬酸-水的混合液,具体为:分别加入2000ml正己烷、2000ml乙酸乙酯、1200ml乙醇、1600ml二级纯水、12ml柠檬酸于10L分液漏斗中,振荡均匀,分层后静止15min,重复振荡、分层静止2次。
(2)用0.22um滤芯分别过滤上层和下层溶液,上层溶液做固定相,下层溶液做流动相,备用。
(3)将高速逆流色谱仪预热30min后,以200mL/min流速泵入固定相;至废液瓶中泵出液体达到40~50mL时,启动主机,调节高速逆流色谱仪转速为300rpm,以40mL/min的流速泵入流动相;至废液瓶中流动相与固定相明显分层时,开启进样阀,进样样品原料液100g,采集不同时段的洗脱份;
(4)低温减压蒸馏:分别取各时段的洗脱份,先2h低真空3000pa,60℃,后1h高真空200pa,90℃回收溶剂。
附图3、附图4、附图5、附图6分别为实施例1分离出的山嵛酸、芥酸、二十四烷酸及神经酸的气相色谱图。
本实施例1中C22-C24长链脂肪酸及分离出的山嵛酸、芥酸、二十四烷酸及神经酸的检测数据如下。
表2实施例1中C22-C24长链脂肪酸检测数据分析结果
表3实施例1中山嵛酸(C22:0)检测数据分析结果
表4实施例1中芥酸(C22:1)检测数据分析结果
表5实施例1中二十四烷酸(C24:0)检测数据分析结果
表6实施例1中神经酸(C24:1)检测数据分析结果
从附图3-6、表3-6可知,采用本实施例提供的分离提纯方法,可以很好地将C22-C24长链脂肪酸较好地分离,通过气相色谱检测,确认收集到的山嵛酸C22:0、芥酸C22:1、二十四烷酸C24:0、神经酸C24:1的纯度依次为97.93%、94.39%、92.89%、97.28%。回收率依次为93.4%、90.2%、90.7%、92.9%。
实施例2:
以上述C22-C24长链脂肪酸(2#)样品作为原料。
(1)配制高速逆流色谱采用的溶剂:按照体积比为3:1:1:1:0.004,配制乙酸乙酯-正丁醇-水-正庚烷-柠檬酸的混合液,具体为:分别加入3000ml乙酸乙酯、1000ml正丁醇、1000ml水、1000ml正庚烷、4ml柠檬酸于10L分液漏斗中,振荡均匀,分层后静止15min,重复振荡、分层静止2次。
(2)用0.22um滤芯分别过滤上层和下层溶液,上层溶液做固定相,下层溶液做流动相,备用。
(3)将高速逆流色谱仪预热30min后,以300mL/min流速泵入固定相;至废液瓶中泵出液体达到40~50mL时,启动主机,调节转速为500rpm,以30mL/min流速泵入流动相;至废液瓶中流动相与固定相明显分层时,开启进样阀,进样样品原料液100g,采集不同时段的洗脱份;
(4)低温减压蒸馏:分别取各时段的洗脱份,先2h低真空3000pa,60℃,后1h高真空200pa,90℃回收溶剂。
附图7、附图8、附图9、附图10分别为实施例2中C22-C24长链脂肪酸(2#)分离出的山嵛酸、芥酸、二十四烷酸及神经酸的气相色谱图。本实施例2中C22-C24长链脂肪酸及分离出的山嵛酸、芥酸、二十四烷酸及神经酸的检测数据分析如下。
表7实施例2中C22-C24长链脂肪酸检测数据分析结果
表8实施例2中山嵛酸(C22:0)检测数据分析结果
表9实施例2中芥酸(C22:1)检测数据分析结果
表10实施例2中二十四烷酸(C24:0)检测数据分析结果
表11实施例2中神经酸(C24:1)检测数据分析结果
从附图7-10、表7-11可知,采用本实施例提供的分离提纯方法,可以很好地将C22-C24长链脂肪酸较好地分离,通过气相色谱检测,确认收集到的山嵛酸C22:0、芥酸C22:1、二十四烷酸C24:0、神经酸C24:1的纯度依次为95.87%、94.35%、92.94%、96.97%。回收率依次为92.6%、90.1%、91.3%、94.0%。
本发明实施例提供的长链脂肪酸的分离提纯方法,利用高速逆流色谱技术,并选取合适地原料、溶剂体系及配比、转速,确保C22-C24长链脂肪酸中芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸的有效分离,并得到纯度大于90%的芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品,尤其是神经酸的纯度达到96%以上,均明显高于现有技术分离提纯芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品的纯度;且芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品的回收率均达到90%以上,均明显高于现有技术分离提纯得到的芥酸、二十四烷酸、二十二烷酸、神经酸产品的回收率。
本发明实施例提供的长链脂肪酸的分离提纯方法,固定相和流动相都是液体,且均可回收使用,相对于传统的色谱分离,本工艺无固体载体吸附损耗、样品回收率高;无固定相的耗材消耗,分离成本大大降低。
本发明实施例提供的长链脂肪酸的分离提纯方法,通过提高高速逆流色谱过程中的色谱转速,缩短固定相和流动相的分层时间,提高了分离效率,缩短分离总时间至2h以内。且在溶剂体系中加入了微量柠檬酸,有效地避免了溶剂体系在高速转动下的乳化现象。
本发明实施例中未提及的过程、方法及设备均为已知技术。在此不进行详述。
以上的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种长链脂肪酸的分离提纯方法,其特征在于,包括:
(1)将含C22-C24的长链脂肪酸的原料进行高速逆流色谱分离,采集不同时段的洗脱份;
(2)分别将各时段的洗脱份低温减压蒸馏,得到高纯度长链脂肪酸产品;
所述含长链脂肪酸的原料中含有山嵛酸C22:0、芥酸C22:1、二十四烷酸C24:0、神经酸C24:1;
所述低温减压蒸馏过程中,温度为40~110℃;所述含C22-C24长链脂肪酸的原料中含有如下以质量份计的各组分:山嵛酸C22:0为1份~5份、芥酸C22:1为10份~50份、二十四烷酸C24:0为10份~25份、神经酸C24:1为20份~50份;
所述高速逆流色谱采用的溶剂为正己烷-乙酸乙酯-乙醇-柠檬酸-水的混合液或为乙酸乙酯-正丁醇-水-正庚烷-柠檬酸的混合液;
所述混合液中,正己烷-乙酸乙酯-乙醇-柠檬酸-水的体积比为1~2:1~2:0.6~1:0.8~2:0.005~0.05;
所述混合液中,乙酸乙酯-正丁醇-水-正庚烷-柠檬酸体积比为3~5:1~2:1~2:0.6~2:0.02~0.002;
所述高速逆流色谱的溶剂的下相为流动相,溶剂的上相为固定相;
所述高速逆流色谱的转速为200~550rpm,溶剂的流速为20~60ml/min;所述低温减压蒸馏过程中,温度为40~110℃、压力为10~3000Pa。
2.根据权利要求1所述的一种长链脂肪酸的分离提纯方法,其特征在于,所述不同时段洗脱份的组成、高纯度C22-C24长链脂肪酸产品的组成均通过气相色谱检测。
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