CN1336931A - 脱油磷脂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产和精制包括卵磷脂在内的磷脂的方法。与目前采用的方法不同,所要保护的方法不用丙酮作溶剂,从而获得不含丙酮的产品,适用于动物或人类消费,或用作药品。该方法所产生的磷酸或卵磷脂其A.I.值大于90。
Description
本发明涉及脱油磷脂；食用级或药用级卵磷脂；及其生产方法。
被称之为卵磷脂的磷脂混合物是一种天然脂溶性衍生物的混合物，其由下述结构单元组成：甘油、脂肪酸、磷酸、氨基醇和碳水合物。它们存在于动物和植物性材料中。商业化的卵磷脂是指这样一种磷脂混合物，其通常是通过用水进行水合，并通过离心从天然甘油三酯油中除去形成的胶质而获得的。卵磷脂的主要来源之一是粗大豆油。
其它带有种子的油如玉米胚油和油菜籽油也可得到卵磷脂，但它们在商业上的价值显得不那么重要。通过干燥胶质获得的卵磷脂包含25-35％的中性甘油三酯和65-75％的磷脂，并且是一种塑性或粘稠的液体产品。这种65-75％磷脂被称之为65-75％AI(丙酮不溶物)，因为通常磷脂组成在丙酮中是不溶解的。采用下述AOCS(美国油化学协会)方法Ja 4-46进行实验。
在许多应用领域中，希望采用固体颗粒或粉末产物。这种产品可通过从卵磷脂中除去中性甘油三酯制得。现有技术中通过丙酮萃取法分离出油(“卵磷脂”，B.Szuhaj and G.List，美国油化学协会，1985)，该方法也被称为丙酮脱油法。迄今，丙酮脱油法还是用于此分离过程的唯一工业化方法。但是，丙酮脱油法存在作为溶剂的丙酮有一定毒性的问题。此外，在脱溶剂后的脱油卵磷脂中，丙酮的残余量仍达到5-10ppm。进而，由于存在丙酮的缩合产物基氧化物，使得产品有强烈的异味。丙酮脱油产品必须进行常规分析以小心地检测丙酮与基氧化物的残余量。
由于存在与丙酮萃取法相关的这些缺陷，人们考虑采用其它的方法来加工粗卵磷脂，如在压力(1-8Mpa)和20-100℃下用烃(3-4个碳原子)进行萃取(U.S.专利5,597,602)。另外，也有人建议采用高压二氧化硅(DE-A 30 11 185)。
脂质可与非脂质分离，中性脂质可与极性脂质分离，特别是磷脂可与中性甘油三酯通过非极性溶剂和膜分离法分离。非极性溶剂如己烷、卤代烃、乙酸乙酯可与具有分子量低于50,000道尔顿的磷脂的微胶粒分离。这些微胶粒的作用类似大分子，并对形成渗余物的超滤是不能渗透的。因此，它们可与甘油三酯分离，而甘油三酯用作溶液中单一的低分子量分子并通过或渗透进入膜中。
磷脂自身也可通过类似的方式采用溶解度和超滤技术由多种极性溶剂如醇进行相互分离。
磷脂可与粗植物油的其它组分分离(U.S.专利4,496,489、U.S.专利4,062,882和U.S.专利4,533,501)。例如，已公知几种精制粗大豆油的方法(英国专利3,878,232)。也有如下的一些方法(英国专利1,509,543)，其中，大豆的己烷萃取液(大豆溶剂油)在压力下采用适宜的半渗透膜进行超滤，所述半渗透膜允许在己烷中的甘油三酯油通过，而使磷脂与糖、甾醇糖苷等均保留，其与己烷溶液中的磷脂形成的共微胶粒。该过程使得含磷的游离脂质(例如甘油三酯)从与其缔合的磷脂和非脂质(例如糖)中分离出来。从超滤产物中除去己烷得到一种不含油的磷脂，从而在除去己烷后由渗余物溶剂油得到工业化的卵磷脂。
由于目前公知的方法所能生产的卵磷脂只是低质量的且可能带有异味的脱油卵磷脂，还没有一种方法可生产如本发明所要保护的方法所获得的纯或所希望的食用级卵磷脂。此外，对于目前生产包含脱油卵磷脂的卵磷脂必须用化学漂白剂如过氧化物生产可接受的浅色产品。因此，所要保护的方法易于用于工业化生产脱油的食用级卵磷脂。
本发明涉及不采用丙酮作为萃取剂而将磷脂，特别是大豆磷脂分离并精制成无油状态的方法。业已发现，由本发明的方法可得到高质量的卵磷脂，这种方法易于在工业生产过程中采用。
本发明提供了一种生产脱油磷脂的方法，其中，所述方法不使用丙酮，渗余物在进行脱色后物理分离。
本发明还提供了一种生产脱油磷脂的方法，其中，所述方法进一步包含附聚步骤。
本发明还提供了一种生产脱油磷脂的方法，其中，采用圆筒式脱溶剂装置。优选所述圆筒式脱溶剂装置为镀铬的铁或不锈钢。
本发明还提供了一种生产磷脂的方法，其中，残余溶剂的浓度低于5ppm。
本发明还提供了一种生产脱油磷脂的方法，其中，所述方法不采用丙酮，进行磷脂的附聚且渗余物可在物理分离前不进行脱色处理。
所有要求保护的方法的优选实施方案是制备卵磷脂的方法。更优选的实施方案涉及制备大于90A.I.的卵磷脂。
本发明进一步涉及食用级或药用级卵磷脂，优选其特征为＞90A.I。定义
为对说明书、权利要求书与包括由以下术语所给出的保护范围给出清楚和一致的理解，给出如下的定义。
A.I.值是指“丙酮不溶性物质”，用作对纯度的度量。粗卵磷脂定义为其A.I.值为40-90。A.I.值可由本领域的技术人员根据AOCS(美国油化学协会)方法Ja4-46测定。
漂白粘土是指各种矿藏粘土。这些粘土可进行工业化加工。加工步骤包括但不限于：煅烧、洗涤、干燥、粒度筛选和采用各种化学处理进行的活化，以及由工业供应商进行的其它处理。漂白粘土易于从种供货商处获得(例如，Sud Chemie，德国)，这是本领域的技术人员公知的。作为漂白粘土的代替物，也可以采用化学手段如炭、活性碳、树脂，化学方法包括但不限于次氯酸钠、过氧化物和过酸。
食品级和药品级卵磷脂是指无残余丙酮且A.I.值大于90的卵磷脂。
分馏卵磷脂是指将卵磷脂分离成亚级或富集卵磷脂馏分的卵磷脂。亚级或富集镏分可为富含磷脂的一种混合物，其包含但不限于以下的一种或多种：磷脂酰基胆碱、磷脂酰基乙醇胺、磷脂酰基丝氨酸、磷脂酰基肌醇、磷脂酰基甘油、二磷脂酰基甘油、N-磷脂酰基乙醇胺、磷脂酸和缩醛磷脂。
不含油是指卵磷脂的工业残余油含量低于3％油。脱油是用于从原料中除脱油的方法。
卵磷脂通常是一种通过水洗粗植物油和分离并干燥水合胶质而获得的磷脂的复杂的天然混合物。它们通常包括中性甘油三酯油，除非另有说明，如脱油或颗粒状的，在此情形下，中性油被除去。豆油是商业化卵磷脂的主要来源。其它通常能得到不太重要的卵磷脂的油为玉米油、棉籽油、亚麻籽油、花生油、油低芥酸菜籽油(油菜籽油)、红花油和向日葵油。Lecithins，ed.Szhuhajand List American OilChemists Society，1985。
改性卵磷脂是指(但不限于)卵磷脂的乙酰化、羟基化、氢化、水解产物，对卵磷脂进行氯化、溴化、碘化、卤化、磷酸化和磺化以及本领域技术人员公知的其它改性例如可参见下述文献：Lecithins，(eds.Szuhaj and G.List，pages203-208，American Oil ChemistsSociety，1985，)，所有这些均引入本文作为参考。卵磷脂包含多个化学官能团，使其对各种化学反应均很敏感。这些基团包括碳-碳双键、酯、膦酸酯、胺和羟基基团。改性也可以是卵磷脂进行酯交换反应的结果。此外，卵磷脂可进行酶致改性。
渗透物是指那些通过膜过滤器的物质。
磷脂是指(但不限于)以下物质的混合物：磷脂酰基胆碱、磷脂酰基乙醇胺、磷脂酰基丝氨酸、磷脂酰基肌醇、磷脂酸、N-酰基磷脂酰基乙醇胺和其它相关次要成分。
渗余物是指那些不能通过膜过滤器的物质。
本发明涉及脱油磷脂；食品级或药品级卵磷脂；以及它们的生产方法。
在一个实施方案中，本发明涉及一种不采用丙酮作溶剂以生产脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂制剂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)用漂白粘土对渗余物进行脱色；
e)从渗余物中蒸出烷烃；和
优选地，上述方法进一步包括在粉末附聚装置中进行造粒的步骤。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种不采用丙酮作溶剂以生产脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂制剂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)从渗余物中蒸出烷烃；和
e)在粉末附聚装置中造粒。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种不采用丙酮作溶剂以生产食品级或药品级脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)用漂白粘土对渗余物进行脱色；
e)从渗余物中蒸出烷烃；和
优选地，上述方法进一步包括在粉末附聚装置中进行造粒的步骤。
在另一个实施方案中，涉及用漂白粘土进行脱色的步骤用其它脱色剂代替，如炭、活性碳、树脂或化学手段，包括但不限于使用过氧化物、次氯酸钠或过酸，该代替在蒸发前或方法的适宜点进行。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种不采用丙酮作溶剂以生产食品级或药品级脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)从渗余物中蒸出烷烃；和
e)在粉末附聚装置中造粒。
优选地，通过上述方法获得的磷脂或卵磷脂事实上不含油，其丙酮不溶性物质值(A.I.)大于90，更优选A.I.＞97，A.I.＞99或A.I.＞99.9)。
优选地，上述方法中残余溶剂的浓度低于5ppm，更优选低于1ppm，或低于0.1ppm。
优选地，上述方法采用圆筒式脱溶剂装置来除去烷烃。更优选地，所述圆筒式脱溶剂装置为镀铬铸铁或不锈钢。
优选地，用于上述方法中的粗磷脂来源于选自下述的植物：大豆、玉米、棉籽、亚麻籽、花生、低芥酸菜籽、油菜籽、红花和向日葵。
优选地，用于上述方法中的粗卵磷脂来源于选自下述的植物：大豆、玉米、棉籽、亚麻籽、花生、低芥酸菜籽、油菜籽、红花和向日葵。
优选地，在上述方法中在漂白之后以及在从渗余物中蒸出烷烃之前加入混合生育酚。膜分离技术日益用于精制食用油。这种技术使磷脂或卵磷脂与其它粗原料中的产物分离。这种技术的应用和用于这种技术中的膜是本领域技术人员公知的，并在多种公开出版物中有述。例如，可参见日本专利申请昭63-308882，1988年12月8日，公开于1990年6月15日：Kosseoglu等，JAQCS67：315-322(1990)：Iwama，Proceedings of World Conf.Biotechnol.Fats and OilsInd.88.00，00 244-50(1988)。具体采用何种膜可很清楚地根据用于分离所感兴趣的组分的溶剂系统进行选择。选择膜的主要标准是其对所采用溶剂的耐受性，以及允许不想要的物质通过，从而使所希望得到的磷脂留在渗余物一侧。
膜的使用(优选膜对所采用的溶剂具有耐受性)是在溶剂体系中从磷脂中分离出甘油三酯的主要手段，其中，包含40-90A.I.磷脂的粗卵磷脂与商购溶剂混合(优选以1∶1质量比)。
许多种膜类型可有效地用于宽范围分子量馏分。它们包括在铝和其它商购过滤器上的聚砜，聚酰胺，纤维素，聚丙烯，聚偏二氟乙烯(PVDF)膜。
优选地，膜的分子量范围为50,000道尔顿或更小，更优选为10,000。
同样优选地，膜与本文所述的溶剂是相容的。
还优选地，用于上述方法中的膜为聚偏二氟乙烯(PVDF)。
优选地，用于上述方法中的烷烃为具有3-8个碳原子的烷烃。更优选地，用于上述方法中的烷烃选自己烷、庚烷、戊烷、丙烷、异辛烷、丁烷、异己烷和环己烷。或者，也可以单独采用起临界二氧化硅或与其它改性剂一起(如其它溶剂)。
分离过程得到了由甘油三酯及己烷组成的渗透物。溶剂蒸发后，与丙酮萃取法中回收的油相比，形成的油具有较高的质量。这是因为不存在异味或如上所指出的基化氧。此外，工业化己烷用于从带有种子的油和种子副产物中提取粗油。因此，采用己烷用于这些过程(即制备无油磷脂和油渗余物)，不需要附加的用于丙酮的分离溶剂系统，从而节约了成本。渗余物基本上由无油(A.I.＞90)的磷脂组成，与丙酮得到的产物相比，增加了磷脂酰基胆碱馏分。渗余物可为35-40％磷脂在60-65％己烷中。
由于在磷脂制备过程中仍存在商业上反对的发色物质，须采用脱色步骤。
这种选择性步骤也除去其它可能导致过早氧化的杂质。该步骤包括使用漂白粘土。
在此过程中，叶绿素和叶黄素以及其它助氧化剂(prooxidants)被吸收、漂白或除去。将这种粘土加至包含35-40％脱油浓缩物的己烷溶液中。一般的加入比例为5-8％粘土，以磷脂质量计。发色物质被物理吸收至粘土上。然后，使粘土经终端过滤与脱油浓缩物分离。
如果加入抗氧化剂以增加脱油产品的稳定性，则加工过程中的加入抗氧化剂的时间可在蒸出溶剂之前且磷脂仍在溶液中时加入。从而，抗氧化剂优选在从溶剂中蒸出己烷之前加入。优选的抗氧化剂为混合生育酚，但也可采用本领域技术人员公知的其它抗氧化剂。
脱溶剂处理从纯化后的无油磷脂中除去己烷。可采用多种不同的装置对产品进行脱溶剂化处理。这些装置包括但不限于：喷雾干燥器、流化床干燥器(带振动或无振动)、圆筒式干燥器、带式干燥器、滚动干燥器，所有这些均可间歇操作或连续操作。
对该方法来说起关键作用的是使用圆筒式脱溶剂装置。这种脱溶剂圆筒可为镀铬的铸铁或不锈钢的。低压蒸气作为热源加入。精制后的脱油浓缩物加至轧辊的夹端，而随着己烷蒸发，磷脂附着于轧辊上。
从每一圆筒上用手术刀刮下产品。收集溶剂蒸气并将其冷凝备用。脱油后的物料块被转移至用于最后除去己烷的干燥步骤。该脱溶剂步骤在不会使卵磷脂发生变暗的温度下进行。采用流化床干燥器，以保证溶剂残余物低于5ppm。将排出干燥器的物料块再转移至贮藏容器中，以后再进行造粒和/或粉碎。产物通常聚结成两目大小的颗粒。它们采用下述设置来形成：滚动附聚装置、挤出机、盘式造粒机、流混附聚装置、流化床附聚装置和粉末附聚装置。也可采用本领域技术人员公知的其它附聚装置。目前优选采用Shugiiflexomix。粉末形式的产品易于由物料块直接进行粉碎而得到。
在另一个实施方案中，本发明涉及由任一种上述方法制备的脱油磷脂。食品级卵磷脂可用作动物饲料或人类消费品。
在另一个实施方案中，本发明涉及无残余丙酮的食品级或药品级卵磷脂，这种卵磷脂基本上不含油，其特征在于，丙醇不溶性物质值(A.I.)＞90，更优选＞99，或者＞99.9。
以上所公开的信息或在以下的实施例中公开的信息均不应看作是对本发明保护范围的限制。
实施例1
为获得脱油的卵磷脂制剂，将粗卵磷脂与商购己烷混合。通过PVDF膜(例如，来自Advanced Membrane Technologies，Cal.)使甘油三酯与磷脂分离，膜的分子量为10,000-50,000道尔顿。渗余物基本上由无油的磷脂(A.I.值＞90)组成，并为35-40％磷脂在60-65％己烷中的溶液。
制剂用漂白粘土进行脱色。脱色程度取决于本领域技术人员的希望值和要求。将漂白粘土加至包含35-40％脱油浓缩物的己烷溶液中。加入的一般比例为5-8％粘土，以磷脂质量计。此时还可加入生育酚和/或抗氧化剂。优选加入混合生育酚。
对加工过程来说很重要的一点是进行脱溶剂处理。脱溶剂圆筒为镀铬的铸铁或不锈钢。低压蒸气作为热源加入。将精制后的脱油浓缩物加至轧辊的夹端，而随着己烷蒸发，磷脂附着于轧辊上。
脱溶剂步骤在不会使卵磷脂发生变暗的温度下进行。采用流化床干燥器，以保证溶剂残余物低于5ppm。将排出干燥器的物料块再转移至贮藏容器中，以后再进行造粒和/或粉碎。造粒在Shugii附聚器中进行。最终的颗粒具有美国筛尺寸(G cut)-10至+20；F cut-20至+40，而精制后的粉末产品具有美国筛尺寸-40。
本发明涉及制备脱油磷脂特别是卵磷脂的方法，还涉及由这种方法制备的卵磷脂。
所有在本文中提及的参考文献均引入本文作为参考。
以上，为清楚和理解的目的，由说明书及具体的实施例充分地描述了本发明，本领域的技术人员很清楚地知道，在所公开的实施方案下可进行某种程度的改变和修正，必这种修正也属于本发明的保护范围之内。
Claims (31)
1.一种不采用丙酮作溶剂以生产脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂制剂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)用漂白粘土对渗余物进行脱色；
e)从渗余物中蒸出烷烃。
2.根据权利要求1的方法，进一步包含在粉末附聚装置中进行造粒的步骤。
3.一种不采用丙酮作溶剂以生产脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂制剂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)从渗余物中蒸出烷烃；和
e)在粉末附聚装置中造粒。
4.一种不采用丙酮作溶剂以生产食品级或药品级脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)用漂白粘土对渗余物进行脱色；
e)从渗余物中蒸出烷烃。
5.根据权利要求4的方法，进一步包含在粉末附聚装置中进行造粒的步骤。
6.一种不采用丙酮作溶剂以生产食品级或药品级脱油磷脂的方法，该方法包括：
a)将粗磷脂与烷烃混合；
b)使甘油三酯与磷脂通过膜进行分离；
c)通过随后的分离获得渗余物；
d)从渗余物中蒸出烷烃；和
e)在粉末附聚装置中造粒。
7.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，由所述方法获得的所述的磷脂或卵磷脂基本上不含油，并其丙酮不溶性物质值(A.I.)大于90。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述的丙酮不溶性物质值(A.I.)大于97。
9.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，残余溶剂浓度低于5ppm。
10.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，所述烷烃选自具有3-8个碳原子的烷烃，己烷、庚烷、戊烷、丙烷、异辛烷、丁烷和环己烷。
11.根据权利要求1-3任一项的方法，其中，所述的粗磷脂来自选自下述的植物：大豆、玉米、棉籽、亚麻籽、花生、低芥酸菜籽、油菜籽、红花和向日葵。
12.根据权利要求4-6任一项的方法，其中，所述的粗磷脂来自选自下述的植物：大豆、玉米、棉籽、亚麻籽、花生、低芥酸菜籽、油菜籽、红花和向日葵。
13.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，在上述方法中在漂白之后以及在从渗余物中蒸出烷烃之前加入混合生育酚。
14.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，所述的膜为聚偏二氟乙烯(PVDF)膜。
15.根据权利要求14的方法，其中，所述膜的分子量为50,000或更小。
16.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，步骤“a”用超临界二氧化碳或二氧化碳作为溶剂从油中分离磷脂。
17.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，在蒸出烷烃前加入生育酚。
18.根据权利要求1-6任一项的方法，其中采用镀铬或不锈钢脱溶剂圆筒来除去烷烃。
19.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，磷脂或卵磷脂为改性卵磷脂。
20.根据权利要求19的方法，其中，改性卵磷脂选自：乙酰化卵磷脂、羟基化卵磷脂、氢化卵磷脂、卵磷脂的水解产物、氯化卵磷脂、溴化卵磷脂、磷酰化卵磷脂、卤化卵磷脂、磺化卵磷脂、碘化卵磷脂、酯交换卵磷脂和酶改性卵磷脂。
21.根据权利要求1、2、4或5任一项的方法，其中，通过漂白的脱色步骤用脱色剂代替，所述脱色剂选自碳、活性碳、树脂和过氧化物。
22.一种由权利要求1-3任一项的方法制备的脱油磷脂。
23.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，磷脂或卵磷脂为从油菜种子和含油植物原料提取的粗油溶剂油。
24.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，磷脂或卵磷脂来自动物来源。
25.根据权利要求1-6任一项的方法，其中，磷脂或卵磷脂为分馏的卵磷脂。
26.根据权利要求25的方法，其中，分馏卵磷脂选自：磷脂酰基胆碱、磷脂酰基乙醇胺、磷脂酰基丝氨酸、磷脂酰基肌醇、磷脂酰基甘油、二磷脂酰基甘油、N-磷脂酰基乙醇胺、磷脂酸和缩醛磷脂。
27.一种由权利要求4-6任一项的方法制备的食品级或药品级卵磷脂。
28.一种不含残余丙酮的食品级或药品级卵磷脂，其基本上不含油，其特征在于其丙酮不溶性物质值(A.I.)大于90。
29.根据权利要求28的食品级或药品级卵磷脂，其中，其特征在于，A.I.值大于97。
30.根据权利要求28的食品级或药品级卵磷脂，其中，卵磷脂为动物卵磷脂。
31.根据权利要求28的食品级或药品级卵磷脂，其中，卵磷脂为分馏卵磷脂。
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