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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren
zur selektiven Trennung und Reinigung von Eicosapentaen- und Docosahexaen-Säuren oder
Estern davon aus einer Mischung, die eine hoch-ungesättigte Fettsäure oder
deren Derivate umfasst.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Hoch-ungesättigte Fettsäuren oder
deren Derivate wie Ester davon, die aus Fischölen wie Ölen von Sardinen, Makrelen,
Thunfischen oder ähnlichem
stammen, sind bekannt. Insbesondere Eicosapentaen-Säure (EPA)
und Docosahexaensäure
(DHA) und Ester davon werden auf dem Gebiet der Reformkost und der Arzneimittel
aufgrund ihrer pharmakologischen Wirkungen verwendet.
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Die bekannten Verfahren für die Reinigung
dieser ungesättigten
Fettsäuren
oder deren Derivate sind ein Harnstoff-Additionsverfahren, ein Präzisions-Destillationsverfahren,
ein Chromatographieverfahren, ein superkritisches Fluidextraktionsverfahren
und ähnliches.
Diese bekannten Verfahren sind jedoch im einzelnen schwierig, um
eine Mischung, die hoch-ungesättigte
Fettsäuren
oder deren Derivate, die aus Fischölen stammen, in hohen Reinheiten,
ohne Modifizierung in hohen Mengen und bei niedrigen Kosten zu reinigen.
Bei dem Harnstoff-Additionsverfahren ist die resultierende Mischung,
die hoch-ungesättigte
Fettsäuren
oder deren Ester umfasst, von einem geringen Reinheitsgrad. In dem
Präzisions-Destillationsverfahren
treten Polymerisationen und Isomerisationen mit leichter Modifizierung
des Produktes auf, und es ist schwierig, Eicosatetraen-Säure (ETA)
oder deren Ester, die bei der Verwendung als Arzneimittel und in
Nahrungsmitteln unerwünscht
sind, zu entfernen. Außerdem
ist der chromatographische und der superkritische Fluidextraktionsprozeß für die Trennung
und Reinigung in industriellem Maßstab ungeeignet.
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Das japanische Patent Kokai 9-151390
offenbart ein Verfahren für
die Reinigung einer hoch-ungesättigten
Fettsäure
und Derivaten davon, das umfasst: das Inkontaktbringen einer Mischung
von hoch- ungesättigten
Fettsäuren
oder deren Derivaten mit einem Träger, auf dem ein Silbersalz
aufgezogen ist, und die nachfolgende Abtrennung und Extraktion durch
Inkontaktbringen des Trägers
mit einem Lösungsmittel.
Es ist dort beschrieben, das Silikagel, Zeolith, Kaolin, aktiver
Chinaton, Perlit und eine Kombination davon als Träger verwendet
werden. Diese Veröffentlichung
gibt jedoch keinen Hinweis auf die Verwendung von Diatomeenerde und
die dadurch erzielte Wirkung. Weiterhin führt dieses bekannte Verfahren
zu Einschränkungen,
indem die Menge des Trägers
für das
Silbersalz 19 Gewichtsteile, ausgedrückt als Silber, bezogen auf
45–55
Gewichtsteile des Trägers
sein sollte, und weiterhin, dass die Menge der Mischung der hoch-ungesättigten
Fettsäuren oder
deren Derivate, die mit dem Träger,
auf den das Silbersalz aufgezogen ist, in Kontakt gebracht wird,
15 Gewichtsteile betragen sollte. Das Verlassen dieser Einschränkungen
führt zu
einer Verringerung des Reinigungsgrades. Obwohl das bekannte Verfahren
eine hoch-ungesättigte
Fettsäure-Komponente
trennen und zu hoher Reinheit reinigen kann, gibt es verschiedene
Probleme, indem das Verfahren für
die Herstellung des Silber-geträgerten
Trägers
kompliziert ist, und eine Extraktionsoperation, die das wiederholte
Rühren
und Filtrieren einschließt,
mühselig
ist.
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Es besteht der Wunsch nach einem
praktischen Verfahren für
die selektive Abtrennung und Reinigung der gewünschten EPA und DHA aus Fischölen, die
verschiedene hoch-ungesättigte
Fettsäuren
und deren Derivate enthalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens für die Abtrennung und Reinigung
von EPA und DHA in hoher Reinheit, das ein höheres Gewichtsverhältnis des
Silbersalzes zu dem Träger
aufweist, als das Verfahren des Stands der Technik, und somit eine
hohe Verarbeitungsleistung zeigt, und dass das Einfügen einer
Silber-Verbindung eliminiert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
kann gelöst
werden unter Verwendung von Diatomeenerde als Träger für das Aufziehen eines Silbersalzes,
das Einfüllen
des Trägers
in eine Säule,
das Durchströmen der
Säule mit
einem wässrigen
Medium, das ein Silbersalz enthält,
um den Silber-geträgerten
Träger
leicht herzustellen und wiederum Durchströmen der Säule mit einem spezifischen
Entwicklungslösungsmittel.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren für
die selektive Abtrennung und Reinigung von Eicosapentaen- und Docosahexaen-Säuren oder Estern davon aus
einer Mischung, die eine hoch-ungesättigte Fettsäure oder
deren Derivate umfasst, bereit, welches Verfahren die Schritte umfasst:
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Durchströmen einer mit einem Träger gefüllten Kolonne
mit einem wässrigen
Medium, das ein Silbersalz umfasst, um das Silbersalz auf den Träger aufzuziehen;
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Durchströmen des mit dem Silbersalz
beladenen Trägers
in der Kolonne mit einer Lösungsmittellösung einer
Mischung, die die hoch-ungesättigte Fettsäure oder
das Derivat davon umfasst; und Durchströmen der Kolonne mit einem Entwicklungslösungsmittel,
dadurch gekennzeichnet, dass der Träger Diatomeenerde ist.
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Die vorliegende Erfindung des zuvor
beschriebenen Aufbaus kann EPA und DHA effektiv abtrennen und reinigen
aus einer Mischung, die hoch-ungesättigte Fettsäuren oder
Derivate davon enthält,
die aus Fischölen
stammen und weiterhin kann sie ein Ausströmen des Silbers verhindern,
wodurch eine Verringerung der Trennfähigkeit und das Einführen des
Silbers in das abgetrennte und gereinigte Produkt verhindert wird.
Außerdem
kann das vorliegende Verfahren den Gehalt von Eicosatetraen-Säure (ω6 ETA),
die in Reformkost und Arzneimitteln unerwünscht ist, so klein wie möglich machen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die Ausgangsmaterialien, eine Mischung,
die hoch-ungesättigte
Fettsäuren
oder deren Derivate umfasst, die für die Reinigung in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, können
einschließen,
ohne darauf beschränkt
zu sein: diejenigen, die aus Fischölen wie Ölen von Sardinen, Makrelen,
Thunfischen oder ähnlichem
stammen, die hoch-ungesättigte Fettsäuren, z.
B. ETA, EPA oder DHA, Ester-Derivate dieser ungesättigten
Fettsäuren
oder Mischungen davon enthalten. Die Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien
kann, wenn sie aus Fischölen
stammen, variabel sein. Der Grad der Trennung oder der Reinigung
von EPA und DHA oder deren Ester kann abhängig von der Zusammensetzung
des Ausgangsmaterials variieren. Selbst wenn mehrere Prozent oder
mehr ETA in dem Ausgangsmaterial enthalten ist, kann das vorliegende
Verfahren selektiv EPA und DHA trennen und reinigen und weiterhin
den Gehalt des ETA auf spezifische niedrige Niveaus reduzieren.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet
durch die Verwendung von Diatomeenerde als Träger für das Aufziehen des Silbersalzes.
Die Diatomeenerde ist eine Versteinerung einer Einzellen-Pflanze, die eine Art
von Wasser-Seegras ist, das sowohl in Frischwasser als auch in Vexationswasser
verbreitet ist. Einer der Gründe
für die
selektive Verwendung von Diatomeenerde besteht darin, dass die Fähigkeit
Wasser in der Diatomeenerde zu halten, ungefähr zweimal höher ist
als die anderer Materialien, wenn das Silbersalz auf die Diatomeenerde
in Form einer in einem wässrigen
Medium gelösten
Lösung
mit dem Silbersalz aufgezogen wird. Als Referenz wird die Fähigkeit,
Wasser aufzunehmen, unten verglichen unter Verwendung eines Porenvolumens
pro Gewicht (Ölabsorption,
ml/g).
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Die Diatomeenerde kann gewöhnlich in
uncalcinierter oder calcinierter Form verwendet werden, aber die
calcinierte Erde ist bevorzugt. Die calcinierte Diatomeenerde kann
hergestellt werden durch Zerkleinern einer Roh-Diatomeenerde, Trocknen
des zerkleinerten Produktes, Unterwerfen davon wiederholten Mahl-
und Klassierungsoperationen, um Verunreinigungen zu entfernen, Calcinieren
des klassierten Produktes bei hoher Temperatur und weiter Unterwerfen
davon wiederholten Mahl- und Klassieroperationen, um die Partikelgröße einzustellen.
Es ist bevorzugt, dass die Diatomeenerde eine Porengröße von 0,1–10 μm, eine spezifische Oberfläche von
0,5–50
m2/g und ein Porenvolumen von 1–10 ml/g
aufweist, um die Fähigkeit
eine wässrige Silbersalzlösung zu
halten, zu verbessern und einen guten Kontakt mit den zu behandelnden
hoch-ungesättigten
Fettsäuren
oder deren Derivaten sicherzustellen. Es ist noch bevorzugter, dass
die Diatomeenerde eine Schüttdichte
von 0,1–0,3
g/ml aufweist, zieht man die Größe der Säule in Betracht.
Die Diatomeenerde, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann, ist kommerziell erhältlich,
aber nicht beschränkt
auf spezifische, wovon ein typisches Beispiel „Extrelut® 13076",
erhältlich
von Merck Co., Ltd., ist.
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Als Silbersalze, die auf die Diatomeenerde
aufgezogen werden, können
beliebige Silbersalze verwendet werden, wenn sie einen Komplex auf
der Diatomeenerde mit der Mischung, die hoch-ungesättigte Fettsäuren oder
deren Derivate umfasst, bilden kann. Silbernitrat wird am meisten
bevorzugt verwendet, zieht man die Leichtigkeit seiner Handhabung
und die Verfügbarkeit
ebenso wie die leichte Isolierung und Wiederverwendung in Betracht.
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Es ist bevorzugt, dass die Menge
der Silbersalze, die auf die Diatomeenerde aufgezogen werden, nicht
mehr als 65 Gewichtsteile, bezogen auf das Silber, bevorzugt nicht
mehr als 55 Gew.-% bis nicht mehr als 65 Gew.-%, basierend auf dem
Gewicht der Diatomeenerde beträgt,
zieht man eine Verkleinerung der Säule und eine hohe Betriebsfähigkeit
in Betracht.
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Im allgemeinen kann, wenn die Menge
der Silbersalze, die auf eine vorgegebene Menge der Diatomeenerde
aufgetragen wird, ansteigt, die Menge des behandelten Rohmaterials,
d. h. die Menge der behandelten Mischung, die hoch-ungesättigte Fettsäuren oder
deren Derivate umfasst, erhöht
werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Menge des Silbersalzes,
die in der vorliegenden Erfindung aufgezogen wird, auf 65 Gew.-%
maximal erhöht
werden, was zu dem Vorteil führt,
dass die Menge der behandelten Ausgangsmaterialien stark erhöht werden
kann.
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Als Verfahren zum Aufziehen eines
Silbersalzes auf einen Träger
offenbart das japanische Patent Kokai 9-151390 ein Verfahren des
Eintauchens des Trägers
in eine wässrige
Lösung
des Silbersalzes, gefolgt durch Trocknen. Dieses Verfahren ist jedoch
schwierig bei der Steuerung des Wassergehaltes. Im Gegensatz dazu
besitzt die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass das Aufziehen
des Silbersalzes auf die Diatomeenerde leicht durch einfaches Durchströmen mit
dem wässrigen Mediums,
das das Silbersalz enthält
(z. B, eine 50%ige wässrige
Lösung
des Silbersalzes) durch die Diatomeenerde, die trocken in die Säule eingefüllt wird, z.
B. in im wesentlichen der gleichen Menge wie das Silbersalz eingefüllt ist,
durchgeführt
werden. Das wässrige
Medium für
das verwendete Silbersalz ist Wasser, Methanol, Aceton oder ähnliches,
aber Wasser ist bevorzugt.
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Gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung kann die Säule
gefüllt
mit Silber-beladener Diatomeenerde hergestellt werden durch Einfüllen der
Diatomeenerde in die Säule
und Durchströmen
der Säule
mit dem wässrigen
Medium, das das Silbersalz enthält,
um das Silbersalz auf die Diatomeenerde aufzuziehen. Anschließend wird
eine Lösungsmittelösung der
Mischung, die hoch-ungesättigte
Fettsäuren
oder deren Derivate umfasst, die abzutrennen und zu reinigen sind,
mit der Diatomeenerde in Kontakt gebracht, um einen Komplex mit
dem Silbersalz (Silberion) zu bilden. Anschließend wird die Säule mit
einer kleinen Menge eines spezifischen Lösungsmittels entwickelt, um
EPA, DHA oder deren Ester selektiv abzutrennen und zu reinigen.
Ein repräsentatives
Beispiel einer Lösemittellösung der
genannten Mischung ist eine Hexanlösung, ohne dass jedoch eine
Einschränkung
darauf besteht. Das für
die Herstellung der genannten Lösung
verwendete Lösungsmittel
kann identisch mit dem Entwicklungslösungsmittel sein.
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In der vorliegenden Erfindung kann
eine Säule
mehrere Male verwendet werden, und die Lösungsmittellösung der
aufzutrennenden und zu reinigenden Mischung, die hoch-ungesättigte Fettsäuren oder
deren Derivate umfasst, kann mit der Diatomeenerde in Kontakt gebracht
werden, nachdem die Säule,
gefüllt
mit der mit Silber beladenen Diatomeenerde zuvor mit Hexan ausgetauscht
wurde.
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Als Entwicklungslösungsmittel, die in der vorliegenden
Erfindung für
die Abtrennung und die Reinigung des gewünschten Produktes verwendet
werden können,
können
beliebige Lösungsmittel
verwendet werden, wenn sie eine hohe Selektivität und eine hohes Extraktionsvermögen mit
einer kleinen Menge des Lösungsmittels
zeigen und ein Ausströmen
des Silbersalzes verhindern können,
aber Pentan, Hexan, Heptan, Toluol, Xylol, Methanol, Isopropylalkohol,
Ethylacetat oder eine Mischung davon sind besonders bevorzugt. Typ
und Menge der verwendeten Lösungsmittel können geeignet
ausgewählt
werden, um optimale Bedingungen bereitzustellen.
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Im Hinblick auf die Selektivität der Extraktion
können
Extrakte verschiedener Zusammensetzung erhalten werden durch Steuerung
der Polarität
des Entwicklungslösungsmittels.
In den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
kann eine Elution durchgeführt
werden unter anfänglicher
Verwendung von Hexan und anschließend Toluol, das 0,5 Vol.-%
Methanol enthält,
als Entwicklungslösungsmittel.
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In der vorliegenden Erfindung wird
die Extraktion bei Umgebungstemperatur durchgeführt, bevorzugt bei einer Temperatur
von 0°C
bis 30°C.
Dies kann einen stabilen Extrakt bereitstellen mit geringerer Wahrscheinlichkeit
einer Veränderung
durch thermische Isomerisierung oder ähnliches. Die Atmosphäre nach
der Extraktion wird bevorzugt mit einem Inertgas wie Stickstoff,
Argon oder ähnlichem
ausgetauscht, um zu verhindern, dass die Mischung, die hoch-ungesättigte Fettsäuren oder
deren Ester umfasst, Einflüssen
wie der Oxidation oder ähnlichem
unterliegt.
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In der vorliegenden Erfindung beträgt das Porenvolumen
der Diatomeenerde 1–10
ml/g, was angibt, dass die Menge des wässrigen Mediums, die pro Gramm
der Diatomeenerde gehalten wird, 1–10 ml beträgt. Z. B. bildet Silbernitrat
seine gesättigte
Lösung
mit Wasser von ungefähr
der halben Menge bezogen auf das Gewicht des Silbernitrates, wenn
Silber in der Form einer wässrigen
Silbernitratlösung
aufgezogen wird. Folglich werden lediglich 50% des Porenvolumens
der Diatomeenerde verwendet, selbst wenn Silbernitrat desselben
Gewichtes wie Diatomeenerde in der Form einer wässrigen Lösung gehalten wird. Dies kann
ein Ausströmen
von Silber verhindern. D. h., die zweifache Menge von Diatomeenerde,
bezogen auf das wässrige
Medium der wässrigen
Silbernitratlösung
kann verwendet werden, was nicht zu einem Ausströmen von Silbersalz aus der
Säule resultiert,
wenn die Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel wie Hexan oder ähnlichem durchgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nun
durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele weiter veranschaulicht.
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Beispiel 1
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Eine Glassäule (20 mm Innendurchmesser × 300 mm
Länge)
wurde trocken befüllt
mit 20 g Diatomeenerde („Extrelut® 13076",
erhältlich
von Merck Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 4000 nm, einer spezifischen
Oberfläche
von 1,01 m2/g, einem Porenvolumen von 1,2
ml/g und einer Schüttdichte
von 0,24 g/ml. Eine wässrige
Lösung
von 20 g Silbernitrat in 10 ml Wasser wurde durch die Säule, die
mit Diatomeenerde befüllt war,
durchströmen
gelassen. Die Säule
wurde für
30 Minuten stehen gelassen, um das Silbersalz auf die Diatomeenerde
aufzuziehen. Anschließend
wurde Hexan durch die Säule
strömen
gelassen, um die Säule
mit Hexan auszutauschen.
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10 g eines Rohmaterials, einer Ethylestermischung
von hoch-ungesättigten
Fettsäuren
mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurden in 10 ml Hexan
gelöst,
um eine Hexanlösung
herzustellen. Diese Lösung
wurde durch die Säule
strömen
gelassen. Anfänglich
wurde die Säule
mit 90 ml Hexan mit einer linearen Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0
cm/min. entwickelt, ein Eluat von der Säule isoliert, und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, was
5,76 g (Ausbeute 57,6%) einer ersten Effluent-Franktion ergab. Als
nächstes
wurde die Säule
mit 290 ml eines gemischten Lösungsmittels
aus Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen
Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 cm/min. eluiert, ein Eluat aus der
Säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, was
3,62 g (Ausbeute 36,2%) einer zweiten Effluent-Fraktion ergab.
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Weiter wurde die Säule durch
100 ml eines gemischten Lösungsmittels
aus Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen
Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, ein Eluat aus
der Säule isoliert,
das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
0,65 g (Ausbeute 6,5%) einer dritten Effluent-Fraktion erhalten
wurden. Die resultierenden gereinigten Ethylester der Fettsäuren wurden
durch Gaschromatographie analysiert mit den folgenden in Tabelle
1 gezeigten Ergebnissen.
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Der Gaschromatograph, der in der
Analyse verwendet würde,
war das Modell 263-560, hergestellt durch Hitachi Co., Ltd. Die
Säulenbedingungen
sind unten gezeigt.
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Gepackte Säule: Silar-10C Uniport, HP
80/100, 3 mm I.D. × 2
m
Detektor: FID
Säulen-Temperatur:
200°C
Einlass-Temperatur:
250°C
Detektor-Temperatur:
250°C
Trägergas:
Stickstoff
Fließgeschwindigkeit:
eingestellt, um eine Retentionszeit für EPA von ungefähr 20 Minuten
einzustellen.
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Die obigen Ergebnisse zeigen deutlich,
dass ETA (ω6, ω3), das
in dem Ausgangsmaterial vor der Reinigung enthalten war, deutlich
reduziert wurde. Weiterhin ist es deutlich, dass die Ethylester
von EPA und DHA selektiv gereinigt werden.
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Beispiel 2
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Eine Glassäule (20 mm Innendurchmesser × 300 mm
in der Länge)
wurde trocken mit 20 g Diatomeenerde („Extrelut® 13076", erhältlich von Merck Co., Ltd.)
mit einer Porengröße von 4000
nm, einer spezifischen Oberfläche
von 1,01 m2/g, einem Porenvolumen von 1,2
ml/g und einer Schüttdichte
von 0,24 g/ml befüllt.
Eine wässrige
Lösung
von 20 g Silbernitrat in 10 ml Wasser wurde durch die Säule, die
mit der Diatomeenerde befüllt
war, strömen
gelassen. Die Säule
wurde für
30 Minuten stehen gelassen, um das Silbersalz auf Diatomeenerde
aufzuziehen. Anschließend
wurde Hexan durch die Säule
strömen
gelassen, um die Säule
mit Hexan auszutauschen.
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10 g eines Rohmaterials, einer Ethyestermischung
einer hoch-ungesättigten
Fettsäure
mit der in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung, wurde in 10 ml Hexan
gelöst,
um eine Hexanlösung
herzustellen. Diese Lösung
wurde durch die Säule
strömen
gelassen. Anfangs wurde die Säule
mit 90 ml Hexan bei einer linearen Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0
cm/min. entwickelt, ein Eluat aus der Säule isoliert, und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, was
6,76 g (Ausbeute 67,6%) einer ersten Effluentfraktion zu ergeben.
Als nächstes
wurde die Säule
mit 290 ml eines gemischten Lösungsmittels
aus Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen
Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, Eluat aus der
Säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
2,96 g (Ausbeute 29,6%) einer zweiten Effluentfraktion zu ergeben.
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Die resultierenden gereinigten Ethylester
der Fettsäuren
wurde durch Gaschromatographie mit den folgenden in Tabelle 2 gezeigten
Ergebnissen analysiert.
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Das obige Resultat zeigt deutlich,
dass selbst wenn das Rohmaterial EPA von hoher Reinheit enthielt, ETA
(ω6, ω3), das
darin vor der Reinigung enthalten ist, stark reduziert wurde. Weiterhin
ist ersichtlich, dass der Ethylester von EPA selektiv gereinigt
wurde bis zu einem Grad von 98% oder mehr, was das Niveau für Arzneimittel
erfüllte.
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Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel
1
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- i) Für
Beispiel 3 wurden drei Glassäulen
(20 mm im Innendurchmesser × 300
mm in der Länge)
jeweils trocken befällt
mit 20 g Diatomeenerde („Extrelut® 13076",
erhältlich
von Merck Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 400 nm, einer spezifischen
Oberfläche
von 1,01 m2/g, einem Porenvolumen von 1,2
ml/g und einer Schüttdichte
von 0,24 g/ml. Anschließend
wurden 14,20 g, 17,31 g und 20,42 g Silbernitrat gelöst in 7,1
ml, 8,7 ml und 10,2 ml Wasser, um wässrige Lösungen von Silbernitrat herzustellen.
Jede wässrige
Lösung
des Silbernitrates wurde durch jede Säule gefüllt mit Diatomeenerde strömen gelassen.
Die Säulen
wurden für
30 Minuten stehen gelassen, um das Silbersalz auf die Diatomeenerde
aufzuziehen. In diesem Fall betrug das auf die Diatomeenerde aufgezogene
Silbernitrat in jeder Säule
45%, 55% bzw. 65%, ausgedrückt
als Silber, bezogen auf das Gewicht der Diatomeenerde. Anschließend wurde
Hexan über
die Säule
gegeben, um die Säule
mit Hexan auszutauschen.
- ii) Für
das Vergleichsbeispiel 1 wurden drei Glassäulen (20 mm im Innendurchmesser × 300 mm
in der Länge) jeweils
trocken gefüllt
mit 20 g Silikagel („Silikagel® 60 107734",
erhältlich
von Merck Co., Ltd.) mit einem Partikeldurchmesser von 0,063–0,2 mm.
Anschließend
wurden 14,20 g, 17,31 g bzw. 20,42 g Silbernitrat in 7,1 ml, 8,7
ml bzw. 10,2 ml Wasser gelöst,
um wässrige
Lösungen
von Silbernitrat herzustellen. Jede wässrige Lösung des Silbernitrats wurde
durch jede Säule
gefüllt
mit Silikagel strömen
gelassen. Die Säulen
wurden für 30
Minuten stehen gelassen, um das Silbersalz auf das Silikagel aufzuziehen.
In diesem Fall betrug das auf das Silikagel aufgezogene Silbernitrat
in jeder Kolonne 45%, 55% bzw. 65%, ausgedrückt als Silber, bezogen auf
das Gewicht des Silikagels. Anschließend wurde Hexan über die
Säule gegeben,
um die Säule
mit Hexan auszutauschen.
- iii) 7,1 g, 8,7 g bzw. 10,2 g eines Rohmaterials, einer Ethylestermischung
hoch-ungesättigter
Fettsäuren
mit einer in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurden in 7,1 ml,
8,7 ml bzw. 10,2 ml Hexan gelöst,
um Hexanlösungen
herzustellen. Jede Hexanlösung
wurde über
jede Säule
gegeben. Anfangs wurden die Säulen
mit 63,9 ml, 78,3 ml bzw. 91,8 ml Hexan mit einer linearen Geschwindigkeit
von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, das Eluat aus der Säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
die ersten Effluentfraktionen erhalten wurden. Anschließend wurden
die Säulen
mit 206 ml, 252 ml bzw. 296 ml eines gemischten Lösungsmittels
aus Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, bei einer linearen
Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, ein Eluat aus
der Säule
isoliert, und das Lösungsmittel unter
vermindertem Druck eingeengt, um das Eluat einzuengen, wodurch die
zweiten Effluentfraktionen erhalten wurden.
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Weiter wurden die Säulen mit
71 ml, 87 ml bzw. 102 ml eines gemischten Lösungsmittels aus Toluol, das
0,5 Gew.-% Methanol enthielt, mit einer linearen Geschwindigkeit
von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, bei einer linearen Geschwindigkeit
von 0,5 bis 5,0 cm/min., ein Eluat aus der Säule isoliert und das Lösungsmittel unter
vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch eine
dritte Effluentfraktion erhalten wurde.
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Die gereinigten Ethylester der Fettsäuren, die
in den zweiten Effluentfraktionen erhalten worden waren, wurden
durch Gaschromatographie mit den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen
analysiert.
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Wie in Tabelle 3 gezeigt, zeigte
Diatomeenerde als Träger,
selbst wenn die aufgezogene Silbermenge variiert wurde, eine geringfügig höhere Fähigkeit
der Trennung von ETA (ω6, ω3) als Silikagel.
Wenn eine gesättigte
Natriumchloridlösung
zu dem Ausströmenden
gegeben wurde, wurde das Ausströmende
aus der mit Silikagel gefüllten
Säule trübe, was
bestätigte,
dass sich Silberchlorid bildete. Keine Änderung wurde jedoch beobachtet
in dem Effluent aus der mit Diatomeenerde gefüllten Säule. Im Falle des Silikagels
war die Menge des aufgezogenen Silbersalzes oberhalb von 45% ausgedrückt als
Silber bezogen auf dem Gewicht des Trägers, was jenseits der Grenzen
der Fähigkeit
des Silikagels lag, Silbersalze darauf zu halten, was dadurch bestätigt wurde,
dass Silbersalz aus der Säule
austrat. Aus diesem Ergebnis war zu schließen, dass die Verfahren aus
dem Stand der Technik, die Silikagel als Träger verwenden, einen zusätzlichen
Schritt für
die Abtrennung des Silbers erfordern, da Silberionen in dem Ausströmenden enthalten
sein würden
nach der Reinigung der Säule,
und dass die Trennfähigkeit
der Säule
reduziert sein würde
infolge der reduzierten Menge der in der Säule enthaltenen Silberionen.
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Beispiel 4
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Eine Glassäule (90 mm Innendurchmesser × 300 mm
in der Länge)
wurde trocken mit 500 g Diatomeenerde („Extrelut® 13076", erhältlich von Merck Co., Ltd.)
mit einer Porengröße von 4000
nm, einer spezifischen Oberfläche
von 1,01 m2/g, einem Porenvolumen von 1,2
ml/g und einer Schüttdichte
von 0,24 g/ml gefüllt.
Eine wässrige
Lösung
von 500 g Silbernitrat in 250 ml Wasser wurde durch die Säule, die
mit Diatomeenerde gefüllt
war, strömen
gelassen. Die Säule
wurde für
30 Minuten stehen gelassen, um das Silbersalz auf die Diatomeenerde
aufzuziehen. Anschließend
wurde Hexan über
die Säule
gegeben, um die Säule
mit Hexan auszutauschen.
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250 g eines Ausgangsmaterials, einer
Ethylestermischung von hoch-ungesättigten Fettsäuren mit
der in Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzung, wurden in 250 ml Hexan
gelöst,
um eine Hexanlösung
herzustellen. Diese Lösung
wurde über
die Säule
gegeben. Anfänglich
wurde die Säule
mit 2250 ml Hexan mit einer linearen Geschwindigkeit von 0,5 bis
5,0 cm/min. entwickelt, das Eluat aus der Säule isoliert, und das Lösungsmittel unter
vermindertem Druck entfernt, um das Eluat zu extrudieren, wodurch
157,18 g (Ausbeute 62,87%) einer ersten Effluentfraktion zu ergeben.
Als nächstes
wurde die Säule
mit 7250 ml eines gemischten Lösungsmittels aus
Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen Geschwindigkeit
von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, ein Eluat aus der Säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
84,93 g (Ausbeute 33,97%) einer zweiten Effluentfraktion erhalten
wurden.
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Weiter wurde die Säule mit
2500 ml eines gemischten Lösungsmittels
aus Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen
Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, ein Eluat aus
der Säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
2,59 g (Ausbeute 1,04%) einer dritten Effluentfraktion zu ergeben.
Die resultierenden gereinigten Ethylester der Fettsäuren wurden
analysiert durch Gaschromatographie mit den folgenden in Tabelle
4 gezeigten Ergebnissen.
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Selbst wenn die Größe der Säule erhöht wurde,
zeigte das vorliegende Verfahren eine hohe Selektivität von EPA
und DHA wie in Beispiel 1 und stellte reproduzierbare Ergebnisse
von Beispiel 1 im Hinblick auf die Beladung der Säule, die
Menge der Entwicklungslösungsmittel
und der Ausbeute der resultierenden gereinigten Fettsäuren bereit.
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Beispiel 5
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Eine Glassäule (60 mm Innendurchmesser × 495 mm
in der Länge)
wurde trocken mit 400 g Diatomeenerde („Extrelut® 13076", erhältlich von Merck Co., Ltd.)
mit einer Porengröße von 4000
nm, einer spezifischen Oberfläche
von 1,01 m2/g, einem Porenvolumen von 1,2
ml/g und einer Schüttdichte
von 0,24 g/ml befüllt.
Eine wässrige
Lösung
von 400 g Silbernitrat in 200 ml Wasser wurde durch die Säule, die
mit Diatomeenerde gefüllt
war, strömen
gelassen. Die Säule
wurde für
30 Minuten stehen gelassen, um das Silbersalz auf die Diatomeenerde
aufzuziehen. Anschließend
wurde Hexan über
die Säule
gegeben, um die Säule
mit Hexan auszutauschen.
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200 g eines Rohmaterials, einer Ethylestermischung
von hoch-ungesättigten
Fettsäuren
mit der in Tabelle 5 gezeigten Zusammensetzung, wurden in 200 ml
Hexan gelöst,
um eine Hexanlösung
herzustellen. Diese Lösung
wurde über
die Säule
gegeben. Anfänglich
wurde die Säule
mit 2000 ml Hexan mit einer linearen Geschwindigkeit von 0,5 bis
5,0 cm/min. entwickelt, das Eluat aus der Säule isoliert, und das Lösungsmittel unter
vermindertem Druck entfernt, um das Eluat zu extrudieren, wodurch
114,5 g (Ausbeute 57,25%) einer ersten Effluentfraktion zu ergeben.
Als nächstes
wurde die Säule
mit 2000 ml eines gemischten Lösungsmittels aus
Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen Geschwindigkeit
von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, ein Eluat aus der Säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
29,3 g (Ausbeute 14,65%) einer zweiten Effluentfraktion erhalten
wurden.
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Weiter wurde die Säule mit
2500 ml eines gemischten Lösungsmittels
aus Toluol, das 0,5 Vol.-% Methanol enthielt, mit einer linearen
Geschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 cm/min. entwickelt, ein Eluat aus
der säule isoliert,
und das Lösungsmittel
unter vermindertem Druck entfernt, um das Eluat einzuengen, wodurch
36,19 g (Ausbeute 18,10%) einer dritten Effluentfraktion erhalten
wurden. Die resultierenden gereinigten Ethylester der Fettsäuren wurden
analysiert durch Gaschromatographie mit den folgenden in Tabelle
5 gezeigten Ergebnissen.
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Wie in Tabelle 5 gezeigt, zeigte
das vorliegende Verfahren eine hohe Selektivität für DHA, wenn hoch-ungesättigte Fettsäuren mit
hohem DHA-Gehalt als Ausgangsmaterial verwendet wurden, und es konnten
Fettsäuren,
die DHA enthielten, in hoher Reinheit von 99% oder höher hergestellt
werden.
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Beispiel 6
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Die Abtrennung und Reinigung wurde
unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei
jedoch die Lösungsmittel,
die in Tabelle 6 gezeigt sind, das gemischte Lösungsmittel aus Toluol, das
0,5 Vol.-% Methanol enthielt, ersetzt wurden.
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Die gereinigten Ethylester der Fettsäuren, erhalten
in der zweiten Effluentfraktion, wurden durch Gaschromatographie
analysiert mit den in der folgenden Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen.
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Das obige Ergebnis zeigt deutlich,
dass ETA (ω6, ω3), das
in dem Ausgangsmaterial vor der Reinigung enthalten ist, stark verringert
wurde und auch die Zusammensetzung der ausströmenden Fettsäuren abhängig von
der Art der Entwicklungslösungsmittel
variierte, da die Polarität
der Lösungsmittel
verschieden war. Am meisten geeignete Lösungsmittelspezies und eine
Kombination davon können
aus der resultierenden Zusammensetzung und der Ausbeute der Fettsäuren oder ähnlichem
entsprechend der Aufgabenstellung bestimmt werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Das Verfahren für die Trennung und Reinigung
hoch-ungesättigter
Fettsäuren
oder deren Derivate gemäß der vorliegenden
Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung von Diatomeenerde
als Träger
mit einem hohen Porenvolumen, bevorzugt einer Porengröße von 0,1–10 μm, einer
spezifischen Oberfläche
von 0,5–50
m2/g, einem Porenvolumen von 1–10 ml/g
und einer Schüttdichte
von 0,1–0,3
g/ml, die eine spezifische Menge Silber (oder Silbersalz) in den
Poren der Diatomeenerde trägt,
worin ein Komplex mit dem zu behandelnden Ausgangsmateria, d. h.
einer Mischung, die hoch-ungesättigte
Fettsäuren
oder deren Ester umfasst, mit dem Silberion gebildet wird, weiterhin
durch die Verwendung der mit Silber beladenen Diatomeenerde innerhalb
einer Kolonne, aber nicht chargenweise, und Durchströmen kleiner
Mengen von Lösungsmittel
nacheinander durch die Säule,
wodurch selektiv EPA und DHA oder deren Ester abgetrennt und gereinigt
werden.
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Die vorliegende Erfindung des obigen
Aufbaus kann mit Silber beladene Diatomeenerde leicht herstellen,
kann EPA und DHA oder deren Ester in hoher Reinheit trennen und
reinigen. Weiterhin kann die Menge der bei der Trennoperation verwendeten
Lösungsmittel
reduziert werden und die Dauer für
die Trennung, die erforderlich ist, kann ebenfalls reduziert werden.
Dies führt
zu stark verringerten Betriebskosten, wenn die Trennung in industriellem
Maßstab
durchgeführt
wird. Weiterhin kann ein Ausströmen
von Silber verhindert werden und die Verunreinigung mit Silber der
abgetrennten und gereinigten Produkte kann verhindert werden.