JP6518022B1 - 高度不飽和脂肪酸含有組成物の製造方法 - Google Patents
高度不飽和脂肪酸含有組成物の製造方法Info
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Abstract
Description
〔1〕高度不飽和脂肪酸含有組成物の製造方法であって:
高度不飽和脂肪酸のアルキルエステルを含有する原料液と銀塩を含む水性溶液とを、流路型攪拌機へ投入してそれらを接触させること;及び
該原料液と接触させた該銀塩を含む水性溶液を回収すること、
を含み、
該銀塩を含む水性溶液の、該流路型攪拌機への投入と、該回収とが並行して行われる、方法。
〔2〕前記流路型攪拌機から回収した銀塩を含む水性溶液と有機溶媒とを抽出槽へ投入してそれらを接触させること;及び
該銀塩を含む水性溶液と接触させた該有機溶媒を回収すること、
をさらに含み、
該銀塩を含む水性溶液の該抽出槽への投入と、該有機溶媒の回収とが並行して行われる、
〔1〕記載の方法。
〔3〕前記原料液と接触させた銀塩を含む水性溶液の回収が、前記銀塩を含む水性溶液と前記原料液との混合液を該流路型攪拌機から回収し、次いで、回収した該混合液から該銀塩を含む水性溶液を分取することを含む、〔1〕又は〔2〕記載の方法。
〔4〕前記銀塩を含む水性溶液と接触させた有機溶媒の回収が、前記銀塩を含む水性溶液と前記有機溶媒との混合液を該抽出槽から回収し、次いで、回収した該混合液から該有機溶媒を分取することを含む、〔2〕又は〔3〕記載の方法。
〔5〕前記流路型攪拌機から回収した後の前記原料液を、再度流路型攪拌機へ投入することをさらに含む、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項記載の方法。
〔6〕前記銀塩を含む水性溶液の前記流路型攪拌機への投入、前記原料液との接触、及び該流路型攪拌機からの回収が低酸素条件下で行われる、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項記載の方法。
〔7〕前記流路型攪拌機における前記銀塩を含む水性溶液の線速度が0.5cm/秒以上である、〔1〕〜〔6〕のいずれか1項記載の方法。
〔8〕前記流路型攪拌機が内径0.1〜100cm、長さ0.05〜10mである、〔1〕〜〔7〕のいずれか1項記載の方法。
〔9〕前記流路型攪拌機における前記銀塩を含む水性溶液の滞留時間が0.02〜300秒である、〔1〕〜〔8〕のいずれか1項記載の方法。
〔10〕前記原料液と接触するときの前記銀塩を含む水性溶液の温度が5〜30℃である、〔1〕〜〔9〕のいずれか1項記載の方法。
〔11〕前記抽出槽が流路型攪拌機である、〔2〕〜〔10〕のいずれか1項記載の方法。
〔12〕前記抽出槽における前記銀塩を含む水性溶液の線速度が0.5cm/秒以上である、〔11〕記載の方法。
〔13〕前記抽出槽が内径0.1〜100cm、長さ0.05〜10mである、〔11〕又は〔12〕記載の方法。
〔14〕前記抽出槽における前記銀塩を含む水性溶液の滞留時間が0.02〜300秒である、〔11〕〜〔13〕のいずれか1項記載の方法。
〔15〕前記有機溶媒と接触するときの前記銀塩を含む水性溶液の温度が30〜80℃である、〔2〕〜〔14〕のいずれか1項記載の方法。
〔16〕前記高度不飽和脂肪酸のアルキルエステルを含有する原料液の酸化指標がPOV 10以下、又はAV 0.3以下である、〔1〕〜〔15〕のいずれか1項記載の方法。
〔17〕前記高度不飽和脂肪酸がエイコサペンタエン酸又はドコサヘキサエン酸を含む、〔1〕〜〔16〕のいずれか1項記載の方法。
高度不飽和脂肪酸のアルキルエステルを含有する原料液と銀塩を含む水性溶液とを、反応槽へ投入してそれらを接触させること;及び、
該原料液と接触させた該銀塩を含む水性溶液を回収すること、
を含む。当該方法においては、該銀塩を含む水性溶液の、該反応槽への投入と、該回収とが並行して行われる。
(1−1.錯体生成)
本発明のPUFA含有組成物の製造方法においては、上述したPUFAのアルキルエステルを含有する原料を、液体(原料液)の形態で、銀塩を含む水性溶液(本明細書において銀塩溶液ともいう)と接触させる。該銀塩溶液と接触するときの温度において液体の状態を維持するために、該原料は、必要に応じて、有機溶媒や他の油に溶解又は希釈されてもよい。該有機溶媒としては、例えば、酢酸エチル、クロロホルム、四塩化炭素、ジエチルエーテル、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
以上の手順で回収されたPUFAと銀との錯体を含む銀塩溶液から、有機溶媒を用いてPUFAアルキルエステルを抽出することができる。したがって、本発明のPUFA含有組成物の製造方法は、反応槽から回収した銀塩溶液から有機溶媒を用いてPUFAアルキルエステルを抽出する工程をさらに含んでいてもよい。
本発明のPUFA含有組成物の製造方法では、反応槽(流路型攪拌機)に対する銀塩溶液の投入と回収のプロセス、さらには必要に応じて抽出槽に対する銀塩溶液の投入と回収のプロセスを並行して連続的に(すなわち連続方式で)行うことにより、好ましくは反応槽への銀塩溶液の投入から抽出槽からの銀塩溶液の回収までのプロセスを連続方式で行うことにより、銀塩溶液のpH低下や原料液及び銀塩溶液中の油脂の酸化、及びそれらによる銀塩溶液の劣化や精製されたPUFA含有組成物の劣化を大きく抑制することができる。例えば、従来のバッチ方式では、反応槽内での原料液と銀塩溶液との撹拌混合や、反応後の銀塩溶液のバッチ回収の過程で銀塩溶液中に取り込まれている油脂が酸化し、これが銀塩溶液の劣化をもたらしていたと考えられる。一方、本発明のような連続方式では、反応槽又は抽出槽内やそれらからの銀塩溶液の回収の過程で、銀塩溶液と外気の接触を極めて少なくすることができるため、銀塩溶液の劣化を抑制することができる。
本発明において、上記手順で回収されたPUFAアルキルエステルを含む有機溶媒は、PUFA含有組成物として取得される。該PUFA含有組成物は、原料液から分離されたPUFA、好ましくはEPA、DHA、又はDPAのアルキルエステルを含有する。回収された有機溶媒は、必要に応じて濃縮、クロマトグラフィー、蒸留などによってさらに精製されてもよい。本発明の方法により得られたPUFA含有組成物は、含有する全脂肪酸中に、好ましくはEPA、DHA及びDPAからなる群より選択される少なくとも1種のPUFAのアルキルエステル、より好ましくはEPA及び/又はDHAのアルキルエステルを、70質量%以上、より好ましくは80質量%以上含有し、さらに好ましくは、EPAのアルキルエステルを50質量%以上、なお好ましくは70質量%以上含有する。なお好ましくは、本発明の方法により得られたPUFA含有組成物は、含有する全脂肪酸中に、EPAのアルキルエステル及びDHAのアルキルエステルを、合計で70質量%以上、好ましくは80質量%以上含有し、かつEPAアルキルエステルを55質量%以上、好ましくは60質量%以上含有する。
本発明の好ましい実施形態として、反応槽及び抽出槽に流路型攪拌機を用いたPUFA含有組成物の製造手順の模式図を図1に開示する。
測定試料12.5mgをn−ヘキサン1mLに希釈し、ガスクロマトグラフィー分析装置(Type 7890 GC;Agilent Technologies製)を用いて、以下の条件にて全脂肪酸中における各脂肪酸の含有比を分析した。結果は、クロマトグラムの面積から換算した質量%として表した。
<注入口条件>
注入口温度:250℃、スプリット比:10
<カラム条件>
カラム:J&W社製DB−WAX 0.25 mm×30 m、カラム温度:210℃
He流量:1.0 mL/min、He圧力:20 PSI
<検出条件>
H2流量:40 mL/min、Air流量:450 mL/min
He流量:1.00 mL/min、DET温度:260℃
1.標準溶液の調製
(1)ミリスチン酸0.114gを100mLメスフラスコに取り、ジメチルスルホキシドで100mLにメスアップした。
(2)別に100mLメスフラスコにトリエタノールアミン1.5gを取り、純水で100mLにメスアップした。
(3)別に100mLメスフラスコにエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム四水和物0.10gを取り、純水で100mLにメスアップした。
(4)(1)の溶液20mL、(2)の溶液10mL、(3)の溶液10mLを100mLメスフラスコに取り、純水で100mLにメスアップして標準溶液とした。
(1)硫酸銅(II)五水和物6.49g及び塩化ナトリウム20.0gをビーカーに取り、純水で溶かし、100mLメスフラスコに移し、ビーカーの洗液をあわせた後、純水で100mLにメスアップした。
(2)別に100mLメスフラスコにトリエタノールアミン14.9gを取り、純水で100mLにメスアップした。
(3)(1)の溶液と(2)の溶液を同量(容量比)で混合し、銅試液とした。
バソクプロイン0.189gを250mLメスフラスコに取り、2−ブタノールで250mLにメスアップした。
(1)銀塩溶液5μL、標準溶液500μLをそれぞれキャップ付き試験管に取り、銅試液1mLを加えた。
(2)クロロホルム/ヘプタン混液(容量比1/1)3mLをそれぞれの試験管に加え、キャップを締めて3分間激しく手で振とうした。
(3)振とう後キャップを外して遠心分離(3,000rpm)を行った。
(4)上澄み液2mLを採取し、別の試験管にいれ、発色試液2mLを加えて軽く振り混ぜた。
(5)2〜3分後、純水を対照として475nmの吸光度を測定した。
下記の式(1)により、銀水溶液中の遊離脂肪酸濃度を算出した。
(式1)遊離脂肪酸濃度(meq/L)=(B/A)×(D/C)
A:標準溶液を用いたときの吸光度
B:試料溶液を用いたときの吸光度
C:試料採取量(μL)
D:標準溶液採取量(μL)
銀塩溶液及び原料液中の銀塩の量は、JIS K 0121に従い、原子吸光分析法により測定した。
反応槽及び抽出槽における銀塩溶液の線速度は、反応槽又は抽出槽の長さと銀塩溶液が反応槽又は抽出槽を通過するのに要した時間から算出した。
=〔反応槽又は抽出槽の長さ (cm)〕/〔銀塩溶液が反応槽又は抽出槽を通過するのに要する時間 (sec)〕
銀塩溶液が反応槽又は抽出槽を通過するのに要する時間 (sec)
=〔反応槽又は抽出槽における銀塩溶液の容積 (mL)〕/〔反応槽又は抽出槽における銀塩溶液の流速 (mL/sec)〕
原料油: AA−E 2.5%、ETA−E 1.7%、EPA−E 44
.5%、
DPA−E 2.1%、DHA−E 7.4%、
過酸化物価(POV)=1.0mEq/kg、
酸価(AV)=0.1mg/g
銀塩溶液: 50質量%硝酸銀水溶液
有機溶媒: シクロヘキサン
反応槽、抽出槽:並行流式の流路型攪拌機(スタティックミキサー、型番T3−27−2PT、内径3.4mm、長さ15.5cm;株式会社ノリタケカンパニーリミテド)
連続方式により原料油からPUFAエチルエステルを精製した。原料油30gに対し有機溶媒14mLの比率で混合し、溶解させて原料液を得た。得られた原料液と銀塩溶液は、それぞれ15℃に冷却し、反応槽(流路型攪拌機)の一端(投入口)に接続したそれぞれの投入路から反応槽内に圧入し、反応槽内で互いに接触させた。120gの銀塩溶液は30g/分の流量で投入路から流入させ、41gの原料液は10.3g/分の流量で投入路から流入させた。反応槽内を流れる該銀塩溶液の線速度は7.5cm/秒、該反応槽内での該銀塩溶液の滞留時間は2秒であった。反応槽内の温度は20℃であった。
バッチ法により原料油からPUFAエチルエステルを精製した。原料油30gと有機溶媒14mLとをよく攪拌混合し、溶解させて原料液を得た。フラスコに銀塩溶液120gと原料液41gを加え、窒素雰囲気(酸素濃度0.4%)下、20℃で20分間、300rpmの速度にて攪拌した。攪拌後の液体を15分間、20℃で静置し、分離した有機相を除去し、水相(PUFA−銀錯体を含む銀塩溶液)を回収した。得られた水相を60℃に加温し、有機溶媒140mLを加え、60℃の条件下で20分間、300rpmの速度にて攪拌して、水相中のPUFAエチルエステルを有機相に抽出した。攪拌後の液体を静置し、分離した有機相を回収した後、濃縮して、PUFAエチルエステル含有組成物を得た。残った水相(銀塩溶液)は回収して、一部を遊離脂肪酸含有量の測定にあて、残りは再使用した。以上の一連の操作を1プロセスとして、このプロセスを都度新しい原料を用いて10回行った。1プロセスにおける原料液と銀塩溶液との混合からPUFAエチルエステルを含む有機相の分離までの時間を銀塩溶液と原料液の接触時間として計算し、10プロセスでの平均値を求めた。
原料油、実施例1及び比較例1で得られたPUFA含有組成物の脂肪酸組成、ならびに実施例1及び比較例1で得られたPUFA含有組成物の収量を、参考例1に従って測定した。その結果を表1に示す。
実施例1及び比較例1の各プロセスで得られたPUFA含有組成物10検体について、それぞれ酸価(AV値)を測定し、10検体の平均値を求めた。また原料液の酸価(AV値)を測定した。その結果を表2に示す。
実施例1及び比較例1の各プロセスで使用した後の原料液中の硝酸銀量を参考例3に従って測定した。使用前の銀塩溶液中の硝酸銀量に基づいて、原料液に移行して損失した硝酸銀量(ロス率)を計算した。その結果を10検体の平均値として表2に示す。
反応槽内での銀塩溶液の線速度を表3のように変化させた以外は、実施例1と同様の手順でPUFA含有組成物を製造した。また、反応槽及び抽出槽のサイズを内径8mm、長さ26cmに変更して、実施例1と同様の手順でPUFA含有組成物を製造した(実施例10)。得られたPUFA含有組成物の脂肪酸組成を参考例1に従って測定し、組成物中のEPA−E含有量(%)及び原料油中からのEPA−E回収率(%)を算出した。その結果を表3に示す。
実施例1及び比較例1における、1プロセスあたりの銀塩溶液のPUFA接触時間と使用後の銀塩溶液中のFFA含有量の増加分の平均値(プロセス10回分)を表4に示す。
実施例1と比較例1において、10プロセス繰り返し使用した銀塩溶液の外観と色調(ガードナー色数)を比較した。溶液のガードナー色数は、ガードナー標準液と比較して目視による官能試験を3人で行い、その平均値を採用することで評価した。結果を表5に示す。
実施例1及び比較例1と同様の手順で、PUFAエチルエステル精製のプロセスを繰り返した。数プロセスごとに、使用後の銀塩溶液中の遊離脂肪酸(FFA)含有量を、参考例2に従って測定した。銀塩溶液の繰り返し使用回数(プロセス数)に伴う遊離脂肪酸(FFA)含有量の経時的変化を図2に示す。
実施例1及び比較例1と同様の手順で、銀塩溶液のFFA含有量が10mEq/Lを超過するまで、PUFAエチルエステル精製のプロセスを繰り返した。得られたPUFA含有組成物の累積収量を表6に示す。実施例1のような連続方式では、比較例1のようなバッチ方式と比べて、PUFA含有組成物の収量が8倍以上に増加した。このことから、実施例1のような連続方式では、銀塩溶液の劣化を抑えて繰り返し使用することができること、したがって、PUFA含有組成物の生成に必要な銀塩溶液の量を、バッチ方式と比べて顕著に低減することができることが示された。
原料油の酸化劣化が銀塩溶液の劣化に与える影響を調べた。酸化指標(POV及びAV)の異なる下記原料油A〜Dを用いて、実施例1に従ってPUFAエチルエステル精製を行った。また、下記原料油C〜Dを用いて、比較例1に従ってPUFAエチルエステル精製を行った。3回繰り返し使用(3プロセス)後における銀塩溶液のFFA含有量の変化を調べた。結果を表7に示す。
原料油A:POV=1.0mEq/kg、AV=0.2mg/g
原料油B:POV=11.6mEq/kg、AV=0.1mg
原料油C:POV=40.5mEq/kg、AV=0.2mg
原料油D:POV=1.3mEq/kg、AV=5.3mg
(脂肪酸組成はいずれも、AA−E 2.8%、ETA−E 1.8%、EPA−E 44.7%、DPA−E 2.0%、DHA−E 7.7%)
(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%、
過酸化物価(POV)=1.0mEq/kg、
酸価(AV)=0.1mg/g
銀塩溶液: 50質量%硝酸銀水溶液
有機溶媒: シクロヘキサン
反応槽、抽出槽:向流式の流路型攪拌機。有機相を充填したカラムの上部から銀塩溶液を投入し、振動機で微細化しながらカラム内を沈降させて有機相と接触させる。カラム(内径20mm、長さ20cm、円筒型)、銀塩溶液投入口(ノズル、内径約1mm)の先端の位置は、有機相(原料液、有機溶媒)の上面下2cm以内、銀塩溶液回収口はカラム下部。
Claims (18)
- 高度不飽和脂肪酸含有組成物の製造方法であって:
高度不飽和脂肪酸のアルキルエステルを含有する原料液と銀塩を含む水性溶液とを、流路型攪拌機へ投入してそれらを接触させること;及び
該原料液と接触させた該銀塩を含む水性溶液を回収すること、
を含み、
該流路型攪拌機における該銀塩を含む水性溶液の線速度が0.5cm/秒以上であり、
該銀塩を含む水性溶液の、該流路型攪拌機への投入と、該回収とが並行して行われる、方法。 - 前記流路型攪拌機から回収した銀塩を含む水性溶液と有機溶媒とを抽出槽へ投入してそれらを接触させること;及び
該銀塩を含む水性溶液と接触させた該有機溶媒を回収すること、
をさらに含み、
該銀塩を含む水性溶液の該抽出槽への投入と、該有機溶媒の回収とが並行して行われる、
請求項1記載の方法。 - 前記原料液と接触させた銀塩を含む水性溶液の回収が、前記銀塩を含む水性溶液と前記原料液との混合液を前記流路型攪拌機から回収し、次いで、回収した該混合液から該銀塩を含む水性溶液を分取することを含む、請求項1又は2記載の方法。
- 前記銀塩を含む水性溶液と接触させた有機溶媒の回収が、前記銀塩を含む水性溶液と前記有機溶媒との混合液を前記抽出槽から回収し、次いで、回収した該混合液から該有機溶媒を分取することを含む、請求項2又は3記載の方法。
- 前記流路型攪拌機から回収した後の前記原料液を、再度流路型攪拌機へ投入することをさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
- 前記銀塩を含む水性溶液の前記流路型攪拌機への投入、前記原料液との接触、及び該流路型攪拌機からの回収が低酸素条件下で行われる、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。
- 前記流路型攪拌機が内径0.1〜100cm、長さ0.05〜10mである、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。
- 前記流路型攪拌機における前記銀塩を含む水性溶液の滞留時間が0.02〜300秒である、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。
- 前記原料液と接触するときの前記銀塩を含む水性溶液の温度が5〜30℃である、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
- 前記流路型攪拌機が並行流式又は向流式の流路型攪拌機である、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
- 前記抽出槽が流路型攪拌機である、請求項2〜10のいずれか1項記載の方法。
- 前記抽出槽が並行流式又は向流式の流路型攪拌機である、請求項11記載の方法。
- 前記抽出槽における前記銀塩を含む水性溶液の線速度が0.5cm/秒以上である、請求項11又は12記載の方法。
- 前記抽出槽が内径0.1〜100cm、長さ0.05〜10mである、請求項11〜13のいずれか1項記載の方法。
- 前記抽出槽における前記銀塩を含む水性溶液の滞留時間が0.02〜300秒である、請求項11〜14のいずれか1項記載の方法。
- 前記有機溶媒と接触するときの前記銀塩を含む水性溶液の温度が30〜80℃である、請求項2〜15のいずれか1項記載の方法。
- 前記高度不飽和脂肪酸のアルキルエステルを含有する原料液の酸化指標がPOV 10以下、又はAV 0.3以下である、請求項1〜16のいずれか1項記載の方法。
- 前記高度不飽和脂肪酸がエイコサペンタエン酸又はドコサヘキサエン酸を含む、請求項1〜17のいずれか1項記載の方法。
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