NO141802B - Fremgangsmaate for adskillelse av en sterolblanding som inneholder kampesterol og sitosterol - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for adskillelse av en sterolblanding som inneholder kampesterol og sitosterol.

Man har tidligere antatt det å være vanskelig, om ikke umulig, kommersielt å skille de fri former av sitosterol og kampesterol. Dette skyldes det forhold at disse materialer har nær identiske egenskaper, både fysikalsk og kjemisk. De kjemiske strukturer av sitosterol og kampesterol er nærmest identisk med unntagelse av at sitosterol har en metylengruppe på sidekjeden. Struktur-formlene er de følgende:

Sitosterol og kampesterol er oppløselige i de samme løsnings-midler som f.eks. varm etylendiklorid og utkrystalliseres fra kold etylendiklorid i omtrent de samme forhold som de ble tilsatt i til det varme etylendiklorid. Således er omkrystalli sering ikke funnet egnet for å skille sitosterol fra kampesterol i kommersiell målestokk. På bakgrunn av dé nesten identiske strukturer for sitosterol og kampesterol og på bakgrunn av de nær identiske molekylvekter kunne man vente at fordamipningstempera-turene var omtrent like. Molekylvekten for kampesterol er omtrent 3% mindre enn for sitosterol. Smeltepunktet for sitosterol er mindre enn 5°C fra smeltepunktet for kampesterol. På bakgrunn av dette har man hittil ansett det ugjørlig kommersielt å skille sitosterol og kampesterol. Den foreliggende oppfinnelse frem-bringer en fremgangsmåte for å skille en blanding inneholdende sitosterol og kampesterol til fraksjoner anriket på sitosterol og fraksjoner anriket på kampesterol.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte for å adskille

en sterolblanding som inneholder kampesterol og sitosterol i fraksjoner med henholdsvis høyt kampesterolinnhold og fraksjoner med høyt sitosterolinnhold, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at man destillerer blandingen ved en damptemperatur på mellom 225 og 270°C og ved et absolutt trykk på mellom 0,05 go 3,5 mm Hg for å gi en destillatfraksjon med høyt kampesterolinnhold og en restfraksjon med høyt sitosterolinnhold, idet restfraksjonen eventuelt oppløsningsmiddel-ekstraheres for å oppnå et sterolprodukt med ytterligere forhøyet sitosterolinnhold.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravet.

Utgangsmaterialet ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen

kan være en hvilken som helst blanding som omfatter sitosterol on kamoesterol. De forskielliae umettede vegetabilske oljer,

som f.eks. soyaolje, bomullsfrøolje, saflorolje, peanøttolje, risolje o.l. inneholder både sitosterol og kampesterol sammen med forskjellige andre materialer som f.eks. andre steroler (f.eks. stigmasterol) og de høyere alifatiske alkoholer. Slike oljer inneholder steroler i en mengde på mindre enn 0,5 vekt%

(dvs. omtrent 0,2%). Også tallolje er en viktig kilde for blandinger av sitosterol og kampesterol. Den sterolblanding som anvendes ved utførelse av den foreliggende oppfinnelse er foretrukket en konsentrert blanding av fri steroler omfattende sitosterol og kampesterol. Sterolblandingen kan konsentreres ved hvilken som helst egnet metode som f.eks. 1) forsåpning, ekstraksjon og krystallisering; 2) destillasjon; eller 3) propan-ekstraksjon under høyt trykk. Den konsentrerte sterolblanding kan være en bi-produkt-strøm fra forskjellige kommersielle prosesser

som f.eks såpefabrikasjon eller deodoriseringsprosesser for olje. I de tilfeller hvor sitosterol og kampesterol foreligger i form av sterolestere forsåpes blandingen til å danne fritt sitosterol og kampesterol. Forsåpningen kan gjennomføres ved å tilsette egnet alkali som f.eks. en alkoholisk løsning av kaliumhydroksyd. Sterolene, høyere alkoholer og andre ikke-forsåpbare materialer kan fjernes fra de forsåpede materialer som f.eks. forsåpede fettsyrer og forsåpede harpikssyrer. De ikke-forsåpbare materialer kan skilles fra de forsåpede materialer f.eks. ved løsningsmiddel-ekstraksjon og krystallisering. Løsningsmidlet kan typisk være etylendiklorid. Med andre ord kan de fri steroler og visse andre tilstedeværende materialer løses i varmt etylendiklorid og der-etter kan de fri steroler utkrystalliseres i en mer konsentrert form ved avkjøling av løsningen. Mye av de andre tilstedeværende substanser forblir oppløst i det kolde etylendiklorid . De forskjellige forurensninger som blir tilbake sammen med de konsentrerte steroler og som er mer flyktige enn de isolerte steroler kan fjernes ved en forutgående destillasjon. Slike forurensninger kan omfatte alkoholer, etylendiklorid og vann. Disse-forurensninger kan fjernes ved den nevnte forutgående destillasjon ved et trykk på mellom 0,1 og 3,5*mmHg og en temperatur på 190-220°C. Resten kan inneholde uorganiske salter (f.eks. natrium-klorid) og. organiske materialer (f.eks. tjærestoffer). Som anvendt heri betyr betegnelsen "trykk" absolutt trykk. Resten destilleres så til å gi en destillatfraksjon anriket på kampesterol og en restfraksjon anriket på sitosterol, idet destillatfraksjonen drives over ved et absolutt trykk på mellom 0,05

og 3,5 mm Hg og ved en damptemperatur på mellom 225 og 270°C. Forholdet mellom trykk og temperatur under fraksjoneringen kan fordelaktig uttrykkes ved likningen T = 257 (X<+0>'<0355>) hvori-T

er temperaturen i °C og X er trykket uttrykt i mm Hg. Destillasjonen kan gjennomføres i fravær av tilsatte destillasjonshjelpemidler som f.eks. oljer eller bærere som f.eks. damp eller hydro-karboner (f.eks. propan eller metan), idet slike destillasjonshjelpemidler og bærere kan skape en rekke problemer. F.eks. kan slike materialer danne uønskede biprodukter f.eks. ved trans-forestring av sterolene. Slike biprodukter resulterer selvfølge-lig i tap av produkt og nedsatt renhet for sluttproduktet.

Destillasjonshjelpemidler og/eller bærere nedsetter alene ved sitt nærvær renheten og kan nødvendiggjøre etterfølgende fjern-else som øker produksjonsomkostningene. Fraksjonering i henhold til den foreliggende oppfinnelse er gjennomført med oppholdstider for sterolene i destillasjonsbeholderen på opp til 15 minutter men i noen tilfeller har også lengre oppholdstider vært anvendt.

Eksempel 1

En 100,5 g prøve av material '"^ inneholdende soya-steroler ble fraksjonert i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Materialet inneholdt 90,3 vekt% fri steroler. Sammensetningen av materialet var følgende: 21,4% stigmasterol, 23,0% kampesterol og 4 5,8% sitosterol. Det anvendte apparat var et standard høyvakuum laboratoriedestillasjonsapparat for prosjonsvis destillasjon. Trykket i systemet var omtrent 0,08 mm Hg absolutt. Temperaturen i destillasjonsbeholderen var omtrent 255°C. Temperaturen i den nedre del av apparatet var omtrent 2 3 2°C og temperaturen i den øvre del var omtrent 226°C. Det ble tatt tre fraksjoner under destillasjonen og resultatene er vist i den følgende tabell 1.

Chemicals Inc. under betegnelsen "Generol 100".

Eksempel II

12)

En 100 g prøve av et material avledet fra soya-steroler ble fraksjonert ved den foreliggende oppfinnelse. Materialet inneholdt 87,3 vekt% fri steroler. Sammensetningen av materialet var som følger: 4,4% stigmasterol, 54,9% sitosterol og 28,0% kampesterol. Forholdet sitosterol/kampesterol i materialet var 1,95. Det anvendt, apparat var som beskrivet i eksempel 1. Trykket i systemet var omtrent 0,35 mm Hg. Temperaturen i materialet i destillasjonsbeholderen var omtrent 258°C. Temperaturen i den nedre del var omtrent 230 - 235°C. Temperaturen i den øvre del var fra 225 -

235°C. Det ble tatt tre fraksjoner under destillasjonen. Resultatene er vist i den følgende tabell II.

Eksempel III

En sterolblanding fra bomullsfrø inneholdende omtrent 54,9 vekt% fri steroler ble behandlet ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen under anvendelse av apparatet beskrivet i eksempel I.

Den tilførte prøve veide 100 g og hadde et forhold mellom sitosterol og kampesterol på 6,91. Trykket i systemet var 0,3 mm Hg. En første destillasjonsfraksjon, som destillerte over ved en temperatur på fra 130 - 261°C ble tatt i en mengde på 20,8 g. Forholdet mellom sitosterol og kampesterol var 6,4 som viste

en anrikning av kampesterol. En annen destillasjonsfraksjon ble tatt ved en temperatur på fra 261 - 266°C. Denne fraksjon veide 39,1 g og forholdet mellom sitosterol og kampesterol var 7,84. Den annen fraksjon inneholdt 69,1% fritt sterol og viste således vesentlig økning av innholdet av fri steroler. Sito-sterolinnholdet var også merkbart øket. En tredje destillasjonsfraksjon ble tatt ved en temperatur på fra 266 - 278°C. Denne fraksjon veide 8,6 g og hadde et forhold mellom sitosterol og kampesterol på 15,6. Resten hadde et forhold mellom sitosterol og kampesterol på over 20. De her anførte nederste henholdsvis øverste temperaturgrenser (130 henholdsvis 278°C)

er inkludert for å vise tendensene som opptrer over et videre temperaturområde.

Eksempel IV

En tallolje-sterolblanding inneholdende omtrent 81,4% fri steroler ble behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Sterolblandingen omfattet 73,2% sitosterol, 1,0% stigmasterol og 7,1% kampesterol. Blandingen ble oppvarmet til 140°C og til-ført til en høyvakuum-fraksjoneringsenhet (Eckey Still) med en fraksjoneringskapasitet på omtrent 5 teoretiske bunner. En destillatfraksjon på omtrent 13,5% ble tatt ved en damptemperatur nå 228°C og et trykk på 0,5 mm Hg målt i kondensator-sonen. Temperaturen i reststrømmen som forlot destillasjonsbeholderen var 265°C. Destillatfraksjonen inneholdt 41,7% steroler omfatt-, ende 34,6% sitosterol, 1,5% stigmasterol og 5,6% kampesterol. Resten inneholdt 86% fri steroler og viste således en merkbar økning av sterolinnholdet. Resten omfattet 77,2% sitosterol, 1,8% stigmasterol og 7,0% kampesterol. Destillasjonen ga således en vesentlig økning i sterolinnholdet og en endring av forholdet sitosterol/kampesterol.

Eksempel V

En tallolje-sterolblanding ble behandlet som beskrevet i

eksempel IV. Resten inneholdt 77,14% fri steroler omfattende

69, 24% sitosterol, 1,74% stigmasterol og 6,1% kampesterol.

Resten ble tilført et destillasjonsapparat av typen med rennende

film. Temperaturen i den strøm som kom fra bunnen av destillasjonsbeholderen var 255°C. Trykket i destillasjonsbeholderen

var 0,55 mm Hg. En destillatfraksjon inneholdende 82% av blan-

dingen ble oppnådd. Destillatet inneholdt 90,3% fri steroler omfattende 80,8% sitosterol, 2,1% stigmasterol og 7,4% kampe-

sterol. Reststrømmen inneholdt 17,1% fri steroler omfattende 16,6% sitosterol, mindre enn 0,1% stigmasterol og omtrent 0,5% kampesterol. Destillasjonen ga et produkt med et meget høyt sterolinnhold og merkbar endring av forholdet sitosterol/kampesterol.

Eksempel VI

(3)

En sterolblanding (<3>) inneholdende omtrent 81,9% fri steroler

ble behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Blandingen omfattet 52,1% sitosterol, 3,0% stigmasterol og

26,8% kampesterol. Blandingen ble tilført et destillasjons-

apparat (Eckey Still) som ble drevet ved et trykk på 1,3 mm Hg. Damptemperaturen var 220°C og koker-temperaturen var 280°C. Destillatfraksjonen inneholdt 11,3% av sterolblandingen. De-stillatf raksjonen inneholdt 64,2% fri steroler omfattende 32,5% sitosterol, 2,6% stigmasterol og 29,1% kampesterol. Fraksjonen hadde således en betydelig økning i forholdet sitosterol/ kampesterol. Resten inneholdt-84,2% fri stepeler-omfattende—

54,6% sitosterol, 3,1% stigmasterol og 26,5% kampesterol.

(3) Et produkt som selges av General Mills Chemicals, Inc.

under betegnelsen "Generol 105".

Eksempel VII

En sterolblaning av samme alminnelige type som anvendt i eks.

VI er behandlet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Sterolblandingen ble først behandlet som beskrevet i eksempel VI. Resten inneholdt 83,5% steroler omfattende 53,7% sitosterol, 3,6% stigmasterol og 26,2% kampesterol. Resten ble tilført til et destillasjonsapparat med beveget film som ble drevet ved et trykk på 0,8 mm Hg. Temperaturen av reststrømmen som forlot bunnen av beholderveggen var 256°C. Destillatet inneholdt 81% av det tilførte material. Destillatet hadde et sterolinnhold på 91,3% og omfattet 58,0% sitosterol, 4,2% stigmasterol og 29,1% kampesterol. Reststrømmen inneholdt 67,4% steroler omfattende 46,0% sitosterol, 2,6% stigmasterol og 18,8% kampesterol.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan gjennomføres med porsjonsvis drift som omhandlet i eksemplene I - III eller ved kontinuerlig drift som omhandlet i eksemplene IV - VII. En fri sterolblanding kan fordelaktig først løsningsmiddel- ekstra-heres med metanol, etanol, heksan, pentan, etylendiklorid eller en blanding av etylendiklorid og heksan for å fjerne forurensninger. De oppløsningsmiddel-ekstraherte steroler kan så fraksjoneres i et destillasjonsapparat av Eckey-typen for å fjerne materialer med lav molekylvekt som fordamper ved en temperatur lavere enn den hvor vesentlige mengder av sterolene fordampes, f.eks. i en mengde av opp til omtrent 15% av blandingen. Som anvendt heri betyr betegnelsen "prosent" o.l. vekt% med mindre annet er angitt. Resten kan så fraksjoneres i en evaporator av film-typen for å skille fraksjoner anriket på kampesterol fra fraksjoner som er anriket på sitosterol, f.eks. i en mengde av opp til 90% av resten. Disse fraksjoner vil ha en ønskelig mindre misfarging av sterolene og vil være fløte-farget eller nesten hvite. Resten kan ha et sterkt øket forhold sitosterol/kampesterol selv om den kan ha et lavt innhold av totale steroler. Sterolene kan skilles fra de resterende materialer i resten (dvs. uorganiske salter o.l.) ved løsnings-middel-ekstraksjon f.eks. ved hjelp av de tidligere nevnte løsningsmidler, typisk etylendiklorid, metanol eller blanding av etylendiklorid og heksan.

Den sterolblanding som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse kan være en hvilken som helst blanding som inneholder fritt kampesterol og sitosterol. Sterolblandingen har foretrukket minst 50% fri steroler (dvs. kampesterol og sitosterol) og typisk mer enn 70% fri steroler. Blandinger med lavere sterolinnhold kan imidlertid også behandles ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse. I alle fall før sterolene som fraksjoneres være til stede i mengder på minst 10%.

De steroler som er behandlet ved den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for hvilket som helst formål, således kan f.eks. fraksjonene med høyt sitosterolinnhold anvendes for kjente medisinske formål. F.eks. kan en vannemulsjon inntas for å forhindre eller redusere reabsorpsjon av kolestrol i tynntarmen. Det er ønskelig å ha lave kampesterolinnhold for slike medisinske anvendelser da kampesterol antas å nedsette effektivi-teten av sitosteroler. Fraksjonene med høyt innhold av sitosterol kan alternativt anvendes som kunstig føde for silkeormer som krever sitosterol for skikkelig utvikling; Kampes-terol-fraksjonene og sitosterol-fraksjonene kan alternativt anvendes for en rekke andre formål.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å adskille en sterolblanding som inneholder kampesterol og sitosterol i fraksjoner med henholdsvis høyt kampesterolinnhold og fraksjoner med høyt sitosterol-innhold , karakterisert ved at man destillerer blandingen ved en damptemperatur på mellom 225 og 270°C og ved et absolutt trykk på mellom 0,05 og 3,5 mm Hg for å gi en destillatfraksjon med høyt kampesterolinnhold og en restfraksjon med høyt sitosterolinnhold, idet restfraksjonen eventuelt oppløs - ningsmiddel-ekstraheres for å oppnå et sterolprodukt med ytterligere forhøyet sitosterolinnhold.

2. Fremgangsmmåte son angitt i krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom temperatur og trykk opprettholdes slik at betingelsene tilfredsstiller likningen hvori T er temperaturen uttrykt i °C og X er trykket uttrykt i mm Hg.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som sterolblanding som inneholder kampesterol og sitosterol anvendes en blanding erholdt ved en forutgående destillasjon av et sterolholdig material omfattende fri steriler hvor minst 10% av de fri steroler består av en blanding av sitosterol og kampesterol, idet denne forutgående destillasjon foretas i et vakuum-destillasjonsanlegg ved en damptemperatur på 190-220°C og ved et absolutt trykk på fra 0,1 til 3,5 mm Hg for å fjerne en uren andel på opp til 15% av materialet og resten underkastes den nevnte destillasjon for å drive av opptil 90% av resten til å gi den nevnte destillatfraksjon med høyt kampesterolinnhold og den nevnte restfraksjon med høyt sitosterol-innhold.

4. Framgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at løsningsmiddelekstrak-sjonen gjennomføres ved at det som løsningsmiddel anvendes etylendiklorid.eller en blanding av etylendiklorid og heksan, eller metanol, etanol, heksan eller pentan, eller blandinger av disse ...........