提高魚油中二十碳五烯酸乙酯的純度的方法與流程

2023-05-31 18:29:41

本發明涉及魚油成分提純技術領域，具體而言，涉及一種提高魚油中二十碳五烯酸乙酯的純度的方法。

背景技術：

粗魚油中富含w-3多不飽和脂肪酸，其中以二十碳五烯酸(EPA)，二十二碳六烯酸(DHA)含量為主，但EPA和DHA有各自不同的應用領域：EPA主要應用於降血脂、降血壓、防止動脈粥樣硬化；DHA主要應用於增強記憶、預防近視，EPA和DHA在魚油產品中以EPA乙酯和DHA乙酯的形式存在，從而提純和分離魚油中的EPA乙酯和DHA乙酯便是當下研究的熱點。但由於EPA乙酯和DHA乙酯均為多不飽和脂肪酸乙酯，碳原子個數相近、沸點相近、化學性質相近、一般的提純分離方法有尿素包合法、分子蒸餾法、金屬鹽冷凍法、法超臨界法、硝酸銀層析法等，這些方法無論是一種或幾種結合都無法完全分離EPA乙酯和DHA乙酯。其中，HPLC法能實現完全分離，但HPLC的固定相造價昂貴，不能無限次重複利用，且分離時需使用大量的流動相溶劑且產量有限，致使成本過高，無法進行工業化生產，從而其不是一種理想的生產技術。因此，上述EPA乙酯和DHA乙酯的提純分離方法普遍存在分離效果不好，工藝複雜，成本較高的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種提高魚油二十碳五烯酸乙酯的純度的方法，以通過簡單的工藝方法提高魚油中的二十碳五烯酸乙酯的含量，同時降低二十二碳六烯酸乙酯的含量，且分離效果好，使其能夠更好地進行工業化生產。

本發明解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。

一種提高魚油中二十碳五烯酸乙酯的純度的方法，包括：將魚油進行轉酯化反應，得到脂肪酸乙酯化產物。將脂肪酸乙酯化產物進行尿素包合，得到尿素包合混合物。將尿素包合混合物進行至少3級分子蒸餾，得到分子蒸餾產物。將分子蒸餾產物進行精餾。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述轉酯化反應是將魚油、無水乙醇和乙醇鈉混合，在60～80℃的溫度下進行攪拌3～6h。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：2～3：0.005～0.01。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述魚油的酸價小於3.0mgKOH/g。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述提高魚油中二十碳五烯酸乙酯的純度的方法還包括在轉酯化反應後將轉酯化反應所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.08MPa～-0.09MPa，溫度為55～65℃的條件下回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，得到脂肪酸乙酯化產物。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述尿素包合是將脂肪酸乙酯化產物與以乙醇為溶劑的尿素溶液混合攪拌後進行結晶，再過濾，所得濾液為尿素包合混合物。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述進行混合攪拌的溫度為70～80℃。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：4.5～5.5，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：3～4。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述至少3級分子蒸餾為5級分子蒸餾，5級分子蒸餾的真空度為0.01～100Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為110～115℃、115～120℃、120～125℃、145～150℃、155～165℃。

進一步地，本發明較佳的實施例中，上述進行精餾的真空度為0～100Pa，精餾柱理論塔板數大於20，回流比6：1，釜底加熱溫度為190～200℃，塔身溫度180～190℃。

本發明實施例的一種提高魚油二十碳五烯酸乙酯的純度的方法的有益效果是：通過將魚油先進行轉酯化反應，得到脂肪酸乙酯化產物，使得EPA和DHA以EPA乙酯和DHA乙酯的形式在魚油中存在，並且有利於後續進行分離純化操作，再將脂肪酸乙酯化產物進行尿素包合，從而有效地去除飽和脂肪酸乙酯，進步提高魚油中EPA乙酯和DHA乙酯的含量。將尿素包合後形成的尿素包合混合物進行至少3級分子蒸餾，得到分子蒸餾產物，通過EPA乙酯和DHA乙酯以及其他脂肪酸酯類在高真空下沸點的不同，除去部分DHA乙酯和飽和脂肪酸乙酯以及其他低沸點的脂肪酸乙酯，也同時除去了產物中的色素、部分脂肪酮、固體雜質以及聚合物等，進而提高了EPA乙酯在產物中的含量，再將經過至少3級分子蒸餾後形成的分子蒸餾產物進行精餾，利用分子蒸餾產物中各組分揮發度的不同，提高EPA乙酯的含量，同時減小DHA乙酯的含量，以達到進一步將魚油中EPA乙酯的含量提高到大於90％。上述提高魚油中EPA乙酯的純度的方法，工藝簡單，成本較低，耗時較短，並達到了很好的分離純化效果，適合大規模的生產利用，克服了安全性難以保證的問題。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未註明具體條件者，按照常規條件或製造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

下面對本發明實施例的一種提高魚油二十碳五烯酸乙酯的純度的方法進行具體說明。

一種提高魚油中二十碳五烯酸乙酯的純度的方法，包括：

第一步，將魚油進行轉酯化反應，得到脂肪酸乙酯化產物。

具體地，轉酯化反應的步驟是：將無水乙醇和乙醇鈉混合均勻後加入裝有魚油的反應釜中或者直接將無水乙醇加入魚油中再加入乙醇鈉，在60～80℃的溫度下進行攪拌3～6h。其中，魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：2～3：0.005～0.01。

在上述轉酯化反應過程中，乙醇鈉作為催化劑參與反應，整個過程為鹼催化酯化。魚油乙酯化的催化方法很多，一般有酸催化，鹼催化、固體酸催化，酶催化等。採用酸催化工藝，反應溫度高，產品容易氧化，產生聚合物，廢水量大，乙醇回收困難、產品顏色深、容易碳化、結焦。採用酶催化工藝，反應時間長，轉化率低，催化劑價格高，純化處理困難。本發明的實施例中採用鹼催化工藝，其反應溫度低，催化劑價格低，廢水量小，反應時間短，反應過程中產品不氧化。乙醇回收簡單，不需進行精餾處理。

優選地，魚油的酸價小於3.0mgKOH/g。該範圍值內的低酸價的魚油進行上述轉酯化反應，可以使得酯化率大大提高，達到98％以上。從而有利於後續對EPA乙酯的純度的提高。

在轉酯化反應後將轉酯化反應所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.08MPa～-0.09MPa，溫度為55～65℃的條件下濃縮回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，從而得到脂肪酸乙酯化產物。

第二步，將脂肪酸乙酯化產物進行尿素包合，得到尿素包合混合物。

具體地，先將乙醇裝入尿包罐中，然後再加入尿素，攪拌溶解後形成尿素溶液，再往尿素溶液中加入脂肪酸乙酯化產物，在70～80℃條件下攪拌1～2h，然後冷卻結晶，再結晶後的混合物過濾，所得濾液為尿素包合混合物。在將乙醇放入尿素中進行攪拌溶解時的溫度也為70～80℃。

其中，脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：4.5～5.5，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：3～4。通過上述過程和成分比例的設置，使得能夠對脂肪酸乙酯化產物達到很好地尿素包合效果。尿素為食品級，乙醇為食品級，乙醇質量百分比含量超過95％。

尿素包合法的原理是尿素分子在結晶過程中與飽和脂肪酸乙酯或單不飽和脂酸乙酯形成較穩定的晶體包合物析出，而多不飽和脂肪酸乙酯由於雙鍵較多，碳鏈彎曲，具有一定的空間構型，不易被尿素包合。從而在尿素包合過程中，以EPA乙酯和DHA乙酯為主的多不飽和脂肪酸乙酯不會與尿素形成包合物。。通過上述的尿素包合可以使得脂肪酸乙酯化產物中的飽和脂肪酸以及單不飽和脂酸乙酯分別和尿素進行包合結晶，並通過過濾的方式除去，就可得到較高純度的多不飽和脂肪酸乙酯，從而提高了EPA乙酯和DHA乙酯的含量，使得得到的尿素包合混合物中的EPA乙酯和DHA乙酯的總含量在58～62％之間。

第三步，將尿素包合混合物進行至少3級分子蒸餾，得到分子蒸餾產物。

分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，蒸餾操作時蒸汽分子的平均自由程大於蒸發表面與冷凝表面之間的距離，從而可利用料液中各組分蒸發速率的差異，對液體混合物進行分離。

至少3級分子蒸餾優選為5級分子蒸餾，5級分子蒸餾的真空度為0.01～100Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為110～115℃、115～120℃、120～125℃、145～150℃、155～165℃。

將尿素混合物依次通過1～5級分子蒸餾的蒸餾器中依次進行分子蒸餾，最終得到分子蒸餾產物，後一級的蒸餾溫度高於前一級的蒸餾溫度。

當然，至少3級分子蒸餾也可以是3級、4級或者6級分子蒸餾。

通過至少3級的分子蒸餾大大提高了EPA乙酯的含量降低了DHA乙酯和其他脂肪酸乙酯以及部分甘油酮、固體雜質、聚合物等，從而得到分子蒸餾產物。

第四步，將分子蒸餾產物進行精餾。

具體地，將分子蒸餾產物通入精餾塔中進行精餾，精餾塔的真空度為0～100Pa，精餾柱理論塔板數大於20，回流比6：1，釜底加熱溫度為190～200℃，塔身溫度180～190℃。

精餾是利用混合物中各組分揮發能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級接觸，在熱能驅動和相平衡關係的約束下，使得易揮發組分(輕組分)不斷從液相往氣相中轉移，而難揮發組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離的過程。

通過上述精餾過程可以利用分子蒸餾產物中各組分揮發度的不同，提高EPA乙酯的含量，同時減小DHA乙酯的含量，使得EPA乙酯的含量達到90％以上，而DHA乙酯的含量小於1％。

其中，EPA乙酯和DHA乙酯的含量的檢測可以通過高效液相色譜質譜聯用等常規方法進行檢測。

上述提高魚油中EPA乙酯的純度的方法，工藝簡單，成本較低，耗時較短，並達到了很好的分離純化效果，適合大規模的生產利用，產品無溶劑殘留，克服了安全性難以保證的問題。

以下結合實施例對本發明的特徵和性能作進一步的詳細描述。

實施例1

首先，將無水乙醇和乙醇鈉混合均勻後加入裝有魚油的反應釜中，在68℃的溫度下進行攪拌6h，進行轉酯化反應。其中，魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：3：0.01；魚油的酸價為2.9mgKOH/g。

其次，對轉酯化所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.09MPa，溫度為65℃的條件下濃縮回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，從而得到脂肪酸乙酯化產物。

之後，先將乙醇裝入尿包罐中，然後再加入尿素，攪拌溶解後形成尿素溶液，再往尿素溶液中加入脂肪酸乙酯化產物，在80℃條件下攪拌2h，然後冷卻結晶，再結晶後的混合物過濾，所得濾液為EPA乙酯和DHA乙酯的總含量為62％的尿素包合混合物。其中，脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：5.5，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：4。

之後，將尿素包合混合物進行5級分子蒸餾，得到EPA乙酯含量為72.5％，DHA乙酯含量為8％的分子蒸餾產物。其中，5級分子蒸餾的真空度為3Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為115℃、120℃、125℃、150℃、165℃。

然後，將分子蒸餾產物通入精餾塔中進行精餾，其中，精餾塔的真空度為100Pa，精餾柱理論塔板數為23，回流比6：1，釜底加熱溫度為200℃，塔身溫度190℃。蒸餾後得到的魚油產品中EPA乙酯的含量為91.7％，而DHA乙酯的含量為0.85％。

實施例2

首先，將無水乙醇加入裝有魚油的反應釜中，再加入乙醇鈉，再在68℃的溫度下進行攪拌3h，進行轉酯化反應。其中，魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：2：0.005；魚油的酸價為2.0mgKOH/g。

其次，對轉酯化所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.08MPa，溫度為55℃的條件下濃縮回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，從而得到脂肪酸乙酯化產物。

之後，先將乙醇裝入尿包罐中，然後再加入尿素，攪拌溶解後形成尿素溶液，再往尿素溶液中加入脂肪酸乙酯化產物，在70℃條件下攪拌1h，然後冷卻結晶，再結晶後的混合物過濾，所得濾液為EPA乙酯和DHA乙酯的總含量為58％的尿素包合混合物。其中，脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：4.5，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：3。

之後，將尿素包合混合物進行5級分子蒸餾，得到EPA乙酯含量為71％，DHA乙酯含量為9％的分子蒸餾產物。其中，5級分子蒸餾的真空度為0.01Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為110℃、115℃、120℃、145℃、155℃。

然後，將分子蒸餾產物通入精餾塔中進行精餾，其中，精餾塔的真空度為0Pa，精餾柱理論塔板數為21，回流比6：1，釜底加熱溫度為190℃，塔身溫度180℃。蒸餾後得到的魚油產品中EPA乙酯的含量為91.2％，而DHA乙酯的含量為0.9％。

實施例3

首先，將無水乙醇加入裝有魚油的反應釜中，再加入乙醇鈉，再在68℃的溫度下進行攪拌4h，進行轉酯化反應。其中，魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：2.5：0.008；魚油的酸價為1.5mgKOH/g。

其次，對轉酯化所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.08MPa，溫度為60℃的條件下濃縮回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，從而得到脂肪酸乙酯化產物。

之後，先將乙醇裝入尿包罐中，然後再加入尿素，攪拌溶解後形成尿素溶液，再往尿素溶液中加入脂肪酸乙酯化產物，在75℃條件下攪拌1.5h，然後冷卻結晶，再結晶後的混合物過濾，所得濾液為EPA乙酯和DHA乙酯的總含量為60％的尿素包合混合物。其中，脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：5，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：3.5。

之後，將尿素包合混合物進行5級分子蒸餾，得到EPA乙酯含量為72％，DHA乙酯含量為8.5％的分子蒸餾產物。其中，5級分子蒸餾的真空度為15Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為113℃、119℃、123℃、148℃、159℃。

然後，將分子蒸餾產物通入精餾塔中進行精餾，其中，精餾塔的真空度為50Pa，精餾柱理論塔板數為25，回流比6：1，釜底加熱溫度為195℃，塔身溫度185℃。蒸餾後得到的魚油產品中EPA乙酯的含量為90.8％，而DHA乙酯的含量為0.87％。

實施例4

首先，將無水乙醇加入裝有魚油的反應釜中，再加入乙醇鈉，再在72℃的溫度下進行攪拌5h，進行轉酯化反應。其中，魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：2.6：0.006；魚油的酸價為1.3mgKOH/g。

其次，對轉酯化所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.09MPa，溫度為61℃的條件下濃縮回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，從而得到脂肪酸乙酯化產物。

之後，先將乙醇裝入尿包罐中，然後再加入尿素，攪拌溶解後形成尿素溶液，再往尿素溶液中加入脂肪酸乙酯化產物，在73℃條件下攪拌1.3h，然後冷卻結晶，再結晶後的混合物過濾，所得濾液為EPA乙酯和DHA乙酯的總含量為61％的尿素包合混合物。其中，脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：4.8，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：3.3。

之後，將尿素包合混合物進行4級分子蒸餾，得到EPA乙酯含量為70.4％，DHA乙酯含量為8.3％的分子蒸餾產物。其中，4級分子蒸餾的真空度為15Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為112℃、118℃、124℃、147℃。

然後，將分子蒸餾產物通入精餾塔中進行精餾，其中，精餾塔的真空度為32Pa，精餾柱理論塔板數為24，回流比6：1，釜底加熱溫度為193℃，塔身溫度187℃。蒸餾後得到的魚油產品中EPA乙酯的含量為90.4％，而DHA乙酯的含量為0.91％。

實施例5

首先，將無水乙醇加入裝有魚油的反應釜中，再加入乙醇鈉，再在80℃的溫度下進行攪拌4.5h，進行轉酯化反應。其中，魚油、無水乙醇和乙醇鈉的質量比為1：2.4：0.007；魚油的酸價為1.0mgKOH/g。

其次，對轉酯化所得的混合液靜置分層，取上層液體在真空度為-0.09MPa，溫度為62℃的條件下濃縮回收無水乙醇，再加入蒸餾水進行洗滌，分離油層，從而得到脂肪酸乙酯化產物。

之後，先將乙醇裝入尿包罐中，然後再加入尿素，攪拌溶解後形成尿素溶液，再往尿素溶液中加入脂肪酸乙酯化產物，在77℃條件下攪拌1.2h，然後冷卻結晶，再結晶後的混合物過濾，所得濾液為EPA乙酯和DHA乙酯的總含量為59％的尿素包合混合物。其中，脂肪酸乙酯化產物與尿素溶液的體積比為1：4.6，尿素溶液中尿素與乙醇的體積比為1：3.6。

之後，將尿素包合混合物進行5級分子蒸餾，得到EPA乙酯含量為72.4％，DHA乙酯含量為8.1％的分子蒸餾產物。其中，5級分子蒸餾的真空度為15Pa，5級分子蒸餾的蒸餾溫度依次為112℃、118℃、124℃、147℃、158℃。

然後，將分子蒸餾產物通入精餾塔中進行精餾，其中，精餾塔的真空度為72Pa，精餾柱理論塔板數為29，回流比6：1，釜底加熱溫度為198℃，塔身溫度184℃。蒸餾後得到的魚油產品中EPA乙酯的含量為91.4％，而DHA乙酯的含量為0.85％。

綜上所述，通過將魚油先進行轉酯化反應，得到脂肪酸乙酯化產物，使得EPA和DHA以EPA乙酯和DHA乙酯的形式在魚油中存在，並且有利於後續進行分離純化操作，再將脂肪酸乙酯化產物進行尿素包合，從而有效地去除飽和脂肪酸乙酯，進步提高魚油中EPA乙酯和DHA乙酯的含量。將尿素包合後形成的尿素包合混合物進行至少3級分子蒸餾，得到分子蒸餾產物，通過EPA乙酯和DHA乙酯以及其他脂肪酸酯類在高真空下沸點的不同，除去部分DHA乙酯和飽和脂肪酸乙酯以及其他低沸點的脂肪酸乙酯，也同時除去了產物中的色素、部分脂肪酮、固體雜質以及聚合物等，進而提高了EPA乙酯在產物中的含量，再將經過至少3級分子蒸餾後形成的分子蒸餾產物進行精餾，利用分子蒸餾產物中各組分揮發度的不同，提高EPA乙酯的含量，同時減小DHA乙酯的含量，以達到進一步將魚油中EPA乙酯的含量提高到大於90％。上述提高魚油中EPA乙酯的純度的方法，工藝簡單，成本較低，耗時較短，並達到了很好的分離純化效果，適合大規模的生產利用，產品無溶劑殘留，克服了安全性難以保證的問題。

以上所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。