共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法

2023-05-04 06:28:36

專利名稱：共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法
技術領域：
本發明涉及以天然植物油為原料製備共軛亞油酸短鏈醇酯的新方法。
背景技術：
共軛亞油酸(Conjugated linoleic acid簡稱CLA)是含有共軛雙鍵的十八碳二烯酸，屬人體必需脂肪酸-亞油酸的同分異構體，其中以c9，tl I-CLA和tlO，C12-CLA為主要活性異構體。自上世紀八十年代被發現以來，科學家對其進行了大量深入的研究，研究發現共軛亞油酸及其酯類、鹽類衍生物具有降低動物和人體脂肪而增加肌肉、降低血脂、抗動脈粥樣硬化、提高骨質密度、調節血糖、調節血壓等多種重要生理功能，共軛亞油酸及其酯類、鹽類衍生物也因此引起了國際食品界和醫藥界的關注。游離脂肪酸型共輒亞油酸(Conjugatedlinoleic acid-Free Fatty Acid,簡稱 FFA-CLA)在空氣中不穩定，容易發生氧化變質，導致其過氧化值升高，氧化酸敗產生的一些小分子物質會對人體產生不良的影響；而共軛亞油酸的鹽類衍生物由於其水溶性較差， 應用受到很大的限制；所以共軛亞油酸的酯類衍生物的應用越來越廣泛，例如共軛亞油酸乙酯產品，因其具有優異的親脂性更利於人體吸收，並且穩定性好，完全沒有任何脂肪酸氣味，可以在飲料、鮮奶等口感要求較高的食品中添加。目前，共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法以酸催化共軛亞油酸與醇酯化合成共軛亞油酸酯為主，常用的催化劑如濃硫酸、磷酸、對甲苯磺酸等(精細化工，2003年I月，第20卷第I期38-40)。但是，經過我們實驗研究發現，以濃硫酸等作為催化劑催化CLA與醇進行酯化合成共軛亞油酸酯時，由於硫酸等的強氧化性、脫水性容易導致副反應的發生，得到的共軛亞油酸酯產品中除c9，tll-/t9，cll-共軛亞油酸酯外的其他共軛亞油酸酯的含量較高，比如結構為t9，til-, tlO, tl2-，c9，cll-及clO，cl2_等的共軛亞油酸酯的異構體，是主要活性成分的含量降低，影響活性作用的發揮；同時酸催化的方法存在後處理複雜、廢水排放量大、對設備腐蝕嚴重等弊端，給環保帶來很大壓力，而且酸催化CLA與醇反應合成共軛亞油酸酯的工藝，要先將富含亞油酸的植物油經過酯化、皂化異構化、酸化得到CLA後再進行酯化合成，整個工藝過程複雜、生產成本高。而專利《共軛亞油酸乙酯的製造方法》(CN 101565373A)中，採用分析純KOH作為催化劑催化植物油乙酯化，分析純KOH價格昂貴；同時，乙酯化反應後要靜置過夜，加工周期長，這都大大增加了生成成本，也造成能源的浪費。此專利方法採用甲醇鈉、甲醇鉀作為催化劑製備共軛亞油酸乙酯，經過我們實驗證明，採用甲醇鈉和甲醇鉀催化得到的產物為共軛亞油酸乙酯和共軛亞油酸甲酯的混合物，這是不符合國際市場指標要求的；同時固體的甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉和乙醇鉀不但價格昂貴，而且儲存過程中特別容易吸潮變質，而且在生產投料過程中也易吸潮變質且不易操作。此專利得到的產品c9，tll-CLA和tlO， C12-CLA異構體出現不對稱的問題，且產品中其它異構體含量高，造成主要活性成分的含量降低造成。苯並芘英文縮寫BaP，是多環芳烴(PAHs)的一種，屬於高活性間接致癌物。我國《食用植物油衛生標準》要求苯並芘殘留< IOppb (μ g/Kg)，歐盟的相關標準要求食用油中苯並芘殘留< 2ppb ( μ g/Kg)。在現有文獻報導的CLA的生產工藝中，經常使用乙二醇、丙二醇、丙三醇進行異構化反應，在反應結束後，一些報導中採用正己烷、環己烷、乙酸乙酯或者混合溶劑進行萃取得到CLA，大量溶劑的使用不僅增加了生產成本，而且在回收溶劑過程中不可能將溶劑完全去除，這必將大大增加產品的安全性問題。而且在現有有關共軛亞油酸乙酯製備方法的文獻和專利的報導中未見低苯並芘產品的製備方法和工藝。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於生產低酸值、低過氧化值、低苯並芘含量的共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯的新方法。本發明所述的共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法，包括如下步驟①植物油和(卜4短鏈醇按摩爾比I : 3 12混合，加入植物油質量5. O 10. O % 的脂肪酶I，在45 65°C條件下反應3 8小時後，過濾回收脂肪酶後脫除反應溶劑，分出甘油，製得亞油酸C1 4短鏈醇酯；②氮氣保護下，將步驟①製得的亞油酸(卜4短鏈醇酯與鹼性催化劑在80 150°C 條件下進行直接轉位反應I 8小時製備共軛亞油酸短鏈醇酯粗品，其中所述的鹼性催化劑用量為亞油酸Ch4短鏈醇酯質量的I 10% ;③步驟②的反應體系降溫至40°C後，加入硫酸醇溶液調Ph值至6 7，過濾，然後向濾液中加入脂肪酶II，在45 65°C條件下進行二次酯化反應2 6小時，過濾回收脂肪酶後，減壓脫溶；其中所述的硫酸醇溶液的溶劑醇是(卜3短鏈醇；脂肪酶II的用量為步驟①製得的亞油酸C1M短鏈醇酯質量的5. O 10. 0% ；④向步驟③製得的產品中加入其質量O. 5 5.0%的助濾劑，40 90°C攪拌 O. 5 3小時後過濾；⑤步驟④所得濾液於140 180°C，I 30Pa條件下進行分子蒸餾得共軛亞油酸 (卜4短鏈醇酯產品。所述方法中，步驟①中的的植物油優選紅花籽油或葵花籽油，植物油與(卜4短鏈醇的投料摩爾比優選I : 5 10。所述方法中，脂肪酶I和脂肪酶II相同，選自綠微康鹼性脂肪酶和Novo435脂肪酶，其用量均為植物油質量的5. O 10.0%。所述方法中，步驟①分離甘油的方法優選碟式離心。所述方法中，步驟②中的鹼性催化劑是液體C1 4短鏈醇鉀，其用量為亞油酸(卜4 短鏈醇酯質量的2 6%。步驟②的轉位反應的溫度優選90 140°C，反應時間2 6小時。更優選地，本發明優選採用不含苯類溶劑的、安全性高的(卜4短鏈醇鉀產品，產品中短鏈醇鉀質量濃度20 25% ;游離鹼質量濃度< I. 5%。所述方法中，步驟③中的硫酸醇溶液是質量百分濃度為4. 9% 14. 7%的硫酸 (卜4短鏈醇溶液。上述本發明的方法中，步驟④中的助濾劑是硅藻土、活性白土、凹凸土、活性炭中的一種或幾種以任意比例混合的組合物；
助濾劑的用量為步驟④製得的產品質量的O. 7 3. 0% ;加入助濾劑後,在60 85°C條件下攪拌O. 6 I. 5小時後過濾。上述本發明的方法中，所述的步驟⑤的分子蒸餾溫度是155 180°C ;真空度5 25Pa。最優選地，上述本發明的共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法包括如下步驟①植物油與無水(卜4短鏈醇按摩爾比I : 5 10混合，在脂肪酶的催化下，在 45 65°C條件下反應3 8小時，然後過濾回收脂肪酶，脫除反應溶劑，碟式離心分出甘油製得亞油酸(卜4短鏈醇酯；所述的植物油是紅花籽油或葵花籽油；所述的脂肪酶酶選自綠微康鹼性脂肪酶和Novo435脂肪酶，酶的用量為植物油質量的5. O 10. 0% ；②氮氣保護下，將步驟①製得的亞油酸(卜4短鏈醇酯與鹼性催化劑在90 140°C 條件下進行直接轉位反應2 6小時製備共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯粗品，所述的鹼性催化劑是液體C1 4短鏈醇鉀，其用量為亞油酸C1 4短鏈醇酯質量的2 6% ;③步驟②的反應體系降溫至40°C後，加入硫酸醇溶液調pH值至6 7，過濾，然後向濾液中加入與步驟①所述脂肪酶相同的脂肪酶，在45 65°C條件下進行二次酯化反應 2 6小時，過濾回收脂肪酶後，減壓脫溶；該步驟反應中脂肪酶的用量為步驟①製得的亞油酸(卜4短鏈醇酯質量的5. O
10.0% ；④向步驟④製得的產品中加入其質量O. 7 3.0%的助濾劑，60 85°C攪拌 O. 6 I. 5小時後過濾；所述的助濾劑是硅藻土、活性白土、凹凸土、活性炭中的一種或兩種以任意比例混合的組合物；⑤步驟⑤所得濾液於155 180°C ;真空度5 25Pa條件下進行分子蒸餾得共軛亞油酸C1 4短鏈醇酯產品。考慮到現有技術存在的問題，本發明以天然紅花籽油為原料，經過經濟的且反應條件溫和的酶催化與Ch4短鏈醇酯交換反應生成亞油酸Ch4短鏈醇酯，經過高效的碟式離心分離甘油的方法得到精製亞油酸Ch4短鏈醇酯；而後通過鹼催化亞油酸Ch4短鏈醇酯直接轉位製備共軛亞油酸Ch4短鏈醇酯，後經過洗滌、脫溶、加入助濾劑過濾、分子蒸餾得到共軛亞油酸Ch4短鏈醇酯產品。本發明的方法突出優點在於(I)充分利用天然資源，亞油酸(卜4短鏈醇酯直接轉位製備共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯,過程簡短、生產效率高；(2)採用酶催化酯交換反應，產物直接採用碟式離心的方式除去甘油，反應條件溫和、生產周期短，大大降低了能耗和生產成本；(3)採用液體醇鉀催化亞油酸(卜4短鏈醇酯直接轉位製備共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯，操作方便，異構化率98. 5%以上，改善產品品質提高安全性；(4)產品中其它CLA異構體少，提高了主要的c9，tll_CLA和tlO，cl2_CLA含量；(5)製備方法有效控制了過氧化值和苯並芘兩個關鍵指標，共軛亞油酸乙酯產品
6過氧化值小於I. Omeq/kg,苯並花小於O. 5ppb。(6)製備方法中採用亞油酸(卜4短鏈醇酯轉位後酶催化二次酯化，原料利用率高且產品收率大大提高。酶回收循環利用，安全環保。與現有技術相比，本發明改變了以往先將植物油酯化後皂化異構化、酸化得到 CLA，而後經過酸催化與(卜4短鏈醇酯化合成共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯的複雜過程，採用植物油乙酯化後直接轉位製備共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯的方法，反應速度快，效率高；也克服了現有方法中工藝複雜，成本高且其它CLA異構體多等缺點；本發明方法得到的產物，經過脫溶，加入助濾劑過濾後採用分子蒸餾進行分離純化，得到的共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯產品酸值低，在I. OmgKOH/g以下；共軛亞油酸酯化率98%以上且c9，tll-CLA和tlO，cl2-CLA 異構體含量對稱；最主要是產品過氧化值小於I. Omeq/kg，苯並芘小於O. 5ppb。產品安全穩定，具有更高的親脂性、有利於生物體吸收，生物利用度高；可廣泛應用於功能食品、保健品、乳製品等領域。
具體實施例方式下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。如無特殊說明，本發明中所使用的脂肪酶購自諾維信(中國)生物技術有限公司和深圳綠微康生物工程有限公司。產品脂肪酸組成的測定參照A0Cs、GB/T 17376和GB/T 17377中所記載的方法。產品過氧化值的測定參照GB/T 5538中所記載的方法。產品酸值的測定參照GB/T 5530中所記載的方法。產品苯並芘含量檢測由歐陸分析(Eurofins)技術有限服務公司完成。實施例I①將500g紅花籽油和260ml無水乙醇混合後加入25g綠微康鹼性脂肪酶,加熱至 45°C，進行酯交換反應5小時；②過濾回收酶後減壓脫溶；③碟式離心(離心機型號ZYDH315)分出甘油；④在氮氣保護下，向加熱至90°C的500g亞油酸乙酯中滴加50g液體乙醇鉀(質量百分濃度為20% )，130°C反應3小時至亞油酸乙酯含量彡1.5% ；⑤降溫、加入150ml硫酸乙醇溶液(含硫酸7. 4g)中和至pH = 7 ;⑥加入25g綠微康鹼性脂肪酶，加熱至50°C，進行酯化反應2小時後過濾、減壓脫溶；⑦向共軛亞油酸乙酯中加入1.0%的硅藻土、I %的活性炭加熱至60°C攪拌時間I 小時後過濾；⑧180°C下，25Pa進行分子蒸餾分離純化得到的共軛亞油酸乙酯產品，酸值
O.8mgK0H/g ;過氧化值O. 42meq/Kg ;苯並花未檢出。脂肪酸組成C16:05.1C18:02.27C18:l11.14Linoleic acid0.84c9,tll-CLA39.58tl0,cl2-■CLA39.12tt-CLA未檢出OtherCLA1.74實施例2①將3000g紅花籽油和840ml無水乙醇混合後加入300gNovo435脂肪酶,加熱至 650C，進行酯交換反應8小時；②過濾回收酶後減壓脫溶；③碟式離心(離心機型號ZYDH315)分出甘油；④在氮氣保護下，向加熱至100°C的IOOOg亞油酸甲酯中滴加146g甲醇鉀溶液 (質量百分濃度為25% )，120°C反應4小時至亞油酸甲酯含量< I. 5% ;⑤降溫、加入1500ml硫酸甲醇溶液(含硫酸21. 7g)中和至pH = 6 ;⑥加入240g Novo435脂肪酶，加熱至50°C，進行酯化反應4小時後過濾、減壓脫溶；⑦向共軛亞油酸甲酯中加入IOg活性白土、IOg活性炭加熱至75°C攪拌時間1.5 小時後過濾；⑧175 °C下，20Pa進行分子蒸餾分離純化得到的共軛亞油酸甲酯產品，酸值
O.82mgK0H/g ;過氧化值 O. 46meq/Kg ;苯並花< O. 5ppb。脂肪酸組成
C16:04.98
C18:02.4
C18:l11.07
Linoleic acid0.84
c9,tll-CLA39.58
tlO,cl2-CLA39.49
tt-CLA未檢出
Other CLA1.71實施例3①將50Kg葵花籽油和31. 9L無水異丙醇混合後加入3Kg綠微康鹼性脂肪酶，加熱至55°C，進行酯交換反應4小時；②過濾回收酶後減壓脫溶；③碟式離心(離心機型號ZYDH315)分出甘油；④在氮氣保護下，向加熱至105°C的30Kg亞油酸異丙醇酯中滴加6Kg液體異丙醇鉀(質量百分濃度為30% )，135°C反應3小時至亞油酸異丙醇酯含量< I. 5% ;⑤降溫、加入20L硫酸異丙醇溶液(含硫酸O. 9Kg)中和至pH = 7 ;⑥加入3. 5Kg綠微康鹼性脂肪酶，加熱至50°C，進行酯化反應6小時後過濾、減壓脫溶；⑦向共軛亞油酸異丙醇酯中加入O. 15Kg凹凸土加熱至70°C攪拌時間2小時後過濾；⑧180°C下，30Pa進行分子蒸餾分離純化得到的共軛亞油酸異丙醇酯產品，酸值
O.56 ;過氧化值O. 65meq/Kg ;苯並花未檢出。脂肪酸組成
C16:05.03C18:02.26C18:l11.14Linoleic acid0.86c9,tll-CLA39.44tl0,cl2-■CLA39.23tt-CLA未檢出OtherCLA1.93實施例4①將500Kg紅花籽油和150L無水乙醇混合後加入35Kg綠微康鹼性脂肪酶加熱至 50°C，進行酯交換反應6小時；②過濾回收酶後減壓脫溶；③碟式離心(離心機型號ZYDH315)分出甘油；④在氮氣保護下，向加熱至115°C的450Kg亞油酸乙酯中滴加90Kg乙醇鉀溶液 (質量百分濃度為24% )，115°C反應5. 5小時至亞油酸乙酯含量彡1.5% ；⑤降溫、加入175L硫酸乙醇溶液(含硫酸13. 4Kg)中和至pH = 7 ;⑥加入25Kg Novo435脂肪酶，加熱至50°C，進行酯化反應3小時後過濾、減壓脫溶；⑦向共軛亞油酸乙酯中加入22. 5Kg硅藻土加熱至75°C攪拌時間I小時後過濾；⑧140°C下，IPa進行分子蒸餾分離純化得到的共軛亞油酸乙酯產品，酸值 O. 76mgK0H/g ;過氧化值 O. 55meq/Kg ;苯並花< O. 5ppb。脂肪酸組成C18:02.15
C18:l11.30
Linoleic acid1.29
c9,tll-CLA39.28
tlO,cl2-CLA38.69
tt-CLA未檢出
Other CLA2.0
權利要求
1.共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法，包括如下步驟①植物油和Ch4短鏈醇按摩爾比I: 3 12混合，加入植物油質量5. O 10. 0%的脂肪酶I，在45 65°C條件下反應3 8小時後，過濾回收脂肪酶後脫除反應溶劑，分出甘油，製得亞油酸(卜4短鏈醇酯；②氮氣保護下，將步驟①製得的亞油酸C1M短鏈醇酯與鹼性催化劑在80 150°C條件下進行直接轉位反應I 8小時製備共軛亞油酸短鏈醇酯粗品，其中所述的鹼性催化劑用量為亞油酸(卜4短鏈醇酯質量的I 10% ;③步驟②的反應體系降溫至40°C後，加入硫酸醇溶液調Ph值至6 7，過濾，然後向濾液中加入脂肪酶II，在45 65°C條件下進行二次酯化反應2 6小時，過濾回收脂肪酶後， 減壓脫溶；其中所述的硫酸醇溶液的溶劑醇是(卜3短鏈醇；脂肪酶II的用量為步驟①製得的亞油酸(卜4短鏈醇酯質量的5. O 10. O % ；④向步驟③製得的產品中加入其質量O.5 5. O %的助濾劑，40 90°C攪拌O. 5 3 小時後過濾；⑤步驟④所得濾液於140 180°C，I 30Pa條件下進行分子蒸餾得共軛亞油酸(卜4 短鏈醇酯產品。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的步驟①的植物油是紅花籽油或葵花籽油，植物油與(卜4短鏈醇的投料摩爾比為I : 5 10。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述的脂肪酶I和脂肪酶II相同，選自綠微康鹼性脂肪酶和Νονο435脂肪酶，其用量均為植物油質量的5. O 10. 0%。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述的步驟①分離甘油的方法為碟式離心。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的步驟②中的鹼性催化劑是液體(卜4 短鏈醇鉀,其用量為亞油酸(卜4短鏈醇酯質量的2 6%。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述的步驟②中的轉位反應的溫度是90 140°C，反應時間2 6小時。
7.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的步驟③中的硫酸醇溶液是質量百分濃度為4. 9 % 14. 7 %的硫酸C1 4短鏈醇溶液。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的步驟④中的助濾劑是硅藻土、活性白土、凹凸土、活性炭中的一種或幾種以任意比例混合的組合物；助濾劑的用量為步驟④製得的產品質量的O. 7 3. 0% ;加入助濾劑後，在60 85°C條件下攪拌O. 6 I. 5小時後過濾。
9.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於所述的步驟⑤的分子蒸餾溫度是155 180 0C ;真空度5 25Pa。
10.根據權利要求I所述的方法，包括如下步驟①植物油與無水C1M短鏈醇按摩爾比I : 5 10混合，在脂肪酶的催化下，在45 65°C條件下反應3 8小時，然後過濾回收脂肪酶，脫除反應溶劑，碟式離心分出甘油製得亞油酸(卜4短鏈醇酯；所述的植物油是紅花籽油或葵花籽油；所述的脂肪酶酶選自綠微康鹼性脂肪酶和Novo435脂肪酶，酶的用量為植物油質量的 5. O 10. 0% ；②氮氣保護下，將步驟①製得的亞油酸C1M短鏈醇酯與鹼性催化劑在90 140°C條件下進行直接轉位反應2 6小時製備共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯粗品，所述的鹼性催化劑是液體C1 4短鏈醇鉀，其用量為亞油酸C1 4短鏈醇酯質量的2 6% ;③步驟②的反應體系降溫至40°C後，加入硫酸醇溶液調pH值至6 7，過濾，然後向濾液中加入與步驟①所述脂肪酶相同的脂肪酶，在45 65°C條件下進行二次酯化反應2 6 小時，過濾回收脂肪酶後，減壓脫溶；該步驟反應中脂肪酶的用量為步驟①製得的亞油酸(卜4短鏈醇酯質量的5. O 10. 0% ；④向步驟④製得的產品中加入其質量O.7 3. 0%的助濾劑，60 85°C攪拌O. 6 I. 5 小時後過濾；所述的助濾劑是硅藻土、活性白土、凹凸土、活性炭中的一種或兩種以任意比例混合的組合物；⑤步驟⑤所得濾液於155 180°C;真空度5 25Pa條件下進行分子蒸餾得共軛亞油酸(卜4短鏈醇酯產品。
全文摘要
一種共軛亞油酸短鏈醇酯的製備方法，該方法以天然紅花籽油或葵花籽油為原料，經過脂肪酶催化與C1～4短鏈醇酯交換反應生成亞油酸C1～4短鏈醇酯，經過過濾、脫溶、碟式離心得到精製亞油酸C1～4短鏈醇酯；而後通過鹼催化亞油酸C1～4短鏈醇酯直接轉位製備共軛亞油酸C1～4短鏈醇酯，後經過二次酯化、過濾、脫溶加入助濾劑過濾、分子蒸餾得到共軛亞油酸C1～4短鏈醇酯產品。
文檔編號C12P7/64GK102605013SQ201210025969
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月7日 優先權日2012年2月7日
發明者劉強, 劉明, 吳文忠, 張顯仁, 徐維鋒 申請人:大連醫諾生物有限公司