專利名稱：不含甾醇類和亞磷化合物的多不飽和脂肪酸和脂肪酸酯混合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備富含多不飽和脂肪酸的脂肪酸和脂肪酸酯混合物，它們基本不含有膽固醇和其他甾醇類，以及磷，它們來源于天然存在的類脂混合物。
背景技術(shù)：
多不飽和脂肪酸的n-6族基于母體亞油酸和如花生四烯酸的高級(jí)衍生物，它們?cè)缇捅淮_定為人類和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的基本要素。最近，積累了許多證據(jù)說明了基于母體亞麻酸和高級(jí)的二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)衍生物的多不飽和脂肪酸n-3族在營(yíng)養(yǎng)上的重要性。這些多不飽和脂肪酸是前列腺素和類花生酸的前體，這是一大類在濃度低達(dá)1μg/l時(shí)仍能產(chǎn)生各種生理作用的化合物。已知前列腺素可以影響血液凝結(jié)、炎性和消炎反應(yīng)、膽固醇吸收、氣管功能、高血壓、視覺分辨能力和嬰兒腦發(fā)育，以及胃分泌等效果。
各種各樣的n-3和n-6族多不飽和脂肪酸是許多食物的天然組分。然而，這些多不飽和脂肪酸，特別是較長(zhǎng)鏈的酸，比如花生四烯酸、DHA以及EPA要么和不希望的組分如膽固醇緊密地結(jié)合在一起，要么以其功能的形式不適合于食品應(yīng)用。
在許多天然植物來源和動(dòng)物來源的類脂混合物中，發(fā)現(xiàn)多不飽和脂肪酸像花生四烯酸、DHA以及EPA主要存在于類脂混合物的磷脂組分中，可以從磷脂濃縮物中回收。在文獻(xiàn)中有許多從類脂混合物中回收磷脂的方法。比如，美國(guó)專利4,698,185公開了從粗植物甘油三酯混合物中分離磷脂的方法。該方法包括以大約與在類脂混合物中存在的磷脂的質(zhì)量相等的質(zhì)量比加入水，加熱或不加熱，同時(shí)加入檸檬酸或磷酸，或不加入檸檬酸或磷酸，使磷脂水合，借此分離為第二相。
然而，這樣的脫膠方法用來從粗植物甘油三酯中除去1～2％(重量)的磷脂，不能直接應(yīng)用于提純其他的天然類脂混合物，比如蛋黃類脂，因?yàn)樵诘包S類脂中磷脂的含量更高，達(dá)30～40％(重量)。在有大量的磷脂存在時(shí)，加入水/磷脂質(zhì)量比為1∶1的水會(huì)形成防止相分離的穩(wěn)定乳液。再有，甾醇傾向于在磷脂和甘油三酯兩相之間進(jìn)行分配。要想從磷脂中完全分離出甾醇是不可能的。此外，磷脂是天然的表面活性劑，本身不能直接使用以代替食品調(diào)制中的甘油三酯部分，因?yàn)橛托缘母视腿ズ捅砻婊钚詣┑牧字肿又g在食品功能上是有差別的。
膽固醇和其它甾醇以及亞磷化合物都是動(dòng)物和植物類脂混合物的天然組分。然而，醫(yī)生認(rèn)為在人體內(nèi)存在大量的膽固醇和其他甾醇以及亞磷是有害的，因?yàn)槟懝檀家馕吨S多疾病，特別是動(dòng)脈粥樣硬化的因素，這時(shí)含有大量膽固醇的沉淀會(huì)沉積在血管內(nèi)。然而，人們發(fā)現(xiàn)，在許多食物中有大量的膽固醇存在于大多數(shù)動(dòng)物脂肪和蛋類當(dāng)中，因此限制病人攝入膽固醇就要求禁止或極度減少消費(fèi)許多食物，這就給保證病人要接受適當(dāng)?shù)娘嬍称胶?，以滿足所有的營(yíng)養(yǎng)需求帶來困難。
為了幫助人們減少其膽固醇消費(fèi)，而又要不對(duì)其飲食做很大的改變，就希望提供一種方法，使得能夠從各種食物中提取出膽固醇和其他的甾醇化合物(其中有許多可以代謝為膽固醇或其衍生物)，借此產(chǎn)生低膽固醇品級(jí)的這樣的食物。然而，這種方法不能在食物中引進(jìn)任何的一般不被認(rèn)為用于食物是安全的物質(zhì)。此外，這個(gè)方法不僅應(yīng)該從食物中除去膽固醇本身，還應(yīng)該除去膽固醇的衍生物和其他的可以在人體內(nèi)代謝為膽固醇或其衍生物，因此會(huì)影響體內(nèi)膽固醇水平的其他甾醇化合物。再有，這個(gè)方法還應(yīng)該讓食物盡可能地保持其原始狀態(tài)，使其接近高膽固醇含量食物的形態(tài)。最后，此除去膽固醇的方法不應(yīng)該除去維生素和食物的其他的重要營(yíng)養(yǎng)成分。
以前曾經(jīng)進(jìn)行了許多試嘗來提供滿足這些嚴(yán)格條件的除去膽固醇的方法。美國(guó)專利4,692,280公開了一種提純魚油的方法，按照這個(gè)方法，用超臨界二氧化碳萃取魚油，除去膽固醇同時(shí)除去有臭味和揮發(fā)性的雜質(zhì)。然而，這樣的二氧化碳萃取方法的缺點(diǎn)是必須在壓力下工作，以保持二氧化碳在超臨界相之下，這就增加了所需的設(shè)備的成本。此外，這樣的二氧化碳萃取方法對(duì)除去膽固醇不是有選擇性的，因此也除去了食物中的有價(jià)值的成分。另外，由于接觸了超臨界二氧化碳，某些食物的性質(zhì)會(huì)發(fā)生不利的改變，比如在某些情況下，二氧化碳除去了香味和風(fēng)味的成分，這就影響了被處理食物的味道和氣味。
美國(guó)專利5,091,117公開了一種通過使流體混合物與活性炭接觸，從該流體混合物中除去至少一種甾醇化合物和至少一種飽和脂肪酸的方法。然而，美國(guó)專利5,091,117在其12欄4～19行聲明，該方法不應(yīng)該用于從如蛋黃之類的同時(shí)含有膽固醇和蛋白質(zhì)的物質(zhì)中除去膽固醇，因?yàn)榛钚蕴繒?huì)嚴(yán)重地吸附蛋白質(zhì)及其氨基酸組分。
英國(guó)專利1,559,064公開了一種通過蒸餾從黃油甘油三酯中除去膽固醇的方法。然而蘭扎尼(Lanzani)等人在《美國(guó)油料化學(xué)協(xié)會(huì)雜志》(J.Am.Oil Chem.Soc.)71，(1994)609中確定，用英國(guó)專利1,559,064公開的方法只能除去90％的膽固醇而不嚴(yán)重影響最終產(chǎn)物的質(zhì)量。人們發(fā)現(xiàn)，為了更完全地除去膽固醇需要在高溫下過長(zhǎng)的時(shí)間，這會(huì)引起多不飽和脂肪酸的順反異構(gòu)化。在食品中，反式多不飽和脂肪酸被認(rèn)為是不需要的。因此，用蒸餾的辦法不可能完全除去膽固醇。
蛋黃是富含包括花生四烯酸和全順式4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸(DHA)的多不飽和脂肪酸的類脂混合物的一個(gè)例子，其中的多不飽和脂肪酸主要與磷脂相結(jié)合，它還含有高含量的膽固醇。希望提供一種方法用于制造來源于蛋白富含多不飽和脂肪酸的脂肪酸和脂肪酸酯，該方法除去膽固醇和亞磷殘留物而不降解或不引起含在其中的必要多不飽和脂肪酸的順反異構(gòu)化，或者不改變由這些脂肪酸和酯混合物制造的食品的味道及香味。再有，此制造脂肪酸和酯混合物的方法應(yīng)該使用列在美國(guó)食品及醫(yī)藥管理局(FDA)的公認(rèn)安全名單(GRAS)上的材料，使得最終的產(chǎn)品可以用在食品中。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種富含多不飽和脂肪酸的脂肪酸和脂肪酸酯混合物的制造方法，這些物質(zhì)基本上不含有膽固醇及其他甾醇以及磷化合物，而且來源于天然存在的類脂混合物。在除去甾醇和磷化合物之后不會(huì)使其中所含的必要多不飽和脂肪酸降解或發(fā)生順反異構(gòu)化，或者不改變使用這樣的類脂混合物制造的食品的味道和香味。再有，本發(fā)明方法應(yīng)該使用列在美國(guó)食品及醫(yī)藥管理局(FDA)的公認(rèn)安全名單(GRAS)上的材料。該方法包括如下幾個(gè)步驟(A)使含有磷脂、甘油三酯和甾醇類的類脂混合物水解，形成含有游離脂肪酸和甾醇的脂肪酸相和含有水、甘油和磷酸甘油酯的水相的兩相產(chǎn)物；(B)將在步驟(A)中形成的兩相產(chǎn)物的水相和脂肪酸相分離；
(C)在150～250℃的溫度下，使脂肪酸和步驟(B)中的脂肪酸相中的甾醇反應(yīng)，形成含有脂肪酸甾醇酯和水的混合物；以及(D)在130～250℃的溫度和1×10-3kPa-0.5333kPa的壓力下，蒸餾在步驟(C)中形成的脂肪酸甾醇酯以回收不含有膽固醇和其他甾醇以及亞磷化合物的純脂肪酸；以及任選地(E)將在步驟(D)中制備的純化脂肪酸與一元醇或多元醇反應(yīng)，脂肪酸與醇的每個(gè)羥基當(dāng)量的摩爾比為1～2，由此得到脂肪酸酯。
發(fā)明詳述本發(fā)明所涉及的富含多不飽和脂肪酸的脂肪酸和脂肪酸酯混合物的制造方法包括不多于5個(gè)步驟，這些物質(zhì)來源于天然存在的類脂混合物，而且基本不含有膽固醇及其他甾醇以及亞磷化合物。正如在本文中所使用的，“基本不含有膽固醇及其他甾醇以及亞磷化合物”意味著，通過本發(fā)明的方法要從類脂混合物原料中除去至少95％，優(yōu)選至少98％的膽固醇及其他甾醇以及亞磷化合物。在第一步，即步驟(A)中，含有磷脂、甘油三酯和甾醇的類脂混合物在水中水解，形成含有由游離脂肪酸和甾醇組成的脂肪酸相和由水、甘油和磷酸甘油酯組成的水相的兩相產(chǎn)物。
富含多不飽和脂肪酸的天然存在的類脂混合物源于動(dòng)物和植物材料。類脂混合物的來源包括海洋動(dòng)物如藍(lán)色的魚，像鯖魚、沙丁魚、秋石魚和鯡魚；大麻哈魚；鱈魚肝油；海洋浮游動(dòng)物，如南極磷蝦和各種蝦狀橈足類甲殼動(dòng)物；蛋類；綠葉植物如菠菜、花莖甘藍(lán)和馬齒莧；以及油料種子如大豆、向日葵、亞麻籽、canola、油菜籽和棉籽。任何富含多不飽和脂肪酸的類脂混合物都可以用于本發(fā)明的方法中。通過用溶劑如醇或烴進(jìn)行萃取或浸提可以從動(dòng)物或植物脂肪或油中分離類脂混合物。比如可以將蛋黃粉與甲醇混合，就得到含有呈液態(tài)的磷脂、甘油三酯和甾醇的類脂混合物和固體蛋白質(zhì)材料。通過使用在先有技術(shù)中已知的方法如過濾或離心很容易將固體的蛋白質(zhì)材料從類脂混合物中分離。
在步驟(A)中的類脂混合物的水解可以通過加入酸或者堿加以催化。步驟(A)的水解優(yōu)選通過堿催化水解反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。這樣的堿催化水解反應(yīng)是公知的皂化反應(yīng)。適當(dāng)?shù)膲A催化劑是堿的水溶液，包括鈉、鋰、鈣和鉀的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽。堿催化劑也可以聯(lián)合使用。
步驟(A)的水解反應(yīng)是平衡限制反應(yīng)。通過形成相應(yīng)的脂肪酸金屬鹽來驅(qū)動(dòng)堿催化反應(yīng)的完成。以類脂混合物中所含有的脂肪酸基團(tuán)的當(dāng)量數(shù)計(jì)，加入至少化學(xué)計(jì)算量直至兩倍化學(xué)計(jì)算量的堿催化劑。堿催化劑優(yōu)選以類脂混合物所含有的脂肪酸基團(tuán)的當(dāng)量的1.1～1.5倍的量加入。
在堿催化水解反應(yīng)中，在水解過程中形成的脂肪酸金屬鹽被無機(jī)酸酸化至pH4或更低，以形成含有由游離脂肪酸和甾醇組成的脂肪酸相和由水、甘油和殘留的磷酸甘油酯組成的水相的兩相產(chǎn)物。
用于酸化脂肪酸金屬鹽的無機(jī)酸必須具有低于游離脂肪酸的pKa值的pKa值。適當(dāng)?shù)臒o機(jī)酸包括硫酸、硝酸、鹽酸和磷酸。也可以聯(lián)合使用各種無機(jī)酸。以堿催化劑的數(shù)量計(jì)，加入的無機(jī)酸至少是等化學(xué)計(jì)量的?？梢砸韵〉幕驖獾男问郊尤霟o機(jī)酸。優(yōu)選的無機(jī)酸是鹽酸水溶液。
未反應(yīng)的磷脂和已經(jīng)水解的磷脂殘留物作為表面活性劑并可以干擾步驟(A)中的不同的脂肪酸和水相的形成?？梢栽诓襟E(A)的水解產(chǎn)物中加入具有1～4個(gè)碳原子的低級(jí)烷醇來有助于兩相產(chǎn)物的形成。醇使脂肪酸溶液化，幫助殘留的表面活性劑分配到水相中。加入的醇與加入到步驟(A)中的類脂混合物中存在的磷脂的質(zhì)量比為0.5∶1～3∶1，優(yōu)選1.5∶1。適合于協(xié)助兩相形成的低級(jí)烷醇的例子包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、異丁醇和丁醇。
優(yōu)選在步驟(A)的水解反應(yīng)中加入水和催化劑之前向類脂混合物中加入具有1～4個(gè)碳原子的低級(jí)烷醇。在溫度保持在30～60℃之間，優(yōu)選在40～50℃之間時(shí)，在水解之前加入醇會(huì)引起兩個(gè)液體相的形成。上面的一相由磷脂、甾醇和醇組成，下面的一相由甘油三酯和甾醇組成。通過在先有技術(shù)中已知的方法如傾析來除去甘油三酯相。對(duì)于類脂混合物比如蛋黃，其中的多不飽和脂肪酸如花生四烯酸、DHA、和EPA主要結(jié)合于磷脂中而不是甘油三酯，加入醇是除去殘留的類脂混合物中的甘油三酯和濃縮多不飽和脂肪酸的方便而廉價(jià)的方法。加入醇不會(huì)干擾后面的水解反應(yīng)。
適合于形成分離的甘油三酯和磷脂相的低級(jí)烷醇的例子包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、異丁醇和丁醇。如果在步驟(A)的水解之前加入醇，加入的醇與類脂混合物的質(zhì)量比為0.5∶1～3∶1，加入的醇與類脂混合物的質(zhì)量比優(yōu)選為1∶1～2∶1。加入的醇如果超過這個(gè)比例就不會(huì)形成兩相混合物，或者會(huì)導(dǎo)致甘油三酯和磷脂在其各自的相中的分配更差。
在第二步，即步驟(B)中，將在步驟(A)中形成的兩相產(chǎn)物的水相與脂肪酸相分離。用先有技術(shù)中已知的方法如傾析來除去水相。重要的是要注意到，在酸性pH值下，脂肪酸可以和在步驟(A)中任選加入的低級(jí)烷醇形成脂肪酸醇酯。這些脂肪酸醇酯是不希望的，因?yàn)樗鼈円馕吨舅岙a(chǎn)率的降低。因此，人們希望，(1)在步驟(A)中形成的兩相產(chǎn)物要保持在低溫下，以減慢酯化反應(yīng)，但是要在保持該脂肪酸為液相的溫度，即在35～55℃，優(yōu)選40～50℃的溫度下；以及(2)應(yīng)該按實(shí)際上盡可能快地從兩相產(chǎn)物中除去水相。
在第三步，即步驟(C)中，從步驟(B)得到的脂肪酸相被加熱到150～250℃，優(yōu)選170～230℃，更優(yōu)選200～230℃的溫度，使脂肪酸與甾醇反應(yīng)，生成脂肪酸甾醇酯和水。任選地將水從反應(yīng)中除去以推動(dòng)平衡向形成脂肪酸甾醇酯的方向移動(dòng)。形成脂肪酸甾醇酯意味著脂肪酸產(chǎn)率的降低，包括多不飽和脂肪酸基于其在混合物中的百分?jǐn)?shù)的統(tǒng)計(jì)分布，每形成1摩爾甾醇酯就減少1摩爾的脂肪酸。為了將甾醇轉(zhuǎn)化為容易與脂肪酸分離的甾醇酯，這個(gè)產(chǎn)率的損失是必要的。
在步驟(C)可以任選地加入酯化催化劑，以加大脂肪酸甾醇酯的形成速率。適當(dāng)?shù)孽セ呋瘎┑睦影ㄑ趸』a、磷酸、氧化鋅、鹽酸和丁基錫酸。
在第四步也就是步驟(D)中，在130～250℃的溫度和1×10-3kPa至～0.5333kPa的壓力下，蒸餾在步驟(C)形成的脂肪酸和甾醇酯的混合物，以回收提純的脂肪酸。蒸餾優(yōu)選在180～220℃的溫度下和1×10-3kPa至0.0667kPa的壓力下進(jìn)行。脂肪酸的揮發(fā)性比較高，在頂部蒸出，而脂肪酸甾醇酯是非揮發(fā)性的，保留在殘余物中。通過蒸餾可以控制在后面由甘油三酯產(chǎn)物得到的脂肪酸殘余物的分子量分布。比如，分子量較低的脂肪酸傾向于是沸點(diǎn)較低的脂肪酸，濃縮于蒸餾的最初餾分中；而在更高沸點(diǎn)的餾分中會(huì)發(fā)現(xiàn)分子量更高的酸。得到的脂肪酸基本不含有甾醇化合物和含磷的殘余物?？梢杂孟嗬^的蒸餾步驟來除去較輕的酸和濃縮較重的多不飽和脂肪酸如花生四烯酸、DHA和EPA。
對(duì)于本發(fā)明來說，為了以高產(chǎn)率來回收不含甾醇和甾醇酯的脂肪酸，形成脂肪酸甾醇酯是十分關(guān)鍵的。高分子量的多不飽和脂肪酸如花生四烯酸、DHA和EPA與甾醇酯之間的相對(duì)揮發(fā)度是比較大的。因此，使用任何在先有技術(shù)中已知的單級(jí)平衡無回流的高真空蒸餾設(shè)備能夠很明確地將多不飽和脂肪酸與甾醇酯分離，包括用轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、短路徑蒸發(fā)器和離心分子蒸餾。
另外，游離的甾醇與高分子量多不飽和脂肪酸如花生四烯酸、DHA和EPA的相對(duì)揮發(fā)度比較小。因此，用單級(jí)平衡無回流的高真空蒸餾方法明確地從高分子量的多不飽和脂肪酸分離游離的甾醇是不實(shí)際的。
能夠在低相對(duì)揮發(fā)度的各組分如游離的甾醇與脂肪酸之間明確分離的帶回流的多級(jí)分餾裝置必須在較高的壓力，因而在較高的溫度下操作，為的是通過多級(jí)塔有足夠的壓力降。在多級(jí)蒸餾中要求的必要的高溫導(dǎo)致不飽和脂肪酸發(fā)生不希望的熱降解和順反異構(gòu)化。
其他分離甾醇類的方法如結(jié)晶或超臨界萃取更加困難也昂貴。甾醇與脂肪酸的熔點(diǎn)相重疊，明確地分離需要復(fù)雜而昂貴的分級(jí)結(jié)晶設(shè)備和冷凍。超臨界萃取需要昂貴的高壓設(shè)備以保持萃取劑在超臨界條件下。
由步驟(D)得到的不含甾醇及含亞磷的殘余物的純脂肪酸可以與C1-C10烷基一元醇或多元醇混合并加熱，以得到脂肪酸的醇酯，這就是步驟(E)。適當(dāng)?shù)囊辉及ū热缂状?、乙醇、丙醇、異丙醇和丁醇。適當(dāng)?shù)亩嘣及ū热绺视?、丙二醇、乙二醇、山梨糖醇、蔗糖、赤蘚醇、季戊四醇、甘露糖醇、果糖、葡萄糖、木糖醇和乳糖醇。加入的一元醇或多元醇的摩爾比是相對(duì)于醇的每羥基當(dāng)量，1～2摩爾的脂肪酸。相對(duì)于醇的每羥基當(dāng)量，優(yōu)選為1.1～1.3摩爾的脂肪酸。在酯化反應(yīng)的過程中可以任選地除去水，以推動(dòng)平衡向酯產(chǎn)物方向移動(dòng)。
下面的實(shí)施例用于說明而不是限定本發(fā)明的范圍。在實(shí)施例中的所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)，除非另有說明，否則都是重量基的。
實(shí)施例1
在裝有機(jī)械攪拌器、回流冷凝器、加料漏斗、溫度計(jì)插孔、加熱罩和處于氮?dú)鈿夥障碌?00mL三頸瓶中加入154g通過用甲醇浸濾蛋黃粉得到的類脂混合物、193g甲醇和28g水。通過加料漏斗加入氫氧化鈉(80g的50％溶液)。在64℃下將得到的混合物加熱145分鐘。在5分鐘中加入鹽酸(84ml，12N)，再以小份額地分批加入14mL鹽酸，直至pH值達(dá)到2。停止攪拌讓兩相分離。分離出的下層水相含有0.58％的亞磷。有機(jī)相重128g，含有6％的單甘油酯、2％的脂肪酸甲酯、5％的膽固醇和游離脂肪酸。
將124g游離脂肪酸加入到裝有機(jī)械攪拌器、脫水器、溫度計(jì)插孔、加熱罩和噴射管的300mL三頸燒瓶中。在100mL/min的氮?dú)鈬娚湎?，將混合物?70℃下加熱4小時(shí)。收集到14g的殘留甲醇和反應(yīng)水。在轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器中，在245℃和0.5Torr(0.0667kPa)的壓力下蒸餾得到的產(chǎn)物，給出83g餾出液和16g殘余物。餾出液(脂肪酸)含有0.13％的膽固醇，未檢出亞磷。殘余物主要含有脂肪酸膽固醇酯。
將67g脂肪酸餾出液的樣品加入到一個(gè)裝有機(jī)械攪拌器、脫水器、溫度計(jì)插孔、加熱罩、回流冷凝器和噴射管的300mL三頸燒瓶中。在氮?dú)庀聦⒃嚇訙責(zé)岬?10℃，加入6.6g甘油。升溫到160℃。在10mL/min的氮?dú)鈬娚湎录訜岬玫降幕旌衔?9小時(shí)。在0.4Torr的壓力和220℃的溫度下將得到的產(chǎn)物通過轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器，除去多余的脂肪酸。脂肪酸餾出液重8g，甘油三酯殘余物重50g。對(duì)甘油三酯的分析表明，含有96％的甘油三酯和4％的甘油二酯?？偰懝檀己啃∮?.13％。
實(shí)施例2將7733g含有甲醇的相裝入22L反應(yīng)器中，該相是用9L甲醇在60℃下浸提5kg蛋黃粉3小時(shí)而得到的。將混合物回流加熱，蒸出5.7L甲醇。向得到的混合物中加入2.5L水，然后加入750g的50％氫氧化鈉溶液。在攪拌下回流加熱(65～70℃)得到的混合物2.5小時(shí)。撤熱并慢慢加入785ml濃鹽酸，同時(shí)保持混合物的溫度在50℃以上。停止攪拌，讓兩相分離。分離出底部的相，重5764g，含有0.31g亞磷。脂肪酸相重1350g，含有5.2％的膽固醇、0.17％的亞磷和5.5％的脂肪酸甲酯。將脂肪酸相加入到裝有氮?dú)鈬娚浜兔撍鞯?L燒瓶中，7小時(shí)加熱到170℃，噴射速度為大約1L/min。在這段時(shí)間內(nèi)收集到總共83g的甲醇/水混合物。產(chǎn)物重1216g，含有0.02％的膽固醇。
用轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器通過蒸餾來提純產(chǎn)品。在180℃和0.5Torr下蒸餾給出215g餾出液，其中含有13％的脂肪酸甲酯、41％的棕櫚酸和24％的油酸。在280℃下再蒸餾殘余物，給出745g餾出液和151g殘余物。殘余物主要含有膽固醇酯。餾出液的高分子量脂肪酸的含量高于粗原料。
在裝有氮?dú)夤呐莺兔撍鞯?L燒瓶中加入708g在280℃得到的餾出物和71g甘油。將得到的混合物在160℃加熱24小時(shí)。將得到的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)膜蒸發(fā)器中，在280℃和0.5Torr下蒸餾，得到155g脂肪酸蒸餾液和480g甘油三酯產(chǎn)物。該甘油三酯產(chǎn)物中含有90％的甘油三酯和9％的甘油二酯。
實(shí)施例3在一個(gè)裝有機(jī)械攪拌器、脫水器和氮?dú)夤呐莸?00mL燒瓶中加入80.5g從實(shí)施例2中回收的脂肪酸餾出物和7.82g甘油。在氮?dú)夤呐菹拢?30℃加熱得到的混合物3小時(shí)。該混合物含有86％的甘油三酯和12％的甘油二酯。
實(shí)施例4按照實(shí)施例2所述的操作方法，只是在加入氫氧化鈉以后才從皂化步驟中蒸出甲醇。將6060g的類脂混合物的甲醇溶液與750g的50％氫氧化鈉混合。得到的混合物回流加熱，此時(shí)在150分鐘內(nèi)從混合物中蒸出2L甲醇。再將200mL水加回到混合物中，再繼續(xù)加熱30分鐘。將混合物酸化到pH2，在2小時(shí)的時(shí)間內(nèi)讓其冷卻到60℃，然后分離兩相。脂肪酸相重771g，含有20％的脂肪酸甲酯。
實(shí)施例5在一個(gè)500mL的燒瓶?jī)?nèi)加入83g不含甲醇的蛋類脂混合物、12mL水和39g的50％氫氧化鈉溶液。在70℃下加熱得到的混合物3小時(shí)。在5分鐘內(nèi)加入41mL濃鹽酸，引起輕微的放熱。加入鹽酸引起產(chǎn)物形成了不能與水相干凈地分離的粘稠的固相。在60℃下向混合物中加入122g甲醇，同時(shí)攪拌。將得到的混合物轉(zhuǎn)移到一個(gè)溫?zé)岬姆忠郝┒分?，將兩相分離。水相重343g，脂肪酸相重65.6g。脂肪酸產(chǎn)物中含有少于2％的脂肪酸甲酯。
實(shí)施例6將已經(jīng)被處理進(jìn)行了膽固醇酯化的脂肪酸的樣品1213g加入到帶蒸汽夾套的加料漏斗中。將此物質(zhì)以5mL/min的速度加入到Rodney-Hunt轉(zhuǎn)膜分子蒸餾釜中。該蒸餾釜的溫度保持在150℃，壓力保持在0.5Torr。收集總量為215g的餾出物。餾出物含有41％的棕櫚酸、24％的油酸、13％的脂肪酸甲酯和少于0.5％的C20脂肪酸。將殘余物加入到加料漏斗中，并以3.5mL/min的速度送入分子蒸餾釜，同時(shí)蒸餾釜的溫度保持在230℃，壓力保持在0.4Torr。
餾出物重547g，含有45％的油酸、少于1％的脂肪酸甲酯和多于3％的C20和更重的脂肪酸。將由此餾分得到的殘余物加入到加料漏斗中，并以3.5mL/min的速度送入分子蒸餾釜中，同時(shí)蒸餾釜的溫度保持在250，壓力保持在0.35Torr。餾出物重193g，含有47％的油酸，沒有脂肪酸甲酯，含有多于4％的C20和更重的脂肪酸。殘余物重151g，主要含有脂肪酸甾醇酯和少于2％的游離脂肪酸。
實(shí)施例7在一個(gè)裝有機(jī)械攪拌器、冷凝器、氮?dú)夤呐莺驼婵障到y(tǒng)的1000gal玻璃襯里反應(yīng)器中加入1000lb蛋黃粉和300gal甲醇。得到的混合物加熱至65℃并攪拌3小時(shí)。在過濾出蛋白質(zhì)殘余物后，用甲醇洗滌，將甲醇-類脂濾出液返回到2000gal反應(yīng)器中，在攪拌下加熱到45℃。停止攪拌讓混合物沉降1小時(shí)，溫度保持在40～45℃之間。同時(shí)發(fā)生相分離。傾析出下面的相，取樣并稱重。分析表明，該相重96lb并含有94.9％的甘油三酯，509ppm的磷，脂肪酸分布在0.6％的花生四烯酸和0％的DHA的相對(duì)基礎(chǔ)上。上面的相在抽出甲醇后重245lb，含有4％的甘油三酯、3.63％的磷，脂肪酸分布在6.5％的花生四烯酸和2.0％的DHA的相對(duì)基礎(chǔ)上。
根據(jù)上述的詳細(xì)描述，許多變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。所有的這些明顯改變都在所附的權(quán)利要求充分要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備脂肪酸和脂肪酸酯的方法，這些物質(zhì)基本上不含有膽固醇、甾醇類以及亞磷化合物，而且來源于天然存在的類脂混合物，所述方法包括如下的步驟(A)使含有磷脂、甘油三酯和甾醇的類脂混合物水解，形成含有由游離脂肪酸和甾醇組成的脂肪酸相和含有由水、甘油和甘油磷酸酯組成的水相的兩相產(chǎn)物；(B)將在步驟(A)中形成的兩相產(chǎn)物的水相和脂肪酸相分離；(C)在150～250℃的溫度下，使脂肪酸和步驟(B)中脂肪酸相中的甾醇反應(yīng)，形成含有脂肪酸甾醇酯和水的混合物；以及(D)在130～250℃的溫度和1×10-3～0.5333kPa的壓力下，蒸餾在步驟(C)中形成的脂肪酸甾醇酯，回收不含有膽固醇和其他甾醇類以及亞磷化合物的純化脂肪酸；
2.一種制備脂肪酸和脂肪酸酯的方法，這些物質(zhì)基本上不含有膽固醇甾醇類以及亞磷化合物，而且來源于天然存在的類脂混合物，所述方法包括如下的步驟(A)使含有磷脂、甘油三酯和甾醇的類脂混合物水解，形成含有由游離脂肪酸和甾醇組成的脂肪酸相和含有由水、甘油和甘油磷酸酯的水相組成的兩相產(chǎn)物；(B)將在步驟(A)中形成的兩相產(chǎn)物的水相和脂肪酸相分離；(C)在150～250℃的溫度下，使脂肪酸和步驟(B)中脂肪酸相中的甾醇反應(yīng)，形成含有脂肪酸甾醇酯和水的混合物；以及(D)在130～250℃的溫度和1×10-3～0.5333kPa的壓力下，蒸餾在步驟(C)中形成的脂肪酸甾醇酯，回收不含有膽固醇和其他甾醇以及亞磷化合物的純化脂肪酸；以及(E)將在步驟(D)中制備的純化脂肪酸與C1～C10烷基一元醇或多元醇反應(yīng)，脂肪酸與醇的每個(gè)羥基當(dāng)量的摩爾比為1∶1～1∶2，由此得到脂肪酸酯。
3.一種由蛋黃制備脂肪酸和脂肪酸酯的方法，這些物質(zhì)基本不含有膽固醇甾醇以及亞磷化合物，所述方法包括如下的步驟在30～60℃的溫度下，向蛋黃中加入具有1～4個(gè)碳原子的低級(jí)烷基醇，形成含有磷脂、甾醇和醇的磷脂相，以及含有甘油三酯的甘油三酯相，條件是加入的醇與蛋黃的質(zhì)量比為0.5∶1～3∶1；傾析甘油三酯相；在堿的水溶液存在下，使磷脂相水解，形成皂；加入無機(jī)酸將皂酸化至pH值小于4，形成含有由游離的脂肪酸和甾醇構(gòu)成的脂肪酸相和由水、甘油和磷酸甘油酯組成的水相的兩相產(chǎn)物；從兩相產(chǎn)物中將水相與脂肪酸相分離；在150～250℃的溫度下，讓脂肪酸和脂肪酸相中的甾醇反應(yīng)，形成含有脂肪酸甾醇酯和水的混合物；在130～250℃的溫度下和1×10-3～0.5333kPa的壓力下蒸餾脂肪酸甾醇酯，回收不含有膽固醇和其他甾醇，以及磷化合物的純化脂肪酸；以及以脂肪酸與醇的每個(gè)羥基當(dāng)量的摩爾比為1∶1～1∶2的比例，讓純化脂肪酸和C1～C10烷基一元醇或多元醇反應(yīng)，得到脂肪酸酯。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中使用選自鈉、鈣、鋰和鉀的氫氧化物、碳酸鹽和碳酸氫鹽的堿的水溶液對(duì)水解反應(yīng)進(jìn)行堿催化，形成脂肪酸的金屬皂。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中加入的堿的水溶液的數(shù)量以類脂混合物中所含的脂肪酸基團(tuán)的當(dāng)量計(jì)，至少是等化學(xué)計(jì)量的，直至2倍化學(xué)計(jì)量。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中加入的堿的水溶液的數(shù)量是類脂混合物中所含的脂肪酸基團(tuán)的當(dāng)量的1.1～1.5倍。
7.如權(quán)利要求4的方法，其中通過加入無機(jī)酸，將在步驟(A)的堿催化水解反應(yīng)中形成的脂肪酸金屬皂酸化至pH值＜4，產(chǎn)生游離脂肪酸。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中步驟(A)的水解產(chǎn)物還含有具有1～4個(gè)碳原子的低級(jí)烷基醇，該醇與在天然存在的類脂混合物中的磷脂的質(zhì)量比為0.5∶1～3∶1。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中低級(jí)烷基醇與在天然存在的類脂混合物中的磷脂的質(zhì)量比為1∶1。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中的低級(jí)烷基醇是甲醇。
11.如權(quán)利要求1的方法，其中在天然存在的類脂混合物中加入具有1～4個(gè)碳原子的低級(jí)烷基醇，醇與類脂的質(zhì)量比為0.5∶1～3∶1，這導(dǎo)致形成甘油三酯相和磷脂相。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中在水解前通過傾析將甘油三酯相和磷脂相分離。
13.如權(quán)利要求1的方法，其中通過傾析將步驟(B)的水相與脂肪酸相分離。
14.如權(quán)利要求1的方法，其中在200～230℃的溫度下進(jìn)行步驟(C)。
15.如權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(C)加入酯化催化劑。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中的酯化催化劑選自二丁基氧化錫、磷酸、鹽酸、氧化鋅和丁基錫酸。
17.如權(quán)利要求1的方法，其中步驟(D)的蒸餾在180～220℃的溫度和1×10-3～0.0667kPa的壓力下進(jìn)行。
18.如權(quán)利要求2的方法，其中由步驟(D)得到的純化脂肪酸被選自甘油、丙二醇、乙二醇、山梨糖醇、蔗糖、赤蘚醇、季戊四醇、甘露糖醇、果糖、葡萄糖、木糖醇和乳糖醇的多元醇酯化。
19.如權(quán)利要求2的方法，其中由步驟(D)得到的純化脂肪酸被選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇和丁醇的一元烷基醇酯化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從天然存在的類脂混合物中除去甾醇和亞磷化合物的方法。該方法包括,將含有磷脂、甘油三酯和甾醇的類脂混合物水解,生成含有由游離脂肪酸和甾醇構(gòu)成的脂肪酸相和由水、甘油和磷酸甘油酯構(gòu)成的水相的兩相產(chǎn)物。將水相與脂肪酸相分離,并將粗脂肪酸相加熱,以將游離甾醇轉(zhuǎn)化為脂肪酸甾醇酯。從脂肪酸甾醇酯中蒸餾出游離脂肪酸,就得到不含有膽固醇和其他甾醇以及亞磷化合物的純化脂肪酸。
文檔編號(hào)C11C1/10GK1209160SQ96199947
公開日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1996年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月29日
發(fā)明者S·D·巴尼基, 小·C·E·蘇姆內(nèi)爾 申請(qǐng)人:伊斯曼化學(xué)公司