技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于化工工程領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種從油脂中提取角鯊烯的方法。
背景技術(shù)：
角鯊烯又名鯊烯，三十碳六烯、魚肝油萜，化學(xué)名為2, 6,10,15,19,23 -六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯，是一種高度不飽和烴類化合物，最初由日本化學(xué)家Tsujimoto在1906年在黑鯊魚肝油中發(fā)現(xiàn)的。角鯊烯在常溫下是無(wú)色油狀液體，不溶于水，難溶于甲醇、乙醇和冰醋酸，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、四氯化碳等有機(jī)溶劑中，極性與甘油三酯和甾醇相接近。
角鯊烯經(jīng)常用作醫(yī)藥的軟膏 (親水軟膏、吸水軟膏)的基料，也用作栓劑的組成成分，能促進(jìn)藥物充分吸收。也可用于膏霜 (冷霜、潔膚霜、潤(rùn)膚霜)、乳液、發(fā)油、發(fā)乳、唇膏、芳香油和香粉等化妝品中作為保濕劑。
許多研究結(jié)果表明，角鯊烯對(duì)于腫瘤的治療具有一定的生物活性，如角鯊烯單獨(dú)使用于鼠類時(shí)即有抗腫瘤的效果，其作用機(jī)理是角鯊烯可以抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng),并增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，從而增強(qiáng)對(duì)腫瘤的抵抗力。另一方面, 角鯊烯能抑制致癌物亞硝胺的生成，從而可以起到抗腫瘤的作用。另外，臨床實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，角鯊烯可與其他抗腫瘤藥物同時(shí)使用，使這些藥物的藥效得到較大的提升，這適用于淋巴腫瘤等多種腫瘤。除了較好的抗腫瘤作用以外，角鯊烯對(duì)其他一些疾病，如潰瘍、痔瘡、皮炎和皮膚燙傷等癥狀也有一定的療效，并可治療或輔助治療高血脂癥。
角鯊烯的生物活性也十分廣泛地應(yīng)用在美容藥物。含有角鯊烯的制劑對(duì)痤瘡等皮膚病有很顯著的療效，且沒(méi)有副作用。由于角鯊烯在高溫和紫外光照射下很容易生成過(guò)氧化物，所以應(yīng)用于護(hù)膚品中時(shí)，可使皮膚免受高溫和紫外光的傷害。角鯊烯是很好的活性氧輸送載體，故含角鯊烯化妝品有防止皮膚粗糙、增強(qiáng)皮膚免疫力等功效。
角鯊烯作為一種具有多種生理功能的生物活性物質(zhì)，它的應(yīng)用日益受到人的重視,市場(chǎng)需求量越來(lái)越大。但是由于資源有限，尋找和開(kāi)發(fā)角鯊烯的新資源是我們目前面臨的一個(gè)問(wèn)題。角鯊烯的主要來(lái)源是深海鯊魚肝油，同時(shí)還少量存在于油脂的不皂化物中 ,尤其是橄欖油、魚油、羅漢果種仁油、莧菜紅油、南瓜籽油等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于角鯊烯的提取和分離，涌現(xiàn)出許多新的方法，包括溶劑提取法、超臨界二氧化碳萃取法、高效逆流色譜法、柱層析法、銀離子萃取法等，基本能夠滿足從油脂的脫臭餾出物中提取角鯊烯的需求。
然而油脂中本身含有較大量的角鯊烯，也是重要的角鯊烯資源，如深海魚肝油、羅漢果種仁油、橄欖油等。然而由于其主要成分甘油三酯與角鯊烯性質(zhì)類似，因此當(dāng)前從油脂中提取角鯊烯的方法主要通過(guò)皂化法和柱層析方法。皂化法主要原理是利用甘油三酯具有酯鍵的特點(diǎn)，水解成為甘油和脂肪酸或其鹽類等極性較大的成分，再利用萃取或?qū)游龅姆椒ㄟM(jìn)行分離。該方法容易產(chǎn)生乳化也需要大量的有機(jī)溶劑，工藝操作復(fù)雜，收率低，對(duì)環(huán)境不友好。而柱層析法則直接利用甘油三酯與角鯊烯微小的極性差異進(jìn)行分離，由于兩種物質(zhì)性質(zhì)接近，比例懸殊，因此需要運(yùn)用大量的層析材料與有機(jī)溶劑才能達(dá)到較好的分離效果?？梢?jiàn)，這兩種傳統(tǒng)方法在解決分離甘油三酯與角鯊烯問(wèn)題上都未能獲得滿意的效果。
因此，為了充分發(fā)掘油脂中角鯊烯的重要資源，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，有必要開(kāi)發(fā)一種高效的提取富集油脂中角鯊烯的方法。因此，本發(fā)明創(chuàng)造性地采用甘油解技術(shù)與環(huán)糊精包合技術(shù)有機(jī)結(jié)合，環(huán)保高效地實(shí)現(xiàn)從油脂中提取富集角鯊烯，再采用簡(jiǎn)單的分離手段即可獲得高純度的角鯊烯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)油脂中提取角鯊烯工藝存在有機(jī)溶劑使用量大的技術(shù)問(wèn)題，提出一種高效環(huán)保的工藝方法。該方法利用甘油和脂肪酶對(duì)油脂進(jìn)行甘油解，將油脂中大部分的甘油三酯轉(zhuǎn)化為甘油單酯和甘油二酯，再利用環(huán)糊精包合技術(shù)提取角鯊烯的工藝技術(shù)，從而避免了一步柱層析或者皂化萃取法的復(fù)雜操作，大大減少了有機(jī)溶劑的使用，也避免了利用超臨界提取與高效逆流色譜法的高成本與低效率的缺點(diǎn)。由于雜質(zhì)少，因而后續(xù)只需再利用氧化鋁柱吸附分離角鯊烯與殘留甾醇，即可達(dá)到進(jìn)一步純化角鯊烯的目的。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種從油脂中提取角鯊烯的方法，包括如下步驟：
（1）對(duì)油脂原料加入脂肪酶與甘油在反應(yīng)器中進(jìn)行甘油解反應(yīng)，除去脂肪酶，分離多余的甘油；
（2）對(duì)甘油解產(chǎn)物進(jìn)行環(huán)糊精包合；
（3）乙醇回流解包合后獲得角鯊烯粗品；
（4）通過(guò)氧化鋁吸附分離即可獲得角鯊烯。
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（1）所述脂肪酶是采用載體固定化的脂肪酶，其固定化載體為硅膠、陰離子樹(shù)脂、活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷或多孔玻璃。
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（1）所述反應(yīng)器包括攪拌罐式反應(yīng)器、鼓泡式反應(yīng)器、填充床式反應(yīng)器、流化床式反應(yīng)器或膜反應(yīng)器；
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（2）所述環(huán)糊精包括α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精或γ-環(huán)糊精；
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（2）所述氧化鋁柱所用填料包括中性氧化鋁、酸性氧化鋁或堿性氧化鋁。
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（1）中油脂原料與脂肪酶的重量比例范圍是100:1-100:20；
油脂原料與甘油的重量比例范圍是8:1-1：1。
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（1）中甘油解溫度范圍在40℃至70℃；甘油解時(shí)間范圍在4h至24h；
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（2）中除去脂肪酶的方式包括常壓過(guò)濾、加壓過(guò)濾、減壓過(guò)濾或離心分離；環(huán)糊精與油脂中角鯊烯重量比例范圍是2:1至10:1；水與環(huán)糊精的重量比例范圍是2:1至10:1；環(huán)糊精包合反應(yīng)溫度范圍是40℃至70℃；環(huán)糊精包合反應(yīng)時(shí)間范圍是0.5h至2h；低溫靜置的時(shí)間范圍是20min至90min；低溫靜置的溫度范圍是4℃至15℃。
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（3）中所述乙醇包括乙醇含量為70%~100%的水溶液；步驟（3）中乙醇與包合物固體的重量比例范圍是3:1至10:1；步驟（3）中解包合反應(yīng)溫度范圍是70℃至90℃；步驟（3）中解包合反應(yīng)時(shí)間范圍是0.5h至2h；
在上述的從油脂中提取角鯊烯的方法中：步驟（4）中的氧化鋁柱所用的有機(jī)溶劑為正己烷或石油醚。
本發(fā)明與現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)的特點(diǎn)描述：由于油脂主要成分是甘油三酯，其極性與角鯊烯非常接近，而且相對(duì)于角鯊烯含量比例高，現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)分離難度很高。當(dāng)前一般對(duì)于從油脂原料中提取角鯊烯的方法主要通過(guò)皂化法和柱層析方法。皂化法主要原理是利用甘油三酯具有酯鍵而角鯊烯沒(méi)有酯鍵的差異，將甘油三酯水解成為甘油和脂肪酸或其鹽類等極性較大的成分，再利用有機(jī)溶劑萃取或?qū)游鑫较疵摰姆椒ㄟM(jìn)行分離。該方法在萃取過(guò)程中容易產(chǎn)生乳化導(dǎo)致收率較低，成本較高；后續(xù)采用層析吸附洗脫也由于脂肪酸及脂肪酸鹽含量比例過(guò)大，而必須使用大量不環(huán)保的低極性有機(jī)溶劑洗脫。而直接采用柱層析法則是利用甘油三酯與角鯊烯微小的極性差異進(jìn)行分離，現(xiàn)有吸附材料對(duì)此的分離效率低下，需要大量的層析材料與有機(jī)溶劑?？梢?jiàn)，現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)方法在分離甘油三酯與角鯊烯階段的成本較高。而本發(fā)明創(chuàng)造性地采用甘油解結(jié)合環(huán)糊精包合技術(shù)，將大量甘油三酯轉(zhuǎn)化成為甘油二酯與甘油單酯，從而促進(jìn)環(huán)糊精對(duì)角鯊烯的包合效率。由于角鯊烯環(huán)糊精包合物在脂質(zhì)和水中都不基本溶解，所以只需利用簡(jiǎn)單的固液分離的手段實(shí)現(xiàn)分離富集。另外由于環(huán)糊精包合的選擇性高，因而所獲得角鯊烯粗品雜質(zhì)少，后續(xù)只需要簡(jiǎn)單吸附分離即可獲得高純度的角鯊烯。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比所帶來(lái)的有益效果：
1.本方法采用甘油解-環(huán)糊精包合的組合工藝，對(duì)油脂中角鯊烯實(shí)現(xiàn)高效富集，克服了現(xiàn)有技術(shù)中使用大量有機(jī)溶劑的缺點(diǎn)，避免了因脂肪酸或脂肪酸鹽乳化導(dǎo)致角鯊烯收率降低的不足；
2.本方法所富集的角鯊烯粗品雜質(zhì)種類少，只需利用氧化鋁柱吸附分離即可得到角鯊烯，操作簡(jiǎn)便有效；
3.本方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，減少有機(jī)溶劑的使用，尤其是低極性的有機(jī)溶劑；避免了皂化物乳化所造成的困難，工藝環(huán)保高效。并對(duì)將大部分油脂轉(zhuǎn)化成為有保健作用的甘油二酯，為后續(xù)進(jìn)一步綜合利用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：取橄欖油10kg（角鯊烯含量0.36%），加入5%脂肪酶435與5kg甘油，在60℃水浴下反應(yīng)8h，離心除去脂肪酶，分離多余的甘油。向油脂中加入3L水與720gβ-環(huán)糊精，在60℃水浴下攪拌1h，4℃下靜置30min，過(guò)濾得到包合物，室溫下少量水洗包合物，取包合物用95%乙醇80℃回流解包合1h，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液得到角鯊烯粗品46.5g，利用中性氧化鋁柱吸附分離,并用正己烷洗脫,獲得角鯊烯31.1g，含量98.4%，轉(zhuǎn)移率85.4%。
實(shí)施例2：取魚肝油10kg（角鯊烯含量29.6%），加入15%脂肪酶TL IM與1.25kg甘油，在40℃水浴下反應(yīng)18h，過(guò)濾除去脂肪酶，分離多余的甘油。向油脂中加入30L水與5.9kgβ-環(huán)糊精，在50℃水浴下攪拌2h，4℃下靜置30min，過(guò)濾得到包合物，室溫下少量水洗包合物，取包合物用90%乙醇70℃回流解包合1.5h，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液得到角鯊烯粗品3.22kg，利用中性氧化鋁柱吸附分離獲得角鯊烯2.71kg，含量99.1%，總轉(zhuǎn)移率90.6%。
實(shí)施例3：取深海魚油10kg（角鯊烯含量13.6%），加入10%脂肪酶RM IM與10kg甘油，在50℃水浴下反應(yīng)12h，過(guò)濾除去脂肪酶，分離多余的甘油。向油脂中加入20L水與6.8kgβ-環(huán)糊精，在60℃水浴下攪拌1.5h，8℃下靜置60min，過(guò)濾得到包合物，室溫下少量水洗包合物，取包合物用80%乙醇90℃回流解包合30min，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液得到角鯊烯粗品1.51kg，利用中性氧化鋁柱吸附分離獲得角鯊烯1.23kg，含量97.9%，總轉(zhuǎn)移率88.4%。
實(shí)施例4：取南瓜籽油10kg（角鯊烯含量0.34%），加入1%脂肪酶435與8kg甘油，在60℃水浴下反應(yīng)8h，離心除去脂肪酶，分離多余的甘油。向油脂中加入10L水與5.1kgα-環(huán)糊精，在70℃水浴下攪拌0.5h，10℃下靜置90min，過(guò)濾得到包合物，室溫下少量水洗包合物，取包合物用無(wú)水乙醇80℃回流解包合2h，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液得到角鯊烯粗品43.8g，利用酸性氧化鋁柱吸附分離,并用石油醚洗脫,獲得角鯊烯28.6g，含量97.7%，轉(zhuǎn)移率82.7%。
實(shí)施例5：取羅漢果種仁油10kg（角鯊烯含量11.9%），加入20%脂肪酶TLIM與4kg甘油，在70℃水浴下反應(yīng)4h，過(guò)濾除去脂肪酶，分離多余的甘油。向油脂中加入59L水與5.9kgβ-環(huán)糊精，在50℃水浴下攪拌1h，15℃下靜置90min，過(guò)濾得到包合物，室溫下少量水洗包合物，取包合物用70%乙醇90℃回流解包合2h，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液得到角鯊烯粗品1.63kg，利用中性氧化鋁柱吸附分離獲得角鯊烯1.06kg，含量98.7%，轉(zhuǎn)移率87.7%。
實(shí)施例6：取莧菜紅油10kg（角鯊烯含量4.1%），加入5%脂肪酶RM IM與6kg甘油，在40℃水浴下反應(yīng)24h，過(guò)濾除去脂肪酶，分離多余的甘油。向油脂中加入40L水與4.9kgγ-環(huán)糊精，在40℃水浴下攪拌2h，6℃下靜置90min，過(guò)濾得到包合物，室溫下少量水洗包合物，取包合物用90乙醇70℃回流解包合0.5h，趁熱過(guò)濾，濃縮濾液得到角鯊烯粗品541.7g，利用堿性氧化鋁柱吸附分離獲得角鯊烯352.6g，含量97.8%，轉(zhuǎn)移率84.1%。