一種模擬移動(dòng)床色譜制備高純度epa酯和dha酯單體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用模擬移動(dòng)床色譜制備高純度 EPA酯和DHA酯單體的方法
【背景技術(shù)】
[0002] EPA和DHA主要由紅藻、褐藻、小球藻等海洋微藻生物合成，并通過(guò)食物鏈被攝取、 積累于海產(chǎn)動(dòng)物中。目前，EPA和DHA的主要來(lái)源是深海魚(yú)油，它們對(duì)于人體健康有著多種 生理功效：（1)預(yù)防心腦血管疾病，EPA和DHA主要通過(guò)抑制血栓的形成、降低膽固醇和甘油 三酯水平等方式有效地避免心腦血管疾病的發(fā)生；（2)預(yù)防癌癥，EPA和DHA可用于惡性腫 瘤的預(yù)防與輔助治療；（3)抗炎，EPA和DHA通過(guò)抑制花生四烯酸的代謝減少炎癥介質(zhì)PGE2 的產(chǎn)生而起到抗炎的作用，對(duì)氣管炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎有良好的治療效果，還可以一定程度上 治療哮喘、腎炎、潰瘍性結(jié)腸炎等；(4)促進(jìn)嬰幼兒的大腦發(fā)育、預(yù)防老年癡呆，DHA能夠促 使腦細(xì)胞突起再度延伸，提高腦細(xì)胞之間的信息傳遞能力，從而增進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)功能，預(yù)防老 年性癡呆；（5)保護(hù)視力，視網(wǎng)膜和感光細(xì)胞含有非常豐富的DHA，若缺乏DHA則視網(wǎng)膜的光 線照射的生理反應(yīng)異常、感光遲鈍，從而導(dǎo)致視力發(fā)育障礙。
[0003] EPA和DHA以甘油酯的形式存在于魚(yú)油中，需要先將其轉(zhuǎn)化為甲酯或者乙酯的形 式，然后加以純化和利用。從酯型魚(yú)油中富集多不飽和脂肪酸酯混合物的技術(shù)報(bào)道較多， 包括分子蒸餾法、尿素包合法、低溫結(jié)晶法、萃取法、脂肪酶法等。然而，分離制備高純度的 EPA酯和DHA酯的文獻(xiàn)和專(zhuān)利相對(duì)較少，這是由于多不飽和脂肪酸酯同系物的結(jié)構(gòu)差異小， 分離困難所致。目前，制備EPA酯和DHA酯的單體的方法有硝酸銀涂敷硅膠層析法、銀離子 交換樹(shù)脂層析法、高效液相色譜法和超臨界流體色譜法。
[0004] CNlO 1265185B公開(kāi)了一種用硝酸銀涂敷硅膠柱分離二十二碳五烯酸甲酯和 二十二碳六烯酸甲酯的制備方法，分別得到99. 02%的DHA甲酯和99. 61 %的DPA甲酯，收 率大于90%，但是使用了昂貴的硝酸銀，且易引入重金屬污染。此外，大量使用丙酮和正己 烷作為洗脫溶劑對(duì)環(huán)境污染大。
[0005] CN102285880B公開(kāi)了一種高效液相色譜制備高純度EPA乙酯和DHA乙酯的方法。 該法采用C18或者C8作為固定相，醇水溶液作為流動(dòng)相，分離后的純化液用乙酸乙酯萃取， 再減壓濃縮后得到純度大于99%的EPA乙酯和DHA乙酯單體。但該法同樣需要使用大量的 有機(jī)溶劑，且醇水溶液為流動(dòng)相對(duì)原料的溶解度差，進(jìn)料原料的濃度低，生產(chǎn)效率不高。
[0006] CN103787862A公開(kāi)一種超臨界流體色譜分離EPA和DHA的方法。該法使用反相 C18為固定相，添加醇類(lèi)改性劑的超臨界C02作為流動(dòng)相，可得到純度大于99%的EPA和 DHA單體。
[0007] CN103833552A公開(kāi)了一種高效液相色譜純化EPA乙酯的方法。該法以MCI GEL樹(shù) 脂作為固定相，醇水的混合溶液為流動(dòng)相，逐步增加流動(dòng)相中有機(jī)溶劑的比例進(jìn)行梯度洗 脫，可得到純度大于96%的EPA乙酯。
[0008] 上述方法都是間歇操作過(guò)程，存在有機(jī)溶劑用量大，制備量少的問(wèn)題，因而巴斯夫 公司相繼開(kāi)發(fā)了一些利用模擬移動(dòng)床色譜連續(xù)分離多不飽和脂肪酸單體的方法。模擬移動(dòng) 床的原理涉及洗脫劑與固定相的逆流移動(dòng)，由于該操作允許連續(xù)進(jìn)樣，且洗脫劑循環(huán)使用， 因而制備大，溶劑消耗少，可降低生產(chǎn)的成本。
[0009] CN103764241A、CN103764242A、CN103826715A 公開(kāi)了模擬移動(dòng)床技術(shù)純化多不飽 和脂肪酸乙酯的方法。該方法所用固定相為C18鍵合硅膠，所用洗脫劑為醇水混合溶劑， 可用于生產(chǎn)高純度的EPA乙酯單體、DHA乙酯單體以及高純度的兩者混合物。該方法需要 使用兩次模擬移動(dòng)床分離過(guò)程，從第一次分離過(guò)中收集富含多不飽和脂肪酸乙酯的中間產(chǎn) 物，再在第二次分離過(guò)程中收集高純度的多不飽和脂肪酸乙酯。
[0010] 上述方法所使用的C18鍵合硅膠存在鍵合基團(tuán)不斷脫落的問(wèn)題，從而使純化效果 不斷降低，頻繁地更新價(jià)格昂貴的C18填料將推高產(chǎn)品的價(jià)格。而且，C18對(duì)不同種類(lèi)的不 飽和脂肪酸的分離能力有限，為提高分離度，需要在流動(dòng)相中加入一定比例的水，然而，水 的引入會(huì)導(dǎo)致溶劑回收困難、能耗高，且原料液濃度低，生產(chǎn)能力低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)現(xiàn)有方法存在的不足，提供一種以反相樹(shù)脂為固定相的模擬移動(dòng)床色譜制備 高純度的EPA酯和DHA酯單體的方法。本方法制備工藝簡(jiǎn)單，制備量大，溶劑消耗少，填料 化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低。
[0012] 二十碳五烯酸，化學(xué)名：全-順-5, 8, 11，14, 17-二十碳五烯酸，簡(jiǎn)稱(chēng)EPA ;二十二 碳六烯酸，化學(xué)名：全-順-4, 7, 10, 13, 16, 19-二十二碳六烯酸，簡(jiǎn)稱(chēng)DHA。
[0013] 模擬移動(dòng)床色譜制備高純度EPA酯和DHA酯單體的方法，包括以下步驟：
[0014] (1)將混合多不飽和脂肪酸酯溶解在乙醇中配成進(jìn)料液；
[0015] (2)將進(jìn)料液和乙醇洗脫劑連續(xù)通入模擬移動(dòng)床色譜中，從萃余口連續(xù)收集EPA 酯乙醇溶液，從萃取口連續(xù)收集DHA酯乙醇溶液；模擬移動(dòng)床色譜的固定相為聚苯乙烯/二 乙烯苯型樹(shù)脂型反相樹(shù)脂；
[0016] (3)經(jīng)減壓濃縮、水洗、真空干燥后得到純度大于95%的EPA酯單體和DHA酯單體 產(chǎn)品。
[0017] 所述的EPA酯、DHA酯為EPA、DHA的甲酯或者乙酯形式。分離EPA酯和DHA酯的 關(guān)鍵在于尋找合適的分離介質(zhì)，EPA酯和DHA酯之間的差異很小，僅僅相差一個(gè)雙鍵和兩個(gè) C原子，因而分離困難。本發(fā)明所述的聚苯乙烯/二乙烯苯型反相樹(shù)脂具有與C18吸附劑相 似的疏水作用，與C18有著相似的選擇性；更為重要的是，反相樹(shù)脂骨架上的苯環(huán)大π鍵與 不飽和脂肪酸酯上的雙鍵具有π - π作用，這種作用力有助于進(jìn)一步識(shí)別EPA酯和DHA酯 在雙鍵數(shù)上的差異；此外，反相樹(shù)脂不會(huì)像C18 -樣隨著外層基團(tuán)脫落而純化作用減弱，這 提高了填料的耐用性。
[0018] 所述的反相樹(shù)脂是顆粒均勻粒徑、孔徑均一、具有高機(jī)械強(qiáng)度的苯乙烯和二乙烯 苯的共聚白球，優(yōu)選為 Chromalite AD、Chromalite PCG、Chromalite MN、MCI GEL CHP、 AMBERCHROM CG161、AMBERCHR0M CG300 和 AMBERCHROM CG1000 中的至少一種。
[0019] 采用濕法裝柱法將反相樹(shù)脂填裝到4根以上的色譜柱中，裝柱溶劑為甲醇或乙 醇，保證每根色譜柱的總孔隙率，保留時(shí)間，分離度等指標(biāo)一致。所述色譜柱的直徑為10? 50mm，長(zhǎng)度 100 ?500mm。
[0020] 模擬移動(dòng)床色譜是化工分離領(lǐng)域十分成熟的制備技術(shù)，它由4根以上的色譜柱串 聯(lián)而成，收尾相接成一個(gè)閉合的系統(tǒng)。洗脫劑入口、進(jìn)料液入口、萃取液出口、萃余液出口等 四個(gè)進(jìn)出口將所有色譜柱分成流速不同的四個(gè)區(qū)，分別承擔(dān)不同的功能。通過(guò)定期切換四 個(gè)進(jìn)出口來(lái)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相與固定相的模擬逆流。在萃取液出口連續(xù)收集含強(qiáng)吸附組分和洗脫 劑的混合溶液，而在萃余液出口連續(xù)收集含弱吸附組分和洗脫劑的混合溶液。
[0021] 模擬移動(dòng)床可以實(shí)現(xiàn)兩組分的分離，而對(duì)于原料中雜質(zhì)（飽和脂肪酸、單不飽和 脂肪酸等）的去除則無(wú)能為力，因而，所述的多不飽和脂肪酸酯原料必須含有高含量的EPA 酯和DHA酯，需要對(duì)市場(chǎng)上的低純度不飽和脂肪酸酯進(jìn)行預(yù)處理，至少用兩種富集方法聯(lián) 用得到EPA酯和DHA酯總含量大于95%的原料。所述富集方法包括低溫結(jié)晶法、分子蒸餾 法、尿素包合法、脂肪酶法或超臨界流體萃取法。
[0022] 所述的多不飽和脂肪酸酯原料用乙醇溶解配成濃度為5?500g/L的原料液，進(jìn)一 步優(yōu)選為50?400g/L。若原料濃度過(guò)低，則生產(chǎn)能力降低，工藝經(jīng)濟(jì)性降低；若原料濃度 過(guò)高，則完全分離區(qū)明顯變小，設(shè)計(jì)操作條件的難度加大，甚至不能完全分離EPA酯和DHA 酯。所述的模擬移動(dòng)床色譜的分離溫度為〇?60°C，進(jìn)一步優(yōu)選為20?50°C。若溫度過(guò) 低，則EPA酯和DHA酯在乙醇中的溶解度明顯降低，原料液的濃度受到限制；若溫度過(guò)高，則 EPA酯和DHA酯在分離過(guò)程中容易變質(zhì)。所述的萃取液和萃余液經(jīng)過(guò)減壓濃縮、水洗、干燥 后得到最終產(chǎn)品。所述的產(chǎn)品中EPA酯和DHA酯單體的純度大于95%。
[0023] EPA酯和DHA酯在產(chǎn)品中的含量用中國(guó)藥典所規(guī)定的氣相色譜法來(lái)測(cè)定，氣相色 譜的條件為：聚乙二醇為固定液的石英毛細(xì)管柱（30mX0. 25mm，膜厚0.25 μ m)，F(xiàn)ID檢測(cè) 器，進(jìn)樣口溫度250°C，檢測(cè)器溫度270°C;載氣為N2,流速4ml/min，分流比3 :1 ;程序升溫， 初始柱溫190°C，保持4分鐘，以每分鐘2°C的速率升溫至230°C，保持15分鐘；進(jìn)樣量1 μ L ; 內(nèi)標(biāo)為二十一烷酸甲酯。
[0024] 本發(fā)明回收率的計(jì)算方法如下：
[0025] 回收率=產(chǎn)品中EPA酯（或DHA酯）