專利名稱：：從植物油的除臭機(jī)餾出物制備高純度植物甾醇的方法從植物油的除臭機(jī)餾出物制備高純度植物甾醇的方法本發(fā)明涉及從植物油的除臭機(jī)餾出物制備植物甾醇的方法。諸如|3-谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇這樣的植物甾醇近年來(lái)受到科學(xué)界的關(guān)注，這是由于它們作為藥物原料可促進(jìn)健康。植物甾醇作為保健食品增補(bǔ)劑是由于很多科學(xué)研究證實(shí)了它們的膽固醇降低作用。植物甾醇廣泛地分布于植物和植物產(chǎn)品，其中含油種子是非常豐富的來(lái)源。它們以游離的甾醇和酯化的脂肪酸和阿魏酸等形式存在。植物油生產(chǎn)中將含油種子加工時(shí)，脂溶性的植物甾醇與油一起被提取出來(lái)，濃度在1.0至2.0%范圍內(nèi)。在食用油的物理精制過(guò)程中，在除臭機(jī)內(nèi)和脫酸過(guò)程中，足夠量的這些甾醇與游離脂肪酸和其它次要組分一起被蒸餾出。所以，副產(chǎn)品即植物油的除臭機(jī)餾出物(DOD)，它是植物甾醇、生育酚、角鯊烯等的豐富商品源，是次要的。由于對(duì)保健食品增補(bǔ)劑的需要，通過(guò)商業(yè)上可行的方法從DOD回收植物甾醇顯示出重要性?，F(xiàn)在，增補(bǔ)了植物甾醇的產(chǎn)品例如人造奶油和起酥油已經(jīng)上市。已證實(shí)植物甾醇可防止從腸道再吸收膽固醇，結(jié)果導(dǎo)致膽固醇降低。在這個(gè)新方法中，通過(guò)簡(jiǎn)單的酯化和結(jié)晶方法從DOD獲得大于97%純度的植物甾醇，它成本低并且適合商品化生產(chǎn)。酯化后，通過(guò)真空蒸餾分離過(guò)剩的甲醇，再通過(guò)水洗滌除去酸催化劑，隨后結(jié)晶和過(guò)濾，獲得游離的甾醇晶體。晶體中的雜質(zhì)可應(yīng)用冷卻的己烷除去，從而獲得97-99%純度的甾醇晶體。獲得的其它產(chǎn)品是脂肪酸甲酯和晶體分離后留下的富含生育酚的殘余物。脂肪酸甲酯(95%)可用作油類化學(xué)品或者作為生物柴油，而殘余物可被進(jìn)一步加工以回收高純度的生育酚。本文給出的方法是一種綜合方法，通過(guò)回收高純度的、其它方法作為低價(jià)值產(chǎn)品對(duì)待的所有組分而給DOD提供了附加價(jià)值?，F(xiàn)有專利之一[EastmanKodakCo;Publishedatthepatentoffice,25SouthamptonBuilding,London,WC2.Sepsra〃o/o/*"ero/s。專利號(hào)GB895145(1962)]在皂化、+和以及溶劑提取之后分離甾醇。在該方法中，用含甲醇的堿性介質(zhì)鬼化D0D，再酸化急化后的混合物，通過(guò)水洗滌分離含甘油的化合物，最后用曱醇、丙酮、丁酮和水的溶劑混合物提取甾醇。因此，殘余物含脂肪酸，難于從母液中分離其它組分例如生育酚、角簠烯等。[HobmanPeterGraemeC0NewZe;KeenAlanRobertC0Neala;WardDavidDouglasCNewZeala，NewZealandDairyRes.Inst(NZ)。Improvementsinorrelatingtomethodsofremovingsterolsand/orothersteroidalcompoundsfromediblefatsand/oroilfromwhichsuchsterolsand/orothersteroidalCompoundshavebeenremoved.歐洲專利號(hào)EP0329347(1989)]在該研究中，應(yīng)用一'種溶劑體系從脂肪和/或油中分離甾醇。作者們可從大豆油的油相殘余的甾醇中將菜油齒醇從313i)pm減少到239ppm，去除率是23.6%，將豆甾醇從303ppm減少到217ppm，去除率是28.4%，將卩-谷齒醇從752ppm減少到627ppm，去除率是16.6%。該方法適用于從含有較低范圍的甾族化合物的來(lái)源減少甾族化合物，不用于完全分離。在又一份專利[KodaliDharmaR(US)，CargillINC(US)，/e磨a/o/*5Yeroh/>0邊尸"s0/7s，美國(guó)專利號(hào)63038D3(2001)]中，通過(guò)該方法從脂肪和油中分離甾醇，從脂肪和油中將甾醇提取到卵磷脂水相。該方法旨在減少油和脂肪中的甾醇，所以不是為了從油和D0D中完全分離甾醇。在另一份專利[EastmanKodakCo;WPThopson&Co,12，ChurchStreet,Liverpool,ChartedpatentAgents,/邊/77we邁e/z"2'/7racw咖d/s"7/a"o/7o/*邊a"r/a/sco/2ta7/7/i3gstero7s。專利號(hào)GB489623]中，應(yīng)用短路高真空蒸餾^綿甾醇，再通過(guò)溶劑提取和結(jié)晶純化，或者通過(guò)皂化和溶劑提取除去力旨肪物質(zhì)，沒(méi)有提及純度和產(chǎn)率，該方法將高真空蒸餾和溶劑提取結(jié)合。在近期的專利[IP.Holdings,L.L.C[US/US]12700westDodgeRoad，0maha，NE68154(US)，Copeland，Dick[US/US]12929Sewardstreet,Omaha,NE68154(US)Belcher,Maurice.[US/US]16124DeweyAvenue,0maha，NE68154[US](2003)]yl/"力o^尸or"ea〃/gZeoctor/zeri//W/7/"e,國(guó)際專利號(hào)WO03/080778A2]中，將大豆油DOD中的甾醇和生育酚濃縮供進(jìn)一步純化。在該方法中，利用丙酮從殘余物中分離齒醇和生育酚。脂肪酸蒸餾和丙酮分離后的齒醇的純度只有76%。從上述報(bào)導(dǎo)可以合理地想像，目前還沒(méi)有適合從S0DD分離植物甾醇的經(jīng)濟(jì)方法。;發(fā)明目的本發(fā)明的主要目的是提供從S0DD和其它植物油D0D制備高純度植物甾醇的方法。另一目的是減少操作步驟的數(shù)目，以及從植物油D0D回收全部有價(jià)值的組分例如植物甾醇、生育酚、脂肪酸甲酯的綜合方法。本發(fā)明又一目的是開發(fā)簡(jiǎn)單的和經(jīng)濟(jì)上更可行的從SODD制備99%純度植物甾醇的方法。又一目的是開發(fā)從葵花油、米糠油、棕櫚油等的其它D0D回收植物甾醇的方法。本發(fā)明又一目的是通過(guò)簡(jiǎn)單蒸餾為油類化學(xué)品應(yīng)用或?yàn)樯锊裼突厥罩舅釙貂?。本發(fā)明又一目的是富集含生育酚的級(jí)分供進(jìn)一步加工成高純度天然維生素E。本發(fā)明又一目的是回收用于酯化的試劑供再循環(huán)從而使該方法成為生態(tài)友好的(ceo—frindly)。發(fā)明概述因此，本發(fā)明提供了從植物油的除臭機(jī)餾出物制備高純度植物甾醇的方法，它包括，將得自植物油的除臭機(jī)餾出物與硫酸的甲醇溶液以1:1至1:1.5(v/v)的比率混合，在50-85"C的溫度下將上述反應(yīng)混合物攪拌達(dá)2-4hrs的時(shí)間，在真空下從上述反應(yīng)混合物蒸餾過(guò)量的甲醇，向上述反應(yīng)混合物中添加鹽水溶液而分離硫酸，再除去下層而獲得酯層，用熱水洗滌上述酯層直到除去全部酸和鹽，接著在0-25匸范圍內(nèi)的溫的時(shí)間，過(guò)濾后用冷卻的正己烷在0-10t:的溫度下洗滌所得晶體而獲得所需的高純度植物甾醇。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，用于獲得除臭機(jī)餾出物的植物油選自由大豆油、葵花油、米糠油、棕櫚仁油和椰子油組成的組。在另一實(shí)施方案中，所用的硫酸甲醇溶液中的硫酸在1-10%的范圍內(nèi)。在又一實(shí)施方案中，通ii水冼滌后殘留的或外部添加的結(jié)合水來(lái)促進(jìn)所述甾醇的結(jié)晶。在又一實(shí)施方案中，通過(guò)受控的加熱來(lái)釋放酯層中存在的過(guò)量水并且通過(guò)潷析或離心除去。在又一實(shí)施方案中，獲得的脂肪酸甲酯的產(chǎn)率是DOD的60-70%,純度為95-99%。在又一實(shí)施方案中，獲得的植物齒醇的產(chǎn)率是DOD中可獲得的游離甾醇的80-90%，純度為95-99%發(fā)明詳迷基于SODD的新方法簡(jiǎn)述如下。大豆油除臭機(jī)餾出物包含約5至15%游離甾醇。游離甾醇是p-谷甾醇(35-45%)、茱油甾醇(15-25%)、豆甾醇(35-45%)和燕麥甾醇(2-8%)的混合物(表2)。所述餾出物還包含約2%水分和丼它組分(表l)。另外，它是生育酚和生育三烯酚的豐富來(lái)源(表3)。首先將所述餾出物真空干燥以除去水分含量，將殘余的水分含量降到<0.5%。將該餾出物與等體積的甲醇硫酸試劑混合，將混合物在劇烈攪拌下(以免分層)加熱達(dá)1-4hrs的時(shí)間。酯化完全后，留下70-80%甲醇過(guò)剩。通過(guò)在60-70r下的真空蒸餾分離過(guò)剩的甲醇。將熱鹽水溶液加入酯化的物質(zhì)中以促進(jìn)酸催化劑與殘余甲醇的分離。下層含有鹽水溶液，酸催化劑^U^t出。用熱蒸餾水洗滌殘留在分液漏斗中的酯層直到不含酸和鹽。所有洗滌操作都在60-90匸下進(jìn)行。將酯化后的物質(zhì)收集在燒瓶?jī)?nèi)并且保存在裝有程序的裝置中的結(jié)晶器內(nèi)以控制冷卻速率。然后將酯化后的混合物冷卻到0-25'C之間并且保持恒定達(dá)1-15hrs。酯化后的物料內(nèi)存在的殘留水加速植物甾醇從酯化后的混合物結(jié)晶。冷卻時(shí)間的終點(diǎn)之后，將晶體真空過(guò)濾。通常利用過(guò)濾來(lái)從母液中分離分步結(jié)晶的甾醇，不過(guò)，也可應(yīng)用從液體中分離固體物的其它任何熟知的方法，例如潷析和離心。過(guò)濾后，讓冷卻的己烷4-10iC流過(guò)晶體床以純化甾醇晶體。最后，在環(huán)境條件下干燥晶體直到不含殘余溶劑。利用TLC、HPLC、GC-MS和NMR分析這樣獲得的植物甾醇晶體的產(chǎn)率和純度(表4)。工藝流程圖<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>給出如下闡述性的實(shí)施例而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1將100g的S0DD真空干燥后與等體積的98:2甲醇^L酸試劑混合，劇烈攪拌2Hrs。酯化后，真空蒸餾出過(guò)量的甲醇。在601C下向混合物中添加50ml鹽水溶液并且除去下層。用250ml熱蒸餾水洗滌混合物直到不含酸和鹽。將酯化后的混合物在結(jié)晶器內(nèi)l(TC下結(jié)晶10hrs。結(jié)晶后，將混合物在真空下濾過(guò)布氏漏斗，用冷卻的己烷在41C下洗滌殘余物。將晶體干燥，檢測(cè)純度和產(chǎn)率(表5)。實(shí)施例2將100g的SODD真空干燥后與1.5倍體積的98:2甲醇硫酸試劑混合，劇烈攪拌4Hrs。酯化后，真空蒸餾出過(guò)剩的曱醇。在801C下向混合物中添加50ml鹽水溶液并且除去下層。用250ml熱蒸鎦水洗滌混合物直到不含酸和鹽。將酯化后的混合物在結(jié)晶器內(nèi)10X:下結(jié)晶15hrs。結(jié)晶后，將混合物在真空下濾過(guò)布氏漏斗，用冷卻的己烷在4C下洗滌殘余物。將晶體干燥，檢測(cè)純度和產(chǎn)率(表5)。實(shí)施例3將500g的SODD真空;干燥后與等體積的98:2甲醇硫酸試劑混合，劇烈攪拌4Hrs。酯化后，真空蒸餾出過(guò)剩的曱醇。在801C下向混合物中添加500ml鹽水溶液并且除去下層。用250ml熱蒸餾水洗滌混合物直到不含酸和鹽。將酯化后的混合物在結(jié)晶器內(nèi)IO匸下結(jié)晶15hrs。結(jié)晶后，將混合物在真空下濾過(guò)布氏漏斗，用冷卻的己烷在4C下洗滌殘余物。將晶體干燥，檢測(cè)純度和產(chǎn)率(表5)。實(shí)施例4將500g的SODD真空干燥后與等體積的98:2甲醇硫酸試劑混合，劇烈攪拌2Hrs。在60-70"下真空蒸餾出過(guò)剩的甲醇，再添加250ml鹽水溶液并在70'C下洗滌。除去下層，用125ml熱蒸餾水洗滌混合物直到不含酸和鹽。將酯化凈的瑪合物在結(jié)晶器內(nèi)151C下結(jié)晶5hrs。結(jié)晶后，將混合物在真空下濾過(guò)布氏漏斗，用冷卻的己烷在41C下洗滌收集的晶體。將晶體干燥，檢測(cè)產(chǎn)率和純度(表5)。實(shí)施例5將1000g的SODD真空干燥后與等體積的98:2甲醇硫酸試劑混合，劇烈攪拌2Hrs。酯化后，真空蒸餾出過(guò)剩的甲醇。在80'C下向混合物中添加500ml鹽水溶液并且除去下層。用250ml熱蒸餾水洗滌混合物直到不含酸和鹽。將酯化后的混合物在結(jié)晶器內(nèi)IOX:下結(jié)晶8hrs。結(jié)晶后，將混合物在真空下濾過(guò)布氏漏斗，用冷卻的己烷在4C下洗滌殘余物。將晶體干燥，檢測(cè)地度和產(chǎn)率(表5)。中間工廠試驗(yàn)實(shí)施例6將10Kg的SODD用98:2甲醇硫酸試劑酯化，劇烈攪拌4Hrs。酯化后，蒸餾出過(guò)剩的甲醇。向混合物中添加80C的熱水并且除去下層。將酯化后的混合物在結(jié)晶裝置內(nèi)結(jié)晶。將酯化的物料降溫到IOIC并且在結(jié)晶器內(nèi)定期緩'漫攪拌下保持在該溫度達(dá)15hrs。結(jié)晶后，應(yīng)用真空過(guò)濾系統(tǒng)將混合物過(guò)濾，用冷卻的己烷在4t:下洗滌殘余物。將晶體干燥，檢測(cè)純度和產(chǎn)率(表6)。實(shí)施例7在另一份10Kg批料中，如上述進(jìn)行所有操作后，在連續(xù)回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾。從過(guò)濾機(jī)表面刮下過(guò)濾后的甾醇，再用冷卻的己烷()洗滌晶體并且檢測(cè)純度和產(chǎn)率(表6)。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下1.該方法有效地從SODD分離游離甾醇而不影響其它有用化合物的性質(zhì)。2.在該方法中，在SODD分級(jí)開始時(shí)分離游離甾醇，它促進(jìn)SODD的進(jìn)一步處理。3.在例如分子蒸餾和超臨界分級(jí)的方法中，級(jí)分包含其它需要進(jìn)一步分級(jí)的雜質(zhì)。但是此處,過(guò)，辱僅僅分離甾醇。4.通過(guò)該方法，獲得叢甾醇是純的而不需進(jìn)一步純化，例如溶劑提取、皂化等。5.在甾醇結(jié)晶后，殘余物包含甲酯、甾醇酯(sterylesters)、角篁烯、生育酚和痕量的未知化合物?？蓱?yīng)用最少的附加步驟和設(shè)備將這些有用化合物的分離與甾醇過(guò)程結(jié)合成一體。6.在該方法中，將MeOH:H2S04混合物用作酯化的試劑并且與其它酶促、分子蒸餾、超臨界過(guò)程比較，該方法是簡(jiǎn)單和成本低的方法。7.用己烷簡(jiǎn)單洗滌后形成很純的甾醇晶體，所以不需重結(jié)晶，于是獲得更高產(chǎn)率的甾醇。8.酯化和水洗滌后，寸通過(guò)蒸餾回收過(guò)剩的曱醇并再次用于酯化。9.用于洗滌的己烷也可再次應(yīng)用。10，將己烷洗滌后獲得的殘余物再循環(huán)以回收殘余物中存在的甾醇。ll.通過(guò)該方法，最大程度分離純的甾醇可促進(jìn)甾醇酯、生育酚、角鯊烯等的分離。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>SODD一大豆油除臭機(jī)餾出物，SFODD—葵花油除臭機(jī)餾出物，P0DD一棕櫚油除臭機(jī)鎦出物，RBODD—米糠油除臭機(jī)餾出物表2通過(guò)HPLC法測(cè)定的總甾醇含量及其SODD、SFODD、PODD、RBODD的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表3通過(guò)HPLC法測(cè)定的辱生育酚和生育三烯酚含量及其SODD、SFODD、PODD和RBODD的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>SODD-大豆油除臭機(jī)餾出物，SFODD-葵花油除臭機(jī)餾出物，PODD—棕櫚油除臭機(jī)餾出物，RBODD一米糠油除臭機(jī)餾出物表4通過(guò)HPLC法測(cè)定的從SBODD、SFODD分離的植物齒醇的組成和純度<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>SODD-大豆油除臭機(jī)餾出物，SFODD-葵花油除臭機(jī)餾出物表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表6，自10Kg批料的大豆油除臭機(jī)，出物的植物甾醇的產(chǎn)率<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1.從植物油的除臭機(jī)餾出物制備高純度植物甾醇的方法，它包括，將植物油的除臭機(jī)餾出物與硫酸的甲醇溶液以1∶1至1∶1.5(v/v)的比率混合，在50-85℃的溫度下將上述反應(yīng)混合物攪拌2-4hrs的時(shí)間，在真空下從上述反應(yīng)混合物蒸餾過(guò)剩的甲醇，向上述反應(yīng)混合物中添加鹽水溶液而分離硫酸，再除去下層而獲得酯層，用熱水洗滌上述酯層直到除去全部酸和鹽，接著在0-25℃范圍內(nèi)的溫度下結(jié)晶達(dá)1-10hrs的時(shí)間，過(guò)濾后用冷卻的正己烷在0-10℃的溫度下洗滌所得晶體而獲得所需的高純度植物甾醇。2.權(quán)利要求1的方法，其中，用來(lái)獲得除臭機(jī)餾出物的植物油選自由大豆油、葵花油、米糠油、棕櫚仁油和椰子油組成的組。3.權(quán)利要求1和2的方法，其中，所用的硫酸曱醇溶液中的硫酸在l-10%的范圍內(nèi)。4.權(quán)利要求l-3的方法，其中，通過(guò)水洗滌后殘留的或外部添加的結(jié)合水來(lái)促進(jìn)所述齒醇的結(jié)晶。5.權(quán)利要求1-4的方法，其中，酯層中存在的過(guò)量的水通過(guò)受控制的加熱來(lái)釋放后再通過(guò)潷析或離心而除去。6.權(quán)利要求l-5的方法，其中，獲得的脂肪酸甲酯的產(chǎn)率是DOD的60-70%，純度為95-99%。7.權(quán)利要求l-6的方誇，其中，獲得的植物甾醇的產(chǎn)率在DOD中可獲得的游離甾醇的80-90%范圍內(nèi)，純度為95-99%。8.從植物油的除臭機(jī)餾出物制備高純度植物甾醇的方法，基本上如本文參照伴隨本說(shuō)明書的實(shí)施例所描述的。全文摘要本發(fā)明提供了從SODD分離純甾醇的方法，即，通過(guò)簡(jiǎn)單的酸催化的酯化反應(yīng)，再通過(guò)蒸餾和水洗滌分離試劑，接著將植物甾醇結(jié)晶和純化。大豆油除臭機(jī)餾出物(SODD)和來(lái)自其它植物油精制的餾出物中除了含甾醇酯(sterylesters)、生育酚、角鯊烯和未知化合物之外，還含有游離甾醇。本方法還適合含高于1％的游離植物甾醇的其它植物油餾出物。這樣獲得的植物甾醇具有高純度(95-99％)和高產(chǎn)率(80-90％)，并且包含β-谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇。文檔編號(hào)C07J9/00GK101331149SQ200680047150公開日2008年12月24日申請(qǐng)日期2006年3月10日優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日發(fā)明者A·桑達(dá)勒桑,C·阿魯穆罕,D·R·索班庫(kù)馬,K·尤赫施,L·拉加姆,S·S·納伊爾申請(qǐng)人:科學(xué)與工業(yè)研究會(huì)