一種超臨界色譜制備高純度epa酯和dha酯單體的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工分離技術(shù)領域，具體是涉及一種超臨界色譜制備高純度EPA酯和 DHA酯單體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] EPA和DHA是深海魚油中最主要的兩種多不飽和脂肪酸，它們對人體健康有多種 獨特的生理功效，但其生理功能也存在一定差異。EPA和DHA都具有改善血液循環(huán)、軟化血 管、調(diào)整血脂、降低血壓的作用，但DHA特有促進胎兒和兒童大腦發(fā)育、保護視力、調(diào)節(jié)免疫 的作用。此外，EPA對兒童發(fā)育所必須的花生四烯酸的攝取有競爭作用，會給兒童視力及大 腦的發(fā)育產(chǎn)生不利的影響，因而，在兒童營養(yǎng)品中應該避免添加EPA。由于分離難度大，目前 市售的EPA和DHA往往是兩者的混合物。若能將兩者完全分離，再面對不同年齡段的人群 調(diào)配不同的比例，可以更好地發(fā)揮各自的功能，提高產(chǎn)品的性能。
[0003] EPA和DHA以甘油酯的形式存在于魚油中，一般先將其轉(zhuǎn)化為甲酯或者乙酯的形 式，然后加以純化和利用。EPA酯和DHA酯的純化工作有兩方面的內(nèi)容，包括多不飽和脂肪 酸酯的富集和EPA酯、DHA酯單體的制備。工業(yè)上常用的多級分子蒸餾法、尿素包合法只能 得到富含EPA酯和DHA酯的混合多不飽和脂肪酸酯。為得到高純度的EPA酯和DHA酯單體， 需要進一步分離混合多不飽和脂肪酸酯中的EPA酯和DHA酯，目前采用的方法有硝酸銀涂 敷硅膠層析法、銀離子交換樹脂層析法、高效液相色譜法和超臨界流體色譜法。
[0004] CN101265185B公開了一種用硝酸銀涂敷硅膠柱分離二十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 洗脫溶劑對環(huán)境污染大。
[0005] CN10396209IA公開了一種銀離子改性氨基硅膠柱分離EPA和DHA的方法。該法 解決了硝酸銀涂敷柱中銀離子的穩(wěn)定性差和在分離過程中重金屬污染樣品的問題，可實現(xiàn) EPA和DHA的基線分離，但是僅限于分析規(guī)模，上載量小。
[0006] CN102285880B公開了一種高效液相色譜法制備高純度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 大量的有機溶劑。
[0007] CN103787863A公開了一種高效液相色譜法提純EPA的方法。該法以C18或者C8 等反相填料作為固定相，填裝在大直徑的動態(tài)軸向壓縮柱中，流動相采用甲醇水，收集到的 目標組分濃縮處理后得到純度大于98%的EPA。該法需要使用大量的有機溶劑。
[0008] CN1634852A公開了一種利用超臨界流體色譜技術(shù)分離制備高純度EPA乙酯和DHA 乙酯的方法。該法使用反相C18為分離介質(zhì)，流動相為超臨界CO 2，可得到純度大于90%的 EPA乙酯和DHA乙酯單體。但是，由于EPA酯和DHA酯與其他結(jié)構(gòu)相近的多不飽和脂肪酸之 間的選擇性差，該法不能同時得到純度大于95%的單體。
[0009] CN103787862A公開一種半制備超臨界流體色譜法分離EPA和DHA的方法。該法 使用反相C18為固定相，添加改性劑的超臨界CO 2作為流動相，可得到純度大于99%的EPA 和DHA單體。但是該方法需要將原料預先用甲醇溶解并需要一定比例的甲醇作為改性劑。
[0010] 綜上述所，這些方法使用大量有機溶劑或有害物質(zhì)，存在有機溶劑、重金屬殘留的 風險和易發(fā)生生產(chǎn)過程中燃爆的風險，開發(fā)完全無溶劑消耗的綠色工藝來大規(guī)模生產(chǎn)純度 大于95%的EPA酯和DHA酯單體的方法是十分有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明針對現(xiàn)有制備高純度EPA酯和DHA酯單體方法所存在的不足，提供一種無 污染、上載量大、收率高、能同時制備純度高于95%的EPA酯和DHA酯單體的超臨界流體色 譜方法。
[0012] 二十碳五烯酸，化學名：全-順-5, 8, 11，14, 17-二十碳五烯酸，簡稱EPA ;二十二 碳六烯酸，化學名：全-順-4, 7, 10, 13, 16, 19-二十二碳六烯酸，簡稱DHA。
[0013] 一種超臨界色譜制備高純度EPA酯和DHA酯單體的方法，包括以下步驟：
[0014] (1)以超臨界CO2作為流動相、反相填料作為固定相組成超臨界色譜分離系統(tǒng)，控 制系統(tǒng)壓力和溫度使得系統(tǒng)內(nèi)的CO2處于超臨界狀態(tài)；
[0015] (2)將混合多不飽和脂肪酸酯原料液注入色譜柱中進行分離；
[0016] (3)采用餾分切割裝置，收集純度大于95%的EPA酯和DHA酯餾分。
[0017] 制備色譜技術(shù)的關鍵在于固定相的選擇，此固定相必須能夠識別EPA酯和DHA酯 在鏈長和雙鍵數(shù)上的微小差異。所述的固定相是一類富含苯環(huán)的反相填料，包括聚苯乙烯 /二乙烯苯型反相樹脂或者苯基硅烷鍵合硅膠。一方面，苯環(huán)上的大鍵與多不飽和脂肪 酸酯上的雙鍵有31-31作用，這種作用力可識別EPA酯和DHA酯在雙鍵數(shù)上的差異；另一方 面，反相填料的疏水作用可識別多不飽和脂肪酸酯在碳數(shù)上的差異，因而，這兩類固定相對 EPA酯和DHA酯有良好的分離度，而且，對于其他不同碳數(shù)和雙鍵的多不飽和脂肪酸酯的選 擇性也優(yōu)于C18填料。
[0018] 所述的聚苯乙烯/二乙烯苯型反相樹脂是顆粒均勻粒徑、孔徑均一、具有高機械 強度的苯乙烯和二乙烯苯的共聚白球。該白球通過懸浮聚合法合成，骨架中富含苯環(huán)，具體 可按照 CN102603929B、CN101445573B 或 CN101186661B 描述的方法合成。
[0019] 所述的苯基硅烷鍵合硅膠可按CN1250555C描述的方法合成，其表面富含苯環(huán)；或 者，使用waters、Agilent、kromasil等公司生產(chǎn)的苯基娃燒鍵合娃膠中的一種。
[0020] 所述的反相填料的粒徑控制在5?70 ym，進一步優(yōu)選為10?30 ym。若粒徑太 大，則柱效降低，不利于EPA酯和DHA酯的分離；若粒徑太小，則柱壓太高，不利于操作。所 述的反相填料的孔徑控制在5?50nm，進一步優(yōu)選為10?30nm。若填料的孔徑太小，貝Ij EPA酯和DHA酯不容易進入孔道內(nèi)，可能堵塞孔道；若填料的孔徑太大，則孔內(nèi)擴散慢，傳質(zhì) 阻力大。
[0021] 所述的反相填料用濕法裝柱法填裝到色譜柱中，裝柱溶劑為甲醇或乙醇，色譜柱 的直徑為10?50mm，長度100?500mm。若色譜柱過大，則填裝困難，床層不均勾，導致管 壁效應與渦流效益加??；若色譜柱過小，則處理量少。超臨界色譜技術(shù)往往選用CO 2作為流 動相，這是因為CO2的臨界溫度（31°C)接近室溫，臨界壓力（7. 4MPa)不太高，可使超臨界 色譜在相對溫和的條件下操作。另外，〇)2具有無毒，不燃燒，無化學腐蝕性等優(yōu)點。所述的 超臨界〇)2的溫度為30?80°C，壓力為10?30MPa。
[0022] 所述的混合多不飽和脂肪酸酯原料為混合多不飽和脂肪酸甲酯或者混合多不飽 和脂肪酸乙酯，其中EPA酯+DHA酯的總質(zhì)量分數(shù)為60 %?95 %，進一步優(yōu)選為65 %? 85%。若原料中EPA酯和DHA酯的總含量過低，則色譜分離的難度加大，不利于獲得高純度 產(chǎn)品；若原料中EPA酯和DHA酯的總含量過高，則原料的制備難度加大，工藝的經(jīng)濟性降低。
[0023] 微藻油或者魚油的酯化物經(jīng)過多級分子蒸餾法、尿素包合法或者萃取法脫除魚油 酯化物中的飽和脂肪酸和低不飽和脂肪酸即可制得混合多不飽和脂肪酸酯原料。多級分子 蒸餾法具體可按照CN1072711C描述的方法操作。尿素包合法具體可按照CN1036008A描述 的方法操作。萃取法具體可按照CN103396319A描述的方法操作。
[0024] 所述的混合多不飽和脂肪酸酯原料液不用有機溶劑稀釋而直接進樣，從而避免有 機溶劑的殘留。
[0025] 所述的混合多不飽和脂肪酸酯原料液通過帶有定量環(huán)的六通閥注入色譜柱中，進 樣量為200?5000 y L/次。
[0026] 所述的色譜柱的出口安裝了餾分切割裝置，包括依次安裝在色譜柱出口的高壓紫 外檢測器、電磁閥和收集裝置。
[0027] 所述的高壓紫外檢測器，實時監(jiān)控流出液的組成和濃度的變化，紫外波長為 210nm〇
[0028] 所述的電磁閥安裝在高壓紫外檢測器的出口，根據(jù)在線高壓紫外檢測器的信號控 制電磁閥切換來切割色譜峰。
[0029] 所述的收集裝置為三套帶有收集罐的旋風分離器，安裝在電磁閥之后，分別收集 含EPA酯、DHA酯和雜質(zhì)的餾分。各餾分中的溶質(zhì)與CO 2在旋風分離器中減壓后實現(xiàn)氣液分 離，溶質(zhì)部分流入收集罐中。
[0030] EPA酯和DHA酯含量