用于本發(fā)明的原料包括來(lái)自魚(yú)油精煉的可皂化或皂化的殘余物或從魚(yú)油獲得的衍生物，諸如酸油或來(lái)自魚(yú)油的脂肪酸分級(jí)分離的殘余物。本發(fā)明特別感興趣的是從epa/dha濃縮物(二十碳五烯酸/二十二碳六烯酸)的獲取中衍生的殘余物的用途。

背景技術(shù)：

0、發(fā)明背景

1、膽固醇是由動(dòng)物合成的固醇，其在它們的生理學(xué)上執(zhí)行一系列相關(guān)功能，諸如膽汁酸、維生素d、激素的合成、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的維持等。在工業(yè)中，膽固醇是令人感興趣的，因?yàn)槠浔挥糜趧?dòng)物營(yíng)養(yǎng)、維生素d的生產(chǎn)以及作為化妝品和藥品的賦形劑。

2、目前，市場(chǎng)上的大部分膽固醇是作為從綿羊生產(chǎn)羊毛脂的副產(chǎn)品獲得的，以及在較小程度上是從魚(yú)油殘余物獲得的和通過(guò)化學(xué)合成獲得的。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，報(bào)道了一些從魚(yú)油衍生的殘余物中獲得膽固醇的技術(shù)。例如，文獻(xiàn)wo?2016/096989?a1描述了用于膽固醇回收的方法，其包括：1)皂化，隨后：2)用至少與水不混溶的溶劑提取。獲得的產(chǎn)物通過(guò)使用至少一種醇、醇/水混合物或用芳族或脂族烴或醇/烴混合物結(jié)晶可以進(jìn)一步純化。與該方法相關(guān)的主要問(wèn)題是需要多個(gè)提取步驟來(lái)獲得高收率的膽固醇回收，這使得該方法復(fù)雜且昂貴。

4、文獻(xiàn)us10,196,583b1公開(kāi)了從魚(yú)油中獲得膽固醇的方法，其包括以下步驟：a)在真空塔中蒸餾魚(yú)油；b)在真空塔中蒸餾第一餾出物；c)將第二次蒸餾的殘余物與堿接觸，使其皂化；d)用非極性有機(jī)溶劑或非極性有機(jī)溶劑的混合物提取皂化混合物；e)從水相中分離有機(jī)相；f)冷卻有機(jī)相以形成固相和液相；以及g)分離含有膽固醇的固相。與us10,196,583b1中公開(kāi)的方法相關(guān)的主要問(wèn)題是油中含有少量的膽固醇，這使得該方法在經(jīng)濟(jì)上不可行；特別是由于近年來(lái)魚(yú)油需求的不斷增加導(dǎo)致價(jià)格持續(xù)上漲。此外，類(lèi)似于wo?2016/096989?a1，在結(jié)晶之前需要幾個(gè)提取步驟。此外，即使在第一次蒸餾(實(shí)施例1)后獲得膽固醇濃度高達(dá)9.2％的餾出物，也需要在高真空和高溫條件下的第二蒸餾步驟，這增加了生產(chǎn)成本，并且還可能導(dǎo)致樣品中的膽固醇降解。

5、文獻(xiàn)wo?2019/053744?a1公開(kāi)了從魚(yú)油殘余物中獲得膽固醇的方法，其包括以下步驟：a)在作為催化劑的4-二甲基氨基吡啶存在的情況下皂化殘余物，然后用酸中和；b)在高溫下加熱2-丁酮中的皂化物與溴化鈣，以形成膽固醇加合物；c)分離加合物，然后在甲醇中重結(jié)晶。類(lèi)似于以前的專(zhuān)利文獻(xiàn)，需要幾個(gè)工藝階段和大量的溶劑使用。此外，由于4-二甲基氨基吡啶的高毒性，其使用是有問(wèn)題的。

6、文獻(xiàn)us10,836,701b2公開(kāi)了從魚(yú)油殘余物中獲得膽固醇的方法，其包括：a)用堿皂化殘余物；b)蒸餾皂化的混合物；c)通過(guò)真空蒸餾來(lái)蒸餾第一次蒸餾的殘余物；d)通過(guò)真空蒸餾來(lái)蒸餾第二次蒸餾的殘余物。該方法產(chǎn)生具有高純度和高收率的產(chǎn)物。然而，專(zhuān)用設(shè)備(例如，高真空蒸餾單元)和高溫的使用極大地增加了投資和生產(chǎn)成本。事實(shí)上，在整個(gè)過(guò)程中脂肪酸鹽的進(jìn)料需要在高于200℃的溫度下運(yùn)行，以保持進(jìn)料為流體，這使得在該過(guò)程中材料的處理變得復(fù)雜，并導(dǎo)致膽固醇分解。

7、基于以上所述，本專(zhuān)利申請(qǐng)解決了與使原料經(jīng)受高溫(超過(guò)100℃)以回收和純化膽固醇相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，這導(dǎo)致較低的膽固醇分解和較低的降解產(chǎn)物生成。此外，通過(guò)僅使用一個(gè)沉淀階段獲得膽固醇濃度以干基計(jì)至少為30％、優(yōu)選至少為50％、更優(yōu)選至少為70％的固體產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了投資和生產(chǎn)成本的降低。最后，該方法不需要使用高毒性化合物諸如4-二甲基氨基吡啶。

8、發(fā)明描述

9、本發(fā)明公開(kāi)了從含有至少5％游離或酯化膽固醇和至少50％游離或酯化脂肪酸的魚(yú)油殘余物中生產(chǎn)膽固醇或膽固醇濃度以干基計(jì)至少為30％、優(yōu)選至少為50％、更優(yōu)選至少為70％的富含膽固醇的級(jí)分的方法。

10、本發(fā)明優(yōu)選使用但不限于來(lái)自從魚(yú)油進(jìn)行的epa+dha濃縮物生產(chǎn)的殘余物，這是由于這些殘余物中膽固醇濃度高。優(yōu)選地，但不限于此，可以使用真空蒸餾塔底產(chǎn)物，其可以表現(xiàn)出5％至50％的膽固醇濃度，這取決于如us10196583?b1、us10836701?b2和wo?2019/053744a1中所示的從其獲得它們的方法。

11、根據(jù)本發(fā)明，該方法具有避免了涉及高熱應(yīng)力并導(dǎo)致膽固醇分解的現(xiàn)有技術(shù)工藝，減少不想要的副產(chǎn)物的生成以及增加膽固醇回收的有利方面。此外，所提出的方法比現(xiàn)有技術(shù)中描述的采用一系列蒸餾和結(jié)晶的其它方法需要更少的單元操作。更少的單元操作導(dǎo)致更低的投資和生產(chǎn)成本。

12、本發(fā)明提供了使用包含水和醇的溶劑混合物從魚(yú)油殘余物或其皂化衍生物中分離和回收膽固醇的方法。從膽固醇回收過(guò)程中獲得富含脂肪酸的亞級(jí)分。該亞級(jí)分可用于其它應(yīng)用，諸如生物燃料生產(chǎn)和動(dòng)物飼養(yǎng)。

13、本發(fā)明的方法包括以下階段：

14、a)使用水中的堿或水與醇的溶液中的堿皂化魚(yú)油殘余物；

15、b)向階段a)中獲得的混合物中加入選自由水或醇或水與醇的溶液形成的組的溶劑，直至溶劑與殘余物的比例為15w/w至30w/w；

16、c)將階段b)中獲得的混合物保持在低于階段b)的溫度的溫度下以沉淀富含膽固醇的固體；

17、d)在階段c)之后，從混合物中回收富含膽固醇的固體；以及

18、e)用包含水和醇的洗滌溶液洗滌富含膽固醇的固體。

19、任選地，在階段a)中的皂化反應(yīng)之后并且在階段c)之前，可以使用酸中和部分使用的堿。

20、任選地，階段b)可以在一系列階段中進(jìn)行，直至達(dá)到15w/w至30w/w的溶劑與殘余物的比例。

21、在本發(fā)明的另一個(gè)目的中，提供了其中階段a)和階段b)可以通過(guò)以下操作順序來(lái)改變的方法：

22、a.1)使用水中的堿或水與醇的溶液中的堿皂化魚(yú)油殘余物；

23、a.2)向a.1)中獲得的溶液中加入酸，直至ph值介于2與6之間；

24、a.3)在a.2)中加入酸后回收油相，并移除水相和獲得的沉淀的鹽；

25、a.4)將a.3)中獲得的油相與包含堿和水與醇的溶液的溶劑混合，直至溶劑與殘余物的比例為15w/w至30w/w；

26、a.5)將階段a.4)中獲得的混合物保持在低于階段a.4)的溫度的溫度，以沉淀富含膽固醇的固體；

27、a.6)在階段a.5)之后從混合物中回收富含膽固醇的固體；以及

28、a.7)用包含水或水與醇的溶液的洗滌溶液洗滌富含膽固醇的固體。

29、在本發(fā)明的上下文中，不限制其范圍，術(shù)語(yǔ)“水與醇的溶液”意指包含水和至少一種醇的混合物。

30、通過(guò)應(yīng)用所提出的方法，可以在階段e)和階段a.7)中僅用一個(gè)沉淀階段獲得膽固醇濃度以干基計(jì)至少為30％，優(yōu)選至少為50％，更優(yōu)選至少為70％的富含膽固醇的固體。

31、獲得膽固醇濃縮物的方法導(dǎo)致產(chǎn)生包含溶劑和在階段c)或a.5)中未沉淀的殘余物的液流。此外，在階段e)或a.7)中產(chǎn)生另一液流或廢洗滌溶液，其由洗滌溶液和部分未沉淀的殘余物組成。兩種液流都可被蒸發(fā)或蒸餾以回收溶劑，但是大量所用的溶劑將導(dǎo)致與能耗相關(guān)的高操作成本。因此，本發(fā)明提出了基于以下階段的洗滌(階段e)和a.7))后溶劑回收方法：

32、f)在移除富含膽固醇的固體后，向步驟d)或a.6)中獲得的液流中加入酸，并向步驟e)或a.7)的廢洗滌溶液中加入酸，直至獲得介于2與6之間的ph；以及

33、g)回收在步驟f)中加入酸后獲得的油相，并移除非油性液相和獲得的鹽。

34、任選地，可將非油性液相保持在低溫以沉淀固體殘余物，然后可以移除其中形成的固體殘余物。這些階段產(chǎn)生富含水和醇的非油性液相，該液相可以在步驟a)和/或步驟b)和/或步驟e)和/或步驟a.1)和/或步驟a.4)和/或步驟a.7)的任一個(gè)步驟中重復(fù)使用，而不需要在每次操作后使用蒸發(fā)和/或蒸餾來(lái)回收水和醇。另一方面，在該過(guò)程中獲得的油相富含脂肪酸，因此該油相可用于其他應(yīng)用，諸如生物燃料和動(dòng)物飼養(yǎng)。

35、對(duì)于階段a)或a.1)中殘余物的皂化，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的方法，而不限制本發(fā)明的范圍。優(yōu)選地，例如，推薦使用以氫氧化鈉和/或氫氧化鉀為堿的水與醇的溶液進(jìn)行皂化，因?yàn)樗鼈冃矢咔页杀镜汀?/p>

36、優(yōu)選地，使用水中的堿或水與醇的溶液中的堿皂化魚(yú)油殘余物是在至少高于65℃的溫度下進(jìn)行的。

37、優(yōu)選地，該方法的特征在于在階段b)和/或a.4)中獲得的混合物或分散液具有超過(guò)9的ph。

38、優(yōu)選地，該方法的特征在于在階段b)或a.4)之后，混合物具有至少介于0.7w/w與5w/w之間的醇/水比例。優(yōu)選地，如果乙醇是唯一使用的醇，則乙醇/水比例至少介于0.8w/w與4w/w之間。

39、優(yōu)選地，該方法包括將步驟c)或a.5)中獲得的混合物保持在低于30℃的溫度下，以沉淀富含膽固醇的固體。

40、優(yōu)選地，將步驟c)或a.5)中獲得的混合物在低于30℃的溫度下保持至少15分鐘，優(yōu)選至少30分鐘，更優(yōu)選至少60分鐘。

41、優(yōu)選地，該方法的特征在于在水/醇溶液中待使用的醇可以是但不限于甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、異丁醇、乙二醇、二甘醇、雙丙酮醇或它們的混合物。甲醇和乙醇是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兊姆悬c(diǎn)較低，這使得它們更容易從富含膽固醇的固體中移除。優(yōu)選地，當(dāng)來(lái)自魚(yú)油的乙酯生產(chǎn)的副產(chǎn)物用作原料時(shí)，使用乙醇。

42、優(yōu)選地，該方法的特征在于在堿的酸化或中和中，可以使用任何有機(jī)或無(wú)機(jī)酸，諸如鹽酸、硫酸、硼酸、檸檬酸、乳酸、磷酸、硝酸、乙酸、丙酸等。

43、可以在階段d)或a.6)中，通過(guò)使用現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的從液流中分離固體的方法，諸如過(guò)濾和離心，回收富含膽固醇的固體，而不限制本技術(shù)的范圍。

44、優(yōu)選地，該方法的特征在于階段c)和d)或a.5)和a.6)中的沉淀和分離可以在不同溫度下在2個(gè)或更多個(gè)連續(xù)步驟中進(jìn)行，其中這些溫度低于30℃。

45、通過(guò)應(yīng)用所提出的方法，可以在階段e)或a.7)中獲得膽固醇濃度以干基計(jì)高于30％的富含膽固醇的固體。更優(yōu)選地，在僅有一次沉淀的情況下，所述固體中的膽固醇濃度以干基計(jì)至少為50％，更優(yōu)選至少為70％。

46、有利地，該方法的特征在于階段e)或a.7)中的膽固醇回收率為魚(yú)油殘余物中膽固醇的至少25％，優(yōu)選至少50％。

47、可使用現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的干燥技術(shù)，諸如噴霧干燥、轉(zhuǎn)鼓、托盤(pán)、膠帶等，將階段e)中獲得的富含膽固醇的固體干燥，以獲得無(wú)水或低水分的固體。

48、階段e)的富含膽固醇的固體可以任選地通過(guò)結(jié)晶來(lái)純化，以增加膽固醇濃度。優(yōu)選地，在結(jié)晶中使用水、醇與烴的混合物。

49、應(yīng)用的實(shí)施例

50、實(shí)施例1.從含11.1％膽固醇的殘余物中回收膽固醇

51、在85℃下使用在含有26.3g水和101g乙醇的溶液中的15.3g的naoh皂化來(lái)自epa和dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程的50g魚(yú)油殘余物5小時(shí)。然后，使用50％?h2so4乙醇溶液將溶液中和至ph介于3.3與3.5之間。回收形成的油相，并在85℃下于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(100-200mbar)中干燥。油相含有11.1％的膽固醇(使用氣相色譜分析)，酸值為102mg的naoh/g。

52、進(jìn)行了一系列使用乙醇或甲醇的沉淀實(shí)驗(yàn)，結(jié)果概述于表1中。為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將4g樣品與表中所示量的乙醇或甲醇、水和514.8mg的naoh在60℃下混合1小時(shí)。然后，將混合物冷卻至沉淀溫度(tp)，并在該溫度下保持3小時(shí)。3小時(shí)后，將樣品以1,000rpm離心10分鐘，并移除上清液。用4g水與醇的溶液洗滌固體，該溶液的組成與沉淀中使用的溶液相同。最后，通過(guò)將固體溶解在己烷中將其回收，并將溶液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中。在85℃下使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(100-200mbar)移除己烷。通過(guò)在烘箱中在105℃下干燥固體至恒重來(lái)測(cè)量固體的水分含量，并且通過(guò)氣相色譜法測(cè)量膽固醇含量。

53、表1.用于實(shí)施例1的樣品的沉淀?xiàng)l件和獲得的結(jié)果

54、

55、tp：沉淀溫度。

56、醇：e(乙醇)或m(甲醇)。

57、回收率：相對(duì)于原料中存在的膽固醇的膽固醇的回收率

58、表1中的結(jié)果表明，不同的醇可用于從魚(yú)油殘余物中回收膽固醇。根據(jù)這些結(jié)果，很明顯，根據(jù)本技術(shù)中公開(kāi)的操作條件，可以實(shí)現(xiàn)獲自魚(yú)油的膽固醇的良好回收和純度。另外，我們的結(jié)果表明naoh可以用作堿。

59、實(shí)施例2.從含有12.5％膽固醇的殘余物中回收膽固醇

60、使用實(shí)施例1中使用的相同程序處理來(lái)自epa/dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程的魚(yú)油殘余物。在該程序之后，油相含有12.5％的膽固醇，酸值為113mg的naoh/g。為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將4g樣品與表2所示量的醇、水和700mg?koh在60℃下混合1小時(shí)。對(duì)其它沉淀?xiàng)l件進(jìn)行了評(píng)估，沉淀的結(jié)果如表2中所示。沉淀程序與實(shí)施例1中遵循的相同。用16g水與醇的溶液洗滌固體，該溶液的組成與沉淀中使用的溶液相同。

61、表2.用于實(shí)施例2的樣品的沉淀?xiàng)l件和獲得的結(jié)果。

62、m：甲醇；e：乙醇。

63、

64、tp：沉淀溫度。

65、醇：e(乙醇)或m(甲醇)。

66、回收率：相對(duì)于原料中存在的植物甾醇的植物甾醇的回收率

67、表2中的結(jié)果表明，不同的醇可用于從魚(yú)油殘余物中回收膽固醇。根據(jù)這些結(jié)果，很明顯，根據(jù)本技術(shù)中公開(kāi)的操作條件，可以實(shí)現(xiàn)獲自魚(yú)油的膽固醇的良好回收和純度。我們的結(jié)果還表明koh可以用作堿。

68、實(shí)施例3.從含28.7％膽固醇的殘余物中回收膽固醇

69、使用實(shí)施例1中使用的相同程序處理來(lái)自epa/dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程的魚(yú)油殘余物。在這種情況下，油相含有28.7％的膽固醇，酸值為85.3mg的naoh/g。為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將3g樣品與表3所示量的醇、水和418mg的naoh在60℃下混合1小時(shí)。沉淀程序與實(shí)施例1中遵循的相同。從沉淀中獲得的結(jié)果如表3中所示。

70、表3.用于實(shí)施例3的樣品的沉淀?xiàng)l件和獲得的結(jié)果。

71、

72、表3中的結(jié)果表明，甲醇和乙醇可用于從魚(yú)油殘余物中回收膽固醇。根據(jù)這些結(jié)果，很明顯，根據(jù)本技術(shù)中公開(kāi)的操作條件，可以實(shí)現(xiàn)獲自魚(yú)油的膽固醇的良好回收和純度。

73、實(shí)施例4.皂化后直接從樣品中回收膽固醇

74、將來(lái)自epa和dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程(實(shí)施例3)的50.0g魚(yú)油殘余物與15.2g的naoh和125g含有58.8％乙醇的水溶液混合。在這種情況下，乙醇是優(yōu)選的，因?yàn)橐掖际窃谥舅嵋阴ニ夂笮纬傻摹⒒旌衔锘亓鞑⒃?,000rpm下攪拌4小時(shí)以皂化樣品。然后將混合物冷卻。加入乙醇和水，使溶劑/樣品比例達(dá)到20以及乙醇/水比例達(dá)到1.42。然后將混合物冷卻至15℃并保持60分鐘。將形成的固體離心，然后用200g含有58.8％乙醇的水溶液洗滌?；厥崭缓懝檀嫉墓腆w，其具有以干基計(jì)82.5％的膽固醇(膽固醇回收率＝88.1％)。

75、使用naoh和125g含有79％乙醇的水溶液皂化來(lái)自epa和dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程(實(shí)施例3)的50.1g魚(yú)油殘余物。然后將混合物冷卻。加入乙醇和水，使溶劑/樣品比例達(dá)到17.5以及乙醇/水比例達(dá)到3.83。然后將混合物冷卻至15℃并保持60分鐘。將形成的固體離心，然后用200g含有79％乙醇的水溶液洗滌。回收富含膽固醇的固體，其具有以干基計(jì)90.0％的膽固醇(膽固醇回收率＝84.6％)。

76、將來(lái)自epa和dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程(實(shí)施例1)的50.0g魚(yú)油殘余物與15.0g的naoh和125g含有59.7％乙醇的水溶液混合。將混合物回流并在1,000rpm下攪拌4小時(shí)以皂化樣品。然后將混合物冷卻。加入乙醇和水，使溶劑/樣品比例達(dá)到19以及乙醇/水比例達(dá)到1.5。然后將混合物冷卻至5℃并保持60分鐘。將形成的固體離心，然后用100g含有59.7％乙醇的水溶液洗滌。回收富含膽固醇的固體，其具有以干基計(jì)64.2％的膽固醇(膽固醇回收率＝71.7％)。

77、將來(lái)自epa和dha濃縮物生產(chǎn)過(guò)程(實(shí)施例2)的50.0g魚(yú)油殘余物與15.0g的naoh和125g含有59.7％乙醇的水溶液混合。將混合物回流并在1,000rpm下攪拌4小時(shí)以皂化樣品。然后將混合物冷卻。加入乙醇和水以使溶劑/樣品比例達(dá)到19以及乙醇/水比例達(dá)到1.5。然后將混合物冷卻至5℃并保持60分鐘。將形成的固體離心，然后用200g含59.7％乙醇的水溶液洗滌?；厥崭缓懝檀嫉墓腆w，其具有以干基計(jì)77.2％的膽固醇(膽固醇回收率＝86.4％)。

78、實(shí)施例5.富含膽固醇的固體的結(jié)晶

79、使0.5g如本專(zhuān)利申請(qǐng)所述獲得的膽固醇純度為84.8％的富含膽固醇的固體結(jié)晶。在60℃下，將樣品溶解在含有2.5g庚烷、0.25g甲醇和0.5g水的混合物中。然后，將混合物在15℃下冷卻，并在15℃下保持2小時(shí)。最后，過(guò)濾結(jié)晶的固體并用5g甲醇洗滌。具有92.8％的膽固醇的終產(chǎn)物(膽固醇回收率＝69.2％)。使用相同的富含膽固醇的固體進(jìn)行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，但是在洗滌步驟中使用5g庚烷代替甲醇?；厥樟司哂?1.7％的膽固醇的產(chǎn)物(膽固醇回收率＝85.2％)。

80、類(lèi)似地，使用2.5g庚烷、0.25g甲醇和0.5g水在15℃下將0.5g膽固醇含量為78.9％的富含膽固醇的固體結(jié)晶2小時(shí)。回收了具有93.2％膽固醇的產(chǎn)物(膽固醇回收率＝75.6％)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路