一种脱色柱及利用其进行DHA油脂的常温脱色方法

摘要

本发明公开了一种脱色柱，该脱色柱从柱底至柱顶分别填充活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶；其中，上述四种填料的质量比为0.5～2∶0.5～1.5∶0.5～1.5∶0.5～2。本发明还公开了上述脱色柱的制备方法和利用该脱色柱进行DHA油脂的常温脱色方法。本发明的脱色过程是在常温下进行；脱色油接近无色，过氧化值、酸价及腥异味明显减少；降低了后续脱臭工艺的温度和时间，避免了高温下多不饱和脂肪酸向反式脂肪酸的转变，节省了能耗；DHA油脂的损失少且脂肪酸组成没有明显改变；油样清澈且流动性极好。因而此种方法可以提高DHA油脂的品质。

权利要求

1.一种脱色柱，其特征在于该脱色柱从柱底至柱顶分别填充柱底填充用活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、柱顶填充用活化硅胶；其中，柱底填充用活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物与柱顶填充用活化硅胶的质量比为0.5～2∶0.5～1.5∶0.5～1.5∶0.5～2；硅藻土545与活性炭的混合物中，硅藻土545与活性炭的质量比为1∶1～4；硅藻土545与蔗糖的混合物中，硅藻土545与蔗糖的质量比为1∶1～4；脱色柱高径比为10～20∶1。

2.根据权利要求1所述的脱色柱，其特征在于所述的硅胶为100～400目；所述活性炭为50～200目。

3.权利要求1所述的脱色柱的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)硅胶经甲醇浸泡后，抽滤回收甲醇，用3～5倍于甲醇体积的去离子水冲洗硅胶，滤去水分后置于100～110℃下加热12～15小时进行活化得到活化硅胶；

(2)将硅藻土545与活性炭按质量比1∶1～4搅拌混匀得到硅藻土545与活性炭混合物；将硅藻土545与蔗糖按质量比1∶1～4搅拌混匀得到硅藻土545与蔗糖的混合物；

(3)将步骤(2)得到的硅藻土545与活性炭的混合物以及硅藻土545与蔗糖的混合物分别浸泡在正己烷中，反复用正己烷洗滤直至洗液检测不到过氧化值；

(4)柱底填充用活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、柱顶填充用活化硅胶按质量比0.5～2∶0.5～1.5∶0.5～1.5∶0.5～2分别浸泡在正己烷当中；采用湿法填柱，从柱底至柱顶依次填入柱底填充用活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、柱顶填充用活化硅胶，脱色柱高径比为10～

20∶1；

(5)用正己烷洗脱色柱直至洗脱液检测不到过氧化值。

4.根据权利要求3所述的脱色柱的制备方法，其特征在于步骤(4)中，每层材料填入时加压0.1～0.5Mpa。

5.利用权利要求1所述的脱色柱进行DHA油脂的常温脱色方法，其特征在于将碱炼后的DHA油脂按1∶1～4的体积比溶于正己烷中，注入脱色柱中纯氮加压洗脱或者减压抽滤，然后加入正己烷继续洗脱直洗脱液中不含油脂，收集洗脱液，回收正己烷后得到浅色DHA油脂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于加压洗脱的压力条件为0.1～0.5Mpa。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于减压抽滤的压力条件为-0.05～-0.1Mpa。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于从洗脱液中回收正己烷的条件为-0.1Mpa，

30～60℃。

说明书

一种脱色柱及利用其进行DHA油脂的常温脱色方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物分离技术领域，具体涉及一种脱色柱及利用其进行DHA油脂的低温脱色方法。

背景技术

[0002] 二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid，DHA)是一种重要的n-3长链多不饱和脂肪酸，俗称脑黄金，具有增强记忆，提高智力，降低血脂，调节免疫系统等功效。DHA对婴幼儿的生长发育具有重要的生理作用，可促进胎儿、婴幼儿的智力和视力发育，因此在婴幼儿配方食品中添加DHA越来越受到重视。微藻产DHA油脂中多不饱和脂肪酸的含量占70％以上，由于其富含顺式双键，在脱色及脱臭过程中由于长时间的高温作用，不饱和脂肪酸的顺式双键会转化成相反的形式，从而使反式脂肪酸的含量增加。反式脂肪酸很难被人体消化，容易导致生理功能出现多重障碍：降低记忆力；引起发胖；引发冠心病；影响生长发育及男性生育能力。因此在DHA油脂精制的脱色及脱臭环节要避免DHA油脂在高温下长时间接触。微藻产DHA油脂因其不饱和度极高，易氧化产生腥异味；又因其富含类胡萝卜素而色泽较深。为了降低色泽及腥异味，通常脱色工艺采取真空条件下，100～120℃下脱色2～3小时，此法只能部分降低油脂中的色素、过氧化物及腥臭味。大部分色素还是通过后续脱臭工序中的高温分解得以除去，然后色素分解产物与其它腥臭味物质随着高温水蒸汽馏去；常规的脱臭条件为：150～180℃，高温水蒸汽汽提脱臭3～5小时。此种脱臭工艺能耗大，耗时长。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种脱色柱，可用于微藻产DHA油脂的常温脱色，降低了后续脱臭工艺的温度和时间，避免了高温下多不饱和脂肪酸向反式脂肪酸的转变，并且有效地除去了色素、氢过氧化物及腥异味，提高了DHA油脂的品质。

[0004] 本发明还要解决的技术问题是提供上述脱色柱的制备方法。

[0005] 本发明最后要解决的技术问题是提供利用上述脱色柱进行DHA油脂的常温脱色方法。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

[0007] 一种脱色柱，该脱色柱从柱底至柱顶分别填充活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶；其中，活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物与活化硅胶的质量比为0.5～2∶0.5～1.5∶0.5～1.5∶0.5～2；硅藻土545与活性炭的混合物中，硅藻土545与活性炭的质量比为1∶1～
4；硅藻土545与蔗糖的混合物中，硅藻土545与蔗糖的质量比为1∶1～4；脱色柱高径比为10～20∶1。

[0008] 其中，所述的硅胶为100～400目；所述活性炭为50～200目。

[0009] 上述脱色柱的制备方法，包括如下步骤：

[0010] (1)硅胶经甲醇浸泡后，抽滤回收甲醇，用3～5倍于甲醇体积的去离子水冲洗硅胶，滤去水分后置于100～110℃下加热12～15小时进行活化得到活化硅胶；

[0011] (2)将硅藻土545与活性炭按质量比1∶1～4搅拌混匀得到硅藻土545与活性炭的混合物；将硅藻土545与蔗糖按质量比1∶1～4搅拌混匀得到硅藻土545与蔗糖的混合物；

[0012] (3)将步骤(2)得到的硅藻土545与活性炭的混合物以及硅藻土545与蔗糖的混合物分别浸泡在正己烷中，反复用正己烷洗滤直至洗液检测不到过氧化值(POV)；

[0013] (4)活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶按质量比0.5～2∶0.5～1.5∶0.5～1.5∶0.5～2分别浸泡在正己烷当中；采用湿法填柱，从柱底至柱顶依次填入活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶，脱色柱高径比为10～20∶1；

[0014] (5)用正己烷洗脱色柱直至洗脱液检测不到过氧化值(POV)。

[0015] 步骤(4)中，每层材料填入时加压0.1～0.5Mpa，以使填料压实。

[0016] 利用上述脱色柱进行DHA油脂的常温脱色方法，将碱炼后的DHA油脂按1∶1～4的体积比溶于正己烷中，注入脱色柱中纯氮加压洗脱或者减压抽滤，然后加入正己烷继续洗脱直洗脱液中不含油脂(即将洗脱液滴在滤纸上没有油迹表明洗脱液不含油脂)，收集洗脱液，回收正己烷后得到浅色DHA油脂。

[0017] 其中，加压洗脱的压力条件为0.1～0.5Mpa。

[0018] 其中，减压抽滤的压力条件为-0.05～-0.1Mpa。

[0019] 其中，从洗脱液中回收正己烷的条件为-0.1Mpa，30～60℃。

[0020] 上述脱色工艺得到的浅色DHA油脂经常规工艺进行汽提脱臭，温度为130～150℃，时间30～60分钟，即得DHA精油。

[0021] 本发明采用硅胶作为一种填料是因为其具有极性，其微孔结构易于吸附油脂中的极性组分如游离脂肪酸、磷脂、甘一(二)酯、极性色素、油脂氧化产物等。选择活性炭作为填料是因为其比表面积大，吸附速度快等特点，再加上其本身为一种非极性固体吸附剂，极易吸附油脂中的极性小的组分，如非极性色素、烷烃、气味物质等。硅藻土545具有松散、多孔、吸着力和渗透性强而且颗粒细小等特点，在本发明中其兼有吸附剂和助滤剂两种作用。蔗糖因其结晶颗粒细小坚硬，在本发明中充当助滤剂。因为采用单一硅胶填柱，走样因阻力大而洗脱速度慢，且只能吸附部分色素；采用单一活性炭填柱，同样走柱时阻力大，常温下脱色效果不明显，且洗脱液中有微小活性炭颗粒并伴有特殊的焦炭气味。本发明在层析柱柱顶设置硅胶层在于使油脂中的极性组分优先被吸附；其下再设置硅藻土545/蔗糖混合层在于其助滤作用，减缓单一硅胶走柱时的阻力；再下层设置硅藻土545/活性炭混合层在于吸附油脂中的弱极性组分；最底层再次设置硅胶层在于吸附未除尽的微组分并阻止活性炭颗粒及具有焦炭气味的物质进入最终的洗脱液中，起到再吸附作用。

[0022] 有益效果：本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0023] 1、本发明为微藻产DHA油脂提供了一种低温的多层填料析层析法高效脱色工艺，降低了后续脱臭工序的温度及脱臭时间，避免反式脂肪酸的形成，降低了能耗，并有效地除去了色素、氢过氧化物及腥异味，提高了DHA油脂的品质。

[0024] 2、本发明是基于活化硅胶，硅藻土及活性炭有很强的吸附能力，针对经过脱胶及碱炼工艺的DHA油脂，采用多层填料层析柱于常温加压(或减压抽滤)下进行高效吸附脱色，降低氢过氧化物及腥异味，减少了DHA油脂在后续高温脱臭工序中的停留时间，避免了高温脱色脱臭环节中反式脂肪酸的形成。

具体实施方式

[0025] 根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

[0026] 实施例1：脱色柱的制备。

[0027] (1)120g硅胶(粗孔，100～200目，青岛海洋化工厂)经500mL甲醇浸泡1小时后，抽滤回收甲醇，用4倍于甲醇体积的去离子水冲洗硅胶，滤去水分后置于100～110℃下加热12小时以上进行活化得到活化硅胶；

[0028] (2)将硅藻土545与活性炭按质量比1∶2搅拌混匀得到硅藻土545与活性炭(100目)的混合物；将硅藻土545与蔗糖按质量比1∶2搅拌混匀得到硅藻土545与蔗糖的混合物；

[0029] (3)将步骤(2)得到的硅藻土545与活性炭的混合物以及硅藻土545与蔗糖的混合物分别浸泡在正己烷中，反复用正己烷洗滤直至洗液检测不到过氧化值(POV)；

[0030] (4)将50g活化硅胶、50g硅藻土545与活性炭的混合物、50g硅藻土545与蔗糖的混合物、50g活化硅胶分别浸泡在正己烷当中；采用湿法填柱，选用4cm i.d×60cm层析柱，从柱底至柱顶依次填入活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶，并通过加压(0.05Mpa)洗柱使填料压实。

[0031] (5)用正己烷洗脱色柱直至洗脱液过氧化值为0。

[0032] 实施例2：脱色柱的制备。

[0033] (1)120g硅胶(粗孔，100～200目，青岛海洋化工厂)经500mL甲醇浸泡1小时后，抽滤回收甲醇，用3倍于甲醇体积的去离子水冲洗硅胶，滤去水分后置于100℃下加热12小时以上进行活化得到活化硅胶；

[0034] (2)将硅藻土545与活性炭按质量比1∶1搅拌混匀得到硅藻土545与活性炭(200目)的混合物；将硅藻土545与蔗糖按质量比1∶2搅拌混匀得到硅藻土545与蔗糖的混合物；

[0035] (3)将步骤(2)得到的硅藻土545与活性炭的混合物以及硅藻土545与蔗糖的混合物分别浸泡在正己烷中，反复用正己烷洗滤直至洗液检测不到过氧化值(POV)；

[0036] (4)将20g活化硅胶、60g硅藻土545与活性炭的混合物、20g硅藻土545与蔗糖的混合物、60g活化硅胶分别浸泡在正己烷当中；采用湿法填柱，选用3.5cmi.d×50cm层析柱，从柱底至柱顶依次填入活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶，并通过加压(0.05Mpa)洗柱使填料压实。

[0037] (5)用正己烷洗脱色柱直至洗脱液过氧化值为0。

[0038] 实施例3：脱色柱的制备。

[0039] (1)120g硅胶(粗孔，100～200目，青岛海洋化工厂)经500mL甲醇浸泡1小时后，抽滤回收甲醇，用3倍于甲醇体积的去离子水冲洗硅胶，滤去水分后置于110℃下加热12小时以上进行活化得到活化硅胶；

[0040] (2)将硅藻土545与活性炭按质量比1∶1搅拌混匀得到硅藻土545与活性炭(50目)的混合物；将硅藻土545与蔗糖按质量比1∶2搅拌混匀得到硅藻土545与蔗糖的混合物；

[0041] (3)将步骤(2)得到的硅藻土545与活性炭的混合物以及硅藻土545与蔗糖的混合物分别浸泡在正己烷中，反复用正己烷洗滤直至洗脱液检测不到过氧化值(POV)；

[0042] (4)将60g活化硅胶、15g硅藻土545与活性炭的混合物、15g硅藻土545与蔗糖的混合物、60g活化硅胶分别浸泡在正己烷中；采用湿法填柱，选用3.5cm i.d×50cm层析柱，从柱底至柱顶依次填入活化硅胶、硅藻土545与活性炭的混合物、硅藻土545与蔗糖的混合物、活化硅胶，并通过加压(0.05Mpa)洗柱使填料压实。

[0043] (5)用正己烷洗脱色柱直至洗脱液过氧化值为0。

[0044] 实施例4：DHA油脂的常温脱色。

[0045] 将200g碱炼后的DHA油脂按1∶1的体积比溶于正己烷中，注入实施例1制得的脱色柱中纯氮加压(0.1Mpa)洗脱，然后加入正己烷继续洗脱直洗脱液滴在滤纸上没有油迹，收集洗脱液，45℃下真空(-0.1Mpa)旋转回收正己烷后得到浅色DHA油脂。所得脱色油样在130℃下，汽提脱臭30分钟，即得DHA精油187g。所得精油测定其一级氧化指标(POV)、二级氧化指标(TBARS)、酸价、色素吸光值列于表1，所得精油的脂肪酸组成列于表2。

[0046] 实施例5：DHA油脂的常温脱色。

[0047] 将150g碱炼后的DHA油脂按1∶2的体积比溶于正己烷中，注入实施例2制得的脱色柱中真空抽滤(-0.05～-0.1Mpa)，然后加入正己烷继续洗脱直洗脱液滴在滤纸上没有油迹，收集洗脱液，55℃下真空(-0.1Mpa)旋转回收正己烷后得到浅色DHA油脂。所得脱色油样在150℃下，汽提脱臭30分钟，即得DHA精油141g。所得精油测定其一级氧化指标(POV)、二级氧化指标(TBARS)、酸价、色素吸光值列于表1，所得精油的脂肪酸组成列于表2。

[0048] 对比例1：

[0049] 200g硅胶(200目)经500mL甲醇浸泡后，抽滤回收甲醇，用4倍于甲醇体积的去离子水冲洗硅胶，滤去水分后置于100～110℃下加热12小时以上进行活化得到活化硅胶。取200g活化硅胶浸泡在正己烷中，采用湿法填柱，选用4cm i.d×60cm层析柱，并通过加压(0.05Mpa)洗柱使填料压实。用正己烷洗柱直至洗脱液过氧化值为0。

[0050] 将200g碱炼后的DHA油脂按1∶1的体积比溶于正己烷中，注入上述硅胶柱中纯氮加压(0.1Mpa)洗脱，然后加入正己烷继续洗脱直洗脱液滴在滤纸上没有油迹，收集洗脱液，45℃下真空(-0.1Mpa)旋转回收正己烷后得到浅色DHA油脂。所得脱色油样在130℃下，汽提脱臭30分钟，即得DHA精油183g。所得精油测定其一级氧化指标(POV)、二级氧化指标(TBARS)、酸价、色素吸光值列于表1，所得精油的脂肪酸组成列于表2。结果表明，采用单一硅胶填柱脱色与多层填料脱色方法相比：(1)不能完全降低DHA油脂的POV和TBARS；(2)脱色效果相对较弱；(3)所得DHA精油与碱炼DHA油脂的脂肪酸组成相比，多不饱和脂肪酸总含量略有上升。

[0051] 对比例2：

[0052] 取200g活性炭(100目)浸泡在正己烷中，采用湿法填柱，选用4cm i.d×60cm层析柱，并通过加压(0.05Mpa)洗柱使填料压实。用正己烷洗柱直至洗脱液过氧化值为0。

[0053] 将200g碱炼后的DHA油脂按1∶1的体积比溶于正己烷中，注入上述活性炭柱中[0054] 表1DHA精油与碱炼油的化学性质

[0055]

[0056] 表2DHA精油与碱炼油的脂肪酸组成(面积归一法)

[0057]

[0058] 纯氮加压(0.1Mpa)洗脱，然后加入正己烷继续洗脱直洗脱液滴在滤纸上没有油迹，收集洗脱液，45℃下真空(-0.1Mpa)旋转回收正己烷后得到浅色DHA油脂。所得脱色油