一种从天然维生素E脚料回收d-α-生育酚的方法

摘要

本发明公开了一种利用天然维生素E脚料回收d‑α‑生育酚的方法。以提取天然维生素E后的脚料为原料，利用精馏、离子交换色谱相结合的工艺，制备高含量的d‑α‑生育酚。具体步骤是将脚料通过2级精馏塔分离，以第2级精馏后的重组分为原料经离子交换色谱分离，经过吸附、置换、解析及再生等步骤，最后分子蒸馏后制备得到总生育酚含量≥95.0％，d‑α‑生育酚相对含量≥96.0％的纯天然高α‑生育酚。本发明生产的d‑α‑生育酚与传统的制备方法相比未经过化学方法转型，更加安全，绿色，健康，工艺简便，分离效率高，易于工业化生产，得到的d‑α‑生育酚含量高，成本低，实现了脚料中有效成分的综合利用。

权利要求

1.一种利用天然维生素E脚料回收d-α-生育酚的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将提取天然维生素E后的脚料进行分步精馏分离，得到富集d-α-生育酚的浓缩物，所述提取天然维生素E后的脚料是以植物油脱臭馏出物为原料，经酯化醇解，压滤甾醇后，经分子蒸馏提取天然维生素E，然后经过甲基化转型，有机溶剂萃取甲基化转型之后的中间体，提取中间体后所得的剩余物即为提取天然维生素E后的脚料；其中，所述分步精馏包括以下步骤：(1.1)第1级精馏，将提取天然维生素E后的脚料进行第1级精馏，以分离一部分低沸点的植物烃及低碳链的醇、醛及酮杂质；其中：在10-100Pa真空度，加热温度为200-220℃，塔顶温度为140-180℃下，进行第1级精馏，得到第1级d-α-生育酚的浓缩物；以及(1.2)第2级精馏，将第1级d-α-生育酚的浓缩物进行第2级精馏，以提取富集d-α-生育酚浓缩物，其中：在10-100Pa真空度，加热温度为220-260℃，塔顶温度为180-220℃下，进行第2级精馏，得到富集d-α-生育酚的浓缩物；以及(2)将步骤(1)中获得的所述富集d-α-生育酚的浓缩物利用强碱性阴离子交换色谱分离，以提纯d-α-生育酚；其中，所述离子交换色谱包括以下步骤：(2.1)将所述富集d-α-生育酚浓缩物的重量和乙醇水溶液的体积比按照克/毫升为1︰

3-10，于40-60℃的条件下充分溶解，然后降温至5-10℃，养晶24h后，过滤滤去乙醇不溶物；

(2.2)将步骤(2.1)过滤后的溶液通入强碱性阴离子交换树脂柱吸附，吸附时间在1-

8h；

(2.3)再用乙醇水溶液冲洗强碱性阴离子交换树脂柱，以洗去强碱性阴离子交换树脂不吸附的甾醇、蜡质及脂肪酸甲酯组份；

(2.4)用二氧化碳乙醇水溶液对强碱性阴离子交换树脂柱进行解吸，收集解吸的生育酚组分，回收溶剂后分子蒸馏得到d-α-生育酚产品；以及(2.5)用碱性水溶液冲洗层析柱，使强碱性阴离子交换树脂上残留的少量杂质解吸出来，再利用去离子水洗涤柱子至中性，最后用乙醇水溶液置换柱子中的水分后，树脂可重复利用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1.1)中，在20-40Pa真空度，加热温度为

200-220℃，塔顶温度为160-180℃下进行第1级精馏；步骤(1.2)中，在10-20Pa真空度，加热温度为220-260℃，塔顶温度为200-220℃下，进行第2级精馏。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙醇水溶液中，水的体积百分数在1-

10％之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述碱性水溶液的质量浓度为3-8％之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳乙醇水溶液为2L，4BV二氧化碳95-99％乙醇溶液。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强碱性阴离子交换树脂为大孔型或凝胶型强碱性阴离子交换树脂，其型号为：HZ202、LS202、JK206及201*7。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生育酚中总生育酚含量≥95.0％，d-α-生育酚相对含量≥96.0％。

说明书

一种从天然维生素E脚料回收d-α-生育酚的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及天然维生素E的生产方法，具体地说是从提取天然维生素E后的脚料中制备高含量d-α-生育酚单体的方法。技术背景

[0002] 天然维生素E(Vitamin E，简称VE)，又名抗不育维生素，是生育酚和生育三烯酚以及具有d-α-生育酚活性衍生物的总称，广泛存在于动植物脂肪、脏器、植物油料和叶绿植物中。工业上天然VE是使用富含天然生育酚的大豆油等植物油脱臭馏出物为原料，经过系列转化、分离、蒸馏浓缩所得。天然VE具有提高生育率、抗氧化等多种功效，广泛用于药品、食品、保健食品和化妆品。目前全球天然VE 系列产品年需求量约5000-8000吨，我国年产量约2000吨，产值约 10亿元。

[0003] 混合生育酚主要从母育酚衍生而来的4种生育酚同系物组成，包括：d-α-生育酚、d-β-生育酚、d-γ-生育酚及d-δ-生育酚，它们都带有饱和的C16侧链，仅在苯环上甲基的数目和位置上存在着差异，4种生育酚的具体结构如下所示。

[0004]

[0005] 虽然它们的结构极其相似，但生物活性却不相同，其中d-α-生育酚(活性假设为100)＞β-生育酚(活性为10-50)＞γ-生育酚(活性为10)＞δ-生育酚(活性为1)。抗氧化活性在体内差异不大，但是在体外，特别是在高温下其抗氧化能力依次为：δ-生育酚＞γ-生育酚＞β-生育酚＞α-生育酚，这点恰好与生理功能相反，所以有必要将其分离，开发不同的用途。例如d-α-生育酚由于其生物活性高可以作药品和生命营养品补充剂，可预防动脉硬化，脑溢血、糖尿病及心脏病等疾病，而d-δ-生育酚由于其体外抗氧化活性高可以作为天然抗氧化剂使用。

[0006] d-α-生育酚的制备一般以大豆油脱臭馏出物为原料，通过提取得到含有各种同系物的混合生育酚。但是一般大豆油脱臭馏出物中混合生育酚中d-α-生育酚相对含量在10-15％左右，因此必须经过适当的处理，才能得到高纯度的d-α-生育酚。目前从混合生育酚中获得高纯度d-α-生育酚主要有两类方法，一是化学转型法，二是色谱分离法。

[0007] 专利US 2486539、US 2486542、US 4239691等均采用转型将β、γ和δ转化为d-α-生育酚，得到高纯度的d-α-生育酚，但由于在生产过程中存在化学反应，强行改变分子结构，破换了d-α-生育酚原有的生理活性和天然属性，只能称之为“半天然”生育酚。

[0008] 专利CN102382095、CN104130233、CN101220018等采用离子交换色谱或模拟移动床色谱分离混合生育酚、得到高纯度的d-α-生育酚、d-γ-生育酚和d-δ-生育酚，由于各个生育酚同系物结构差异小，需要消耗大量的填料和溶剂，分离成本高，过程复杂，因此不易于工业化应用。

发明内容

[0009] 针对现有技术从脱臭馏出物中制备d-α-生育酚局限性，本发明提供一种天然维生素E脚料中回收d-α-生育酚的方法。所述的提取天然维生素E后的脚料来自于以下过程：以植物油脱臭馏出物为原料，经酯化醇解，压滤甾醇后，经分子蒸馏提取天然维生素E，然后经过甲基化转型，有机溶剂萃取甲基化转型之后的中间体，提取中间体后所得的剩余物即为提取天然维生素E后的脚料，此脚料中含有未发生化学法转型的d-α-生育酚、植物烃、脂肪酸甲酯、甾醇等成分。中国专利CN102584771、CN102633766及公开文献《天然维生素E的浓缩与转型》均详细描述上诉天然维生素E的甲基化转型的原理、反应过程及未发生甲基化反应d-α-生育酚的去向。本专利的脚料来源就是上诉公开文献及专利中提到的未发生反应的d-α-生育酚。

[0010] 本发明目的是从天然VE脚料中回收未发生化学转型的d-α-生育酚，并以此为原料利用精馏和离子交换色谱制备一种不通过化学转型的纯天然d-α-生育酚。

[0011] 本发明的技术方案：一种利用天然维生素E脚料回收d-α-生育酚的方法，其方法步骤和工艺条件为：(1)将提取天然维生素E后的脚料进行分步精馏，得到富集d-α-生育酚的浓缩物；(2)将步骤(1) 中获得的所述d-α-生育酚的浓缩物利用强碱性阴离子交换色谱分离，以提纯d-α-生育酚。步骤(1)中分步精馏参照中国专利 CN201410427299.9中所述的分步精馏过程，在此全文应用。

[0012] 其中，步骤(1)中分步精馏通过如下所述实现：(1.1)将提取天然维生素E后的脚料进行第1级精馏，以分离一部分低沸点的植物烃及低碳链的醇、醛及酮杂质；其中：在10-100Pa真空度，加热温度为200-220℃，塔顶温度为140-180℃下，进行第1级精馏，得到第1级d-α-生育酚的浓缩物；(1.2)第2级精馏，将第1级d-α-生育酚的浓缩物进行第2级精馏，以提取富集d-α-生育酚浓缩物(主要分离高沸点植物烃如角鲨烯，而留下生育酚及部分甾醇等重组分)，其中：在10-100Pa真空度，加热温度为220-260℃，塔顶温度为180-220 ℃下，进行第2级精馏，得到富集d-α-生育酚的浓缩物；

[0013] 其中，步骤(2)离子交换色谱通过以下方式实现：所述离子交换色谱包括以下步骤：(2.1)将所述富集d-α-生育酚浓缩物和乙醇水溶液按1∶3-10(克：毫升)于40-60℃的条件下充分溶解，然后降温至5-10℃左右，养晶24h后，过滤滤去乙醇不溶物；(2.2)将步骤(2.1)过滤后的溶液通入强碱性阴离子离子交换树脂柱吸附，吸附时间在1-8h；(2.3)再用乙醇水溶液冲洗强碱性阴离子离子交换树脂柱，以洗去强碱性阴离子离子交换树脂不吸附的甾醇、蜡质及脂肪酸甲酯组份；(2.4)用二氧化碳乙醇水溶液对强碱性阴离子离子交换树脂柱进行解吸，收集解吸的生育酚组分，回收溶剂后分子蒸馏得到高含量的d-α-生育酚产品；(2.5)用碱性水溶液冲洗层析柱，使强碱性阴离子离子交换树脂上残留的少量杂质解吸出来，再利用去离子水洗涤柱子至中性，最后用乙醇水溶液置换柱子中的水分后，树脂可重复利用。

[0014] 本发明的优选技术方案中，步骤(1.1)中，在20-40Pa真空度，加热温度为200-220℃，塔顶温度为160-180℃下进行第1级精馏；步骤(1.2)中，在10-20Pa真空度，加热温度为220-260℃，塔顶温度为200-220℃下，进行第2级精馏。

[0015] 本发明的优选技术方案中，所述乙醇水溶液中，水的体积百分数在1-10％之间。

[0016] 本发明的优选技术方案中，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液。

[0017] 本发明的优选技术方案中，所述碱性溶液的质量浓度为3-8％之间。

[0018] 本发明的优选技术方案中，所述二氧化碳乙醇水溶液为2L，4BV 二氧化碳95-99％乙醇溶液。

[0019] 本发明的优选技术方案中，所述强碱性阴离子离子交换树脂为大孔型或凝胶型强碱性阴离子交换树脂，其型号为：HZ202、LS202、 JK206及201*7。

[0020] 本发明的优选技术方案中，所述高含量生育酚中总生育酚含量≥ 95.0％，d-α-生育酚相对含量≥96.0％。

[0021] 本申请人在长期天然维生素E的生产及研发过程中发现，胺甲基化-萃取反应制备高d-α-生育酚过程中，原料中的d-α-生育酚并未发生反应而损失于萃取后的脚料中，造成胺甲基化反应收率偏低，原料中d-α-生育酚无法利用。本专利提供一种从该部分脚料中回收d-α- 生育酚的方法，该脚料是提取纯天然d-α-生育酚重要原料来源。所以针对这一特殊的资源，本申请人寻找到合适的分离纯化的方法及条件。本发明的高纯度d-α-生育酚的提取方法，是综合精馏和离子交换色谱法等分离手段，发挥各自的优点，从而提取出高含量的d-α-生育酚精品。该工艺流程简单，分离效率及回收率较高，实现了脚料中有效成分的综合利用。本发明的有益效果如下：1)本发明以植物油脱臭馏出物提取天然维生素E后的脚料为原料直接提取，未经过化学转型反应，与传统工艺相比更加绿色、健康及环保，符合人们对纯天然绿色食品的要求。2)本发明利用提取天然维生素E后的脚料为原料，实现了资源的综合利用，降低了生产成本，减少浪费。3)本发明使用了离子交换色谱操作简单，树脂可重复使用，易于大规模生产。

附图说明

[0022] 图1为本发明的回收d-α-生育酚的方法的示意图。

具体实施方式

[0023] 以下为本发明的具体实施方式，所述实施方式是为进一步描述本发明，而不是限制本发明。

[0024] 实施例1：脚料第1级精馏步骤(1.1)

[0025] 如图1所述，在1L的圆底三角烧瓶中加入脚料(来源于胺甲基化反应萃取过程中未转型的d-α-生育酚，具体可参见中国专利 CN102633766)500g，其中总生育酚含量10.2％，d-α-生育酚相对 97.5％。利用内径2.6mm，高700mm的玻璃精馏塔，塔内装填 30mm*30mm不锈钢θ环，塔外带镀银夹套并利用电加热套保温，变压器控制加热套加热功率，回流比控制器。在塔顶20-40Pa的真空度下进行精馏。釜温200℃，塔顶温度160℃，调节合适的回流比，蒸馏出315g轻组分，剩余177g重组分，损失8g。各组分中总生育酚含量及收率见表1(实施例1试验结果)；

[0026] 表1

[0027]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 500 10.2 97.5 100
轻组分 315 0 0 0
重组分 177 27.2 97.4％ 94.4％

[0028] 实施例2：脚料第1级精馏步骤(1.1)

[0029] 如图1所述，在1L的圆底三角烧瓶中加入脚料(来源于胺甲基化反应萃取过程中未转型的d-α-生育酚，参见中国专利 CN102633766)(500g，其中总生育酚含量15.8％，d-α-生育酚相对 96.2％。利用内径2.6mm，高500mm的玻璃精馏塔，塔内装填 30mm*30mm不锈钢θ环，塔外带镀银夹套并利用电加热套保温，变压器控制加热套加热功率，回流比控制器。在塔顶20-40Pa的真空度下进行精馏。釜温190℃，塔顶温度160℃，调节合适的回流比，蒸馏出286g轻组分，剩余207g重组分，损失7g。各组分中总生育酚含量及收率见表2(实施例2试验结果)；实施例3条件为：塔顶真空度10Pa，釜温200℃，塔顶140℃，调节合适的回流比，其它条件与实施例2相同，结果见表3；实施例4的条件为：塔顶真空度100 Pa，釜温200℃，塔顶
180℃，调节合适的回流比，其它条件与实施例3相同，结果见表4；

[0030] 表2

[0031]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 500 15.8 96.2 100
轻组分 286 0.3 0 1.1％
重组分 207 36.2 96.4 94.9％

[0032] 表3

[0033]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 500 15.8 96.2 100
轻组分 248 0 0 0
重组分 243 30.9 96.2 94.9

[0034] 表4

[0035]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 500 15.8 96.2 100
轻组分 305 0.8 95.8 3.1
重组分 190 38.7 96.5 93.1

[0036] 实施例5：脚料的第2级精馏步骤(1.2)

[0037] 如图1所述，取实施例1中的重组分300g引入第2级精馏塔中，其中塔内经2.6mm，塔高350mm，塔内装填30mm*30mm不锈钢θ环，塔外带镀银夹套并利用电加热套保温，变压器控制加热套加热功率，回流比控制器。在10-20Pa的真空条件下，釜温240℃，塔顶温度210℃，蒸馏出绝大部分角鲨烯。蒸馏出128g轻组份，残余167g 重组份，损失5g。各组分中总生育酚含量及收率见表5(实施例5 试验结果)；

[0038] 表5

[0039]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 300 29.2 97.4 100
轻组分 128 1.7 97.0 4.2
重组分 167 49.1 97.5 93.6

[0040] 实施例6：脚料的第2级精馏步骤(1.2)

[0041] 400g步骤(1.1)的重组分，其中总生育酚含量36.5％，d-α-生育酚相对96.4％，引入第2级精馏塔中，其中塔内经2.6mm，塔高 350mm，塔内装填30mm*30mm不锈钢θ环，塔外带镀银夹套并利用电加热套保温，变压器控制加热套加热功率，回流比控制器。在 15-20Pa的真空条件下，釜温250℃，塔顶温度220℃，蒸馏出绝大部分角鲨烯。蒸馏出157g轻组份，残余234g重组份，损失9g。各组分中总生育酚含量及收率见表6(实施例6试验结果)；实施例7 条件为：塔顶真空度100Pa，釜温220℃，塔顶180℃，调节合适的回流比，其它条件与实施例6相同，结果见表7；实施例8条件为：塔顶真空度100Pa，釜温260℃，塔顶180℃，调节合适的回流比，其它条件与实施例7相同，结果见表8；

[0042] 表6

[0043]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 400 36.5 96.4 100
轻组分 157 2.8 96.0 3.0
重组分 234 57.6 96.5 92.3

[0044] 表7

[0045]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 400 36.5 96.4 100
轻组分 15 0 0 0
重组分 378 36.9 96.4 95.3

[0046] 表8

[0047]组分 质量(g) 总生育酚含量(％) d-α-生育酚相对含量(％) 生育酚收率(％) 原料 400 36.5 96.4 100
轻组分 25 0 0 0
重组分 365 37.8 96.5 94.5

[0048] 实施例9：离子交换色谱提取步骤(2)

[0049] 如图1所述，多次上述操作步骤后，取第2级精馏后的重组分 100g(总生育酚含量56.3％，d-α-生育酚相对96.5％)用500ml95％乙醇溶解，于40-60℃的条件下充分溶解，然后降温至5-10℃左右，养晶24h后，过滤滤去乙醇不溶物。将上述冷析过滤后的溶液于常温下上离子交换树脂色谱吸附柱(φ50mm*600mm)，色谱柱内装填强碱性阴离子交换树脂HZ2020.5L(此处0.5L视为1BV)，树脂事先经过转型处理，转型为-OH型，并用水洗涤至中性，吸附时间在 1-8h；再用95％乙醇置换出树脂中的水分。上样吸附完毕后，用3L (6BV)95％乙醇冲洗树脂未吸附的洗杂，最后用2L(4BV，BV为柱床沉降体积)二氧化碳95％乙醇溶液解吸，减压回收溶剂，分子蒸馏后得到51.2g浓缩物，其中总生育酚含量为97.7％，d-α-生育酚相对含量为96.2％，此步骤总生育酚收率为88.9％。最后用3BV 4％氢氧化钠水溶液再生，
4BV 95％乙醇置换树脂中的水分后树脂即可重复使用。

[0050] 实施例10-13：

[0051] 实施例10-13为分别按实施例9中的步骤通过离子交换色谱制备d-α-生育酚，其结果见下表9(实施例10-13试验结果)：

[0052] 表9：

[0053]

[0054] 上文中描述了本发明的具体实施方式，但是在本领域中的普通技术人员能够理解，不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换，这些变更和替换都落在本发明权利要求书限定的范围内。