Способ получения липидов из растительного сырья Советский патент 1988 года по МПК C11B1/10 

оо

Oi

Изобретение относится к масложи- ровой промышленности и биотехнологии и касается получения липидов.

Цель изобретения - расширение функционахгьных возможностей способа и повышение выхода нейтральных липидов.

Способ осуществляют следующим образом. ,

На первой ступени процесса для выделения фракции нейтральных; липидов, которые представлены в основном свободными липидами, связанными с материалом за счет гидрофобных взаимо- действий, твердый материал обрабатывают липофильным растворителем, В качестве растворителя могут быть использованы г-гексан, бензин, петро- лейный эфрф, а также хлорсодержащие углеводороды: хлороформ,дихлорэтан, четыреххлористый углерод и др,,В конце первой ступени экстракции для достижения наиболее полного отделения мисцеллы от твердого материала и для обеспечения практически полного осаждения частиц твердой фазы из мисцел- лы к суспензии твердого материала в растворителе добавляют воду в количестве 20-80% к массе твердого мате- риала. В результате пропитки водой частиц твефдой фазы и вытеснения из внутренних ее пор концентрированной мисцеллы образуется гетерогенная система., которая расслаивается на две фазы;: тяжелую, содержащую воду и про питанные водой частицы твердого материала, и легкую, представляющую собо раствор извлеченных нейтральных липидов в липофильном растворителе и не содержащую частиц твердого материала

.Введение воды в количествеj меньшем, чем 20% к массе твердой Лазы, не обеспечивает равномерной пропитки всего материала, в. результате чего мисцелла оказывается загрязненной частицами твердого материала о Добавление воды в количестве 5 большем, чем 80% к массе твердого материала, приводит к его переувлажнению что ухудшает условия экстракции на после дующих ступенях процесса. После окончания обработки и расслоения смеси на две фазы легкую фазу декантиругот и направляют на дистилляцию, в результате которой получают готовьй кон- центрат нейтральньсх липидов,содержащи триглицериды, воска, стерины,,эфирь сте- ринов и т,д.

На второй стадии экстрагируют фос- фолипиды, которые представлены в основном липидами, связанными с материалом за счет полярных электростатических взаимодействий. Для их извлечения к твердому материалу, полученному после отделения на первой ступени липофильной мисцеллы и содержащему воду,добавленную на первой ступени, добавляют липофильный растворитель, используемьш на первой ступени, и гидрофильный растворитель, в качестве которого может быть применен алифатический спирт, Липофильный и гидрофильньш растворители добавляют к смеси твердого материала с водой в количестве, достаточном для образования гетерогенной смеси, расслаивающейся на две фазы: тяжелую, обогащенную водой и содержаидую весь твердый материал, и легкую, обогащенную липофильным растворителем и содержащую извлеченные фосфолипиды.

Проведение экстракции в трехком- понентной системе, содержащей липофильный компонент, гидрофильный компонент и воду позволяет извлечь из твердого материала фосфолипиды. Проведение экстракции в гетерогенной системе растворителей обеспечивает получение мисцелл высокой степени чистоты по содержанию частиц твердой фазы и практически полное отделение мисцеллы от твердого материала. Используемая система растворителей содержит липофильньй j гидрофильньш компоненты и воду в количествах, соответственно 30-90, 5-50 и 5-30 мас.%. Применение смесей с содержанием липофильного компонента выше 90 мас,% или гидрофильного компонента выше 50 мае,% при содержании воды ниже 5 приводит к переходу смеси из гетерогенной в гомогенную, а применение смесей с содержанием липофильного компонента ниже 30 мас.% или гидрофильного компонента ниже 5 мас.% при содержании воды Bbmie 30 мас,% резко снижает эффек- тивность процесса ввиду того, что эти смеси отличаются низкой экстрагирующей способностью по отношению к липидам.

После окончания обработки легкую липофильную фазу отделяют декантацией и направляют на дистилляцию, в результате чего получают готовьм концентрат фосфолипидов, Тяжелая водная

фаза гетерогенной смеси остается вместе с твердым материалом и используется на третьей ступени процесса.

На третьей ступени проводят извлечение из твердого материала липидов, оставшихся после первых двух ступеней и представленных в основном липи- дами, связанными с материалом за счет ковалентных связей - так называемых прочносвязанных липидов. Для этого осуществляют одновременный гидролиз прочносвязанных липидов до жирных кислот и их экстракцию в четырехком- понентной гетерогенной системе, содержащей растворители, используемые на второй ступени экстракции, и кислоту (уксусную, щавелевую, соляную, серную, азотную и др.). Четырехком- понентную систему получают путем добавления к суспензии твердого материала в тяжелой фазе мисцеллы, оставшейся после экстракции на второй ступени, кислоты и конденсата легкой

пользуют биомассу дрожжей, выращенных на н-парафинах и высушенных.

Биомасса характеризуется следую- щими показателями, мас.%:

Влажность 9,2

Сырой протеин 58,7

Липиды1 -, 5

На первой ступени экстракции на- 0 веску биомассы в количестве 200 г обрабатывают при перемешивании в течение 40 мин 500 мл н-гексана, затем к суспензии добавляют 160 мл воды, что соответствует 80% к массе твердой фа- 5 зы.В результате образовьшается гетерогенная система, которая расслаивается на легкую гексановую фазу, содер- жащую извлеченные липиды, и тяжелую водную, содержащую весь твердьй мате- 0 риал. Содержание частиц биомассы в гексановой мисцелле составляет менее 0,01%. Гексановую мисцеллу декантируют и упаривают. В результате получают концентрат нейтральных липидов в

Изобретение относится к масло- жировой промьшленности и касается получения ЛИПИДОВ. Пелью изобретения является расширение функциональных возможностей способа и повьшение выхода нейтральных липидов. Это достигается тем, что сырье обрабатывают органическим растворителем, выбранным из ряда липофильных с образованием суспензии, в которую добавляют воду в количестве от 20 до 80% к массе сырья, разделяют ее с получением шрота и мисцеллы, шрот обрабатывают смесью, состоящей из лштофильного, гидрофильного растворителей и воды при их соотношении от 30 до 90, от 5 до 50 и от 5 до 30 (мас..%) с получением мисцеллы, содержащей фосфоли- пиды, и твердого остатка, с последующей повторной обработкой данной смесью, в которую дополнительно вводят органическую кислоту в количестве от 2,0 до 15% к массе твердого остатка, с получением соответствующей фракции мисцеллы, содержащей свободные жирные кислоты, а затем полученные мисцеллы направляют на дистилляцию. (О

фазы мисцеллы, получаемого после дис- 25 количестве 18 г.

тилляции мисцеллы второй ступени экстракции.

Количество добавляемой кислоты находится в пределах 2,0-15,0% к массе твердого материала. Добавление меньших, чем 2,0% количеств кислоты не обеспечивает полный гидролиз всех липидов до жирных кислот, а при использовании слабьк кислот полньш гидролиз липидов происходит только при введении их в количестве 10-,15%. В результате гидролиза липидов, находящихся в твердом материале, образуются свободные жирные кислоты, которые легко извлекаются и концентрируются в легкой липофильной фазе гетерогенной мисцеллы. После окончания обработки легкую фазу отделяют декантацией и направляют на дистилляцию, в резуль30

35

40

Полученный концентрат характеризуется следующими показателями,мае.

Триглицериды

Воска и эфиры

стеринов

Стерины и диглицериды

Жирные кислоты

Углеводороды

Фо сфолипиды

На второй стадии экстракции к суспензии биомассы в воде добавляют 160 г н-гексана и 213 г изопропилово- го спирта. В результате образовывается гетерогенная система растворите- ;лей, содержащая гексан, изопропанол и воду в количествах 30, 40 и 30 мас.% соответственно. Обработку осуществляют при перемешивании в те66,0

11,5

13,2 1.2 4,6 3,5

50

тате которой получают готовый концен- с чение 40 мин. После окончания переме- трат жирных кислот. Твердый материал шивания смесь расслаивается на легкую высушивают от растворителя и получа- Фазу, обогащенную гексаном и содержа- ют полностью обезжиренный белковый продукт. Таким образом, в конце процесса получают четьфе целевых продукта: концентрат нейтральных липидов, концентрат фосфолипидов, концентрат жирных кислот и обезжиренный белковый продукт.

Пример 1, Для получения концентратов нейтральных липидов, фосфолипидов, свободных жирных кислот и обезжиренного белкового продукта ис55

щую извлеченные липиды, и тяжелую фазу, обогащенную водой и содержащую биомассу. Концентрация частиц твердой фазы в легкой фазе мисцеллы менее 0,01%. Легкую фазу мисцеллы декантируют и упаривают, в результате чего получают концентрат фосфолипидов в количестве 8,5 г.

Полученный концентрат характеризуется следующими показателями, мас.%:

0

5

0

Полученный концентрат характеризуется следующими показателями,мае.

Триглицериды

Воска и эфиры

стеринов

Стерины и диглицериды

Жирные кислоты

Углеводороды

Фо сфолипиды

На второй стадии экстракции к суспензии биомассы в воде добавляют 160 г н-гексана и 213 г изопропилово- го спирта. В результате образовывается гетерогенная система растворите- ;лей, содержащая гексан, изопропанол и воду в количествах 30, 40 и 30 мас.% соответственно. Обработку осуществляют при перемешивании в те66,0

11,5

13,2 1.2 4,6 3,5

чение 40 мин. После окончания переме- шивания смесь расслаивается на легкую Фазу, обогащенную гексаном и содержа-

щую извлеченные липиды, и тяжелую фазу, обогащенную водой и содержащую биомассу. Концентрация частиц твердой фазы в легкой фазе мисцеллы менее 0,01%. Легкую фазу мисцеллы декантируют и упаривают, в результате чего получают концентрат фосфолипидов в количестве 8,5 г.

Полученный концентрат характеризуется следующими показателями, мас.%:

Фосфолипиды 77,4

Воска и эфиры

стеринов0,4

Стерины и диглицериды1,5

Триглицериды 4,5

Жирные кислоты 3,3

Углеводороды 12,9

На третьей стадии экстракции к суспензии биомассы в тяжелой фазе добавляют 4 г (2% к массе тяжелой фазы) концентрированной НС1 и перемешивают смесь в течение 30 мин, а затем к смеси добавляют конденсат легкой фазы, полученный после упаривания мисцеллы второй ступени экстракции, и продолжают перемешивание в течение 40 мин. После окончания перемешивания смесь расслаивается на легкую фазу, обогащенную гексаном и содержащую извлеченные липиды, и тяжелую фазу, обогащенную водой и содержащую всю биомассу. Концентрация частиц биомассы в гексановой фазе не превышает 0,015%. Легкую фазу декантируют и упаривают, в результате чего получают концентрат свободных жирных кислот в количестве 3,1 г. Суспензию биомассы в тяжелой фазе мисцеллы обрабатывают щелочью (NaOH) для нейтрализации кислоты и высушивают. В результате получают обезжи- ренньш белковый продукт, который характеризуется следующими показателями, мас.%:

Влажность 12,3

Сырой протеин 68,6

ЛипидыСледы

Известньй способ позволяет получать твердый материал с остаточным содержанием липидов 1,0-1,5% и мис- целлу с содержанием твердых частиц в пределах 2,0-5,0%.

Пример 2. Для получения концентрата нейтральных липидов, фосфо- липидов, жирных кислот и обезжиренного белкового продукта используют лепесток, полученный из семян сои. Лепесток получают в процессе дробления семян, увл,ажнения их до 11%, нагрева до 65°С и обработки их на плющильном парном вальцевом станке. Лепесток ха рактеризз ется следующими показателями, мас.%: I

Влажность10,5

Сырой протеин 42,0 Липиды21,3

На первой .ступени экстракции навеску лепестков в количестве 200 г обрабатывают в течение 40 мин 500 мл экстракционного бензина, затем к смеси добавляют 40 мл воды (20% к массе твердой фазы). Смесь расслаивается на две фазы: бензиновую и водную. Содержание частиц твердой фазы в бензиновой части менее 0,01%, Бензиновую фазу декантируют и испаряют. В результате получают концентрат нейтральных липтедов в количестве 31 г.

Полученный койцентрат содержит

99,5% нейтральных липидов и 0,5% фосфолипидов.

На второй ступени экстракции к суспензии лепестка в воде добавляют 720 г экстракционного бензина и 40 г

этилового спирта. В результате получают гетерогенную систему растворителей, содержащую бензин, этанол и воду в количествах соответственно 90,0, 5,0 и 5,0 мас.%. Концентрация твердых частиц в бензиновой фазе менее 0,01%. Бензиновую фазу мисцеллы упаривают, в результате чего получают концентрат фосфолипидов в количестве 2,2 г. Полученный концентрат содержит 83,7% фосфолипидов и 16,3% три- глицеридов.

На третьей ступени обработки к суспензии твердого материала в тяжелой фазе добавляют 20 г уксусной кислоты (15% к массе твердой фазы) и продолжают обработку в течение 30 мин, а затем к смеси добавляют конденсат, полученный после упаривания бензиновой фазы мисцеллы второй

ступени. Обработку-продолжают еще 40 мин, после чего бензиновую фазу декантируют и упаривают. В результате получают концентрат жирных кислот в количестве 7,-4 г. Суспензию твердого

материала в тяжелой фазе мисцеллы для нейтрализации кислоты обрабатывают щелочью (кон) и высушивают, В результате получают обезжиренный белковый продукт, который характеризуется следующими показателями, мас,%: Влажность 8,2 Сырой протеин 54,0 ЛипидыСледы

55

Пример 3. Для получения концентрата нейтральных липидов, фосфолипидов, жирных кислот и обезжиренного белкового продукта используют белковый изолят, полученный из био7

массы дроткжей, выращенных на н-пара- финах и высушенных лиофильно.

Белковый изолят характеризуется следующими показателями, мас.%: Влажность7,8

Сырой протеин 69,0 Липиды18 0

На первой ступени экстракции навеску изолята в количестве 200 г обрабатывают при перемешивании в течение 40 мин 500 мл петролейного зфи ра, затем к суспензии добавляют 100 мл воды (50% к массе твердой фазы) . Смесь расслаивается на 2 фазы: легкую эфирную и тяжелую водную, содержащую весь обрабатьгеаемый белковый изолят. Содержание твердой фазы в эфирной мисцелле не более 0,01% Эфирную фазу мисцеллы упаривают и получают концентрат нейтральных ли- пидов в количестве 24,6 г. Полученный концентрат характеризуется следующими показ ателями, мае.%:

Триглицериды .70,2

Воска и эфиры

стеринов3,3

Стерины4,1

Жирные кислоты2,4

Фосфолициды1,5

Углеводороды18,5

На второй ступени экстракции к суспензии белкового изолята в воде добавляют 400 г петролейного эфира и 500 г метилового спирта. В результате образовывается гетерогенная система растворителей, содержащая петро лейный эфир, метанол и воду в количествах соответственно 40, 50 и 10 мас.%. После перемешивания суспензии в течение 40 мин легкую фазу отделяют и упаривают. В результате получают концентрат фосфолипидов в количестве 7,2 г. Содержание фосфолипидов в концентрате составляет 74,0%.

На третьей ступени экстракции к суспензии белкового изолята в тяжело фазе мисцеллы добавляют 30 г щавелевой кислоты (15% к массе твердой фазы) и перемешивают смесь в течение 30 мин, а затем к суспензии добавляют конденсат, полученный после упаривания легкой фазы мисцеллы второй ступени экстракции, и продолжают обработку еще 40 мин. Затем легкую фазу декантируют и упаривают, получая в итоге концентрат жирных кислот в количестве 4,1 г. Суспензию

401036

8

белкового изолята в тяжелой фазе нейтрализуют щелочью и высушивают. В результате получают обезжиренный бел- ковый продукт, который характеризуется с; едующимн показателями, мас.%: Влажность 11,0 Сырой протеин 78,8 ЛипидыО 5 2

10 Таким образом, предпагаемый способ позволяет производить селективное извлечение липидов с получением четырех целевых продуктов: концентрата нейтральных липидов (содержание

15 нейтральных липидов 95, 3-99,5%) концентрата фосфолипидов (содержание фосфолипидов 74,0-83,7%), концентрата свободных жирных кислот (содержа-, ние жирных кислот 95-98%) и обезжи20 ренного белкового продукта (содержание остаточных липидов - следы). Предлагаемая технология обеспечивает максимально возможное извлечение липидов из твердой фазы и получение

25 мисцелл высокой степени чистоты по

содержанию частиц твердой фазы (0,1%, -ЧТО в 20-50 раз ниже, чем по известному способу). При этом обеспечивается получение конечных липидных кон30 центратов высокой степени чистоты по содержанию частиц твердой фазы (ОJ2-0,4%, что в 15-20 раз ниже, чем по известному способу).

Tg Формула изобретения

Способ получения липидов из растительного сырья, предусматривающий обработку его органическим растворителем с образованием суспензии,

40 разделения ее с получением шрота и мисцеллы с последующей дистилляцией, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа и повьгашния выхода

4g нейтральных липидов, при обработке органический растворитель используют из ряда липофильных, а перед разделением в суспензию добавляют воду в количестве от 20 до 80% к массе сы50 Рья, при этом шрот дополнительно обрабатывают смесью состоящей из липо- фильного, гидрофильного растворителей и воды при их соотношении от 30 до 90, от 5 до 50 и от 5 до 30 (мас.%)

с получением мисцеллы, содержащей фосфолипиды, и твердого остатка с последующей его повторной обработкой данной смесью, в которую дополнительно вводят органическ то кислоту

9 ,10

в количестве от 2,0 до 15% к массе жащей свободные жирньЕ кислоты, а твердого остатка, с получением соот- затем полученные в обоих случаях ветствующей фракции мисцеллы, содер- мисцеллы направляют на дистилляцию.