Способ получения липидов из растительного сырья

 

Изобретение относится к масложировой 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 фосфолипиды, 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 11 В 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3987551/28-13 (22) 10 ° 12.85 (46) 07.06.88. Бюл. В 2 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (72) В.В.Солодков, А.Г.Нещадим, А.П.Захарычев, Ю.E.Êàçàíöåâ, Г.Т.Орех и М.Н.Кавелина (53) 665.1 (088.8) (56) Патент СССР М 839443, кл. С 11 В 3/00, 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИПИДОВ ИЗ

РАСТИТЕЛЬНОГО СЬРЬЯ (57) Изобретение относится к масложировой промышленности и касается получения липидов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа и повышение выхода нейтральных липидов. Это дости,.Я0„„1401036 А 1 гается тем, что сырье обрабатывают органическим растворителем, выбранным из ряда липофильных с образованием суспензии, в которую добавляют воду в количестве от 20 до 80Х к массе сырья, разделяют ее с получением шрота и мисцеллы, шрот обрабатывают смесью, состоящей из липофильного, гидрофильного растворителей и воды при.их соотношении от 30 до 90, от

5 до 50 и от 5 до 30 (мас.,X) с получением мисцеллы, содержащей фосфолипиды, и твердого остатка, с последующей повторной обработкой данной смесью, в которую дополнительно вводят органическую кислоту в количестве от

2,0 до 15Х к массе твердого остатка, с получением соответствующей фракции мисцеллы, содержащей свободные жирные кислоты, а затем полученные мисцеллы направляют на дистилляцию.

1401036

Изобретение относится к масложировой промышленности и биотехнологии и касается получения липидов °

Цель изобретения — расширение 3 функциональных возможностей способа и повышение выхода нейтральных липидов.

Способ осуществляют с"ie KIi HM ооразом. 10

Ва первой ступени процесса для выделения фракции нейтральных липидов, которые представлены в основном свободными липидами, связанными с материалом за счет гидроАобных взаимодействий, твердый материал обрабатывают липофильным растворителем. В качестве растворителя могут быть использованы г-гексан, бензин, петролейный эфир, а также хлорсодержащие 20 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 мисцеллы к суспензии твердого материала в растворителе добавляют воду в количестве 20-80% к массе твердого материала. В результате пропитки водой частиц твердой фазы и вытеснения из внутренних ее пор концентрированной мисцеллы образуется гетерогенная сис-. тема, которая расслаивается на две

35 фазы;, тяжелую, содержащую воду и пропитанные водой частицы твердого материала, и легкую, представляюшую собой раствор извлеченных нейтральных липидов в липоАильном pBcTBo çèòåëå и не содержащую частиц твердого материала. .Введение воды в количестве, меньшем, чем 20% к массе твердой Аазы, не обеспечивает равномерной пропитки всего материала, в. результате чего мисцелла оказывается загрязненной частицами твердого материала. Добавление воды в количестве, большем, чем 80% к массе твердо-о материала, приводит к его переувлажнению, что

5Q ухудшает условия экстракции на после-дующих ступенях процесса, После окончания обработки и расслоения смеси на две Аазы легкую Аазу декантируют и направляют на дистилляцию, в результате которой получают готовый концентрат нейтральных липидов, содержаший триглицериды, воска, стерины, эфиры стеринов и т,д.

На второй стадии экстрагируют Аосфолипиды, которые представлены в основном липидами, связанными с материалом за счет полярных электростатических взаимодействий. Пля их извлечения к твердому материалу, полученному после отделения на первой ступени липоАильной мисцеллы и содержащему воду, добавленную на первой ступени, добавляют липоАильный растворитель, используемый на первой ступени, и гидрофильный растворитель, в качестве которого может быть применен алифатический спирт, ЛипоАильный и гидроАильный растворители добавляют к смеси твердого материала с водой в количестве, достаточном для образования гетерогенной смеси, расслаивающейся на две фазы: тяжелую, обогащенную водой и содержащую весь твердый материал, и легкую, обогащенную липофильным растворителем и содержащую извлеченные фосАолипиды.

Проведение экстракции в трехкомпонентной 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. ИспользjjeMBH c c eM pBcTBo рителей содержит липофильный, гидрофильный 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 мас.% при содержании воды ниже 5 ма".7 приводит к переходу смеси из гетерогенной в гомогенную, а применение смесей с содержанием липоАильного компонента ниже

30 мас.% или гидрофильного компонента ниже 5 мас./ при содержании воды выше 30 мас.% резко снижае- эффективность процесса ввиду того. что эти смеси отличаются низкой экстрагирующей способностью по отношению к липидам.

После окончания обработки легкую липоАильную фазу отделяют декантацией и направляют на дистилляцию, в результате чего получают готовнй концентрат фосфолипицов. Тяжелая водная

1401036 фаза гетерогенной смеси остается вместе с твердым материалом и используется на третьей ступени процесса.

На третьей ступени проводят извле5 чение из твердого материала липидов, оставшихся после первых двух ступеней и представленных в основном липидами, связанными с материалом з а счет ковалентных связей — так называемых прочносвязанных липидов. Для этого осуществляют одновременный гидролиз прочносвязанных липидов до жирных кислот и их экстракцию в четырехкомпонентной гетерогенной системе, содержащей растворители, используемые на второй ступени экстракции, и кислоту (уксусную, щавелевую, соляную, . серную, азотную и др.). Четырехкомпонентную систему получают путем добавления к суспензии твердого материала в тяжелой фазе мисцеллы, оставшейся после экстракции на второй ступени, кислоты и конденсата легкой фазы мисцеллы, получаемого после дис- 25 тилляции мисцеллы второй ступени экстракции.

Количество добавляемой кислоты на ходится 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 слабых кислот полный гидролиз липидов происходит только при введе35 нии их в количестве 10-,15 .. В результате гидролиза липидов, находящихся в твердом материале, образуются свободные жирные кислоты, которые легко извлекаются и концентрируются в лег- 40 кой липофильной фазе гетерогенной мисцеллы. После окончания обработки легкую фазу отделяют декантацией и направляют на дистилляцию, в результате которой получают готовый концен- 45 трат жирных кислот. Твердый материал высушивают от растворителя и получают полностью обезжиренный белковый продукт. Таким образом, в конце процесса получают четыре 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 используют биомассу дрожжей, выращенных на н-парафинах и высушенных.

Биомасса характеризуется следующими показателями, мас. .:

l.

Влажность 9,2

Сырой протеин 58,7

Липиды 14,5

На первой ступени экстракции навеску биомассы в количестве 200 г обрабатывают при перемешивании в течение 40 мин 500 мл н-гексяна, затем к суспензии добавляют 160 мл воды, что соответствует 80% к массе твердой фазы. В результате образовывается гетеро- генная система, которая расслаивается на легкую гексановую фазу, содержащую извлеченные липиды, и тяжелую водную, содержащую весь твердый материал. Содержание частиц биомассы в гексановой мисцелле составляет менее

0,01 . Гексановую мисцеллу декантируют и упаривают. В результате получают концентрат нейтральных липидов в количестве 18 г.

Полученный концентрат характеризуется следующими показателями,мас. .:

Триглицериды 66,0

Воска и эфиры стеринов 11,5

Стерины и диглицериды 13,2

Жирные кислоты 1,2

Углеводороды 4,6

Фосфолипиды 3,5

На второй стадии экстракции к суспензии биомассы в воде добавляют

160 r н-гексана и 213 r изопропилового спирта. В результате образовывается гетерогенная система растворителей, содержащая гексан, изопропанол и воду в количествах 30, 40 и

30 мас.% соответственно. Обработку осуществляют при перемешивании 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 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. :

1401036

77,4

10,5

42,0

21,3

Фосфолипиды

Воска и эфиры стеринов 0,4

Стерины и диглицериды 1,5

Триглицериды 4,5

Жирные кислоты 3,3

Углеводороды 12,9

На третьей стадии экстракции к суспензии биомассы в тяжелой фазе добавляют 4 r (2% к массе тяжелой фазы) концентрированной HCl 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 обезжиренный белковый продукт, который характеризуется следующими показателя .ми, мас.%:

Влажность

Сырой протеин

Липиды

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

Пример 2, Для получения концентрата нейтральных липидов, фосфолипидов, жирных кислот и обезжиренного белкового продукта используют лепесток, полученный из семян сои. Лепесток получают в процессе дробления семян, увлажнения их до 11%, нагрева до 65 С и обработки их на плющильном о парном вальцевом станке. Лепесток характеризуется следующими показателями, мас.%:

Влажность

Сырой протеин

Липиды

На первой ступени экстракции навеску лепестков в количестве 200 г обрабатывают в течение 40 мин 500 мл

5 экстракционного бензина затем к смеЭ си 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 липидов в количестве 31 r.

Полученный концентрат содержит

15 99,5% нейтральных липидов и 0,5% фосфолипидов

На второй ступени экстракции к суспензии лепестка в воде добавляют

720 г экстракционного бензина и 40 r этилового спирта. В результате получают гетерогенную систему растворителей, содержащую бензин, этанол и воду в количествах соответственно 90,0, 5 0 5,0 мас.%. Концентрация твер25 дых частиц в бензиновой фазе менее

0,01%. Бензиновую фазу мисцеллы упаривают, в результате чего получают концентрат фосфолипидов в количестве

2,2 r. Полученный концентрат содерЗ0 жит 83,7% фосфолипидов и 16,3% триглицеридов.

На третьей ступени обработки к суспензии твердого материала в тя— желой 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 r. 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

Липиды Следы

Пример 3. Для получения концентрата нейтральных липидов, фосфолипйдов, жирных кислот и обезжиренного белкового продукта используют белковый изолят, полученный из био1401036

55 массы дрожжей, выращенных на н-парафинах и высушенных лиоАильно.

Белковый изолят характеризуется следующими показателями, мас.7,:

Влажность 7,8

Сырой протеин 69,0

Липиды 18,0

Ня первой ступени экстрякции нявеску изолята в количестве 200 г 06рабатывают при перемешивании в течение 40 мин 500 мл петролейного эфира, затем к суспензии добавляют

100 мл воды (507, к массе твердой Аазы), Смесь расслаивается на 2 фазы: легкую эфирную и тяжелую водную, содержащую весь обрабатываемый белковый изолят. Содержание твердой фазы в эфирной мисцелле не более 0,017.

Эфирную фазу мисцеллы упаривают и получают концентрат нейтральных липидов в количестве 24,6 г. Полученный концентрат характеризуется следующими показателями, мас.7:

Триглицериды . 70,2

Воска и эфиры стеринов 3,3

Стерины 4,1

Жирные кислоты 2,4

Фосфолипиды 1,5

Углеводороды 18,5

На второй ступени экстракции к суспензии белкового изолята в воде добавляют 400 r петролейного эфира и 500 r метилового спирта. В результате образовьщается гетерогенная система растворителей, содержащая петролейный эфир, метанол и воду в количествах соответственно 40, 50 и

10 мас.7. После перемешивания суспензии в течение 40 мин легкую фазу отделяют и упаривают. В результате получают концентрат фосфолипидов в количестве 7,2 r. Содержание фосфолипидов в концентрате составляет

74,07.

На третьей ступени экстракции к суспензии белкового изолята в тяжелой фазе мисцеллы добавляют 30 г щавелевой кислоты (157. 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. Затеи легкую фазу декантируют и упаривают, получая в итоге концентрат жирных кислот в количестве 4,1 r. Суспензию белкового изолятя в тяжелой фазе нейтрализуют щелочью и высушивают. В результате получают обезжиренный белковый продукт, который характеризуется следующими показателями, мяс.7,:

Влажность 11,0

Сырой протеин 78,8

Липиды 0,2

Таким образом, предлагаемый способ позволяет производить селективное извлечение липидов с получением четырех целевых продуктов: концентрата нейтральных липидов (содержание нейтральных липидов 95,3-99,57), концентрата Аосфолипидов (содержание фосАолипидов 74,0-83,77), концентрата свободных жирных кислот (содержание жирных кислот 95 †9) и обезжиренного белкового продукта (содержание остаточных липидов — следы).

Предлагаемая технология обеспечивает максимально возможное извлечение липидов из твердой фазы и получение мисцелл высокой степени чистоты по содержанию частиц твердой Аазы (0,17., что в 20-50 раз ниже, чем по известному способу), При этом обеспечивается получение конечных липидных концентратов высокой степени чистоты по содержанию частиц твердой фазы (0,2 — 0,47., что в t5-20 раз ниже, чем по известному способу).

Формула и з обре т е н и я

Способ получения липидов из растительного сырья, предусматривающий обработку его органическим растворителем с образованием суспензии, разделения ее с получением шрота и мисцеллы с последующей дистилляцией, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа и повышения выхода нейтральных липидов, при обработке органический растворитель используют из ряда липоАильных, а перед разделением в суспензию добавляют воду в количестве от 20 до 807 к массе сы— рья, при этом шрот дополнительно обрабатывают смесью, состоящей из липофильного, гидрофильного растворителей и воды при их соотношении от 30 до

90, от 5 до 50 и от 5 до 30 (мяс.7,) с получением мисцеллы, содержащей фосфолипиды, и твердого остатка с последующей его повторной обработкой данной смесью, в которую дополнительно вводят органическую кислоту

1401036

Составитель Е.Буданцева

Техред М.Дидык

Редактор Н.Яцола

Корректор И.Муска

Заказ 2767/26

Тираж 364 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 в количестве от 2,0 до 15Х к массе твердого остатка, с получением соответствующей фракции мисцеллы, содер!

0 жащей свободные жирные кислоты, а затем полученные в обоих случаях мисцеллы направляют на дистилляцию.