Способ получения концентрата фосфолипидов

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве биологически активных добавок к пище и лекарственных средств. Предложен способ получения концентрата фосфолипидов. Способ предусматривает удаление влаги из фосфатидной эмульсии, полученной в результате обработки растительного масла одним из известных способов. При этом удаление влаги осуществляют путем экстракции фосфолипидов из фосфатидной эмульсии сжиженными газами ряда углеводородов, фтор- и хлорфторпроизводных углеводородов при соотношении фосфатидной эмульсии и сжиженных газов 1:3,5, температуре 30-50°С и давлении 1,0-8,0·10⁵ Па. Далее из полученного экстракта фосфолипидов удаляют экстрагент при температуре 5-30°С. Изобретение позволяет сохранить нативные свойства фосфолипидов и повысить биологическую активность конечного продукта. 2 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве биологически активных добавок к пище, лечебно-профилактических и лекарственных средств.

Фосфолипиды - эссенциальные биологически активные вещества, для которых клинически подтверждена гепатопротекторная, антиатерогенная, антиоксидантная, иммуномодулирующая активность. Сумма важнейших физико-химических и биологических свойств фосфолипидов диктует необходимость создания решений по их использованию в качестве вспомогательных веществ в фармацевтической промышленности, в частности при конструировании лекарственных форм целенаправленного транспорта.

Известен патент РФ №2052947, МКИ А 23 D 9/00 на масложировой продукт, имеющий иммуномодулирующие свойства и представляющий собой фосфолипиды, полученные гидратацией нерафинированного растительного масла с последующей сушкой образующейся фосфатидной эмульсии.

Известен способ получения концентратов фосфолипидов, включающий гидратацию нерафинированного масла водой или водными растворами электролитов в количестве 2-6% к массе масла при температуре 45-60°С, отделение образующейся фосфатидной эмульсии, обработку ее при температуре 50-65°С в постоянном электромагнитном поле напряженностью 10-35 или 250-350 кА/м при скорости потока 1,0-2,0 м/с и последующую сушку при температуре 50-65°С (патент РФ №2021999, МКИ А 23 J 7/00, опубл. 30.10.94, бюл. №20). Способ принят нами за прототип.

К общим недостаткам этих способов можно отнести операцию по удалению влаги из фосфатидной эмульсии. Из-за высокой водоудерживающей способности фосфолипидов для удаления влаги требуется применять повышенную температуру и развитую поверхность площади испарения (50-65°С; роторно-пленочный аппарат). Такие условия приводят к интенсивному протеканию процессов гидролиза и окисления (фосфолипиды - термолабильные вещества, аутоокисление активно начинается уже при температуре 50°С, присутствие влаги интенсифицирует реакции окисления и гидролиза). В результате в полученном продукте накапливаются первичные, вторичные продукты окисления, азометины, меланофосфолипиды и др., что делает невозможным использование таких концентратов в производстве биологически активных добавок к пище и лекарственных средств.

Так как главной функцией фосфолипидов является формирование двойного липидного слоя в мембранах клеток (этим, в основном, и обеспечивается их физиологическая активность и медико-фармацевтическая ценность), а фосфолипиды с определенным набором жирных кислот обуславливают в мембране их динамику и подвижность, липид-белковые и межмембранные взаимодействия, фазовые переходы, то необходимо учитывать жирнокислотный состав фосфолипидов, предназначенных для медицинских и пищевых целей. Процессы окисления в первую очередь затрагивают гидрофобную часть молекулы фосфолипидов, а именно - ненасыщенные жирные кислоты (ЖК), и приводят к деструктивным изменениям последних. Следствием накопления вторичных продуктов окисления ЖК является образование шиффовых оснований или азометинов (продукта реакции первичной аминогруппы фосфолипидов и образующихся альдегидов), что приводит к потере дифильности и, соответственно, поверхностно-активных свойств. Кроме того, образующиеся в процессе гидролиза лизоформы фосфолипидов, по некоторым данным, обладают разрушающим действием на мембрану клеток. Эти и многие другие деструктивные явления, происходящие в результате процессов окисления и гидролиза, приводят к снижению или потере биологической активности и медико-фармацевтической ценности фосфолипидов.

Задачей изобретения является сохранение нативных свойств фосфолипидов, повышение биологической активности и обеспечение медико-фармацевтической ценности конечного продукта.

Задача достигается тем, что экстракцию фосфолипидов из фосфатидной эмульсии осуществляют сжиженными газами ряда углеводородов, фтор- и хлорфторпроизводных углеводородов при температуре 30-50°С и соответствующем давлении в зависимости от марки используемого экстрагента, при этом низкие значения теплоты парообразования и температуры кипения и, соответственно, мягкие температурные условия (5-30°С) испарения растворителей из экстрактов позволяют сохранить от разрушения термолабильные соединения. Кроме того, эти галогенированные газы химически индифферентны по отношению к извлекаемым веществам и характеризуются низкой растворимостью воды в них (для фтортрихлорметана она составляет 0,009% при температуре 25°С), что позволяет получить безводные экстракты.

Способ осуществляют следующим образом. Фосфолипиды из фосфатидной эмульсии, полученной в результате гидратации нерафинированного масла (подсолнечного, соевого), экстрагируют сжиженными газами ряда углеводородов, фтор- или хлорфторпроизводных углеводородов в соотношении 1:3,5, при температуре 30-50°С и давлении 1,0-8,0·10⁵ Пa, разделяют фазы, фазу с целевым компонентом подают в испаритель, где из нее удаляют растворитель при температуре 5-30°С. Экстракт вакуумируют при остаточном давлении 0,15 атм, и продувают газообразным СО₂.

Заявляемый способ получения фосфолипидного комплекса поясняется следующими примерами: 1-3 обоснование режимов экстракции с использованием фтортрихлорметана (R 11); пример 4 - экстракция октафторциклобутаном (перфторциклобутаном - R 318 C).

Пример 1. Исходное сырье - фосфатидная эмульсия с массовой долей влаги 71,5%, полученная в промышленных условиях, при гидратации нерафинированного масла подсолнечного. Фосфатидную эмульсию и фтортрихлорметан (R 11) в соотношении 1:3,5 подавали в установку барботажного типа для экстрагирования сжиженным газом с рециркуляцией последнего в замкнутом цикле. Процесс периодический. Стадию экстракции проводили при температуре 20-22°С под давлением 0,89-0,96·10⁵ Па. Разделение фаз на водную и липидно-углеводородную не происходило в течение 6 часов.

Таким образом, осуществление заявляемого способа за граничными значениями параметров не приводит к достижению положительного эффекта или требует больших временных затрат, что неэффективно с точки зрения технологического решения.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но экстракцию проводили при температуре 30°С под давлением 1,26·10⁵ Па в течение 2,5 часов, происходило перераспределение компонентов исходной эмульсии на 4 фракции:

I фракция - (более высокой плотности) содержала полярные и неполярные липиды, после отгонки растворителя массовая доля влаги составила 0,25%;

II фракция - эмульсия с массовой долей влаги - 82,18%;

III фракция - эмульсия с массовой долей влаги - 94,2%;

IV водная фракция с массовой долей сухих веществ (в том числе не липидные компоненты) - 1,4%.

Выход концентрата фосфолипидов (I фракция) в этом случае составил 75,8% от содержания в исходной эмульсии.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но экстракцию проводили при температуре 40°С под давлением 1,75·10 ⁵ Па в течение 1 часа, происходило разделение фаз на водную и липидно-углеводородную фракции:

I фракция - (более высокой плотности) содержала полярные и неполярные липиды, после отгонки растворителя массовая доля влаги составила 0,14%;

II водная фракция с содержанием сухих веществ (в том числе не липидные компоненты) - 2,4%.

Выход целевого продукта (концентрата фосфолипидов) в этом случае составил 96,2% от содержания в исходной эмульсии.

Как видно из примеров, режимы экстракции, приведенные в примере 3, обеспечивают полное разделение исходной эмульсии и экстракцию фосфолипидов.

Отгонку фтортрихлорметана (R 11) из экстракта осуществляли в испарителе при температуре 25±5°С, отходящие пары конденсировали в охлаждаемом конденсаторе, растворитель возвращали в напорные емкости. Экстракт вакуумировали при остаточном давлении 0,15 атм и продували газообразным СО₂.

Основные качественные показатели готового продукта и продукта, полученного по способу-прототипу из одинакового исходного сырья, представлены в табл.1.

В примере 4 дано описание реализации заявляемого способа в оптимальной области параметров экстракции октафторциклобутаном (R 318 С). Октафторциклобутан (R 318 С) относится к классу озонобезопасных веществ (список С приложения №1 постановления Правительства РФ от 8.05.96 № 563), экстрагент является биологически безвредным, по степени воздействия на организм относится к веществам 6-го класса опасности (как и воздух) и используется в качестве пропеллента в фармацевтических аэрозолях, и консерванта в плазмозамещающих растворах медицинского применения.

Пример 4. Фосфатидную эмульсию с массовой долей влаги 71,5%, полученную в промышленных условиях при гидратации нерафинированного масла подсолнечного, и октафторциклобутан (R 318 С) в соотношении 1:3,5 подавали в реактор насосами-дозаторами. В реакторе максимальный контакт фаз достигался с помощью турбулентной мешалки и роторно-пульсационного аппарата. Плунжерным гомогенизатором реакционную смесь в импульсном режиме подавали в разделительную колонну. Весь процесс проходил при температуре 40°С под давлением 4,90·10⁵ Па. Продолжительность цикла составила 45 мин, разделение на водную и липидно-углеводородную фракции проходило в непрерывном режиме работы установки:

I фракция - (более высокой плотности) содержала полярные и неполярные липиды, после отгонки растворителя содержание влаги составило 0,07%;

II водная фракция с содержанием сухих веществ (в том числе не липидные компоненты) - 2,4%.

Выход целевого продукта (концентрата фосфолипидов) в этом случае составил 96,9% (после отгонки растворителя) от его содержания в исходной эмульсии.

Отгонку растворителя осуществляли в испарителе при температуре 5-25°С, так как температура кипения октафторциклобутана (R 318 С) - 5,8°С. Пары растворителя поступали в конденсатор, охлаждаемый холодильным агрегатом, растворитель направлялся на рециркуляцию. Экстракт вакуумировали при остаточном давлении 0,15 атм и продували газообразным СО₂.

Интенсификация процесса экстракции в примере 4 достигается за счет использования растворителя с меньшим значением вязкости и, следовательно, с лучшими диффузионными свойствами, а также за счет “многократной инверсии фаз”, что позволяет сократить время экстракции. Более низкая температура кипения октафторциклобутана (R 318 С) позволяет проводить процесс дистилляции мисцеллы в более мягких температурных условиях, что заметно сказывается на качественных показателях готового продукта, приведенных в таблице 2.

Высокая степень окисленности растительных фосфолипидов в существующих технологиях их производства - это основной ограничивающий фактор широкого использования сырьевых ресурсов (вторичных продуктов) масложировой промышленности для медицинских и фармацевтических целей. Реализация заявляемого способа позволяет получить целевой продукт со значительно меньшей степенью окисленности.

Таким образом, предлагаемый способ получения концентратов растительных фосфолипидов, которые до настоящего времени используются только в пищевой индустрии, за счет обеспечения сохранности нативных свойств фосфолипидов дает возможность производства препаратов с медико-биологическими свойствами, соответствующими требованиям для применения в фармацевтической промышленности и медицине. Кроме того, экстракция сжиженными газами фосфолипидного комплекса в целях сохранения извлекаемых фосфолипидов в нативном состоянии относится к высокоэффективным технологическим процессам, не только улучшающим качество продукции, но и обеспечивающим снижение энергетических и материальных (так как используется замкнутый технологический цикл) затрат.

Формула изобретения

Способ получения концентрата природных фосфолипидов из растительных масел, отличающийся тем, что удаление влаги из фосфатидной эмульсии, полученной одним из известных способов, осуществляют экстракцией фосфолипидов из нее сжиженными газами ряда углеводородов, фтор- и хлорфторпроизводных углеводородов при соотношении фосфатидной эмульсии и сжиженных газов 1 : 3,5, температуре 30-50°С и давлении 1,0-8,0•10 ⁵ Па с последующим удалением экстрагента из экстракта при температуре 5-30°С.