海洋及脂类生化产品制备技术DHA

脂类生化产品制备技术第一节脂类的概述脂类包括的范围很广简单地讲脂类化合物确实是普遍存在于生物体中的脂肪及类脂类的能够被有机溶剂提掏出来的化合物这些物质在化学成份和化学结构上也有专门大不同可是它们都有一个一起的特性即不溶于水，性溶剂中用这种溶剂可将脂类化合物从细胞和组织中提膜的重要物质几乎细胞所含有的全数磷脂类都集中在生免机械损伤和避免热量散发等爱惜作用脂类作为细胞表面物质，与细胞的识别(cellrcogntion)、种特异性(speciessspecificity)和组织免疫(tissueimmunity)等有紧密些物质包括某些维生素(vitamins)和激素(horITlone8)等；的3个羟基中有脂有不同的溶解性质如脑磷脂不溶于丙酮而溶于氯仿和不溶于乙醚这些溶解性质的不同常作为提取分离磷脂化合物的依据类固醇化合物都不溶于水而溶于有机溶剂。第二节脂类的分类脂类可按不同的方式分类比较理想的分类方式是依照组成脂类的要紧成份进行分类依照这一原那么可将脂类分为复合脂类(complexlipids)和简单脂类(simplelipids)两大类。复合脂类包括与脂肪酸结合在一路的各类脂类，有酰基甘油(acylglycerol，要紧有卵磷脂、脑磷脂、豆磷脂等)、磷酸甘油脂类(phospho—glycerides)、鞘脂类(sphingolipids)、蜡)等。简单脂类包括不合脂肪酸的脂类(要紧有亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、甘碳五烯酸)和甘二碳六烯酸(DHA)等，有萜类(terpenes，要紧有鲨烯)甾类化合物s要紧有胆固醇谷固醇、胆酸和胆汁酸、蟾毒配基(bufogenins等、前列腺素类(，prostaglandins及其他如胆红素、辅酶Qo、人工牛黄、人工熊胆等。第一节脂类的结构与性质一、单纯脂脂肪是脂肪酸的甘油三元酯天然脂肪大多数是混酸脂肪酸有以下的共性。1．多数链长为14至个碳原子，都是偶数。最多见的是16或18个碳原子12个碳以下的饱和脂肪酸要紧存在于哺乳动物的乳脂中。2．饱和脂肪酸中最普遍的是软脂酸和硬脂酸。饱和脂肪酸组分要紧为十八碳烯酸其中有1个双键的称为油酸有2个双键的称为亚油酸有3个双键的称为亚麻酸，不饱和脂肪酸中最普遍的是油酸。3．在高等植物和低温生活的动物中，不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸。4．不饱和脂肪酸的熔点比一样链长的饱和脂肪酸的熔点低。5．高等动植物的单不饱和脂肪酸含有一个不饱和键的脂肪酸的双键位置一样在C9和C1。碳原于之间，多不饱和脂肪酸(含有一个以上不饱和键的脂肪酸)中的第一个双键也始于△。6．高等动、植物的脂肪酸几乎均是顺式结构，只要极少数有顺反异构体从1978年指出甘碳五烯酸有利于人的躯体健康以来，研究与开发w—3多不饱和脂肪酸发此刻海洋动物和海洋浮游植物中含量较丰硕。天然多不饱和脂肪酸的要紧散布和含量见表7-1。饱和脂肪酸的组分主若是十六烷酸或称软脂酸十八式-—可用一条锯齿形的碳氢链来表示其构型。脂肪酸分子中，非极性的碳氢链是“疏水”的，极性基团羧基是“亲水”的。由于疏水的碳氢链占有分子体积的绝大部份，因此，中极性基团羧基的存在，仍能被水所润湿。比较小(十六碳以下)的，也溶于冷乙醇中，其丙酸、丁酸等能溶于水。熔点和凝固点无不同。经常使用分析脂肪皂化价的高低的方式来了解脂肪程度。从乙酰价的高低，能够看出脂肪酸中所含羟基的量。 二、复合脂磷脂有甘油磷脂和神经鞘磷脂甘油磷脂主若是卵磷脂和脑磷脂。磷脂分子中，以酯键形式和胆碱相结合RR一亚油酸亚麻酸及花生四烯酸等。自然状态的磷脂分子中都有2条比较柔软的长碳氢质有效地分开三萜式脂在生物体中存在着由假设干个异戊二烯碳架组成的出此刻甲基侧链。如从鲨鱼肝中分离出来的鲨烯，是6个异戊二烯组成的不饱和脂肪烯烃分子中的双键满是反式的：第四节脂类的作用与用途天然脂类是普遍存在于生物体内的一类物质具有多方面的生理生化功能脂类生化产品要紧有不饱和脂肪酸类、磷脂类、胆酸类等。一、磷脂类生化产品磷脂能维持胆汁中胆固醇的溶解度可期待用于胆固醇结弱，另外脑磷脂还有止血作用。二、胆酸类生化产品的分泌量及成份。乳化脂肪有利于胰脂酶对月旨肪的水助于脂肪和脂溶性维生素的消化吸收，作用迅速，静注30min上行性胆道感染和排除结石，同时应给予阿托晶等解痉药，或将硫酸镁灌人十二指肠松弛胆道口类结石的溶解药，要紧用于无病症或病症较轻的X射线显示胆囊功能良好的胆固醇类结石的患者或有手术禁忌反映，适用于高血脂症、急慢性肝炎、肝硬化、胆结石、感病毒感染引发的传染性疾患。三、色素类生化产品色素类生化产品有胆红素胆绿素血红素原卟啉、素是人工牛黄的重要成份它是由四个吡咯环组成之线性化合物为抗氧剂有清除氧自由基的功能可用于消炎，也是天然牛黄的重要成份之一，含量达72％～6．5％；造天然牛黄的独创药物，作用与天然牛黄相似，可镇定、胆荚片等消炎类中成药均含该成份原卟啉可增进细胞呼其衍生物剂，临床上用于医治多种癌症。四、不饱和脂肪酸类生化产品麻酸、花生四烯酸，二十碳五烯酸及二十二碳六烯酸等。前列腺素是多种同类化合物之总称具有普遍的生理作用和药理作用，其中前列腺素和E2，(PGEl和仅几，即可表现诞生人乃至以为前列腺素可能成为第三代避孕药也有效于医医治心血管疾病、高血压、操纵肾内水和钠离子的排泄，腺素具有舒张血管和松弛滑腻肌的作用用于中期或足月怀胎引产、中期流产，给药途径以阴道或子宫局部为宜，可减酸及二十碳六烯酸均有降血脂作用，可用于医治高血脂症，预防动脉粥样硬化。五、辅酶Q类生化产品辅酶Q是一类生物体中普遍存在的脂溶性醌类化合动物是10个异戊烯单位，故称辅酶1。辅酶Q是组成线粒体呼吸链的成份之一，为传递电子、质子的氢递体，能激活细胞呼吸，加速产生P，是心肌代谢的激活剂。化恢复正常，改善心电图及郁血等自觉病症。与强心苷、肠溃疡、牙周炎等六、胆固醇类生化产品该类药物包括胆固醇、麦角固醇及F—谷固醇。胆是机体多种甾体激素及胆酸原料麦角固醇是机体维生素D2的原料；B-谷固醇可降低血浆胆固醇。七、人工牛黄人工牛黄是据天然牛黄(牛胆结石)的组成而人工配制醇及无机盐等是百多种中成药的重要原料药具有清热、昏不语小儿惊风及咽喉肿胀等外用医治疗疮及口疮等。第五节脂类的提取分离方式在提取分离脂类化合物的进程中要依据脂类化合物剂和操作条件脂质化合物的自然形态是以结合的形式存当弱的分子间引力与其他脂质分子或蛋白质分子的疏水合的脂，一样用非极性溶剂提取，如乙醚、氯仿、苯等。与生物膜相结合的脂质，要用相对极性较强的溶剂提取，以断开蛋白质分子与脂类化合物分子之间的氢键或静电水解，使脂质分子从复合物中割裂出来再提取。天然脂类是一类超级复杂的混合物要取得较纯的脂质，在目前情形下，要紧从天然资源中提取、分离制备，供医药及其他方面的应用比化学合成方式容易本钱低。一、脂类化合物提取分离法1．机械压榨法在制取油脂类化合物中，通经常使用压榨法即通过各类压榨机在105～106Pa的压力下将流动性较大的油从材料破碎的细胞中挤压出来经常使用这种方式从油料作物的种子中制取油(花生油、豆油等)2．水代法在民间仍然沿用一种简单、便利的收油水猛烈搅拌水进入细胞和蛋白质结合而将油顶替出来。率高市场上出售的驰誉中外的小磨香油确实是用水代法提取的。3皂化法甘油二酯(甘油酯)与酸或碱共煮或经脂酶逆。当用碱(氢氧化钾或氢氧化钠)水解三酰甘油时，三酰甘油水解成能溶于水的脂肪酸钠或钾(即香皂)和甘油，此肪酸不被皂化部份如固醇等通过皂化反映后与甘油酯分取油酸和脂肪酸，即用皂化法。4．溶解度法溶解度法是依据脂类生化产品在不同溶剂中溶解度不同进行分离的方式如游离胆红素在酸性条件溶于氯仿种成份得以分离。5．有机溶剂萃取法自然界中，脂类的形态是以结烃链以相当弱的分子间引力与其他脂类分子或蛋白质分胺糖苷等方式与多糖分子共价相结合选择提取溶剂时，疏水结合的脂类一样用非极性溶剂提取如乙醚氯仿、提取，以断开蛋白质分子与脂类分子间的氢键或静电力。共价结合的脂类不能用溶剂直接提取，要先用酸或碱水解，使脂类分子从复合物中割裂出来再提取。在生物脂类化合物的提取分离中经常使用有机溶剂萃取方式它要紧依照不同油脂化合物在不同溶剂和不同采纳几种有机溶剂组合的方式进行以醇为组合溶剂的必纳氯仿：甲醇：水二1：2：0．8(V／V)组合剂提取脂类和甲醇：水：1：0．g，水溶性杂质分派进入甲醇-水相，时可在低于室温条件下操作关于不稳固的脂类化合物，浸提取脂类化合物中采纳的有机溶剂，要保证新蒸馏过、不含过氧化物。在提取高度不饱和脂质类化合物时，溶剂中要通入氮气驱除空气，操作中应置于氮气下进行。不可使脂类化合物的提取物完全干燥或在干燥状态下长保留可溶于新蒸馏的氯仿：甲醇：2：1(V／V)的溶剂中，充满溶剂，于—5～0C保留，时刻较长者1—2年，必需加入抗氧化剂，保留于—40℃。二、纯化法1．丙酮沉淀法利用不同的脂类在丙酮中的溶解度离大部份磷脂不溶于冷丙酮中性脂类那么溶于冷丙酮，备纯晶。2．层析分离法吸附层析是在制备规模上分离脂质混合物的分离是依据单个脂质组分的相对极性而进行的，是由分子中极性基团的数量和类型所决定的也受分子中的非极性基团的数量和类型阻碍一样通过极性慢慢增大的溶剂进行洗提可从脂类混合物中分离出极性慢慢增大性磷脂用一根柱是不能使其完全分离的需要进一步利用薄层层析或另一柱层析分级分离，才能取得纯的单个脂类组分。经常使用吸附剂有硅酸氧化铝氧化镁和硅酸镁等。离子互换层析是经常使用的纯化方式脂类分非离解的、两性离子的和酸式离解不同进行分离纯化，如DEAE-纤维素可对各类脂类进行一样分离TEAE纤维素那么对分离脂肪酸和胆汁的酸等专门有效。 3．尿素包括法尿素通常呈四方晶形，当与某些脂肪簇化合时，会形成包括一些脂肪族物质的六方晶型许多直链脂肪酸及其甲酯均易与尿素形成包括化合物(或称络合物)而达到纯化的目的。饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸易与尿素化合形成稳固络合物。在实际操作时，将尿素和混合脂肪酸或其甲酯混在一路先溶于热的甲醇或甲醇乙醇混合液中，冷却至室温或12以结晶再将络合物和母液别离与水混合，再按常规用乙醚或石油醚萃取，即可得成品。适用于直链脂肪酸及其酯、支链或环状化合物的分离，也应用不饱程度不同的一种重要方式。4．结晶法饱和脂肪酸在室温下通常呈固态，可在适宜的溶剂中，置于室温或低于室温结晶，过滤，收取结晶制得。不饱和脂肪酸熔点较低而溶解度较高，需在低温0～90C)下结晶，相应低温下过滤，分离。结晶法是一种缓和的分离程序适宜于易氧化的多烯酸、饱和脂肪酸与单烯酸剂有甲醇、乙醚、石油醚和丙酮等，每克经常使用5～10ml溶剂稀释5蒸馏法利用不同脂类的沸点差进行的分离方式。用于C12～C20脂肪酸亚麻酯混合物。最普遍使用的蒸馏程序是减压(1．33—133．3Pa)下分馏。自进入20世纪90造方式不断创新和改进，已采纳酶转化法、发酵法、完全细胞培育法(如用酵母菌纲梭状菌C．absonum转化CDCA为UDCA)及发酵法和合成法相结合，减少副产物、提高收率、简化工艺等，都是很有有效价值和进展前途的制造方式。第六节脂类的提取分离技术二、A、DHA的制备1，8，1，14，17-eicosapentaenoicacid，和二十二碳六烯酸，，，，，dDHA等属于w-3系多不饱和s和DHA的双键都始自甲基端第三个碳原子即属w-3系的分子式为0H30O2，分子量为302．4；DHA的分子式为C22H32O分子量为32847A和DHA为鱼油多不饱和脂肪酸的要紧组成成份。和DHA多不饱和脂肪酸为黄色透明的油状液意混溶，在水中几乎不溶。由于分子中有多个双键存分解、聚合、转位重排、异构油多不饱和脂肪酸进行酯化制成乙酯或甲酯，并制成软胶囊或以某种手腕进行固化。多不饱和脂肪酸分子中的双键可与碘发生加成反映，因此多不饱和脂肪酸的相对含量与碘值有关每百克脂肪或脂肪酸所能吸收碘的克数，既称为碘值，碘值越高不饱和脂肪酸的含量也越高不饱和脂肪酸在空气中暴露，易被氧化为过氧化物等有害物质检查其过氧化值也是操纵其质量的重要指标。关于多不饱和脂化物，再分解成醛、酮或低价”表示含游离脂肪酸的多少。所谓酸价，即中和油脂中所含的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。酸价与产品质量的好坏有关。和DHA除存在于深海鱼类的脂肪中外，在淡水鱼类的脂肪中，也含有不饱和脂肪酸，但多为C18。鲤鱼油A和DHA含量仅占2％～4％。陆地动植物脂肪中，一样多为C16和C18脂肪酸，尤其是C18脂肪酸最多。另外和DHA还存在于藻类中金藻纲黄藻纲、硅藻纲、红藻纲、褐藻纲、的A，有的占总脂肪酸质量的40％以上。甲藻纲中的藻含有较高DHA。这些藻类，对含有4—5个或更多双键的不饱和脂肪酸的合成，有独特的合成能力1993年和1994年M—等报导了用黄绿等金鞭藻Lsochrysisgalbana在恒化器中进行培育，大规模生产和DHA。比海洋鱼油中提取有明显的优势，资源丰硕、易患、产品没有鱼油气和藻类产生A、DHA多不饱和脂肪酸有专门大潜力能够开发新的生物资源。自从1978者Dyerberg摩人心血管病发病率极低的缘故是他们食用大量海生动物，从中摄取了较多的AD，通过量年的研究发现A、DH有多种生理功能和药理作用，如抑制血小板聚集、调整血脂、改善血脑功能，增进经历、提高生物和脂肪酸乙酯要紧用于病的防治，还可用作促智药，另外还具有抗血栓和抗动脉粥样硬化等作用。我国海洋渔业占世界第3位，有较丰硕的鱼油资源，丸含血脂的海洋药物。还有多烯康胶丸、鱼油降脂：等疾病。A和DHA不／在临床上大显身手最近几年来又被普遍应用于保健品行业。在保健食物市场上，有“脑黄金制品如市场上销售的多灵多鱼脑精胶丸、海力生脑元神胶丸、精灵DHA胶丸忘不了DHA胶丸DHA生命源海盗DHA鱼精、巨人脑黄金胶丸、聪聪母液等，均含有A等要紧营养成份，倍受青青年及老年人的青睐，其产：具有较强的竞争力已被营养学界证明具有健脑益智、强心和明目的作用，可为新型健脑功能食物。据1992年美国农业部资料，世界鱼油产量18万吨，最大生产国是日本，41万吨，秘鲁为30万吨，智利为16。4万吨。最大的鱼油入口国是荷兰，为18；吨，英国为．5万吨，德国为12万吨。许多国家把鱼油进行精细加工，制成各级受欢迎，显现了世界“鱼热。和DHA对人体的医疗保健作用也来越倍受关注国内外已研制出多种制备方式和多种鱼油产品，但都因提取时长、本钱高、操作复杂、工艺条件不易操纵和DHA易发生异构化而受到的和DHA但纯度高、色泽好，而且于生产实践。一)原料及试齐1．鲱鱼下脚料选用新鲜或冷冻的鲱鱼下脚料为原料。2．尿素化学式CO(NH2)。尿素是碳酸的中性酰胺，又叫脲或碳酰胺，最初在1773年从尿中取得。它是人类和许多动物蛋白质代谢的最后产物，成人每日排泄的尿中约含30g性的盐：CO(NH2)：+尿素在土壤中慢慢被尿素酶水解成铵离子为植物吸收，因此要紧用作肥料。素可用二氧化碳和氨在化学纯试剂。3甲醇化学式为CH30H无色透明液体有酒精气味，沸点64．C，易燃，强烈毒性，饮用10ml璃等，甲醇最初从木材干馏取得，因此也叫木醇或木精。那个地址用作溶剂，选用化学纯试剂。4．乙醇见第二章第六节“一、蚕蛹复合氨基酸的制备。那个地址用作溶剂，选用化学纯试剂。5．氢氧化钠见第二章第六节“一、蚕蛹复合氨基酸的制备。那个地址用于酯化，选用化学纯试剂。6．盐酸见第二章第六节“一、蚕蛹复合氨基酸的制备。那个地址用于酸化，选用化学纯试剂。7．氯化钠见第三章第七节“一、蛋白胨的制备那个地址用作溶剂，选用化学纯试剂。二乙酯化制备工艺在碱性催化剂存在时，通过用乙醇置换油脂中的甘油，制取脂肪酸乙酯，反映式如下：鱼油乙酯化的目的在于将鱼油中的高不饱和脂肪酸二十二碳六烯酸(DHA)分离出来。1．工艺线路2．操作步骤(1鱼油的提取将鲱鱼下脚料绞碎置于不锈钢反映锅中，然后加1庀量(水，调pH至8．5～90，在搅拌下加热至85～90℃，维持45min后，加5％的粗食盐，搅拌使溶，继续维持13mi。用双层尼龙布过滤，压榨滤渣，归并滤液与压榨滤液，趁热过滤，搜集上层液，得鱼油。(2)酯化：将鱼油倾人不锈钢回流反映罐中，加温到72～76℃，然后在搅拌条件下按1：0．4的量加入配制好的几(4％)的NaOH-QH50H溶液进行酯化，反映30min左右检测pH值如已达到13～14那么反映完全终止，然后用尼龙布过滤，搜集滤液。(3酸化将滤液倾人另一不锈钢反映锅中在搅拌条件下，按鱼油量的0．156倍加配制好的：1的C2H50H-HCl溶液进行酸化反映。操纵温度在7012以下酸化20min左右然后停止搅拌静止沉降20min后放出基层甘油、水和盐分，取上以的速度离心10mi层液即为A。该步可得乙酯化鱼油收率为0％～120％，经气相色谱分析，A纯度仅为30％左右。三尿素包合制备工艺尿素包合制备A和DHA素[(NH2)CO)能够形成包合物时，尿素通过一N，与相邻尿素分子的氧形成氢键，组成直径约内壁具有管状的成尿素包合复合物。尿素分子以螺旋状方式组成包合物的框架每单元晶格有6尿素分子。含支链的脂肪酸因截面积大不能进入管道中进入管道中的直链脂肪酸与尿素借分子间引力引力愈大，包合物愈稳构不规那么，由于分子间距离不平稳使引力减弱，包合物稳固性下降。故碳链短或双键多的脂肪酸不易与尿素形成稳固的包合物二者当中不饱和键对包合物的阻碍尤其显著。A及DHA别离含5个和6个双键，很难与尿素形成稳固的包合物，而鱼油中饱和及低度不饱够够将高不饱和的脂肪酸和DHA仍留在滤液中，达到浓缩提纯的目的。尿素包合可将鱼油中的A和浓缩到60％以上，适合于工业化生产。压和强酸强碱等条件，对不饱和脂肪酸的稳固性阻碍小，不至于发生异构化反映。1．工艺线路2．操作步骤(1鱼油的提取将鲱鱼下脚料绞碎置于不锈钢反映锅中，然后加1／2量水调pH85～90在搅拌下加热至85～℃，维持45min后，加5％的粗食盐搅拌使溶持n压榨滤渣，归并滤液与压榨滤液，趁热过滤，搜集上层液，得鱼油。(2酯化将鱼油倾人不锈钢回流反映罐中加温到72～76C，然后在搅拌条件下按1：0．4的量加入配制好的1mo／L(％)的NaOH-C2H50H溶液进行酯化，反映30min左右检测pH值如已达到13～14那么反映