(57)【要約】　　　（修正有）【課題】未精製パーム油から誘導された植物栄養素濃縮物から、フィトステロール、スクアレン及びビタミンＥを回収する。【解決手段】　エステル化、エステル交換、真空蒸留、鹸化、結晶化及び有機溶剤分配を介して行う。未精製パーム油は、パーム油メチルエステルを生成するために、エステル化又はエステル交換される。多段真空蒸留により、未精製パーム油メチルエステルから、フィトステロール、スクアレン、ビタミンＥ及び未反応モノグリセリドを含有する植物栄養素濃縮物が回収される。精製された植物栄養素濃縮物は鹸化され、不鹸化物が、フィトステロールの結晶化のために複合溶剤に添加される。スクアレン及びビタミンＥの濃縮ろ液が、有機溶剤分配を介して、個々のスクアレン濃縮層とビタミンＥ濃縮層とに分離される。【選択図】　　図１
2004143150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未精製パーム油からフィトステロールとスクアレンとビタミンＥとを抽出する方法であって：
　(a)　未精製パーム油をパーム油メチルエステルに変換する工程と；
　(b)　前記1(a)で得られた未精製パーム油メチルエステルを３短路蒸留することにより、植物栄養素を産出する工程と；
　(c)　前記1(b)から得られた植物栄養素濃縮物を鹸化するステップと；
　(d)　フィトステロールを結晶化する工程と；
　(e)　ビタミンＥ及びスクアレンを溶剤分配する工程と
を含むことを特徴とする、未精製パーム油からフィトステロールとスクアレンとビタミンＥとを抽出する方法。
【請求項２】
第１の短路蒸留が、７０℃〜１２０℃の温度及び１０ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの圧力で実施される、請求項１に記載のフィトステロール、スクアレン又はビタミンＥを抽出する方法。
【請求項３】
第２の短路蒸留が、請求項２で得られた蒸留物において１３０℃〜２００℃の温度及び１ｍＴｏｒｒ未満の圧力で実施される、請求項１に記載のフィトステロールとスクアレンとビタミンＥとを抽出する方法。
【請求項４】
第３の短路蒸留が、請求項３で得られた蒸留物において１２０℃未満の温度と１ｍＴｏｒｒ未満の圧力で実施される、請求項１に記載のフィトステロールとスクアレンとビタミンＥとを抽出する方法。
【請求項５】
植物栄養素濃縮物の鹸化過程が、１０％濃度の水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを使用して、また不活性ガスシール下で３０分〜１時間にわたってアルコール中で還流されることにより実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記不活性ガスが窒素である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
不鹸化物が、異なる比率の炭化水素溶剤、短鎖アルコール及び水と混合される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
不鹸化物が、２５：１：１の比率の炭化水素溶剤、短鎖アルコール及び水と混合され、６５℃〜８５℃の温度まで加熱され、そして１０℃〜３０℃の温度までゆっくり冷却されることにより、フィトステロールが結晶化される、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
ろ液が５：３の比の炭化水素溶剤及び短鎖アルコールと混合されることにより、非極性スクアレンが炭化水素層内に、極性ビタミンＥがアルコール層内に分配される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
炭化水素溶剤がヘプタン、ヘキサン及びイソオクタンを含み、短鎖アルコールがメタノール、エタノール、ブタノール及びイソプロパノールを含む、請求項５，７、８及び９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
ビタミンＥ、スクアレン又はフィトステロールであって、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法において抽出された、ビタミンＥ、スクアレン又はフィトステロール。
【請求項１２】
未精製パーム油からフィトステロールとスクアレンとビタミンＥとを抽出する方法であって：
　i　未精製パーム油をパーム油メチルエステルに変換する工程と；
　ii　前記工程(i)で得られたメチルエステルにおいて、７０℃〜１２０℃の温度及び１０ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの圧力で第１段の短路蒸留を実施する工程と；
　(iii)　前記工程(ii)で得られた蒸留物において、１３０℃〜２００℃の温度及び１ｍＴｏｒｒ未満の圧力で、第２段の短路蒸留を実施する工程と；
　(iv)　前記工程(iii)で得られた蒸留物において、１２０℃未満の温度及び１ｍＴｏｒｒ未満の圧力で、第３段の短路蒸留を実施する工程と；
　(v)　１０％濃度の水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを使用して、また窒素シール下で３０分間にわたってアルコール中で還流することにより、前記工程(iv)で得られた蒸留物の鹸化を実施する工程と；
　(vi)　前記工程(v)における不鹸化物を、２５：１：１の比の炭化水素溶剤、短鎖アルコール及び水と混合し、該混合物を６５℃〜８５℃の温度まで加熱し、そして２５℃〜３０℃の温度までゆっくり冷却することにより、フィトステロールを結晶化する工程と；
　(vii)　前記工程(vi)で得られたろ液を、ヘプタン、ヘキサン及びイソオクタンから成る群から選択された炭化水素、及び、メタノール、エタノール、ブタノール及びイソプロパノールから成る群から選択された短鎖アルコールと、炭化水素と短鎖アルコールとの比５：３で混合し、これにより、非極性スクアレンを炭化水素層内に、そして極性ビタミンＥをアルコール層内に分配する工程と；
　(viii)　前記２つの層を分離し、続いて、前記工程(viii)で選択された炭化水素を短鎖アルコール層内に添加し、そして前記工程(viii)で選択された短鎖アルコールを炭化水素層内に添加することにより、さらにビタミンＥとスクアレンとを分配する工程と；
　（ix)　前記炭化水素層からスクアレンを抽出し、そして前記アルコール層からビタミンＥを抽出する工程と
を含むことを特徴とする、未精製パーム油からフィトステロールとスクアレンとビタミンＥとを抽出する方法。
【請求項１３】
フィトステロール結晶であって、請求項８において得られることを特徴とする、フィトステロール結晶。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
　本発明は、未精製パーム油からフィトステロール、スクアレン及びビタミンＥを抽出することに関する。より具体的には、本発明は、未精製パーム油からフィトステロール、スクアレン及びビタミンＥを抽出するための統合的方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
　パーム油は７００〜１０００ｐｐｍのビタミンＥ、３００〜６２０ｐｐｍのフィトステロール、及び２５０〜７３０ｐｐｍのスクアレンを含有する。本発明は、未精製パーム油から天然発生的なビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンを回収する方法に関する。
【０００３】
　ビタミンＥは、天然発生的な脂溶性抗酸化物質、すなわち或る特定の植物性油に見出されるトコフェロール及びトコトリエノールから成る群である。トコトリエノールは、パーム油、小麦胚種油、ココナツ油及びトウモロコシ油に主に発生する。トコトリエノールは、トコフェロールよりも高い抗酸化活性を有する。このことは生化学研究において示されている(Serbinova他(1991年)、Pokomy,J (1987年)、Jacobsberg他(1978))。ヤシ油中に見出される総ビタミンＥの８０％を構成する支配的なビタミンＥ型として、トコトリエノールは、低コレステロール血効果を有することでも知られている(Tan他(1991)及びQureshi他(1991)）。
【０００４】
　フィトステロールは、側鎖内の第２４位置でアルキル化されていることを除けば、コレステロールと構造的に類似する。植物中に圧倒的に多く見出される最も豊富なフィトステロール型は、β-シトステロール、スチグマステロール及びカンペステロールである。これらの化合物は、食物の天然成分であり、米国消費量に関して、１００〜５００ｍｇ/日の量で消費される(Weirauch, JL Gradner, JM 1978、「植物由来食品のステロール含量(Sterol content of foods of plant origin) J. Am. Diet. Assoc. 73:39-47))。β-シトステロールを採用して行われた研究では、β-シトステロールが血中コレステロール量を有意に低減することが判った(Farguhar, J W 他、1956年、Circulation ,1477-87)。パーム油はフィトステロールが豊富であり、このフィトステロールは６０％がβ-シトステロールであり、残り３８％はスチグマステロール及びカンペステロールである。したがってパーム油はフィトステロールの天然源の回収を可能にする。
【０００５】
　スクアレンは種々の深海サメ肝油の主要成分である。このスクアレンは、フリーラジカルが衰弱作用を発揮し始める前に、身体からフリーラジカルをスカベンジすることができる強力な抗酸化物質である。試験により示されたように、スクアレンはこれが栄養補助食品として摂取された場合、発癌に対する予防効果を有することが実証されている。
【０００６】
　スクアレンはパーム油中の副次的成分のうちの１つとして存在する。スクアレンは、高濃度で与えられた場合に価値のある抗酸化物質として回収することができる。
【０００７】
　出願された関連特許には、国際公開第00/09535号パンフレット、英国特許第531226号明細書、同第549931号明細書、同第531224号明細書及び欧州特許第0541999号明細書が含まれる。これらの特許明細書は、ビタミンＥの回収、又はビタミンＥ及びフィトステロールの回収に重点を置いており、本発明において記載したような、ビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンを一緒に回収する統合的な方法には重点を置いていない。上記特許された発明は、１段式の真空蒸留で行われるものにすぎず、このような真空蒸留は、本発明において記載したような高分子量成分の除去には役立たない。したがって本発明の目的は、これらの高価値の副次化合物、すなわちビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンを精製し回収して、高純度の結晶化フィトステロールと共にそれぞれの画分を形成する方法を提供することである。
【発明の概要】
【０００８】
　本発明は、高価値のパーム油植物栄養素、より具体的にはビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンを回収する統合的方法であって、パーム油を低級アルキルアルコールで、酸/アルカリによる触媒作用下でエステル化/エステル交換する工程と、アルキルエステルを多段真空蒸留する工程と、植物栄養素濃縮物を鹸化する工程と、フィトステロールを結晶化する工程と、最後にビタミンＥとスクアレンとを有機溶剤で分配する工程とを含む。
【０００９】
　アルキルエステル及びグリセロールの生成の際にグリセリドのグリセロール部分をアルキル基と置換するための触媒として、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムを使用して、アルキルアルコール、好ましくはメタノール及びエタノール中で、未精製パーム油がエステル化された。使用されるアルキルアルコールのタイプは、生成されるアルキルエステルの揮発性に依存する。この場合好ましいのは、アルキル鎖長がより短い低沸点アルキルエステルである。
【００１０】
　低沸点アルキルエステルは、多段真空蒸留、好ましくは後述するような種々異なる作業条件で３段短路蒸留（ＳＰＤ）された。第１の短路蒸留は、バルク状エステルの約９０％を蒸留する目的で行われ、最少量のビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンが蒸留されて蒸留物となる。適用された短路蒸留条件は、７０℃〜１２０℃の範囲の温度、及び１０ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの範囲の圧力である。植物栄養素が濃縮された残留物は次いで第２短路蒸留され、カロチン、リン脂質、糖脂質、蝋、酸化生成物及びその他の長鎖炭化水素を含む不純物及び着色材料/顔料が除去された。作業条件は１３０℃〜２００℃の範囲の温度、及び１ｍＴｏｒｒ未満の範囲の圧力である。続いて、第２の短路蒸留から生じた蒸留物は第３短路蒸留され、これにより、ビタミンＥ、フィトステロール、スクアレン及びモノグリセリドの濃縮物が混合物の形で生成された。この場合作業温度は１３０℃未満であり、作業圧力は１ｍＴｏｒｒ未満である。精製された濃縮物は、これに続く分離過程及び精製過程において臨界的な固有の重い分子を含有していない。
【００１１】
　精製された濃縮物に対して、水酸化物及びアルコールの存在において鹸化法が実施される。使用される水酸化物は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムであり、これに対して使用されるアルコールはメタノール、エタノール及びイソプロパノールを含む。ヘプタン、ヘキサン、イソオクタン及び石油エーテルのような反応混合物の炭化水素溶剤抽出を用いて、不鹸化物が回収された。炭化水素層が、多量の水による洗浄によって中和され、ビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンだけを含有する不鹸化物が回収された。
【００１２】
　好ましくは７０℃〜８５℃から２５℃〜３５℃への加熱・冷却過程により、水/アルコール/炭化水素系を使用して、不鹸化混合物からフィトステロールが晶出された。結晶化されたフィトステロールがろ過され、混合物の残分に炭化水素溶剤及びアルキルアルコールを導入することにより、より低い極性のスクアレンが炭化水素層内に、また比較的高極性のビタミンＥがアルキルアルコール層内に分配された。使用されるアルキルアルコールはメタノール及びエタノールを含み、使用される炭化水素溶剤はヘキサン、ヘプタン及びイソオクタンを含む。
【００１３】
　図１を参照しながら本発明を以下に説明する。下記の工程は、抽出法に関与する工程の例である。使用した量及びパラメータは一例であり、特に断りのない限り本発明を制限するものではない。
【例１】
【００１４】
　２．５ｋｇのメタノールと５０ｇのＮａＯＨとを触媒として、５ｋｇの未精製パーム油をエステル化した。メチルエステルをグリセロールから分離して、水で洗浄することにより中和した。メチルエステルを９０℃の温度及び２０ｍＴｏｒｒの圧力で、第１短路蒸留した。次いで残留物を、１５０℃の作業温度及び１ｍＴｏｒｒの圧力で第２短路蒸留することにより、全ての着色材料/顔料を除去した。続いて、９０℃の温度及び１ｍＴｏｒｒの圧力で、僅かに黄味がかった蒸留物を第３短路蒸留して、ビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレン（植物栄養素）の濃縮物を生成した。植物栄養素濃縮物の詳細な分析結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
2004143150.tif 000003
【例２】
【００１６】
　例１又はその他の源から得られた、精製植物栄養素濃縮物３ｇを、５ｍｌの１０％ＫＯＨ及び２ｍｌのエタノールを使用して鹸化した。この混合物を３０分間にわたって窒素シール下で還流した。反応混合物を、１０ｍｌのエタノール、２０ｍｌの蒸留温水及び３０ｍｌのヘキサンと一緒に分離用漏斗に移した。この混合物を震盪し、室温まで冷却し、頂部にヘキサン層を、底部に水性層を残した。ヘキサン可溶性の不鹸化物を頂部から捕集し、これに対して水性層をさらに、９：１の比の３０ｍｌのヘキサン/水で５回抽出した。回収したヘキサン層を水で洗浄することにより中和し、そして溶剤全てを回転蒸発器及び真空ポンプ乾燥器により除去した。ビタミンＥ、フィトステロール及びスクアレンの回収率は８３％、９３％及び８６％である。詳細な分析結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
2004143150.tif 000004
【例３】
【００１８】
　例２又はその他の源から得られた、精製植物濃縮物の鹸化から生じた不鹸化物０．４２ｇに、５ｍｌのエタノール、５ｍｌのヘキサン及び０．５ｍｌの蒸留水を添加した。この混合物を震盪して均質状態にし、沈降させて２つの層にした。頂部のヘキサン層を底部のエタノール/水層から分離した。回転蒸発器及び真空ポンプ乾燥器を用いて、溶剤を除去した。ヘキサン層中のスクアレン濃度は４１％であり、その回収率は９７％である。またエタノール層中のステロール濃度は６４．７％であり、その回収率は５２．９％である。ヘキサン層中のビタミンＥ濃度は１２％であり、エタノール層中のビタミンＥ濃度は２０．４％である。詳細な分析結果を表３に示す。
【００１９】
【表３】
2004143150.tif 000005
【例４】
【００２０】
　例３又はその他の源から得られた精製植物濃縮物の鹸化から生じたフィトステロール濃度３９．４％の不鹸化物０．８ｇに、２．５ｍｌのヘキサン、０．１ｍｌのメタノール及び０．１ｍｌの蒸留水を添加した。この混合物を７０℃まで加熱して、２８℃までゆっくりと冷却した。形成された固体結晶を吸引によりろ過し、多量のヘキサンで洗浄した。ろ液中の溶剤を回転蒸発器により蒸発させ、真空ポンプで乾燥させた。フィトステロール濃度は９９％であり、回収率は６３．５％である。詳細な分析結果を表４に示す。
【００２１】
【表４】
2004143150.tif 000006
【例５】
【００２２】
　例４又はその他の源から得られた精製植物濃縮物の鹸化から生じたフィトステロール濃度３９．４％の不鹸化物０．７３ｇに、３．５ｍｌのヘキサン、０．１ｍｌのメタノール及び０．１ｍｌの蒸留水を添加した。この混合物を７０℃まで加熱して、２８℃までゆっくりと冷却した。形成された固体結晶を吸引によりろ過し、多量のヘキサンで洗浄した。ろ液中の溶剤を回転蒸発器により蒸発させ、真空ポンプで乾燥させた。フィトステロール濃度は９９％であり、回収率は４１．７％である。詳細な分析結果を表５に示す。
【００２３】
【表５】
2004143150.tif 000007
【例６】
【００２４】
　例５又はその他の源から得られた精製植物濃縮物の鹸化から生じたフィトステロール濃度３９．４％の不鹸化物０．６９ｇに、２．５ｍｌのヘキサン、０．０５ｍｌのメタノール及び０．１ｍｌの蒸留水を添加した。この混合物を７０℃まで加熱して、２８℃までゆっくりと冷却した。形成された固体結晶を吸引によりろ過し、多量のヘキサンで洗浄した。ろ液中の溶剤を回転蒸発器により蒸発させ、真空ポンプで乾燥させた。フィトステロール濃度は９９％であり、回収率は３６．８％である。詳細な分析結果を表６に示す。
【００２５】
【表６】
2004143150.tif 000008
【例７】
【００２６】
　例６又はその他の源から得られた精製植物濃縮物の鹸化から生じたフィトステロール濃度５４．４％の不鹸化物０．７１ｇに、２．５ｍｌのヘキサン、０．１ｍｌのメタノール及び０．１ｍｌの蒸留水を添加した。この混合物を７０℃まで加熱して、２８℃までゆっくりと冷却した。形成された固体結晶を吸引によりろ過し、多量のヘキサンで洗浄した。ろ液中の溶剤を回転蒸発器により蒸発させ、真空ポンプで乾燥させた。フィトステロール濃度は９９％であり、回収率は４１％である。詳細な分析結果を表７に示す。
【００２７】
【表７】
2004143150.tif 000009
【例８】
【００２８】
　フィトステロールの結晶化後、例５又はその他の溶剤から得られたろ液０．２９グラムに、５ｍｌのヘキサン及び２ｍｌのメタノールを添加した。この混合物を震盪して均質状態にし、沈降させて２つの層にした。頂部のヘキサン層を底部のメタノール層から分離した。回転蒸発器及び真空ポンプ乾燥器を用いて、溶剤を除去した。メタノール層中のビタミンＥ濃度は３１．３％であり、その回収率は５２．６％である。またヘキサン層中のスクアレン濃度は５１％であり、その回収率は８７．５％である。詳細な分析結果を表８に示す。
【００２９】
【表８】
2004143150.tif 000010
【例９】
【００３０】
　フィトステロールの結晶化後、例７又はその他の溶剤から得られたろ液０．３４グラムに、５ｍｌのヘキサン及び３ｍｌのメタノールを添加した。この混合物を震盪して均質状態にし、沈降させて２つの層にした。頂部のヘキサン層を底部のメタノール層から分離した。回転蒸発器及び真空ポンプ乾燥器を用いて、溶剤を除去した。ヘキサン層中のビタミンＥ濃度は５１．２％であり、その回収率は５７．５％である。またヘキサン層中のスクアレン濃度は４４．２％であり、その回収率は９５．４％である。詳細な分析結果を表９に示す。
【００３１】
【表９】
2004143150.tif 000011
【例１０】
【００３２】
　精製植物栄養素濃縮物から得られたフィトステロールを結晶化した後の不鹸化物のろ液を、連続的な有機溶剤分配により処理して、ビタミンＥ及びスクアレンの濃度を高めた。ろ液０．６ｇに５ｍｌのヘキサン及び３ｍｌのメタノールを添加した。混合物を１５℃まで１５分間にわたって冷却した。ヘキサン層をメタノール層から分離して分析した。続いて１ｍｌのヘキサンをメタノール層に添加し、１ｍｌのメタノールをヘキサン層に添加した。１５℃までさらに１５分間にわたって冷却した後、ヘキサン層及びメタノール層全てを分離した。全ての試料をビタミンＥ及びスクアレンの含量に関して分析した。メタノール層の第２の分配後のメタノール相中のビタミンＥ濃度は７９．３％であり、回収率は３４．９％である。ヘキサン層の第２の分配後のヘキサン相中のスクアレン濃度は７７．２％であり、回収率は６５．５％である。詳細な分析結果を表１０に示す。この方法を図２に示す。
【００３３】
【表１０】
2004143150.tif 000012
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、植物栄養素濃縮物の抽出法を示す概略図である。
【図２】図２は、連続的な有機溶剤分配による不鹸化物のろ液の処理を示す図である。
【図１】
2004143150.tif 000013
【図２】
2004143150.tif 000014
【外国語明細書】
EXTRACTION OF PALM VITAMIN E, PHYTOSTEROLS 
AND SQUALENE FROM PALM OIL
field of invention
　　　　　　　The invention relates to the extraction of phytosterols, squalene and vitamin E form crude palm oil.  More particularly the present invention relates to an integrated process to extract phytosterols, squalene and vitamin E from crude palm oil.
Background OF THE INVENTION
　　　Palm oil contains 700-1000 ppm of vitamin E, 300-620ppm of phytosterols and 250-730ppm of squalene.  The present invention relates to a process for the recovery of the natural occurring Vitamin E, phytosterols and squalene from crude palm oil.
　　　Vitamin E is a group of natural occurring lipid soluble antioxidants, namely tocopherols and tocotrienols that are found in certain vegetable oils.  The main occurrence of tocotrienols is in palm oil, wheat germ oil, coconut oil and corn oil.  Tocotrienols possess higher antioxidant activity than tocopherols, which have been shown in biochemical studies (Serbinova et al., 1991, Pokorny, J 1987 and Jacobsberg et al 1978).  As a predominant type of vitamin E constituting 80% of total vitamin E found in palm oil, tocotrienols have also been known to possess hypocholesteolemic effect (Tan et al 1991 and Qureshi et al 1991).
　　　Phytosterols are structurally similar to cholesterol except they are alkylated at the 24 position in the side chain.  The most abundant type of phytosterols by far found in plants are β-sitosterol, stigmasterol and campesterol.  These compounds are natural components of diet and are consumed in amounts of 100-500 mg/day with respect to US consumption (Weirauch, JL Gradner, JM 1978.  Sterol content of foods of plant origin. J Am, Diet.  Assoc. 73:39-47).  Studies conducted employing β-sitosterol were found to significantly reduce the amount of cholesterol in the blood (Farguhar, J W et al 1956.  Circulation, 14,77-82).  Palm oil is rich in phytosterols with 60% of β-sitosterol and the remaining 38% is stigmasterol and campesterol.  Therefore it provides a natural source of phytosterols for recovery.
　　　Squalene is a major component in various deep-sea shark liver oils.  It is a powerful antioxidant that can scavenge free radicals from the body before they start their debilitating effect.  Trials have shown that where squalene is taken as a dietary supplement, evidence has shown that it has preventative effects against carcinogenesis.  
　　　Squalene presents as one of the minor components in palm oil.  It could be recovered as a valuable antioxidant if presented in high concentration.
　　　The related patents which have been filed include WO0009535, GB 531226, GB 549931, GB 531224 and EP 0541999.  These patents concentrate in the recovery of vitamin E or vitamin E and phytosterols but not as an integrated process for the recovery of vitamin E, phytosterols and squalene together as described in this invention.  The patented inventions only proceed with one stage vacuum distillation in which it does not serve for the removal of high molecular weight components as described in this invention.  Therefore, it is an objective of this invention to provide a method for purifying and recovering of these valuable minor compounds namely vitamin E, phytosterols and squalene to their respective fractions with crystallized phytosterols at high purity.
Summary of the Invention
　　　The invention relates to an integrated process for the recovery of valuable palm oil phytonutrients more particularly vitamin E, phytosterols and squalene which comprises the steps of acid/alkaline catalysed esterification/transesterification process of palm oil with lower alkyl alcohol, multi-stage vacuum distillation of alkyl esters, saponification of the phytonutrients concentrate, crystallization of phytosterols and finally partitioning of vitamin E and squalene with organic solvents.
　　　Crude palm oil was esterified in alkyl alcohol preferably methanol and ethanol using sodium hydroxide or potassium hydroxide as catalyst to substitute the glycerol portion of glycerides with alkyl groups for the production of alkyl esters and glycerol.  The type of alkyl alcohols used depending on the volatility of the alkyl esters produced in which the lower boiling point alkyl esters with shorter alkyl chain length are preferable in this case.
　　　The lower boiling alkyl esters were subjected to multi-stage vacuum distillation, preferably three stage short path distillation (SPD) at different operating conditions as described below.  The first short path distillation served the purpose to distil about 90% of the bulk esters with minimal amount of vitamin E, phytosterols and squalene being distilled over to the distillate.  The applied short path distillation conditions are temperature ranging from 70oC to 120oC and pressure ranging from 10mTorr to 50mTorr.  The phytonutrients enriched residue was then subjected to second short path distillation in the removal of all the impurities and colouring materials/pigments including carotenes, phospholipids, glycolipids, waxes, oxidized products and other long chain hydrocarbons.  The operating conditions are temperature ranging from 130oC to 200oC and pressure less than 1mTorr.  The distillate from the second short path distillation was subsequently subjected to the third short path distillation to produce vitamin E, phytosterols, squalene and monoglycerides concentrates in a mixture with operating temperature less than 130oC and pressure less than 1mTorr.  The purified concentrate is free from all indigenous heavy molecules which is critical in the following separation and purification processes.
　　　To the purified concentrate, saponification process was carried out in the presence of hydroxide and alcohol.  They hydroxides used are sodium hydroxide and potassium hydroxide whereas alcohols used including methanol, ethanol and iso-propanol.  The unsaponifiable materials were recovered using hydrocarbon solvents extraction of the reaction mixture such as heptane, hexane, iso-octane and petroleum ether.  The hydrocarbon layer was neutralized with copious of water washing and the unsaponifiable matters recovered containing only vitamin E, phytosterols and squalene.
　　　Phytosterols were crystallized out from the unsaponifiable mixture using water/alcohol/hydrocarbon system by heating and cooling processes preferably from 70oC  85oC to 25oC  35oC.  The crystallized phytosterols were filtered and to the remaining part of the mixture, hydrocarbon solvent and alkyl alcohol was introduced to partitioning the less polar squalene into hydrocarbon layer and the relatively more polar vitamin E into the alkyl alcohol layer.  The alkyl alcohols used including methanol and ethanol and hydrocarbon solvents used including hexane, heptane and iso-octane.
Description of the drawing
　　　Figure 1 shows a schematic representation of the extraction process of the phytonutrients concentrate.
detailed description of the invention
　　　The invention will now be described with reference to Figure 1 and to the following steps as example of the steps involved in the extraction process.  The quantities used and parameters used are by way of example only and are not limited thereto unless otherwise stated.
　　　Example 1
　　　5kg of crude palm oil was esterified with 2.5 kg of methanol and 50g of NaOH as catalyst.  The methyl esters were separated from glycerol and neutralized by water washing.  Methyl esters were subjected to the first short path distillation at temperature of 90oC and pressure of 20mTorr.  The residue was then subjected to second short path distillation under operating temperature of 150oC and pressure of 1mTorr to remove all coloured materials/pigments.  The light yellowish distillate was subsequently subjected to third short path distillation with temperature of 90oC and pressure of 1mTorr for the production of vitamin E, phytosterols and squalene (phytonutrients) concentrates.  The detailed analysis results of the phytonutrients concentrates are shown in Table 1.
　　　Example 2
　　　3 grams of the purified phytonutrients concentrates as obtained from Example 1 or from other sources was saponified using 5ml of 10% KOH and 20ml of ethanol.  The mixture was refluxed under nitrogen blanketing for 30 minutes.  The reacted mixture was transferred into a separating funnel with 10ml of ethanol, 20ml of hot distilled water and 30ml of hexane.  The mixture was shaken and cooled to room temperature leaving hexane layer at the top and aqueous layer at the bottom.  The unsaponifiable materials, which is hexane soluble was collected from the top whereas the aqueous layer was further extracted 5 times with 30ml hexane/water of ratio 9:1.  The hexane layer recovered was neutralized with water washing and all the solvents was removed by rotary-evaporator and vacuum pump drying.  Recovery of vitamin E, phytosterols and squalene are 83%, 93% and 86%.  The detailed analysis results are shown in Table 2.
　　　Example 3
　　　0.42 grams of the unsaponifiable materials from saponification of purified phytonutrients concentrates as obtained from Example 2 or from other sources was added with 5ml of ethanol, 5ml of hexane and 0.5 ml of distilled water.  The mixture was shaken to a homogeneous stage and settled into two layers.  The hexane layer at the top was separated from the ethanol/water layer at the bottom.  Solvents were removed using rotary-evaporator and vacuum pump dryer.  The concentration of squalene in hexane layer is 41% with recovery of 97% and the concentration of sterols in ethanol layer is 64.7% with recovery of 52.9%.  The concentration of vitamin E in hexane and ethanol layers is 12% and 20.4%.  The detailed analysis results are shown in Table 3.
　　　
　　　
　　　Example 4
　　　0.8 grams of the unsaponifiable matters with phytosterols concentration of 39.4% from saponification of purified phytonutrients concentrates as obtained from Example 3 or from other sources was added with 2.5 ml hexane, 0.1 ml methanol and 0.1 ml distilled water.  The mixture was heated to 70oC and cooled slowly to 28oC.  The solid crystal formed was filtered with suction and washed with copious amount of hexane.  The solvents in the filtrate were rotary evaporated and vacuum pump dried.  The concentration of phytosterols is 99% with recovery of 63.5%.  The detailed analysis results are shown in Table 4.
　　　Example  5
　　　0.73 grams of the unsaponifiable matters with phytosterols concentration of 39.4% from saponification of purified phytonutrients concentrates was added as obtained from Example 4 or from other sources with 3.5 ml hexane, 0.1 ml methanol and 0.1 ml distilled water.  The mixture was heated to 70oC and cooled slowly to 28oC.  The solid crystal formed was filtered with suction and washed with copious amount of hexane.  The solvents in the filtrate were rotary evaporated and vacuum pump dried.  The concentration of phytosterols is 99% with recovery of 41.7%.  The detailed analysis results are shown in Table 5.
　　　Example  6
　　　0.69 grams of the unsaponifiable matters with phytosterols concentration of 39.4% from saponification of purified phytonutrients concentrates as obtained from Example 5 or from other sources was added with 2.5 ml hexane, 0.05 ml methanol and 0.1 ml distilled water.  The mixture was heated to 70oC and slowly cooled to 28oC.  The solid crystal formed was filtered with suction and washed with copious amount of hexane.  The solvents in the filtrate were rotary evaporated and vacuum pump dried.  The concentration of phytosterols is 99% with recovery of 36.8%.  The detailed analysis results are shown in Table 6.
　　　Example  7
　　　0.71 grams of the unsaponifiable matters with phytosterols concentration of 54.4% from saponification of purified phytonutrients concentrates as obtained from Example 6 or from other sources was added with 2.5 ml hexane, 0.1 ml methanol and 0.1 ml distilled water.  The mixture was heated to 70oC and slowly cooled to 28oC.  The solid crystal formed was filtered with suction and washed with copious amount of hexane.  The solvents in the filtrate were rotary evaporated and vacuum pump dried.  The concentration of phytosterols is 99% with recovery of 41%.  The detailed analysis results are shown in Table 7.
　　　Example  8
　　　0.29 grams of the filtrate obtained from Example 5 or other solvents after crystallisation of phytosterols was added with 5ml hexane and 2ml methanol.  The mixture was shaken to a homogeneous stage and settled into two layers.  The hexane layer at the top was separated from the methanol layer at the bottom.  Solvents were removed using rotary-evaporator and vacuum pump dryer.  The concentration of vitamin E in methanol layer is 31.3% with recovery of 52.6% and the concentration of squalene in hexane layer is 51% with recovery of 87.5%.  The detailed analysis results are shown in Table 8.
　　　Example  9
　　　0.34 grams of the filtrate obtained from Example 7 or other solvents after crystallisation of phytosterols was added with 5ml hexane and 3ml methanol.  The mixture was shaken to a homogeneous stage and settled into two layers.  The hexane layer at the top was separated from the methanol layer at the bottom.  Solvents were removed using rotary-evaporator and vacuum pump dryer.  The concentration of vitamin E is 51.2% with recovery of 57.5% and the concentration of squalene in hexane layer is 44.2% with recovery of 95.4%.  The detailed analysis results are shown in Table 9.
Example 10
The filtrate of the unsaponifiable matters after crystallisation of phytosterols from purified phytonutrients concentrate was treated with serial partitioning of organic solvents to enhance the concentration of vitamin E and squalene. 0.6g of filtrate was added with 5rnl of hexane and 3ml of methanol. The mixture was chilled to 15oC for 15 minutes. The hexane layer was separated from methanol layer and analysed, lml of hexane was subsequently added to methanol layer and lml of methanol was added to hexane layer. After chilling to 15oC for another 15 minutes, all the hexane and methanol layers were separated. All samples were analysed for vitamin E and squalene contents. The concentration of vitamin E in methanol phase after second partitioning of methanol layer is 79.3% with recovery of 34.9%. The concentration of squalene in hexane phase after second partitioning of hexane layer is 77.2% with recovery of 65.5%. The detailed analysis results are shown in Table 10. The process is described in Figure 2.
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Claims
　　　
1.　A method of extraction of phytosterols, squalene and vitamin E from crude palm oil comprising the steps of: -
　　　a)　conversion of crude palm oil into palm oil methyl esters;
　　　b)　three short path distillation of crude palm oil methyl esters obtained in 1 (a) to yield phytonutrients;
　　　c)　saponification of phytonutrients concentrate from 1(b);
　　　d)　crystallisation of phytosterols;
　　　e)　solvents partitioning of vitamin E and squalene.
　　　
2.　A method of extracting phytosterols squalene or Vitamin E as claimed in Claim 1, wherein a first short path distillation is carried out at temperature of 70oC to 120oC and pressure between 10mTorr to 50mTorr.
　　　
3.　A method of extracting phytosterols squalene and Vitamin E as claimed in Claim 1, wherein a second short path distillation is carried out on the distillate obtained in Claim 2 at temperature of 130oC to 200oC and pressure less than 1mTorr.
　　　
4.　A method of extracting phytosterols squalene and Vitamin E as claimed in Claim 1 wherein a third short path distillation is carried out on the distillate obtained in Claim 3 at temperature below 120oC and pressure less than 1mTorr.
　　　
5.　A method as claimed in Claim 1, wherein the saponification process of phytonutrients concentrate is carried out using potassium hydroxide or sodium hydroxide at 10% concentration and refluxed in alcohol for 30 minutes to one hour under inert gas blanketing.
　　　
6.　A method as claimed in Claim 5, wherein the inert gas is nitrogen.
　　　
7.　A method as claimed in Claim 5, wherein unsaponifiable matters is mixed with hydrocarbon solvent, short chain alcohol and water of different ratios.
8.　A method as claimed in Claim 5, wherein the unsaponifiable matters is mixed with hydrocarbon solvent, short chain alcohol and water of ratio 25:1:1 and heated to temperature of 65oC to 85oC and slowly cooled to temperature of 100C to 30oC to crystallize phytosterols.
　　　
9.　A method as claimed in Claim 8 wherein the filtrate is mixed with hydrocarbon solvent and short chain alcohol of ratio 5:3 to partition the non-polar squalene into hydrocarbon layer and polar vitamin E into alcohol layer.
　　　
10.　A method as claimed in Claims 5, 7, 8 and 9, wherein the hydrocarbon solvents including heptane, hexane and iso-octane and short chain alcohols including methanol, ethanol, butanol and iso-propanol.
　　　
11.　Vitamin E, squalene or phytosterols as extracted as in any of the Claims 1 to 10.
　　　
12.　A method of extraction of phytosterols, squalene and vitamin E from crude palm oil comprising the steps of: -
　　　i.　conversion of crude palm oil into palm oil methyl esters;
　　　ii.　first stage short path distillation carried out on the methyl esters obtained in step (i) above at a temperature of 70oC to 120oC and pressure between 10mTorr to 50mTorr;
　　　iii.　second stage short path distillation carried out on the distillate obtained in step (ii) above at a temperature of 130oC to 200oC and pressure less than 1mTorr;
　　　iv.　third stage short path distillation carried out on the distillate obtained in step (iii) above at a temperature below 120oC and pressure less than 1mTorr;
　　　v.　saponification of the distillate obtained in step (iv) above carried out using potassium hydroxide or sodium hydroxide at 10% concentration and refluxed in alcohol for 30 minutes to one hour under nitrogen blanketing;
　　　vi.　mixing the unsaponifiable matters in step (v) above with hydrocarbon solvent, short chain alcohol and water of ratio 25:1:1 and heating mixture to temperature of 65oC to 85oC and cooling slowly to temperature of 25oC to 30oC to crystallize phytosterols;
　　　vii.　mixing filtrate obtained in step (vi) above with a hydrocarbon selected from the group consisting of heptane, hexane or iso-octane and a short chain alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, butanol or iso-propanol in ratio 5:3 to partition non-polar squalene into hydrocarbon layer and polar vitamin E into alcohol layer;
　　　
　　　viii.　separating two layers and subsequently adding hydrocarbon selected in step (viii) into short chain alcohol layer selected in step (viii) and short  chain alcohol selected in step (viii) into hydrocarbon layer to further partition the vitamin E and squalene.
　　　ix.　extracting squalene from the hydrocarbon layer and extracting vitamin E from the alcohol layer.
　　　
13.　Phytosterol crystals as obtained in Claim 8.
ABSTRACT
EXTRACTION OF PALM VITAMIN E, PHYTOSTEROLS 
AND SQUALENE FROM PALM OIL
　　　Phytosterols, squalene and Vitamin E are recovered from phytonutrients concentrate derived from crude palm oil by the disclosed invention via esterification, transesterification, vacuum distillation, saponification, crystallization and organic solvents partitioning.  Crude palm oil is subjected to esterification and transesterification for the production of crude palm oil methyl esters.  Phytonutrients concentrate containing phytosterols, squalene, Vitamin E and unreacted monoglycerides is recovered from crude palm oil methyl esters by multi-stages vacuum distillation in which components with higher molecular weight are filtered during second stage vacuum distillation.  The purified phytonutrients concentrate is subjected to saponification process and the unsaponifiable matter is added to a combination of solvents for crystallization of phytosterols.  The filtrate enriched in squalene and Vitamin E is separated to its individual squalene-rich layer and vitamin E-rich layer via organic solvents partitioning.
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