一種從含酯類蝦青素粗提物中精製蝦青素的方法

2023-06-02 15:36:16

專利名稱：一種從含酯類蝦青素粗提物中精製蝦青素的方法
技術領域：
本發明涉及一種從含酯類蝦青素粗提物中精製蝦青素的方法，特別涉及從含有蝦 青素的單胞藻、酵母和水產品廢棄物中經有機溶劑萃取和絮凝等方法獲得的含酯類蝦青素 粗提液中精製蝦青素的方法。
背景技術：
蝦青素(Astaxanthin)屬萜烯類不飽和化合物，是一種酮式類胡蘿蔔素，其化學 名稱為3，3，- 二羥基- β，β，-胡蘿蔔素_4，4. - 二酮，分子式為C4tlH52O4，相對分子質量為 596.86。蝦青素具有很強的抗氧化性和清除自由基的能力，其對人類身體的健康起著極其 重要的作用，可有效地防止組織、細胞和DNA被氧化損傷，因此廣泛應用於食品、藥品、化妝 品和保健品等行業。工業生產蝦青素以化學合成為主，其技術已經非常成熟。但是隨著人們生活水平 和環保意識的逐步提高，對從含蝦青素的生物體中提取蝦青素已成為研究熱點。而在蝦青 素含量高的生物中，如雨生紅球藻、紅髮夫酵母等，蝦青素大多數是以酯類形式存在，如雨 生紅球藻中就含有70%的單酯和25%的雙酯形式的蝦青素。目前國內從含蝦青素的生物體中提取蝦青素的技術主要集中在粗提方面，如專 利02135919. 9中介紹的從甲殼素工廠加工廢水中採用絮凝法提取法；專利02122565. 6和 200810236028. X中從鮮蝦殼和鰲蝦殼中採用酸加有機溶劑萃取法；專利200910102291. 4 中從雨生紅球藻中採用超臨界萃取法等，這些方法製得成品蝦青素純度較低，最高只能達 到60%。此外，東北林業大學劉莉娜(東北林業大學碩士學位論文，2006)經矽膠柱層析和 結晶等步驟使產品純度雖得到了一定幅度的提高，但矽膠柱層析工藝不易規模放大，難適 應工業化的要求。由於工藝技術的制約，國內出售的從生物體中提取的蝦青素商品大都是有效含量 在1 10%的粗成品。因此開發一種提取高純度蝦青素、可工業化生產的技術具有非常廣 闊的前景。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種從含酯類蝦青素粗提物中精製蝦青素的方 法，此方法具有操作步驟簡單、能大規模工業化生產、環保等特點。本發明採用以下的技術方案採用含酯類蝦青素粗提物作為原料，進行以下步驟 的操作皂化在2 IOOkg含酯類蝦青素的粗提物中，加入0.004 0. 04%的EDTA、 0. 002 0. 的抗氧化劑、體積比為1 4 2的10g/L的氫氧化鉀的甲醇溶液或氫氧化 鈉乙醇溶液，控制溫度為0 60°C，攪拌0. 5 12小時，皂化後再加入2 10倍體積相應 的甲醇或乙醇並通過0. 45 μ m濾膜過濾除去雜質，並用相應的甲醇或乙醇洗滌濾膜雜質直 至顏色發白為止，合併皂化液及洗滌液；
樹脂純化將皂化液及洗滌液的混合液以0. 5 2BV/h的流速吸附到非極性或弱 極性大孔吸附樹脂上，用2BV蒸餾水或去離子水洗脫，再用洗脫劑洗脫，控制流速為0. 2 lBV/h，收集含蝦青素的紅色溶液；結晶精製在收集的含蝦青素紅色溶液中，按體積比10 50%加入脫鹽水或去離 子水，在真空狀態、30 60°C時進行結晶，至固液體積比為1 50 100時停止，控制溫度 降至-10 4°C時，育晶2 24小時，然後3000 7000g離心，再用去離子水洗滌二次，收 集晶體，再在30 60°C時真空乾燥4 12小時，獲得最終產品。所述皂化步驟中抗氧化劑為叔丁基對羥基茴香醚(BHA) ,2,6- 二叔丁基化羥基甲 苯(BHT)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或幾種。所述樹脂純化步驟中洗脫劑為丙酮、氯仿、乙酸乙酯溶液的一種或幾種。所述樹脂純化步驟中的樹脂預先用乙醇處理，因為大孔樹脂吸附的是分子態的物 質，乙醇洗脫後就會使分子態雜質轉為溶解於乙醇，從而易被乙醇洗脫液帶走，恢復樹脂的 吸附量。另外，最後結晶精製步驟中離心過程產生的母液可再次進入樹脂純化步驟重新上 柱吸附；當純度達不到要求時可溶於樹脂純化洗脫用溶劑中進行二次重結晶，從而進一步 提高產品純度，減少汙染環境的廢液產生。本發明具有以下優點(1)含酯類蝦青素的生物體中，蝦青素大多以單酯和雙酯形式的存在，通過皂化 步驟，使這些蝦青素酯變成了游離狀的蝦青素，對後續進一步純化奠定基礎；(2)本發明中 皂化步驟加入了一定量的EDTA，將蝦青素粗提液中的Fe3+、Cu2+等金屬離子螯合，可以減緩 蝦青素氧化的速度；另外還加入了一定量的抗氧化劑，有效地防止了蝦青素的氧化；(3)將 皂化、吸附、結晶等工序有效地結合在一起，去除了一些不必要的步驟如矽膠柱層析等，步 驟簡單且易放大，顯著提高了蝦青素成品收率和純度，批處理量也符合工業化生產的要求； (4)有效地解決了結晶母液的處理問題，提高了產品收率。綜上所述，本發明具有具有操作步驟簡單、能大規模工業化生產、環保等特點，並 且最終蝦青素純度和收率較高。
具體實施例方式結合具體實施例進行說明。實施例1在2kg從雨生紅球藻採用乙酸乙酯_乙醇(1 2)法(方法參考雨生紅球藻中蝦 青素酯皂化工藝的研究，周雙林、張立飛，中國藥師，2009年Vol. 12N0.8，1018 1020)獲 得並經濃縮的含酯類蝦青素的粗提物中，先加入0. 004%的EDTA用以螯合Fe3+、Cu2+等金屬 離子，然後加入0.002%叔丁基對羥基茴香醚(BHA)，按照體積比1 1加入10g/L氫氧化 鈉的乙醇溶液，控制皂化溫度為20°C，在避光、密封充氮條件下攪拌3小時，皂化後再加入3 倍體積相應的甲醇並通過0. 45 μ m濾膜過濾除去雜質，並用相應的甲醇滌濾膜雜質直至顏 色發白為止，合併皂化液及洗滌液；；採用經過乙醇洗脫過的非極性大孔吸附樹脂HPD100型裝柱，然後用去離子水洗 去乙醇，上步驟中得到的皂化液及洗滌液的混合液以0. 5BV/h的流速吸附到樹脂上，用2BV蒸餾水洗脫，將Κ0Η、甲醇及其他一些不能吸附的雜質洗去，再用丙酮洗脫，控制流速為 0. 2BV/h，得到溶液分為綠色和紅色兩部分，收集紅色溶液。在收集的紅色液體中按體積比20%加入脫鹽水，在真空結晶器中控制在真空條件 下，溫度為30°C時進行結晶，至固液體積比1 40時停止濃縮，再在控溫育晶槽中控制溫度 為-10°C條件下育晶8小時，然後3000g離心至無液體甩出，再用去離子水洗滌兩次，收集晶 體，在30°C時進行真空乾燥，獲得最終成品，其中蝦青素含量90%，收率達到70%。 實施例2在30kg從紅髮夫酵母經80%乙醇多次萃取(方法參考東北林業大學、劉莉娜、碩 士學位論文、2006)濃縮後所得含酯類蝦青素的粗提物中，先加入了 0.01%的EDTA用以螯 合Fe3+、Cu2+等金屬離子，然後加入0.01%的2，6-二叔丁基化羥基甲苯(BH T)，按照體積 比1 2加入10g/L氫氧化鈉的乙醇溶液，控制皂化溫度為30°C，在避光、密封充氮條件下 攪拌4小時，皂化後再加入4倍體積相應的乙醇並通過0. 45 μ m濾膜過濾除去雜質，並用乙 醇洗滌濾膜雜質直至顏色發白為止，合併皂化液及洗滌液；採用經過乙醇洗脫過的非極性大孔吸附樹脂裝柱，然後用去離子水洗去乙醇，上 步驟中得到的皂化液及洗滌液的混合液以0. 5BV/h的流速吸附到樹脂上，用2BV蒸餾水洗 脫，將氫氧化鈉、乙醇及其他一些不能吸附的雜質洗去，再用氯仿洗脫，控制流速為0. 5BV/ h，收集紅色溶液。在收集的紅色液體中按體積比30%加入脫鹽水，在真空結晶器中控制在真空條件 下，溫度為50°C時進行結晶，至固液體積比1 50時停止濃縮，再在控溫育晶槽中控制溫度 為0°C條件下育晶12小時，然後5000g離心至無液體甩出，再用去離子水洗滌兩次，收集晶 體，在50°C時進行真空乾燥，獲得最終成品，其中蝦青素含量93%，收率達到68%。 實施例3在50kg從甲殼類(如蝦蟹)加工廢水中採用絮凝法(方法參考一種蝦青素的生 產工藝，姜國良、李立德、楊棟、劉雲，專利申請號=02135919. 9)獲得的含酯類蝦青素的粗 提物中，先加入了 0. 02 %的EDTA用以螯合Fe3+、Cu2+等金屬離子，然後加入0. 01 %叔丁基對羥基茴香醚(BHA)及0.02%的2，6_ 二叔丁基化羥基甲苯(BHT)，按照體積比1 3加入 10g/L氫氧化鉀的甲醇溶液，控制皂化溫度為60°C，在避光、密封充氮條件下攪拌3小時，皂 化後再加入5倍體積相應的甲醇並通過0. 45 μ m濾膜過濾除去雜質，並用甲醇洗滌濾膜雜 質直至顏色發白為止，合併皂化液及洗滌液；採用經過乙醇洗脫過的弱極性大孔吸附樹脂裝柱，然後用去離子水洗去乙醇，上 步驟中得到的皂化液及洗滌液的混合液以2BV/h的流速吸附到樹脂上，用2BV蒸餾水洗脫， 將Κ0Η、甲醇及其他一些不能吸附的雜質洗去，再用乙酸乙酯丙酮(3 1)洗脫，控制流速 為lBV/h，收集紅色溶液。在收集的紅色液體中按體積比50%加入去離子水，在真空結晶器中控制在真空條 件下，溫度為60°C時進行結晶，至固液體積比1 60時停止濃縮，再在控溫育晶槽中控制溫 度為4°C條件下育晶24小時，然後7000g離心至無液體甩出，再用去離子水洗滌兩次，收集 晶體，在60°C時進行真空乾燥，獲得最終成品，其中蝦青素含量95%，收率達到65%。
權利要求
一種從含酯類蝦青素粗提物中精製蝦青素的方法，其特徵在於採用含酯類蝦青素的粗提物作為原料，進行以下步驟的操作皂化在2～100kg含酯類蝦青素的粗提物中，加入0.004～0.04％的EDTA、0.002～0.02％的抗氧化劑、體積比為1～4∶2的10g/L的氫氧化鉀甲醇溶液或氫氧化鈉乙醇溶液，控制溫度為0～60℃，攪拌0.5～12小時，皂化後再加入2～20倍體積相應的甲醇或乙醇，並通過0.45μm濾膜過濾除去雜質，並用相應的甲醇或乙醇洗滌濾膜雜質至顏色發白為止，合併皂化液及洗滌液；樹脂純化將皂化液及洗滌液的混合液以0.5～2BV/h的流速吸附到非極性或弱極性大孔吸附樹脂上，用2BV蒸餾水或去離子水洗脫，再用洗脫劑洗脫，控制流速為0.2～1BV/h，收集含蝦青素的紅色溶液；結晶精製在收集的含蝦青素紅色溶液中，加入10～50％的脫鹽水或去離子水，在真空狀態、30～60℃時進行結晶，至固液體積比為1～50∶100時停止，控制溫度降至 10～4℃時，育晶2～24小時，然後3000～7000g離心，然後用去離子水洗滌二次，收集晶體，再在30～60℃時真空乾燥4～12小時，獲得最終產品。
2.根據權利要求1所述的從含蝦青素的粗提物中精製蝦青素的方法，其特徵在於所 述皂化步驟中抗氧化劑為叔丁基對羥基茴香醚(BHA)、2，6-二叔丁基化羥基甲苯(BHT)、亞 硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的從含蝦青素的粗提物中精製蝦青素的方法，其特徵在於所 述樹脂純化步驟中洗脫劑為丙酮、氯仿、乙酸乙酯溶液的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的從含蝦青素的粗提物中精製蝦青素的方法，其特徵在於所 述樹脂純化步驟中的樹脂預先用乙醇處理。
全文摘要
本發明提供了一種從含酯類蝦青素粗提物中精製蝦青素的方法。本方法經過皂化、樹脂純化、結晶精製等步驟，可得到純度90％以上的蝦青素成品，且收率在60％以上。本發明具有操作步驟簡單、能大規模工業化生產、環保等特點，並且獲得的蝦青素產品純度和收率較高。
文檔編號C07C403/24GK101906059SQ20101023533
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者譚國民, 鄭春陽, 魏國祥 申請人:天津強微特生物科技有限公司