雨生紅球藻中蝦青素的高效提取新工藝的製作方法

2023-06-02 15:34:26

專利名稱：雨生紅球藻中蝦青素的高效提取新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及蝦青素的提取工藝，具體涉及從雨生紅球藻中提取蝦青素的工藝。
背景技術：
蝦青素(Astaxanthin)是一種具有鄰羥基酮結構的非維生素A原的類胡蘿蔔素，具有超強的抗氧化功能，其抗氧化性為維生素E的500倍，β -胡蘿蔔素的20倍，對紫外線引起的皮膚癌有很好的療效。臨床及動物學實驗表明蝦青素具有很好的抗炎、抗腫瘤、抗衰老、增強免疫力、預防心血管疾病等 重要的生物學功能。此外，蝦青素還具有顯著的著色功能，主要作為水產品、禽蛋、觀賞動物的著色劑。因此，蝦青素在食品、醫藥、化妝品、保健品及飲料等行業具有廣闊的市場前景。商品蝦青素的生產主要有兩種途徑:化學合成和生物提取。化學手段合成蝦青素不可避免引入雜質化學物質，如合成過程中產生的非天然副產物等，將降低其生物利用安全性。隨著科技的發展、人們生活水平的提高和環保意識的增強，化學合成蝦青素的應用將越來越受到限制，如FDA僅批准反式結構的蝦青素用於水產養殖的添加劑，不允許任何化學合成品進入保健食品市場。雨生紅球藻中蝦青素含量高，可達細胞乾重的2.0 3.0%，被看作是天然蝦青素的「濃縮品」，其所含的蝦青素無論從含量、結構還是生物可利用性上都具很強的競爭優勢，被公認為是自然界中蝦青素的最佳來源。但是，雨生紅球藻是一種單細胞生物，其厚壁孢子堅韌的細胞壁影響蝦青素的提取，細胞壁不但阻礙提取溶劑向細胞內滲透，也影響細胞內蝦青素向細胞外擴散。因此，通常先對雨生紅球藻細胞進行破壁，再提取，雨生紅球藻破壁程度成為影響蝦青素提取率的關鍵因素。目前，國內外從雨生紅球藻中提取蝦青素的方法主要有超臨界C02萃取、超聲提取、微波提取、高壓均質或研磨後溶劑萃取、酶解提取等。存在主要問題為破壁效果差導致提取率低，此外，還存在工藝複雜、能耗高、所需設備昂貴、提取時間長等問題。專利CN 101381337Α採用噴霧乾燥、冷凍乾燥或真空乾燥獲得幹藻體，而後氣流粉碎破壁，所用乾燥方式損失大、能耗大；破壁率較低，約為90%。專利CN 101691348Α採用超臨界C02萃取直接提取雨生紅球藻乾粉，無特別的破壁工藝。該法所用設備昂貴，成本高，無特殊破壁工藝，提取率低。專利CN 102012363Α採用高壓均質機在80 90MPa下進行破壁，破壁率為90%,而後採用超臨界C02萃取,萃取溫度為60 80°C,萃取時間為2 4h。該法破壁壓力高、能耗大，破壁率較低；萃取溫度高、萃取時間長，蝦青素提取率僅為70%左右。專利CN102659625A將藻粉與矽膠混合，加入甲醇、石油醚、二氯甲烷的混合溶劑，攪拌萃取、裝柱，甲醇洗脫，收集洗脫液，濃縮。工藝複雜、步驟繁瑣，所用溶劑種類多，並產生混合溶劑，回收困難，從過程可知破壁效率低。萬慶家、郭文晶等[I 2]採用200 300MPa進行破壁，破壁效率高，但所用超高壓很難達到工業化應用條件。姜玲等[3]採用酸熱加超聲波進行破壁方法，然後用芝麻油進行超聲提取，提取率可達97%以上，但超聲波能耗大，且蝦青素提取物與高沸點的油混合，不易分離，產品濃度低。參考文獻:
[I]萬慶家，饒高雄，史曉晨等.超高壓一步法萃取雨生紅球藻孢子中蝦青素工藝研究[J].遼寧中醫藥大學學報，2010，12 (11):24 25.
[2]郭文晶，張守勤，張格.超高壓提取雨生紅球藻中蝦青素的工藝優化[J].農業機械學報，2008，39 (5):201 203.
[3]姜玲，董慶霖，邢向英等.雨生紅球藻細胞破碎的工藝優化[J].食品研究與開發，2010，31 (7):72 75.

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種步驟簡單、破壁率高、損失小、有機溶劑消耗少、低成本且易於工業放大的從雨生紅球藻中製備蝦青素提取物的方法。本發明的一種雨生紅球藻中蝦青素的提取方法，包括如下步驟:①乾燥雨生紅球藻與含酸酸性水溶液混合,在60 80 °C攪拌破壁20 50min,調pH至中性，過濾去掉濾液，得含水破壁雨生紅球藻；②將含水破壁雨生紅球藻與乙醇溶液混合，在10 30°C攪拌脫水30min，過濾去掉濾液，得破壁雨生紅球藻；③破壁 雨生紅球藻用有機溶劑攪拌提取，過濾，濾液濃縮，回收溶劑，得蝦青素提取物。本發明的技術方案中，所述的含酸酸性水溶液中的酸優選為磷酸、乙酸、鹽酸、硫酸中的一種，水溶液中酸的濃度為5 20%。本發明的技術方案中，步驟①所述的乾燥雨生紅球藻與含酸酸性水溶液的質量體積(g:ml)比為1:3 10。本發明的技術方案中，步驟③所述的有機溶劑為乙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種以任何比例混合的混合溶液，破壁雨生紅球藻與有機溶劑的質量體積(g:ml)比為1:
3 10。本發明的技術方案中，步驟②所述的乙醇溶液的濃度為80 100%。本發明的技術方案中，步驟③所述的提取溫度為40 60°C，提取時間為5 60min，提取次數為I 3次。本發明的技術方案中，步驟③的所述的濾液濃縮溫度為40 60°C，濃縮時間為
0.5 6h0在現有技術中，雨生紅球藻的破壁多採用物理方法:高壓均質、超聲、研磨、凍融、微波等，但其破壁效率較低，70%的破壁率可以說是比較高的，能達到90%破壁率的方法複雜且成本高昂。雨生紅球藻堅韌的細胞壁影響蝦青素提取:細胞壁不但阻礙提取溶劑向細胞內滲透，也影響細胞內蝦青素向細胞外擴散。本發明採用酸性水溶液對雨生紅球藻進行破壁，通過選擇對酸的選擇，結合適宜的破壁溫度及時間，使酸對細胞壁中的某些成分(主要是糖和蛋白質)產生作用，改變這些物質的空間結構，使原來結構緊密的細胞壁變得疏鬆，胞壁結構得以破壞，胞內物質溶出，並且有機試劑也可滲透到胞內進行提取，從而大幅提高雨生紅球藻的提取效率，本發明的破壁方法步驟簡單，破壁率高達95%以上。另一方面，本發明採用將破壁後的含水破壁雨生紅球藻用高濃度乙醇處理、脫水，提高有機溶劑提取效率，採用本發明的方法，雨生紅球藻中蝦青素的提取率高達95%以上。
本發明的方法獲得的蝦青素提取物為暗紅色油狀粘稠物質，可滿足保健食品、化妝品及醫藥生產所需原料要求。本發明所的有益效果是:①採用酸法製備破壁雨生紅球藻，所用破壁方法步驟簡單、破壁率高達95%以上。②提取條件溫和，有效成分損失低於5%。③提取方法簡單易行，且提取率高達95%以上。④所用溶劑種類少、用量小，回收溶劑能循環再利用，環境汙染小、生產成本低，易於工業化生產。
具體實施例方式下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。下述實施例中，如無特殊說明，所使用的實驗方法均為常規方法，所用材料、試劑等均可從生物或化學公司購買。本發明所用有機溶劑均為分析純。本發明所用雨生紅球藻(Haematococcus pluvialis),購自雲南愛爾發生物技術有限公司。乾燥雨生紅球藻中蝦青素的含量測定方法為(參照Cyanotech公司):稱取約25mg乾燥雨生紅球藻藻粉，放入IOml離心管中，加入3g石英砂，在離心管中加入5mlDMSO, 45-50°C水浴放置15min，期間振蕩幾次。3800 — 4200rpm離心3min使不溶物沉澱，將上清轉入25ml容量瓶中，向離心管中加入5ml正已烷，渦旋振蕩30s，離心分離沉澱，將上清轉入25ml容量瓶中，正已烷重複抽提沉澱至上清基本無色(吸光值小於0.05)。正已烷定容，適當稀釋，於474nm下以正已烷為空白，測吸光值(於0.25 — 0.75間)。按下式計算:
權利要求
1.一種雨生紅球藻中蝦青素的提取方法，其特徵在於:包括如下步驟: ①乾燥雨生紅球藻與含酸酸性水溶液混合，在60 80°C攪拌破壁20 50min，調pH至中性，過濾去掉濾液，得含水破壁雨生紅球藻； ②將含水破壁雨生紅球藻與乙醇溶液混合，在10 30°C攪拌脫水30min，過濾去掉濾液，得破壁雨生紅球藻； ③破壁雨生紅球藻用有機溶劑攪拌提取，過濾，濾液濃縮，回收溶劑，得蝦青素提取物。
2.根據權利要求1所述的蝦青素的提取方法，其特徵在於:所述的酸含酸性水溶液中的酸為磷酸、乙酸、鹽酸、硫酸中的一種，水溶液中酸的濃度為5 20%。
3.根據權利要求1或2的蝦青素的提取方法，其特徵在於:步驟①所述的乾燥雨生紅球藻與含酸酸性水溶液的質量體積(g:ml)比為1:3 10。
4.根據權利要求1或2的蝦青素的提取方法，其特徵在於:步驟③所述的有機溶劑為乙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種以任何比例混合的混合溶液，破壁雨生紅球藻與有機溶劑的質量體積(g:ml)比為1:3 10。
5.根據權利要求1所述的蝦青素的提取方法，其特徵在於:步驟②所述的乙醇溶液濃度為80 100%。
6.根據權利要求1所述的蝦青素的提取方法，其特徵在於:步驟③所述的提取溫度為40 60°C，提取時間為5 60min，提取次數為I 3次。
7.根據權利要求1所述的蝦青素的提取方法，其特徵在於:步驟③所述的濾液濃縮溫度為40 60°C，濃縮時間為0.5 6h。
全文摘要
本發明公開了一種雨生紅球藻中提取蝦青素的方法。本發明的方法採用酸法得到破壁雨生紅球藻，經乙醇脫水和有機溶劑提取得到蝦青素提取物。本發明的破壁及提取方法簡單高效、操作方便、能耗低、質量可控，雨生紅球藻的破壁率以及提取率可達95%以上。本發明的方法獲得的蝦青素提取物為暗紅色油狀粘稠物質，可滿足保健食品、化妝品及醫藥生產所需原料要求。
文檔編號C07C403/24GK103232375SQ201310116039
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日
發明者吳文忠, 王建華, 徐維鋒, 張顯仁, 邵天文 申請人:大連醫諾生物有限公司