酶法與研磨法協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種酶法與研磨法協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法，屬于藻類色素萃取【技術(shù)領(lǐng)域】?，F(xiàn)有的酶解法提取蝦青素的酶解時(shí)間通常為15小時(shí)以上，而本發(fā)明的方法，在酶解過程中進(jìn)行研磨同時(shí)輔助有機(jī)溶劑萃取，整個(gè)提取過程僅需3-6小時(shí)，耗時(shí)縮短了57-78％，大大節(jié)約了時(shí)間成本。采用果膠酶進(jìn)行酶解，酶解pH為4.0-6.0；先將酶解液干燥然后用乙酸乙酯萃取?？傊?，本發(fā)明的方法通過采用果膠酶酶解與特定的研磨條件及特定有機(jī)溶劑萃取相配合，使其提取率高達(dá)97％以上，獲得的蝦青素產(chǎn)品的純度高達(dá)16.9％以上。即，本發(fā)明在大幅度縮短提取時(shí)間的條件下，進(jìn)一步提高了蝦青素的提取率和純度。
【專利說明】酶法與研磨法協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種酶法與研磨法協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法，屬于藻類色素萃取【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】 雨生紅球藻iBaematoccoccus pluvial is)是一種分布廣泛的單細(xì)胞綠藻,在逆境條件下能形成厚壁孢子并大量積累多種具有生理功能的類胡蘿卜素:蝦青素、α-胡蘿卜素、胡蘿卜素、葉黃素、隱黃素、玉米黃素、角黃素等，其中80%為蝦青素及其酯類。蝦青素是一種天然的類胡蘿卜素，屬于脂溶性，色澤為粉紅色，為萜烯類含有不飽和化合物，是一種強(qiáng)抗氧化劑，可以淬滅超氧自由基和單態(tài)氧離子。臨床和動(dòng)物試驗(yàn)研究證明，蝦青素具有增加免疫功能、抑制腫瘤發(fā)生、預(yù)防心血管疾病、維護(hù)眼睛及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等多種生物功能。此外，蝦青素可作為色素添加劑，用于食品、藥物和化妝品等。雨生紅球藻是目前已知天然蝦青素含量最高的生物資源，2010年10月，衛(wèi)生部批準(zhǔn)雨生紅球藻為新資源食品，利用雨生紅球藻生產(chǎn)胡蘿卜素類活性成分具有廣闊的前景。
[0003]蝦青素在光照、高溫或氧氣環(huán)境下極易氧化變色，因而需要選擇適宜的萃取技術(shù)。目前，利用雨生紅球藻提取蝦青素的方法主要有超臨界CO2流體萃取法、有機(jī)溶劑萃取法、堿提法較多，但雨生紅球藻孢子細(xì)胞壁厚且非常堅(jiān)硬，蝦青素不易析出，提取率不高。采用微波輻射與超聲波輔助有機(jī)溶劑萃取法，使強(qiáng)極性分子溶劑產(chǎn)生瞬間極化，有效的破壞微藻的細(xì)胞與組織，從而使色素較快的提取出來.縮短萃取時(shí)間、降低生產(chǎn)能源和溶劑的消耗，但是會(huì)破壞蝦青素的活性。周錦珂等采用纖維素酶前處理雨生紅球藻，后提取其含有的蝦青素，雖然提取高達(dá)94.6%，但耗時(shí)長，成本高，生產(chǎn)技術(shù)難度較大，使天然蝦青素的應(yīng)用受到一定的制約。
[0004]超微粉碎技術(shù)是指利用機(jī)械或流體動(dòng)力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3毫米以上的物料顆粒粉碎至10-25微米的操作技術(shù)，如摩擦力、機(jī)械剪切力和氣流沖擊力等作用力，高壓均質(zhì)、空穴等效應(yīng)，在短時(shí)甚至瞬時(shí)對物料進(jìn)行破碎，并可在低溫、干燥、密封的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，避免了物料中活性成分的損失和結(jié)構(gòu)變化。因而該技術(shù)具有快速、高效、操作簡便、可連續(xù)運(yùn)行等特點(diǎn)，在食品、醫(yī)藥和化工等行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，目前已應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。球磨機(jī)屬于超微粉碎設(shè)備的一種，可采用干法與濕法粉碎，利用筒體里面的研磨介質(zhì)(陶瓷球、瑪瑙球及鋼球)對物料進(jìn)行，擠壓，研磨等磨碎工作，球磨機(jī)有一個(gè)進(jìn)料器，有一個(gè)出料器，物料從進(jìn)料器中進(jìn)入研磨腔(磨機(jī)筒體里)接受研磨，磨過以后從出料器中排出。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

為了解決酶解雨生紅球藻提取蝦青素的方法耗時(shí)長、工藝條件苛刻的問題，也為了進(jìn)一步提高所獲取的蝦青素產(chǎn)品中蝦青素的純度；本發(fā)明提供了一種酶法與研磨法結(jié)合協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法。本發(fā)明的方法，耗時(shí)短，所獲得的蝦青素產(chǎn)品中蝦青素的純度高。[0006]本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的:
一種酶法與研磨法結(jié)合協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法，包括以下步
驟:
(1)將雨生紅球藻粉和蒸餾水置于球磨罐中；然后，加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液調(diào)pH至4.0-6.0 ;最后，加入果膠酶；
(2)調(diào)整球磨轉(zhuǎn)速為150-200r/min，在45-60°C下研磨3_5小時(shí)，得酶解液；
(3)以5000-6000rmp/min的離心速度，在10°C下離心分離酶解液，收集下層液并干燥，得雨生紅球藻酶解粉；
(4)向雨生紅球藻酶解粉中加入乙酸乙酯,在45-55°C下提取60-90min,得奸青素混合液；
(5)以4000-5000rmp/min的離心速度，在10°C下離心分離蝦青素混合液，收集上清液，得提取液；
(6)將提取液在40°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，得蝦青素產(chǎn)品；
其中，雨生紅球藻粉:蒸餾水:果膠酶:乙酸乙酯的用量比例為100g:6600-8000ml:0.05-0.2g:66_80ml。
[0007]本發(fā)明采用酶法與研磨結(jié)合法前處理雨生紅球藻，再用有機(jī)溶劑提取蝦青素，明顯提高了蝦青素的提取率，是雨生紅球藻資源的高效開發(fā)利用的新途徑。
[0008]現(xiàn)有的酶解法提取蝦青素的酶解時(shí)間通常為15小時(shí)以上，而本發(fā)明的方法，在酶解過程中進(jìn)行研磨同時(shí)輔助有機(jī)溶劑萃取，整個(gè)提取過程僅需3-6小時(shí)，耗時(shí)縮短了57-78%，大大節(jié)約了時(shí)間成本。
[0009]本發(fā)明的方法，采用果膠酶進(jìn)行酶解；與采用纖維素酶、復(fù)合酶(果膠酶和纖維素酶)相比，采用果膠酶酶解與研磨法結(jié)合能獲得更高的提取率和純度。另外，本發(fā)明的酶解ph為4.0-6.0，與Ph為3.5 (果膠酶的最適宜Ph)的酶解條件相比，本發(fā)明的酶解條件與其他反應(yīng)條件相結(jié)合反而能獲得更高的提取率和純度。
[0010]本發(fā)明的方法先將酶解液干燥然后用乙酸乙酯萃??；與將酶解液直接用乙酸乙酯萃取相比，本發(fā)明的方法能獲得更高的提取率和純度。
[0011]總之，本發(fā)明的方法通過采用果膠酶酶解與特定的研磨條件及特定有機(jī)溶劑萃取相配合，使其提取率高達(dá)97%以上，獲得的蝦青素產(chǎn)品的純度高達(dá)16.9%以上。即，本發(fā)明在大幅度縮短提取時(shí)間的條件下，進(jìn)一步提高了蝦青素的提取率和純度。
[0012]上述方法，優(yōu)選的，球磨罐為瑪瑙或陶瓷材質(zhì)的罐。
[0013]上述方法，優(yōu)選的，乙酸乙酯的用量與蒸餾水的用量相同。
[0014]上述方法，優(yōu)選的，
步驟(1)中，pH為6.0 ;
步驟(2)中，溫度為60°C，以200r/min球磨轉(zhuǎn)速研磨5小時(shí)；
步驟(3)中，離心速度為6000rmp/min ；
步驟(4)中，在55°C提取90min ；
步驟(5)中，離心速度為5000rmp/min。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
(I)球磨機(jī)起到粉碎的作用，雨生紅球藻粉碎后，加速了酶的水解；而酶解破壞雨生紅球藻細(xì)胞壁，同時(shí)又促進(jìn)了研磨粉碎效率。所以，酶解與研磨同時(shí)進(jìn)行、相結(jié)合分解破壞雨生紅球藻的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，能加快釋放細(xì)胞內(nèi)有效成分蝦青素，縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低蝦青素氧化分解率，從而提高了蝦青素的提取率；
(2)果膠酶能有效地將蝦青素與果膠等成分的分離，同時(shí)配合以特定的分離條件，從而提高了本發(fā)明的蝦青素產(chǎn)品中蝦青素的純度；
(3)采用單一有機(jī)溶劑提取蝦青素，乙酸乙酯可回收利用，節(jié)約成本，避免造成環(huán)境的污染；
(4)本發(fā)明工藝簡單，不需要加入大量的酸和堿，生產(chǎn)成本低，操作條件溫和，適合工業(yè)
化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明。下述實(shí)施例所用雨生紅球藻的蝦青素含量為3%。
[0017]實(shí)施例1
(1) 稱取15g雨生紅球藻粉，置入到瑪瑙材質(zhì)的球磨罐中，然后加入IOOmL的蒸餾水；
(2)然后，向球磨罐中加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液，調(diào)節(jié)pH至4.0 ;
(3)再向球磨罐中加入0.0075g果膠酶；調(diào)整球磨罐內(nèi)物料的溫度為45°C，以150r/min的球磨轉(zhuǎn)速研磨3小時(shí)，得酶解液；
(4)將酶解液在10°C條件下，以5000rmp/min的離心速度離心分離，然后取底層液；將底層液除去水分、干燥，得雨生紅球藻酶解粉；
(5)向步驟(4)所得的雨生紅球藻酶解粉中加入IOOmL乙酸乙酯，在溫度45°C下提取60min,得混合液；
(6)將混合液在10°C條件下，以4000rmp/min的離心速度離心分離，取上清液；將殘?jiān)儆靡宜嵋阴ヌ崛?次，合并上清液，得提取液；
(7)將步驟(6)中的提取液通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，濃縮成蝦青素浸膏2.47 g ;
(8)檢測蝦青素浸膏中蝦青素純度可達(dá)17.78% ;蝦青素的提取率為97.6%。
[0018]實(shí)施例2
(1)稱取20g雨生紅球藻粉，置入到瑪瑙材質(zhì)的球磨罐中，然后加入150mL的蒸餾水；
(2)然后，向球磨罐中加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液，調(diào)節(jié)pH至5.0 ;
(3)再向球磨罐中加入0.02g果膠酶；調(diào)整球磨罐內(nèi)物料的溫度為50°C，以170r/min的球磨轉(zhuǎn)速研磨4小時(shí)，得酶解液；
(4)將酶解液在10°C條件下，以4000rmp/min的離心速度離心分離，然后取底層液；將底層液除去水分、干燥，得雨生紅球藻酶解粉；
(5)向步驟(4)所得的雨生紅球藻酶解粉中加入150mL乙酸乙酯，在溫度50°C下提取75min,得混合液；
(6)將混合液在10°C條件下，以4500rmp/min的離心速度離心分離，取上清液；將殘?jiān)儆靡宜嵋阴ヌ崛?次，合并上清液，得提取液；
(7)將步驟(6)中的提取液通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，濃縮成蝦青素浸膏3.45g ；
(8)檢測濃縮物中蝦青素純度可達(dá)16.94% ;蝦青素的提取率為97.4%。[0019]實(shí)施例3
(1)稱取25g雨生紅球藻粉，置入到瑪瑙材質(zhì)的球磨罐中，然后加入200mL的蒸餾水；
(2)然后，向球磨罐中加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液，調(diào)節(jié)pH至6.0 ;
(3)再向球磨罐中加入0.05g果膠酶；調(diào)整球磨罐內(nèi)物料的溫度為60°C，以200r/min的球磨轉(zhuǎn)速研磨5小時(shí)，得酶解液；
(4)將酶解液在10°C條件下，以6000rmp/min的離心速度離心分離，然后取底層液；將底層液除去水分、干燥，得雨生紅球藻酶解粉；
(5)向步驟(4)所得的雨生紅球藻酶解粉中加入200mL乙酸乙酯，在溫度55°C下提取90min,得混合液；
(6)將混合液在10°C條件下，以5000rmp/min的離心速度離心分離，取上清液；將殘?jiān)儆靡宜嵋阴ヌ崛?次，合并上清液，得提取液；
(7)將步驟(6)中的提取液通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，濃縮成蝦青素浸膏4.0Sg ；
(8)檢測濃縮物中蝦青素純度可達(dá)17.96% ;蝦青素的提取率為97.7%。
[0020]實(shí)施例4
采用實(shí)施例1的方法和原料，僅將果膠酶用同等量的復(fù)合酶代替(果膠酶和纖維素酶按照1:1的質(zhì)量比組成)，獲得3.39g蝦青素浸膏。蝦青素浸膏中蝦青素純度為9.6% ;蝦青素的提取率為72.32%。
[0021]實(shí)施例5
采用實(shí)施例1的方法和原料，僅將果膠酶用同等量的纖維素酶代替；獲得3.65g蝦青素浸膏。蝦青素浸膏中蝦青素純度為8.3% ;蝦青素的提取率為67.32%。
[0022]實(shí)施例6
(1)稱取15g雨生紅球藻粉，置入到瑪瑙材質(zhì)的球磨罐中，然后加入IOOmL的蒸餾水；
(2)然后，向球磨罐中加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液，調(diào)節(jié)pH至4.0 ;
(3)再向球磨罐中加入0.0075g果膠酶；調(diào)整球磨罐內(nèi)物料的溫度為45°C，以150r/min的球磨轉(zhuǎn)速研磨3小時(shí)，得酶解液；
(4)向步驟(3)所得的酶解液中加入IOOmL乙酸乙酯，在溫度45°C下提取60min，得混合液；
(5)將混合液在10°C條件下，以4000rmp/min的離心速度離心分離，取上清液；將殘?jiān)儆靡宜嵋阴ヌ崛?次，合并上清液，得提取液；
(6)將步驟(5)中的提取液通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，濃縮成蝦青素浸膏2.37g ；
(7)檢測蝦青素浸膏中蝦青素純度可達(dá)14.86% ;蝦青素的提取率為78.26%。
[0023]實(shí)施例7
(1)稱取15g雨生紅球藻粉，置入到瑪瑙材質(zhì)的球磨罐中，然后加入IOOmL的蒸餾水；
(2)然后，向球磨罐中加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液，調(diào)節(jié)pH至3.5 ;
(3)再向球磨罐中加入0.0075g果膠酶；調(diào)整球磨罐內(nèi)物料的溫度為45°C，以150r/min的球磨轉(zhuǎn)速研磨3小時(shí)，得酶解液；
(4)將酶解液在10°C條件下，以5000rmp/min的離心速度離心分離，然后取底層液；將底層液除去水分、干燥，得雨生紅球藻酶解粉； (5)向步驟(4)所得的雨生紅球藻酶解粉中加入IOOmL乙酸乙酯，在溫度45°C下提取60min,得混合液； (6)將混合液在10°C條件下，以4000rmp/min的離心速度離心分離，取上清液；將殘?jiān)儆靡宜嵋阴ヌ崛?次，合并上清液，得提取液；
(7)將步驟(6)中的提取液通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，濃縮成蝦青素浸膏2.19 g ;
(8)檢測蝦青素浸膏中蝦青素純度可達(dá)13.97% ;蝦青素的提取率為67.99%。
【權(quán)利要求】
1.一種酶法與研磨法結(jié)合協(xié)同有機(jī)溶劑萃取雨生紅球藻中蝦青素的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將雨生紅球藻粉和蒸餾水置于球磨罐中；然后，加入質(zhì)量濃度為5%的檸檬酸溶液調(diào)pH至4.0-6.0 ;最后，加入果膠酶； (2)調(diào)整球磨轉(zhuǎn)速為150-200r/min，在45-60°C下研磨3_5小時(shí)，得酶解液； (3)以5000-6000rmp/min的離心速度，在10°C下離心分離酶解液，收集下層液并干燥，得雨生紅球藻酶解粉； (4)向雨生紅球藻酶解粉中加入乙酸乙酯,在45-55°C下提取60-90min,得奸青素混合液； (5)以4000-5000rmp/min的離心速度，在10°C下離心分離蝦青素混合液，收集上清液，得提取液； (6)將提取液在40°C下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收乙酸乙酯，得蝦青素產(chǎn)品； 其中，雨生紅球藻粉:蒸餾水:果膠酶:乙酸乙酯的用量比例為100g:6600-8000ml:0.05-0.2g:66_80ml。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，乙酸乙酯的用量與蒸餾水的用量相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 步驟(1)中，pH為6.0 ; 步驟(2)中，溫度為60°C，以200r/min球磨轉(zhuǎn)`速研磨5小時(shí)； 步驟(3)中，離心速度為6000rmp/min ； 步驟(4)中，在55°C提取90min ； 步驟(5)中，離心速度為5000rmp/min。
【文檔編號】C07C403/24GK103880726SQ201410092827
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】趙曉燕, 陳軍, 王憲昌, 張奇志, 鄧鵬 , 畢玉平, 王興軍 申請人:山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品研究所