CN100513578C - 一种天然β-胡萝卜素的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然β-胡萝卜素的提取方法，即将发酵液过滤得到的湿菌体进行细胞破壁后，与吸附介质如磁铁矿等充分混合一段时间，分离吸附介质并干燥，用溶剂提取吸附在吸附介质表面上的脂溶性天然β-胡萝卜素，提取过β-胡萝卜素的吸附介质可重复利用。与现有技术相比，本发明具有工艺简单、成本较低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物发酵产物的提取方法，尤其涉及一种用吸附法从微生物中提取天然β-胡萝卜素的方法。
背景技术
β-胡萝卜素是维生素A的前体，是联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会认定的A类优秀有营养的食品添加剂。世界上已有52个国家地区批准使用。美国食品化学品添加剂典范(FCC)收载。作为药物，美国药典(USP)90版、95版正式收载；欧洲药典1997版正式收载，英国药典(BP)1998版正式收载本品。中国卫生部部颁标准也已收载。中国国家药品监督管理局公布的第一批非处方药目录收载本品。
天然β-胡萝卜素市场需求不断增加，它的应用领域也从食品着色转向营养食品、保健品和药品三大领域。天然β-胡萝卜素主要有以下几种应用：(1)天然β-胡萝卜素是比SOD和维生素E更为有效的生理抗氧化剂和自由基清除猝灭剂，是人类用于防老抗衰、防癌抗癌的好武器和预防心血管疾病的良好手段；(2)是人体维生素A的主要来源，能较多地贮藏于肝脏，而不引起过量维生素A产生的副作用，被用于治疗由于维生素A缺乏引起的各种疾病；(3)具有很强的抗辐射作用，能明显减轻或很快消除放疗引起的恶心、呕吐、乏力等副作用，被推荐为放射疗法治疗癌症的首选辅助药物；(4)能有效增强免疫机能，促进生长发育，增强体质和焕发青春活力的不可多得的保护性营养素；(5)是良好的饲料添加剂，能促进畜禽生长，并明显提高家畜产仔率和家禽产蛋量(中国发明专利申请号：200510049479.9)。
三孢布拉霉菌、布拉克须霉菌、分枝杆菌等微生物都能合成天然β-胡萝卜素，其中以三孢布拉霉菌的性能最优，三孢布拉霉菌属真菌界，真菌门，毛霉目，霉科，三孢霉属。其菌丝体由分支或不分支的菌丝组成，许多菌丝交织在一起，形成菌丝体。菌丝细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质等组成。β-胡萝卜素存在于三孢布拉霉菌丝细胞质中。
在已有技术中，专利WO9736996公开了一种生物质造粒及从中提取β-胡萝卜素的方法。其提取工艺为：(1)先将发酵液在75℃下巴氏灭菌15min，过滤得到菌丝体，为了改善发酵液的过滤性能可添加助滤剂；(2)通过机械压榨法脱水使菌体干含量达到45％，再用装有4孔模板，孔直径为1.8mm的不锈钢喷射器挤出，于40℃下在流体床干燥器中干燥90min，使干含量达到95％；(3)用乙酸乙酯做溶剂用渗滤法萃取干燥后的菌丝体，乙酸乙酯的用量为30L/kg干菌体，在50℃下真空过滤得到提取液，用脱盐水洗涤萃取液两次；(4)在50℃下蒸发乙酸乙酯，结晶，过滤得到β-胡萝卜素晶体。该方法的不足之处在于工艺流程长，操作过程繁复，溶剂用量大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一种工艺简单、成本较低的天然β-胡萝卜素的提取方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种天然β-胡萝卜素的提取方法，其特征在于，该提取方法包括以下工艺步骤：
(1).过滤微生物发酵液，得到含β-胡萝卜素的湿菌体；
(2).用碱性溶液处理湿菌体，再洗涤至中性，过滤；
(3).将碱性溶液处理过的菌体进行细胞破壁；
(4).破壁后的菌体悬浮液与吸附剂充分混合；
(5).分离吸附介质，并干燥；
(6)用溶剂洗脱干燥后的吸附介质；
(7).收集脱附液，结晶，得到天然β-胡萝卜素晶体。
所述的步骤(2)～(3)的顺序是按(2)、(3)或(3)、(2)的顺序进行的。
所述的碱性溶液为PH值大于7.5的碱性溶液。
所述的细胞破壁采用的方法是机械法，该机械法细胞破壁包括选自珠磨法、压榨法、高压匀浆法、超声波法中的一种。
所述的吸附剂是磁性材料及其复合物。
所述的磁性材料优选磁铁矿，或该磁铁矿与其它材料的复合体，包括磁铁矿与赤铁矿的混合物。
所述的吸附温度为10～90℃。
所述的溶剂脱附剂是有机溶剂，包括选自乙醚、己烷、乙酸乙酯、氯仿、溶剂油、石油醚，NY-70和NY-90溶剂油中的一种或几种。
所述的微生物为真菌、酵母菌或细菌。
所述的真菌、酵母菌或细菌包括选自三孢布拉霉菌、布拉克须霉菌或者分枝杆菌中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)用碱液对菌体进行处理，可有效降低进入吸附操作的杂质含量；(2)应用专利ZL96229254.0公开的技术对菌体进行破碎，大大提高了β-胡萝卜素的吸附率；(3)选择的吸附剂价格低廉，而且对β-胡萝卜素可进行选择性吸附；吸附于磁性材料上的β-胡萝卜素性质稳定，不易变性；磁性材料在磁场作用下分离迅速，且可回收重复利用；选择的吸附剂可应用于食品领域，具有安全、无毒等优点；(4)降低了有机溶剂的消耗量，在已有的技术中，主要是用有机溶剂直接从菌体中抽提β-胡萝卜素，扩散阻力大，而本发明是用有机溶剂直接脱附吸附在磁性材料上的β-胡萝卜素，扩散阻力小，有机溶剂消耗量低，节约成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例并不构成对本发明的限制。
实施例1
采用三孢布拉霉菌发酵后的发酵液，用离心机过滤得到菌丝体，取200g湿的菌丝体(含80g干菌体)，加入400ml水用0.1M NaOH水溶液调PH值至8，在50℃下搅拌1h，过滤，滤饼用水洗涤至中性。洗涤后的湿菌丝体配制成10％的水溶液，用细胞破碎机进行细胞破壁，破碎时间为4分钟。取1200mL破碎菌体悬浮液，加入100g磁铁矿石，在40℃下充分混合6h，过滤，干燥，然后用300mL环己烷脱附，结晶，吸附率为94.6％，β-胡萝卜素产品纯度为98.7％。
实施例2
采用三孢布拉霉菌发酵后的发酵液，用离心机过滤得到菌丝体，取200g湿的菌丝体，加入400ml水用0.1M NaOH水溶液调PH值至13，在50℃下搅拌1h，过滤，滤饼用水洗涤至中性。洗涤后的湿菌丝体配制成10％的水溶液，取1200mL，加入100g磁铁矿石，在40℃下充分混合6h，过滤、干燥，用100ml石油醚脱附，吸附率为0.5％。
实施例3
采用三孢布拉霉菌发酵后的发酵液，用离心机过滤得到菌丝体，取200g湿的菌丝体配制成10％的水溶液，取1200mL并加入100g磁铁矿石，在40℃下充分混合6h，过滤、干燥，用100ml正己烷脱附，吸附率为0.4％。
实施例4
采用三孢布拉霉菌发酵后的发酵液，用离心机过滤得到菌丝体，取200g湿的菌丝体，加入400ml水用0.05M NaOH水溶液调PH值至9.5，在50℃下搅拌3h，过滤，滤饼用水洗涤至中性。洗涤后的湿菌丝体配制成10％的水溶液，用细胞破碎机进行细胞破壁，破碎时间为4分钟。取1200mL破碎菌体悬浮液，加入100g曾在实施例1中使用过的磁铁矿石，在40℃下充分混合6h，过滤，干燥，然后用250mL乙酸乙酯脱附，结晶，吸附率为92％，β-胡萝卜素产品纯度为99.1％。
实施例5
取1200mL破碎菌体悬浮液，菌体悬浮液制备过程同实施例4，加入80g磁铁矿石和20g赤铁矿石，在20℃下充分混合3h，过滤、干燥，然后用200mLNY-70熔剂油脱附，结晶，吸附率为82.4％，β-胡萝卜素产品纯度为99.7％。
Claims (5)
1.一种天然β-胡萝卜素的提取方法，其特征在于，该提取方法包括以下工艺步骤：
(1).过滤三孢布拉霉菌发酵液，得到含β-胡萝卜素的湿菌体；
(2).用碱性溶液处理湿菌体，再洗涤至中性，过滤；
(3).将碱性溶液处理过的菌体进行细胞破壁；
(4).破壁后的菌体悬浮液与吸附剂充分混合；
(5).分离吸附介质，并干燥；
(6).用溶剂洗脱干燥后的吸附介质；
(7).收集脱附液，结晶，得到天然β-胡萝卜素晶体；
所述的吸附剂是磁性材料及其混合物；
所述的溶剂脱附剂是有机溶剂，选自乙醚、己烷、乙酸乙酯、氯仿、溶剂油、石油醚，NY-70和NY-90溶剂油中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的天然β-胡萝卜素的提取方法，其特征在于，所述的碱性溶液为PH值大于7.5的碱性溶液。
3.如权利要求1所述的天然β-胡萝卜素的提取方法，其特征在于，所述的细胞破壁采用的方法是机械法，该机械法细胞破壁选自珠磨法、压榨法、高压匀浆法、超声波法中的一种。
4.如权利要求1所述的天然β-胡萝卜素的提取方法，其特征在于，所述的磁性材料选自磁铁矿，或磁铁矿与赤铁矿的混合物。
5.如权利要求1所述的天然β-胡萝卜素的提取方法，其特征在于，所述的吸附温度为10～90℃。
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