CN101648955A - 一种利用超临界流体从螺旋藻中萃取叶绿素的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用超临界流体从螺旋藻中萃取叶绿素的方法，包括如下步骤：将螺旋藻粉0.5－3g放入萃取釜中，通入二氧化碳，通过高压泵升压到20－40MPa，温度设定为30－60℃，二氧化碳的流量为50－120g/h，萃取1－5小时，在与萃取釜相连的分离器中得到叶绿素，也可以在萃取器中加入无水乙醇作为夹带剂，夹带剂的用量为每克螺旋藻粉采用0.05－0.15L的无水乙醇。该方法在很大程度上避免了常规提取过程中经常发生的脱镁、酯化等反应，能最大程度地保持叶绿素原有特性；流程简单，步骤少，生产周期短，效率高，提取完全；不会产生任何新的“三废”物质，对环境保护极为有利。

Description

一种利用超临界流体从螺旋藻中萃取叶绿素的方法
技术领域
本发明属于分离领域，具体地说涉及一种利用超临界流体从螺旋藻中萃取叶绿素的方法。
背景技术
色素是食品、医药及化妆品中常用的染色剂。随着生活水平的不断提高，人们对化学合成色素逐渐产生怀疑，而对天然色素的开发越来越重视。叶绿素是我国和大多数国家允许使用的天然食用色素。叶绿素在植物体中大量分布，其衍生物在医药上具有促进伤口愈合、抗溃疡、抗肿瘤、抗微生物、防癌、保肝、抗贫血等多方面生物活性。叶绿素是光合作用膜中的绿色色素，它是光合作用中捕获光的主要成分。叶绿素共有a、b、c和d四种。凡进行光合作用时释放氧气的植物均含有叶绿素a；叶绿素b存在于高等植物、绿藻和眼虫藻中；叶绿素c存在于硅藻、鞭毛藻和褐藻中，叶绿素d存在于红藻。高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种。叶绿素a的分子结构由4个吡咯环通过4个甲烯基(＝CH-)连接形成环状结构，称为卟啉(环上有侧链)。卟啉环中央结合着1个镁原子，并有一环戊酮(V)，在环IV上的丙酸被叶绿醇(C20H39OH)酯化、皂化后形成钾盐具水溶性。它们不溶于水，而溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。
叶绿素可以激活细胞的代谢机能，抗氧化，抑制氧自由基对细胞膜的损伤；对各种酶特别是胰蛋白酶有抑制作用；调节血糖；促进造血机能；解毒、抗过敏、抗补体；扩张血管，改善微循环；去臭，促进肉芽新生和创伤愈合；抗癌作用，能有效抑制黄曲霉毒素的致癌作用。
螺旋藻是一种深青色的丝状微藻，含有丰富的蛋白质和多种生物活性成分，其中β-胡萝卜素、维生素A、E、K、B1、叶绿素等物质含量较高，胡秋辉等在《超临界CO2萃取螺旋藻成分的研究》，南京农业大学学报，1998，21(4)和廖传华等在《超临界CO2萃取螺旋藻的实验研究》》，中成药，2003，25(2)中研究了超临界CO2萃取螺旋藻中的β-胡萝卜素，脂类、氨基酸等的研究，并未见到用超临界CO2从螺旋藻中萃取叶绿素的报道。但是，螺旋藻含有1.0％-2.0％的叶绿素，是一般绿色蔬菜含量的10倍。从螺旋藻粉中分离提取叶绿素既有利用螺旋藻的深加工，也有重要的应用价值。传统从螺旋藻中提取叶绿素的工序，如《螺旋藻制取叶绿素铜钠盐》，马贵武等，湛江海洋大学学报，19(1)，1999年3月，都是利用蒸馏、有机溶剂萃取等。但是这些传统的方法工序长，浸提转移、过滤水洗涤次数多，叶绿素的损失大，提取产率低，；若不充分水洗，则含杂质多；并且多数有机溶剂对健康不利且环境不友好，溶剂残留不可避免；提取温度高，时间长，叶绿素容易受到破坏，特别在提取过程中常常伴有脱镁、酯化等反应发生，其结果是不仅使产品质量难以稳定控制，而且改变了叶绿素的天然特性，给以后的应用带来了一系列的不确定因素。
而超临界流体萃取技术的本质特征是用无毒、无残留的流体，如CO2，代替有机溶剂作提取介质并在接近室温的条件下萃取；其物理化学基础源于超临界CO2流体的溶剂性质在很宽的范围内可以调控，只要简单地改变体系的温度或压力就可使溶质在超临界CO2流体中的溶解度发生很大的改变，从而为高选择性提取和分离及高质量产品提取提供了可能；其最大的优点莫过于可将萃取、分离和去除溶剂等多个单元过程合为一体，大大简化了工艺流程，提高了生产效率，对环境不造成污染。好处如下：CO2无色、无味、无毒，且通常条件下为气体，无溶剂残留问题，用它作萃取剂使绝对安全健康的纯天然原料的获取成为易事，并且CO2价廉易得，可循环使用，使产品的成本大为降低；萃取温度接近室温，整个提取分离过程在暗场中进行，叶绿素对光敏感，在很大程度上避免了常规提取过程中经常发生的脱镁、酯化等反应，能最大程度地保持叶绿素原有特性；流程简单，步骤少，生产周期短，效率高；超临界CO2流体的溶解能力和渗透力强，扩散速率快，叶绿素产品不断被移走，提取完全；超临界CO2流体只对溶质起作用，不改变溶质之外的任何成分或原料基体，因此不会产生任何新的“三废”物质，对环境保护极为有利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述的缺陷，提供一种利用超临界流体从螺旋藻中萃取叶绿素的方法。其包括如下步骤：将螺旋藻粉0.5-3g放入萃取釜中，通入二氧化碳，通过高压泵升压到20-40Mpa，温度设定为30-60℃，二氧化碳的流量为50-120g/h，萃取1-5小时，在与萃取釜相连的分离器中得到叶绿素。
优选地，在萃取器中加入无水乙醇作为夹带剂，夹带剂的用量为每克原料采用0.05-0.25L的无水乙醇。
可以采用分光光度法测定叶绿素，即：萃取实验结束后，在分离器中加入少量乙醇，晃动分离器将叶绿素产品溶于乙醇，然后将乙醇溶液倒入25ml容量瓶中，在分离器中再次加入少量乙醇冲洗，将冲洗液同样倒入前一容量瓶中，如此反复几次，直至将分离器中产品全部溶解并倒入容量瓶中，在在容量瓶中加入乙醇定容至25ml，溶解均匀后放置10分钟备用。将待测溶液加入比色皿中，以乙醇作为空白溶液，在550nm-700nm波长内扫描，扫描后到如产品溶液吸收光谱图。记录664nm和645nm波长下吸光度。
利用经验公式计算叶绿素a浓度、叶绿素b浓度、叶绿素总浓度及叶绿素收率：
叶绿素a浓度：Ca＝12.7A664-2.69A645
叶绿素b浓度：Cb＝22.9A645-4.68A664
叶绿素总浓度：Ca+b＝Ca+Cb
叶绿素收率＝(萃取出总叶绿素量/g)/(原料量/g)
式中A664、A645分别代表测试样品在664nm和645nm波长下的吸光度；Ca、Cb代表叶绿素a和叶绿素b浓度，单位为mg/L。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
其中A-CO2钢瓶；B-控制系统；C-用来输送二氧化碳的高压泵；D-温度控制系统；E-用来输送夹带剂的高压泵；F-萃取釜；G-分离器。
具体实施例
实施例1：
将螺旋藻粉放入萃取釜F中，通过钢瓶A将二氧化碳输入到萃取釜F中，利用控制系统B控制萃取条件，其中通过高压泵C升压到25Mpa，通过温度控制系统D将温度设定为50℃，二氧化碳的流量为60g/h，萃取5小时，在萃取器中用高压泵E加入无水乙醇作为夹带剂，夹带剂的用量为每克原料采用0.15L的无水乙醇，在分离器G中得到叶绿素。采用分光光度法测定叶绿素，得出叶绿素收率为0.89％，其中叶绿素a的浓度占总叶绿素浓度的78％，叶绿素b浓度占总叶绿素浓度的22％。
实施例2：
将螺旋藻粉放入萃取釜F中，通过钢瓶A将二氧化碳输入到萃取釜F中，利用控制系统B控制萃取条件，其中通过高压泵C升压到30Mpa，通过温度控制系统D将温度设定为55℃，二氧化碳的流量为100g/h，萃取4小时，在萃取器中用高压泵E加入无水乙醇作为夹带剂，夹带剂的用量为每克原料采用0.2L的无水乙醇，在分离器G中得到叶绿素。采用分光光度法测定叶绿素，得出叶绿素收率为1.02％，其中叶绿素a的浓度占总叶绿素浓度的80％，叶绿素b浓度占总叶绿素浓度的20％。
实施例3：
将螺旋藻粉放入萃取釜F中，通过钢瓶A将二氧化碳输入到萃取釜F中，利用控制系统B控制萃取条件，其中通过高压泵C升压到40Mpa，通过温度控制系统D将温度设定为50℃，二氧化碳的流量为120g/h，萃取5小时，在萃取器中用高压泵E加入无水乙醇作为夹带剂，夹带剂的用量为每克原料采用0.25L的无水乙醇，在分离器G中得到叶绿素。采用分光光度法测定叶绿素，得出叶绿素收率为1.19％，其中叶绿素a的浓度占总叶绿素浓度的81％，叶绿素b浓度占总叶绿素浓度的19％。

Claims (2)

1、一种利用超临界流体从螺旋藻中萃取叶绿素的方法，其特征是包括如下步骤：将螺旋藻粉0.5-3g放入萃取釜中，通入二氧化碳，通过高压泵升压到20-40Mpa，温度设定为30-60℃，二氧化碳的流量为50-120g/h，萃取1-5小时，在与萃取釜相连的分离器中得到叶绿素。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是在萃取器中加入无水乙醇作为夹带剂，夹带剂的用量为每克螺旋藻粉采用0.05-0.15L的无水乙醇。
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