CN101991612A - 一种雨生红球藻提取物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雨生红球藻提取物的制备方法及其测定方法、用途。本发明提供的雨生红球藻提取物的制备方法是以CO₂为萃取介质的超临界流体萃取方法，按照上述方法制备的雨生红球藻提取物中，虾青素的含量可达到2～20％(w/w)。本发明提供的方法具有操作简单、能耗低、质量可控、提取物除含功效成分虾青素之外还含有人体必需的多种营养成分等特点，可生产出高品质雨生红球藻提取物，满足药品、保健食品、普通食品生产所需原料要求。

Description

一种雨生红球藻提取物的制备方法

技术领域

本发明涉及雨生红球藻提取物的制备方法，具体涉及采用超临界流体萃取方法制备雨生红球藻提取物。

背景技术

雨生红球藻(Haematococcus)是一种单细胞绿藻，在逆境条件下可积累大量的虾青素，被公认为自然界天然虾青素的主要来源。采用超临界流体CO₂技术的雨生红球藻提取物除富含有天然抗氧化剂虾青素外，还含有维生素B1、B2、B6、B12、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸等人体必需的营养成分。

虾青素(astaxanthin)是一种红色的天然类胡萝卜素，具有清除氧自由基的强大能力，其抗氧化活性是维生素的550倍、类胡萝卜素的10倍，被誉为“超级抗氧化剂”(1、Nakagawa K，Kang S，Park D，et al.Inhibition bybeta carotene and astaxanthin of NADPH dependent mi crosomal phospholipidperoxidation[J].Nutrit Sci Vitamin，1997，43，3：345；2、Naguib YMAAntioxidant activities of astaxanthinand related carotenoids[J].Agric FoodChem，2000，48，1150.)，对人体绝对安全(1、Nishikawa Y，Minenaka Y，Ichimura M.Physiological and biochemical effects of carotenoid beta caroteneand astaxanthin on rat[J].Kashien Daigku Kiya，1997，25：19；2、AquasearchInc Technical Report TR.3005.001.Haematococcus pluvialis and astaxanthinsafety for human consumption，1999.)。动物和临床试验研究证明，虾青素有增强免疫功能、抑制肿瘤发生、预防心血管疾病、防止皮肤衰老、维护眼睛及中枢神经系统健康等多种生物功能(Tanaka T，Morishita Y，SuzuiM，et al.Chemoprevention of mouse urinary bladder carcinogenesisgy naturallyoccurring caroteniod astaxanthin[J].Carcing Enesis，1994，15(1)：15-19；Jyonouchi，et al.2000.)。

维生素B1能促进血液循环、辅助盐酸制造、血流形成及糖类代谢；有助于人体感知，并使脑功能发挥最佳状态；对能量代谢、生长、食欲、学习能力均起着积极的作用；帮助人体抵抗衰老及烟酒对人体的不利影响。维生素B2是红细胞形成、抗体制造及细胞呼吸作用及生长必须的。维生素B6有利于盐酸合成及脂肪、蛋白质的吸收，协助维持体内钠钾平衡，促进红细胞的形成；另外还有利于解决体内水分滞留带来的不便，帮助脑和免疫系统发挥正常的生理机能；控制细胞增长和分裂的DNA、RNA等遗传物质的合成也离不开B6。B6还可以活化体内的许多种酶，并有助于B12的吸收。维生素B12是抗贫血所需的，它可协助叶酸调节红细胞的生成并有利于铁的利用；而且消化机能的正常，食物的消化和蛋白质的合成，脂肪和糖类的代谢均需要维生素B12。此外B12还有助于防止神经损伤，维持生育能力，促进正常的生长发育及防止神经脱髓鞘的作用。

单不饱和脂肪酸具有降血糖作用(施万英，徐甲芬，蔺淑贤.单不饱和脂肪酸肠内营养制剂(Clucema)用于2型糖尿病[J].中国临床营养杂志，2004，12(1)：39-42)；调节血脂作用(王军波，肖颖，梁学军，等.膳食脂质对中老年胆固醇血症患者血清胆固醇的影响[J].卫生研究，2000，29(3).)及降低胆固醇作用等。多不饱和脂肪酸对动脉血栓形成和血小板功能有明显影响，防止血栓形成(钟耀光.功能食品[M].北京：化学工业出版社，2004，8：121-128.)。大量实验表明，多不饱和脂肪酸具有较好的抗癌作用，其能通过降低胆固醇水平，抑制癌细胞生长；并参与细胞基因表达调控，提高机体免疫能力，减少肿瘤坏死因子；多不饱和脂肪酸还能大大增加细胞膜的流动性，有利于细胞代谢和修复，阻止肿瘤细胞的异常增生(1、钟耀光.功能食品[M].北京：化学工业出版社，2004，8：121-128.2、刘冀红，曹伟新.ω-3多不饱和脂肪酸在肿瘤防治中的意义[J].肠外与肠内营养，2004，11(1)：54-56.)。

由此可见，雨生红球藻提取物中含有大量对人体有益和人体必需的功能成分，其用于药品、保健品原料，应用前景十分广阔。

文献报道的红球藻提取方法有溶剂法、超临界法、微波法、超声法等，而微波法、超声法很少用于规模生产。由于虾青素油是雨生红球藻中主要的功效性成分，具有较强抗氧化性，对光、热、氧、湿敏感不稳定，因此采用通常溶剂的提取油工艺极易造成氧化变质，若改成低温浸出法，化学试剂耗用量较大，油中类脂物及伴随物多给精炼带来困难且有溶剂残留。

因此，还有必要开发新的制备雨生红球藻提取物的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种雨生红球藻提取物的制备方法。

本发明的另一个目的是提供上述方法所制备的雨生红球藻提取物。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供一种雨生红球藻提取物的制备方法，所述方法为以CO₂为萃取介质的超临界流体萃取方法，具体的萃取条件如下：温度为60～80℃，压力为35～45MPa，CO₂流速为15～25L/h，时间为2～4小时。

优选地，所述方法还包括在以下条件下分离雨生红球藻提取物的步骤：温度为60～80℃，压力为35～45MPa。

优选地，所述方法还包括在进行萃取前将雨生红球藻破壁的步骤。

优选地，所述方法采用高压均质机对雨生红球藻进行破壁处理；优选地，所述处理压力为第一次30～40MPa，第二次80～90MPa。

另一方面，本发明提供上述方法制备的雨生红球藻提取物，所述雨生红球藻提取物中虾青素的含量为2～20％(w/w)，优选为3～15％(w/w)，更优选为5～10％(w/w)。

此外，本发明还提供了上述雨生红球藻提取物在制备用于抗氧化、增强免疫功能、抑制肿瘤发生、预防心血管疾病、防止皮肤衰老、维护眼睛和中枢神经系统健康的药物或保健品中的用途。

由此可见，本发明提供了一种采用超临界流体CO₂制备雨生红球藻提取物的方法，将已破壁雨生红球藻粉装入CO₂超临界萃取设备萃取釜中，设置萃取釜和分离釜温度和压力，开启设备，开通CO₂气罐，同时给萃取釜加温加压，当温度达到萃取温度60～80℃，压力达到萃取压力35～45MPa时，保温保压，同时控制CO₂流速15～25L/h，萃取2～4小时后，在相同条件下从分离釜出口阀接收雨生红球藻提取物。

本发明将采用超临界流体CO₂制备的雨生红球藻提取物，其中含有的活性成分虾青素含量较高。并且所提供的制备工艺便于操作，成本低，便于推广应用。

与现有工艺技术比较，本发明具有以下突出优点和效果：

超临界流体CO₂法提取天然虾青素油具有操作简单、能耗低、质量可控、保护易氧化物质等特点，适用于药品、保健食品及食品生产原料加工，可有效避免将藻粉中重金属、微生物带入到提取物中，提取物不存在溶剂残留问题，可生产出高品质雨生红球藻提取物，满足药品、保健食品研发生产需求。本发明采用的技术可使虾青素的收率达到90％以上，同时还可提取到维生素B₁、B₂、B₆、B₁₂、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸等人体必需的营养成分，满足药品、保健食品、普通食品生产所需原料要求。

附图说明

图1为本发明实施例1中考察的萃取温度对虾青素转移率影响的曲线图。

图2为本发明实施例1中考察的萃取压力对虾青素转移率影响的曲线图。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

以下各实施例中，虾青素含量的测定方法采用丙酮对样品中游离虾青素及虾青素酯进行提取，提取液以丙酮作为空白对照，通过吸光度值计算总类胡萝卜素及虾青素含量，具体操作如下：

1)样品溶液的配制：取待测样品约20mg，精密称定。置于25mL容量瓶中，加少量丙酮轻轻振摇使溶解，加丙酮定容至刻度，摇匀。精密吸取1mL至50mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度，摇匀即得。

2)以丙酮溶液作空白，用分光光度计(GBC UV/VIS 916可见紫外分光光度计，生产厂商澳大利亚GBC公司)，于474nm处读取样品溶液吸光度，按下式(其中210为吸光系数，92％为虾青素比例系数)计算类胡萝卜素和虾青素含量：

实施例1红球藻提取物的制备工艺

本实施例对超临界流体萃取方法制备雨生红球藻提取物的制备工艺进行了优化，具体包括以下操作步骤：

1)雨生红球藻的破壁

A、破壁设备

采用高压均质机进行破壁处理。

B、根据现有高压均质机处理能力及处理效果，一次藻泥最大处理量为400～500kg(相当于3000m²培养系统一次培养所采收的全部藻泥量)。

C、控制参数如表1所示。

表1红球藻红色孢子破壁工艺控制参数

D、红球藻孢子破壁过程除满足以上控制参数要求外，须严格控制物料损耗，具体措施为：

(1)保证高压均质机的设备性能状态；

(2)因设备原因随冷却水排水管中排除的藻泥溶液用藻泥桶等容器收集后(可经过静置去除上清液)合并至物料中再次进入破壁环节(过程)；

(3)加料及更换接料桶时避免滴、漏等情况。

2)超临界流体萃取方法中工艺条件的优化

将已破壁的雨生红球藻粉500g装入超临界萃取设备(HA121-50-02型萃取装置，江苏华安科研仪器有限公司)的萃取釜中，设置萃取釜和分离釜温度和压力，开启设备，开通CO₂气罐，同时给萃取釜加温加压，当温度达到萃取温度，压力达到萃取压力时，保温保压，同时控制CO₂流速(15～25L/h)，萃取2～4小时。

A、温度的影响

考虑到虾青素在高温下(≥90℃)会影响其活性，而温度过低又不利于萃取，故采用40、45、50、55、60、65、70、75、80、90℃十个水平开展温度工艺优化考察，在其他条件不变的情况下(压力45MPa，CO₂流量20L/h，萃取时间2～4小时)，以虾青素转移率(即雨生红球藻粉中所含虾青素转移到提取物中的比例)为考察指标，结果见表2。

表2温度对虾青素转移率影响研究结果

编号	温度(℃)	虾青素转移率(％)
			1	40	15.1
2	45	15.2
			3	50	15.7
4	55	21.3
			5	60	73.1
6	65	75.4
			7	70	77.9
8	75	82.7
			9	80	72.3
10	90	22.4

按照表2中的结果作出温度对虾青素转移率影响曲线图，具体如图1所示。从图1可知，在其他条件不变情况下，温度低于55℃时，随温度升高，虾青素转移率变化不明显；温度在60～75℃时，随温度升高虾青素转移率升高明显，温度高于80℃，转移率明显下降。因此，最佳萃取温度为60～80℃。

B、压力的影响

虾青素属于色素，结构式中含有两个羟基，在CO₂中溶解度较低，需要较高的操作压力。但压力升高，对设备要求也会提高，成本也会随之上升。在其他条件不变情况下(温度70℃，CO₂流量20L/h，萃取时间2～4小时)，选取20、30、35、40、45、50MPa共6个水平，开展压力对虾青素转移率影响试验，结果见表3。

表3压力对虾青素转移率影响研究结果

编号	压力(MPa)	虾青素转移率(％)
			1	20	0
2	30	18.3
			3	35	52.4
4	40	61.5

5	45	73.1
			6	50	76.2

按照表3中的结果作出压力对虾青素转移率影响曲线图，具体如图2所示。从图2可知，在其他条件不变的情况下，虾青素转移率随压力升高而增大，压力低于20MPa时无法提取虾青素，压力升至35MPa时虾青素转移率升高明显，至45MPa时趋于平缓。因此，最佳萃取压力应在35～45MPa。

3)雨生红球藻的优选制备例

将破壁的雨生红球藻粉500g装入超临界萃取设备(HA121-50-02型萃取装置，江苏华安科研仪器有限公司)的萃取釜中，设置萃取釜和分离釜温度和压力，开启设备，开通CO₂气罐，同时给萃取釜加温加压，当温度达到萃取温度70℃，压力达到萃取压力45MPa时，保温保压，同时控制CO₂流速(15～25L/h)，萃取2～4小时后，从分离釜(50℃，9MPa)出口阀接收雨生红球藻提取物共125g。经测定，该雨生红球藻提取物中虾青素的质量百分含量为9.66％。

Claims (6)

1.一种雨生红球藻提取物的制备方法，所述方法为以CO₂为萃取介质的超临界流体萃取方法，具体的萃取条件如下：温度为60～80℃，压力为35～45MPa，CO₂流速为15～25L/h，时间为2～4小时。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在以下条件下分离雨生红球藻提取物的步骤：温度为60～80℃，压力为35～45MPa。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在进行萃取前将雨生红球藻破壁的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法采用高压均质机对雨生红球藻进行破壁处理；优选地，所述处理压力为第一次30～40MPa，第二次80～90MPa。

5.权利要求1至4中任一项所述方法制备的雨生红球藻提取物，其特征在于，所述雨生红球藻提取物中虾青素的含量为2～20％(w/w)，优选为3～15％(w/w)，更优选为5～10％(w/w)。

6.权利要求5所述雨生红球藻提取物在制备用于抗氧化、增强免疫功能、抑制肿瘤发生、预防心血管疾病、防止皮肤衰老、维护眼睛和中枢神经系统健康的药物或保健品中的用途。

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