CN103204791A - 一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法 - Google Patents

一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法 Download PDF

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Abstract

一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，包括CO2气瓶、高压泵、温控器、萃取釜、分离釜Ⅰ、分离釜Ⅱ、玻璃球、滤纸等设备，在超临界CO2萃取螺旋藻中加入夹带剂，其特征在于：所述的夹带剂是夹带剂A和夹带剂B，是先用丙酮作为夹带剂A与原料混合后一起装入萃取釜中，在萃取过程中再加入夹带剂B进行萃取。所得到的萃取物中含β—胡萝卜素占螺旋藻粉干重的0.3～0.9%，提取率为95%以上。

Description

一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法
技术领域
本发明属于植物提取领域，尤其涉及一种萃取螺旋藻中有用成分的萃取方法。
背景技术
螺旋藻（spirulina）是一类低等植物，属于蓝藻门，颤藻科。是一种深青色的丝状微藻, 在高倍显微镜下可观察到, 它是由单细胞单列构成的纤细螺旋状藻体, 故称螺旋藻。螺旋藻含有丰富的蛋白质、多糖、β-胡萝卜素、γ-亚麻酸、叶绿素及多种维生素和矿物质。其中β-胡萝卜素含量约是胡萝卜的15倍，具有防癌抗癌、提高免疫力、延缓衰老等多种保健功能，其提取及剂型开发在保健和医疗领域中的应用日益得到了人们的重视。β-胡萝卜素是VA的前体物质，VA是一种自由基清除剂，有极好的抗氧化性，被称为“抗癌之神”，在抗癌和预防心血管疾病方面有明显作用。β- 胡萝卜素还可保护视力，对青光眼、白内障具有一定疗效，人体长期缺乏会导致夜盲症等，β-胡萝卜素防止低密度脂蛋白氧化，在防治癌症和心血管疾病方面有特殊的作用，因此，β-胡萝卜素可用于抗氧化、抗肿瘤、增强机体免疫及其他功能方面。
天然β-胡萝卜素作为一种食品添加剂、营养强化剂和医药制剂，是一种与人体健康密切相关的、具有很高价值的有效成分。目前市场上根据来源分为天然和合成的β-胡萝卜素两大类，天然β-胡萝卜素只占β-胡萝卜素市场的5％～6％。合成品β-胡萝卜素为全反式构型，而天然β-胡萝卜素除全反式构型外，还含有不同程度的9-顺式和15-顺式构型。顺式异构体易溶于胆汁，优先掺入乳糜微粒而被吸收。因此大力发展天然β-胡萝卜素产品以代替化学合成的β-胡萝卜素产品，对促进人类健康有重要意义，也有着更为广阔的应用市场。
天然β-胡萝素的物理性质
β-胡萝卜素的分子式为C40H56，分子量为536．88，熔点180℃左右，呈深红紫至暗红色有光泽的斜6面体、板状微结晶或结晶性粉末，有轻微异臭或异味。稀溶液呈橙黄色至黄色，浓度增大时带橙色，因溶液的极性可稍带红色。不溶于水、丙二醇、甘油、酸和碱，溶于二硫化碳、苯、氯仿、己烷及植物油，几乎不溶于甲醇和乙醇。
天然β-胡萝素的化学性质
β-胡萝卜素遇氧、热和光时呈不稳定，而在弱碱下较稳定，由于它的不饱和结构，使它具有较强的抗氧化活性和清除自由基的能力，因而具有一定的生理活性。也正是由于它的多双键结构，使得它的化学性质不稳定，易在光照和加热时发生氧化变质及其异构化反应，因而应避免直接光照、加热和与空气接触，应低温贮存在不活泼的气体中，其操作也应在无光下进行，β-胡萝卜素在加氧酶催化下，在其中心断裂可产生两个分子，可生成二分子视黄醇。
目前，天然β-胡萝卜素的来源主要从富含β-胡萝卜素的植物中提取、盐藻养殖提取或微生物发酵法得到。微生物发酵法存在着生产条件苛刻，产量小，目前还无法大面积推广等不足之处。
尚未查到相同的从螺旋藻中提取β—胡萝卜素的方法专利和文献。
发明内容
为克服现有技术没有从螺旋藻中提取β—胡萝卜素的方法，发明如下方法：
一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，包括CO2气瓶、高压泵、温控器、萃取釜、分离釜Ⅰ、分离釜Ⅱ、玻璃球、滤纸等设备，在超临界CO2萃取螺旋藻中加入夹带剂，其特征在于：所述的夹带剂是夹带剂A和夹带剂B，是先用丙酮作为夹带剂A与原料混合后一起装入萃取釜中，在萃取过程中再加入夹带剂B进行萃取。
所述的夹带剂的加入方法是选取新鲜优质螺旋藻藻粉，过80目筛作为原料粉末，采用夹带剂A与原料粉末均匀混合后得到混合物A，将混合物A置于洁净容器中10～20min后备用；将玻璃球与混合物A混合后得到混合物B，玻璃球的直径是0.5～1.5cm的玻璃球，玻璃球的总体积是混合物A体积1/3，然后再将混合物B装入萃取釜中，并上好堵头；其中在装入萃取原料前萃取釜中与滤板接触的地方加1～2片滤纸。
所述的夹带剂的量为夹带剂A的加入量是原料粉末重量的10%～30%的丙酮溶液；夹带剂B的加入量是原料粉末重量的50%～100%的无水乙醇。
所述的夹带剂的加入量优选方案为夹带剂A的加入量是原料粉末重量的18%的丙酮溶液；夹带剂B的加入量是原料粉末重量的80%的无水乙醇。
所述的超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺过程中，CO2流体流量为16～24L/h，萃取压力为30MPa～40MPa、萃取温度为35～45℃，萃取时间为1～3小时。
所述的超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺过程中，优选方案为：CO2流体流量为18L/h，萃取压力为34MPa，萃取温度为41℃，萃取时间为2小时。
所述的分离釜有分离釜Ⅰ，分离釜Ⅰ的压力7～8MPa，分离釜Ⅰ的温度30～40℃，分离时间为1～3小时。
所述的分离釜Ⅰ的工艺参数优选方案为分离釜Ⅰ的压力7.6MPa，分离釜Ⅰ的温度35℃，分离时间为2小时。
所述的分离釜有分离釜Ⅱ，分离釜Ⅱ的压力6～7MPa，分离釜Ⅱ的温度35～45℃，分离时间为1～3小时。
所述的螺旋藻是顿顶螺旋藻、极大螺旋藻、盐泽螺旋藻的任意一种的新鲜螺旋藻粉。
一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法还包括以下步骤:
(1)、选取新鲜优质螺旋藻藻粉，过80目筛作为原料粉末，采用原料粉末重量10%～30%的丙酮溶液作为夹带剂A与原料粉末均匀混合后得到混合物A，将混合物A置于洁净容器中10～20min后备用。
（2）、采用步骤（1）中混合物A体积1/3的直径为0.5～1.5cm的玻璃球与混合物A混合后得到混合物B，将混合物B装入萃取釜中，并上好堵头。其中在装入萃取原料前萃取釜中与滤板接触的地方加1～2片滤纸可以防止萃取釜中滤板堵塞。
（3）、向超临界流体萃取设备萃取釜中通入流量为16～24L/h的CO2流体，在萃取压力为30MPa～40MPa、萃取温度为35～45℃的条件下进行萃取，萃取10～20min后，经夹带剂泵加入无水乙醇作为夹带剂B，加入量为原料粉末重量的50%～100%，加入的速度为0.8～1.5L/h，萃取时间为1～3小时。
（4）、将步骤（3）项下萃取釜中所得到的含有原料粉末溶解成分的CO2流体导入超临界流体萃取设备分离釜Ⅰ中，设定分离釜Ⅰ的压力7～8MPa，分离釜Ⅰ的温度30～40℃，分离时间为1～3小时。分离后CO2进入分离釜Ⅱ，分离釜Ⅰ中所得到的便是以β—胡萝卜素为主的螺旋藻萃取物。
（5）、经过步骤（4）分离后，将仍然含有少量原料粉末溶解成分的CO2导入超临界流体萃取设备分离釜Ⅱ中，设定分离釜Ⅱ的压力6～7MPa，分离釜Ⅱ的温度35～45℃，分离时间为1～3小时。分离后CO2进入下次循环萃取，分离釜Ⅱ中所得到的便是在分离釜Ⅰ中未完全分离的以β—胡萝卜素为主的螺旋藻萃取物。
（6）、合并步骤（4）和步骤（5）项下所得到的螺旋藻萃取物，其中含β-胡萝卜素占螺旋藻粉干重的0.3～0.9%，提取率为95%以上。
本发明超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法的显著进步是：
采用超临界CO2萃取螺旋藻中的β-胡萝卜素的方法，具有温度低、避光，提取时间短等特点，可有效避免β-胡萝卜素在光照及高温下的分解和破坏。
本发明在萃取时采用混合夹带剂，且加入的方法及用量做了相关规定，并得出了优选方案，夹带剂的加入更有利于提高超临界CO2萃取中对目标成分的选择性，同时可以大大提高目标成分的提取率。
    本发明所得到的萃取物中含β-胡萝卜素占螺旋藻粉干重的0.3～0.9%，提取率为95%以上。
本发明中用玻璃球作为填充物与原料混合更有利于提取溶剂在萃取釜中的流动性，在萃取釜中与滤板接触的地方加1～2片滤纸可以有效地防止滤板堵塞。
附图说明
图1是超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法设备示意图。
图2是超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，包括CO2气瓶、高压泵、温控器、萃取釜、分离釜Ⅰ、分离釜Ⅱ、玻璃球、滤纸等设备，在超临界CO2萃取螺旋藻中加入夹带剂，其特征在于：所述的夹带剂是夹带剂A和夹带剂B，是先用丙酮作为夹带剂A与原料混合后一起装入萃取釜中，在萃取过程中再加入夹带剂B进行萃取。
所述的夹带剂的加入方法是选取新鲜优质螺旋藻藻粉，过80目筛作为原料粉末，采用夹带剂A与原料粉末均匀混合后得到混合物A，将混合物A置于洁净容器中10～20min后备用；将玻璃球与混合物A混合后得到混合物B，玻璃球的直径是0.5～1.5cm的玻璃球，玻璃球的总体积是混合物A体积1/3，然后再将混合物B装入萃取釜中，并上好堵头；其中在装入萃取原料前萃取釜中与滤板接触的地方加1～2片滤纸。
所述的夹带剂的加入量为夹带剂A的加入量是原料粉末重量的18%的丙酮溶液；夹带剂B的加入量是原料粉末重量的80%的无水乙醇。
所述的超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺过程中，CO2流体流量为16～24L/h，萃取压力为30MPa～40MPa、萃取温度为35～45℃，萃取时间为1～3小时。
所述的超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺过程中，优选方案为：CO2流体流量为18L/h，萃取压力为34MPa，萃取温度为41℃，萃取时间为2小时。
所述的分离釜有分离釜Ⅰ，分离釜Ⅰ的压力7～8MPa，分离釜Ⅰ的温度30～40℃，分离时间为1～3小时。
所述的分离釜Ⅰ的工艺参数为分离釜Ⅰ的压力7.6MPa，分离釜Ⅰ的温度35℃，分离时间为2小时。
所述的分离釜有分离釜Ⅱ，分离釜Ⅱ的压力6～7MPa，分离釜Ⅱ的温度35～45℃，分离时间为1～3小时。
所述的螺旋藻是顿顶螺旋藻作为新鲜螺旋藻粉。
一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法还包括以下步骤:
(1)、选取新鲜优质极大螺旋藻藻粉，过80目筛作为原料粉末，采用原料粉末重量10%～30%的丙酮溶液作为夹带剂A与原料粉末均匀混合后得到混合物A，将混合物A置于洁净容器中10～20min后备用。
（2）、采用步骤（1）中混合物A体积1/3的直径为0.5～1.5cm的玻璃球与混合物A混合后得到混合物B，将混合物B装入萃取釜中，并上好堵头。其中在装入萃取原料前萃取釜中与滤板接触的地方加2片滤纸可以防止萃取釜中滤板堵塞。
（3）、向超临界流体萃取设备萃取釜中通入流量为16～24L/h的CO2流体，在萃取压力为30MPa～40MPa、萃取温度为35～45℃的条件下进行萃取，萃取10～20min后，经夹带剂泵加入无水乙醇作为夹带剂B。
（4）、将步骤（3）项下萃取釜中所得到的含有原料粉末溶解成分的CO2流体导入超临界流体萃取设备分离釜Ⅰ中，分离后CO2进入分离釜Ⅱ，分离釜Ⅰ中所得到的便是以β—胡萝卜素为主的螺旋藻萃取物。
（5）、经过步骤（4）分离后，将仍然含有少量原料粉末溶解成分的CO2导入超临界流体萃取设备分离釜Ⅱ中。分离后CO2进入下次循环萃取，分离釜Ⅱ中所得到的便是在分离釜Ⅰ中未完全分离的以β—胡萝卜素为主的螺旋藻萃取物。
（6）、合并步骤（4）和步骤（5）项下所得到的螺旋藻萃取物，其中含β-胡萝卜素占螺旋藻粉干重的0.3～0.9%，提取率为95%以上。

Claims (10)

1.一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，包括CO2气瓶、高压泵、温控器、萃取釜、分离釜Ⅰ、分离釜Ⅱ、玻璃球、滤纸等设备，在超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素时加入夹带剂，其特征在于：所述的夹带剂是夹带剂A和夹带剂B，是先用丙酮作为夹带剂A与原料混合后一起装入萃取釜中，在萃取过程中再加入夹带剂B进行萃取。
2.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的夹带剂的加入方法是选取新鲜优质螺旋藻藻粉，过80目筛作为原料粉末，采用夹带剂A与原料粉末均匀混合后得到混合物A，将混合物A置于洁净容器中10～20min后备用；将玻璃球与混合物A混合后得到混合物B，玻璃球的直径是0.5～1.5cm的玻璃球，玻璃球的总体积是混合物A体积的1/3，然后再将混合物B装入萃取釜中，并上好堵头；其中在装入萃取原料前萃取釜中与滤板接触的地方加1～2片滤纸。
3.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的夹带剂的量为夹带剂A的加入量是原料粉末重量的10%～30%的丙酮溶液；夹带剂B的加入量是原料粉末重量的50%～100%的无水乙醇。
4.如权利要求3所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：
所述的夹带剂的加入量优选方案为夹带剂A的加入量是原料粉末重量的18%的丙酮溶液；夹带剂B的加入量优选方案为原料粉末重量的80%的无水乙醇。
5.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺过程中，CO2流体流量为16～24L/h，萃取压力为30MPa～40MPa、萃取温度为35～45℃，萃取时间为1～3小时。
6.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法工艺过程中，优选方案为：CO2流体流量为18L/h，萃取压力为34MPa，萃取温度为41℃，萃取时间为2小时。
7.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的分离釜有分离釜Ⅰ，分离釜Ⅰ的压力7～8MPa，分离釜Ⅰ的温度30～40℃，分离时间为1～3小时。
8.如权利要求7所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的分离釜Ⅰ的工艺参数优选方案为分离釜Ⅰ的压力7.6MPa，分离釜Ⅰ的温度35℃，分离时间为2小时。
9.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的分离釜有分离釜Ⅱ，分离釜Ⅱ的压力6～7MPa，分离釜Ⅱ的温度35～45℃，分离时间为1～3小时。
10.如权利要求1所述的一种超临界CO2萃取螺旋藻中β—胡萝卜素的方法，其特征在于：所述的螺旋藻是顿顶螺旋藻、极大螺旋藻、盐泽螺旋藻的任意一种的新鲜螺旋藻粉。
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