CN104003962A

CN104003962A - 一种海藻叶黄素的制备方法及其用途

Info

Publication number: CN104003962A
Application number: CN201410207206.1A
Authority: CN
Inventors: 刘翼翔; 吴永沛
Original assignee: Jimei University
Current assignee: Jimei University
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: CN104003962B

Abstract

本发明公开了一种海藻叶黄素的制备方法及其用途。步骤为海带渣的生物酶解破壁：所用复合酶制剂为果胶酶∶纤维素=1∶1，w/w的混合物，得到破壁后的海带渣干粉后进行碱化有机溶剂浸提，分别收集上清液和海带沉淀物；将所述上清液调pH值至中性，离心，去除上清液，沉淀物经真空冷冻干燥12h，得到海藻叶黄素粗提物产品；再用有机溶剂和硅胶层析柱进行纯化，减压浓缩、真空干燥得到即可获得海藻叶黄素。本发明方法制备得到的海藻叶黄素得率高达2.5重量%，同时操作简单、环保高效、适合于规模化生产。

Description

一种海藻叶黄素的制备方法及其用途

技术领域

本发明涉及天然抗氧化剂的制备领域，具体涉及一种海藻叶黄素的制备及其用途。

背景技术

由于食用油脂中富含不饱和脂肪酸，在储存过程中容易受到光照、高温、氧气等因素诱导的脂质过氧化作用，导致油脂酸败。因此，一直以来食用油的货架期都是通过添加抗氧化剂来保证的。当前传统抗氧化剂主要有叔丁基对苯二酚（TBHQ）、二丁基羟基甲苯（BHT）、丁基羟基茴香醚（BHA）等化学物质。最新研究发现，这些化学抗氧化剂对人体健康存在潜在的危害，在欧美发达国家已禁止在婴幼儿和儿童食品中使用。因此，开发天然绿色的抗氧剂替代传统抗氧化剂在食品工业中的应用已成迫切之需。

海藻叶黄素，也称岩藻黄素，是存在于褐藻中的天然类胡萝卜素，具有比传统化学抗氧化剂更好的抗氧化活性，具有视力保护、减肥、降血脂等多种生理活性。褐藻中的叶黄素含量高达0.5%以上，约占海带类胡萝卜素总量的60%以上（严小军等，2001）。陈文佳等（2012）通过岩藻黄素对双氧水、羟基自由基、DPPH自由基的清除能力测定，证明其抗氧化性明显高于维生素C；Ha等（2011）研究发现，岩藻黄素能有效提高大鼠血浆谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶含活性，降低高脂肪饮食诱导的氧化应激。然而，在海藻胶加工企业，海藻叶黄素往往随海藻渣当做廉价饲料或者生物肥料处理，资源浪费严重。如果能够将海藻渣的叶黄素充分提取利用，应用于食用油抗氧化和营养品质改善，不仅能提高海藻资源的综合利用，对于开发高品质食用油也具有十分重要的经济效益和社会效益。

目前，国内外生产叶黄素的方法大多采用提取、皂化、分离、纯化等步骤，其中，提取和皂化较为费时，若能将这两步同时进行，可以减少制备叶黄素酯这一复杂工艺，缩短制备时间；此外，海藻细胞壁较厚，传统加工方法很难将海藻细胞内的叶黄素物质提取出来。因此，通过生物酶法破壁技术将海藻细胞壁破碎，并采用提取-皂化同步提取工艺法，能够极大提高海藻叶黄素的生产效率。目前，该项技术尚属空白。同时，将海藻叶黄素取代传统化学抗氧化应用于油脂工业，对于提高食用油脂的安全性和营养性具有十分重要的经济价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、环保高效、适合于规模化生产的海藻叶黄素制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）海带渣的生物酶解破壁：海带渣烘干干燥后粉碎，过80目筛，得到海带渣干粉；将所述海带渣干粉与复合酶制剂混匀，再加入去离子水，于常温下酶解，离心，收集沉淀物，在烘箱中80 ℃干燥6 h，得到破壁后的海带渣干粉；所述复合酶制剂为果胶酶：纤维素= 1:1，w/w的混合物；

（2）碱化有机溶剂浸提：往所述破壁后的海带渣干粉中加入含一定质量浓度NaOH的石油醚-乙醇混合有机溶液，常温下避光浸提一定时间，离心，分别收集上清液和海带沉淀物；

任选的，还可以包括往海带沉淀物中的再次碱化有机溶剂浸提，重复前述步骤，分别收集上清液和海带沉淀物；

（3）海藻叶黄素粗提物的获得：所述上清液调pH值至中性，离心，去除上清液，沉淀物经真空冷冻干燥12 h，得到海藻叶黄素粗提物产品；

（4）海藻叶黄素的纯化：将所述海藻叶黄素粗提物溶解于有机溶液后，缓慢加入到硅胶层析柱中，然后用有机溶液进行洗脱，收集海藻叶黄素洗脱液；所述有机溶液为正己烷与乙酸乙酯按体积比1：2的混合物；

（5）海藻叶黄素的获得：所得海藻叶黄素洗脱液经减压浓缩、真空干燥得到海藻叶黄素产品。

所述有机溶剂为正己烷与乙酸乙酯按体积比1：2的混合物。

所述海带渣为工业提取褐藻酸钠后的海带残渣。

所述海带渣的生物酶解破壁为海带渣于烘箱中80 ℃干燥5 h后，采用超微粉碎机粉碎，过80目筛，得到海带渣干粉；将所述海带渣干粉与复合酶制剂按重量比为10000:5混匀，按1:15的重量/体积比加入去离子水，于常温下酶解5 h， 3000 r/min离心5 min，收集沉淀物，在烘箱中80 ℃干燥6 h，得到破壁后的海带渣干粉。

所述碱化有机溶剂浸提中，海带渣干粉与石油醚-乙醇混合有机溶液的质量体积比为1: 30；石油醚与乙醇的体积比为2:1；石油醚-乙醇混合有机溶剂中NaOH的添加量为1%的质量体积比；浸提时间为8 h， 3000 r/min离心 5 min。

所述海藻叶黄素粗提物的获得中，用0.1 mol/L盐酸水溶液调pH值至中性， 5000 r/min离心5 min。

所述海藻叶黄素的纯化过程中，海藻叶黄素粗提物与有机溶液的重量体积比为1:2；硅胶层析柱的规格为5 cm×80 cm；洗脱速度为5 ml/min；

任选的，海藻叶黄素产品的获得过程中，海藻叶黄素洗脱液减压浓缩的温度为40 ℃；真空干燥的温度为50 ℃；真空干燥的时间为2 h，得到海藻叶黄素产品。

本发明任一所述方法制备得到的海藻叶黄素产品。所述海藻叶黄素产品的形态为桔黄色粉末状，叶黄素含量为56.1质量%。

本发明任一所述方法制备的海藻叶黄素作为食用油脂抗氧化剂的应用。具体为将海藻叶黄素按质量体积比1:2溶解于液体中制备成液态制剂，再将液态制剂添加到食用油脂中；所述液体为花生油、玉米油或甘油；

优选海藻叶黄素在食用油脂中的添加量为0.01质量%-0.05质量%。本发明在碱性条件下进行皂化，得到的是还原性的叶黄素，然后调PH为中性，使还原性的叶黄素稳定，不被分解，再进行纯化。按照本发明的方法制备得到的叶黄素的得率高达2.5重量%，远远高于专利申请：一种酶法制备褐藻岩藻聚糖与岩藻黄素的方法（申请号：201310142757.X 申请日：2013-04-24，公开日：2013-08-07）的叶黄素0.5重量%得率。同时，201310142757.X专利申请制备得到的是酯形式的叶黄素。

本发明将制备得到的海藻叶黄素应用于食用油脂抗氧化，取代或部分取代传统化学合成抗氧化剂在食用油脂中的使用，从而提高食用油脂的安全性和营养性，提升我国食用油脂行业在国际上的竞争力。

本发明效果可以采用如下方法测试：

1、采用本发明制备的海藻叶黄素产品，叶黄素的含量测定采用高效液相色谱法测定，叶黄素标准品来源于Sigma标准品，具体采用国家标准GB 26405-2011中的方法进行检测；

2、海藻叶黄素作为抗氧剂在食用油脂中的应用：

（1）在国家标准允许的添加量范围内，向油脂（如花生油、大豆油、菜籽油）中添加海藻叶黄素；

（2）往上述油脂中添加海藻叶黄素（按油脂重量计），将样品放入超声波清洗仪中，在 70 ℃下溶解、混匀，样品备用；

（3）将加入海藻叶黄素的食用油脂放入25 ℃恒温烘箱中，6个月后取样测定油脂过氧化值，以未加海藻叶黄素的食用油脂为对照，比较海藻叶黄素对食用油脂的抗氧化效果，如表1所示。

表1 海藻叶黄素对食用油过氧化值的影响

添加量(质量%)	过氧化值(meq/kg)
		0	47.2±3.81
0.01	3.98±0.42
		0.02	3.52±0.37
0.03	3.16±0.29
		0.04	2.64±0.18
0.05	2.57±0.19

本发明采用的酶法破壁结合皂化-有机溶剂同步提取法制备海藻叶黄素与传统方法相比；以及海藻叶黄素作为天然抗氧化剂在食用油脂的应用与传统化学抗氧剂相比，具有如下优点：

1、本发明所述的制备的工艺简单、环保高效、适合于规模化操作，可应用于工业化生产；

2、将海藻叶黄素作为天然抗氧化剂在食用油脂的应用，与传统化学抗氧剂（如TBHQ、BHT、BHA）相比，对食用油有更好的抗氧化效果，具有安全性高、无毒无害的优势。此外，还可以提高食用油脂的功能性，海藻叶黄素具有保护视力、减肥、降血脂等多种生理活性。

附图说明

图1是海藻叶黄素的纯化效果图。

图2是海藻叶黄素的纯化柱图。

图3是添加海藻叶黄素对花生油的抗氧化效果图。

图4是海藻叶黄素与传统抗氧化剂（BHA、BHT、TBHQ）对花生油抗氧化效果的比较图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：皂化-有机溶剂同步提取法制备海藻叶黄素

（1）海带渣于烘箱中80 ℃干燥5 h后，采用超微粉碎机粉碎，过80目筛，得到海带渣干粉；将所述海带渣干粉与酶复合酶制剂（果胶酶：纤维素= 1:1，w/w）按重量比为10000:5混匀，按1:15的重量/体积比加入去离子水，于常温下酶解5 h，离心（3000 r/min, 5 min），收集沉淀物，在烘箱中80 ℃干燥6 h，得到破壁后的海带渣干粉，备用；

（2）将石油醚与乙醇按体积比2:1混合，并按质量体积比1%往混合有机溶剂中添加NaOH，混匀，作为提取海藻叶黄素的浸提液备用；

（3）称取500 g海带渣干粉，加入15 L石油醚-乙醇混合有机溶液，常温下避光浸提8 h，离心（3000 r/min, 5 min），得到13.25 L上清液；

（4）上述上清液用0.1 mol/L盐酸水溶液调pH值至中性，离心（5000 r/min, 5 min），去除上清液，沉淀物经真空冷冻干燥12 h，得到海藻叶黄素粗提物产品12.5 g；

（5）准确称取海藻叶黄素粗提物5 g，溶解于10 mL正己烷-乙酸乙酯（体积比1：2）有机溶液中，缓慢加入到硅胶层析柱中（5 cm×80 cm），然后用正己烷与乙酸乙酯组成的有机溶液（1：2，v/v）进行洗脱，洗脱速度为5 ml/min，采用分光光度法在450 nm处测定洗脱液的吸光值并绘制洗脱曲线，纯化效果见图1和图2。收集海藻叶黄素洗脱液，在40 ℃下减压浓缩至膏状；然后在50 ℃下真空干燥2 h，得到海藻叶黄素产品2.4 g，经高效液相色谱测定，所得海藻叶黄素产品中的叶黄素含量为56.1质量%。

实施例2：海藻叶黄素提高食用油脂抗氧化效果

（1）海藻叶黄素对花生油的抗氧化效果

分别称取10 g 花生油放入3个50 mL三角瓶中，分别将0.01质量%、0.03质量%、0.05质量%本发明制备的海藻叶黄素加入到花生油中，充分溶解，放入25 ℃恒温烘箱中，定期取样，采用国家标准GB5538-85中的方法测定油脂过氧化值，结果如图3所示。结果表明，没有加入海藻叶黄素的花生油，在25 ℃下容易发生脂质过氧化反应，且随存放时间的延长，过氧化值增加的幅度越大；当加入海藻叶黄素时，随着存放时间的延长，其过氧化值增加幅度显著降低；通过6个月的存放实验，当海藻叶黄素的添加量分别为分别为0.01质量%、0.03质量%、0.05质量%时，花生油的过氧化值从在6个月时的46.98 meq/kg分别降到了3.98 meq/kg、3.16 meq/kg和2.57meq/kg，说明本发明得到的海藻叶黄素对花生油具有良好的抗氧化效果；

（2）海藻叶黄素与传统抗氧化剂（BHA、BHT、TBHQ）对花生油抗氧化效果的比较

分别称取10 g 花生油放入50 mL三角瓶中，将0.01质量%本发明制备的海藻叶黄素、BHA、BHT、TBHQ加入到花生油中，充分溶解，放入25 ℃恒温烘箱中，定期取样，采用国家标准GB5538-85中的方法测定油脂过氧化值，结果如图4所示。结果表明，本发明制备的海藻叶黄素对花生油的抗氧化能力明显好于传统抗氧化剂（BHA、BHT、TBHQ），且随存放时间的延长，海藻叶黄素与上述传统抗氧化剂的抗氧化效果差距越明显。

根据以上实验结果，说明海藻叶黄素对花生油具有良好的抗氧化效果；与传统抗氧化剂（BHA、BHT、TBHQ）对花生油的抗氧化效果相比，其效果明显优于传统抗氧化剂的效果。因此，海藻叶黄素可取代传统抗氧化剂在食用油脂中的应用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：所述海带渣为工业提取褐藻酸钠后的海带残渣。

3.根据权利要求1所述海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：所述海带渣的生物酶解破壁为海带渣于烘箱中80 ℃干燥5 h后，采用超微粉碎机粉碎，过80目筛，得到海带渣干粉；将所述海带渣干粉与复合酶制剂按重量比为10000:5混匀，按1:15的重量/体积比加入去离子水，于常温下酶解5 h， 3000 r/min离心5 min，收集沉淀物，在烘箱中80 ℃干燥6 h，得到破壁后的海带渣干粉。

4.根据权利要求1所述的海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：所述碱化有机溶剂浸提中，海带渣干粉与石油醚-乙醇混合有机溶液的质量体积比为1: 30；石油醚与乙醇的体积比为2:1；石油醚-乙醇混合有机溶剂中NaOH的添加量为1%的质量体积比；浸提时间为8 h， 3000 r/min离心 5 min。

5.根据权利要求1所述的海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：所述海藻叶黄素粗提物的获得中，用0.1 mol/L盐酸水溶液调pH值至中性， 5000 r/min离心5 min。

6.根据权利要求1所述的海藻叶黄素的制备方法，其特征在于：所述海藻叶黄素的纯化过程中，海藻叶黄素粗提物与有机溶液的重量体积比为1:2；硅胶层析柱的规格为5 cm×80 cm；洗脱速度为5 ml/min；

7.根据权利要求1-6任一所述方法制备得到的海藻叶黄素产品。

8.根据权利要求7所述制备得到的海藻叶黄素产品，其特征在于：所述海藻叶黄素产品的形态为桔黄色粉末状，叶黄素含量为56.1质量%。

9.根据权利要求1-6任一所述方法制备的海藻叶黄素作为食用油脂抗氧化剂的应用。

10.根据权利要求9所述的海藻叶黄素作为食用油脂抗氧化剂的应用，具体为将海藻叶黄素按质量体积比1:2溶解于液体中制备成液态制剂，再将液态制剂添加到食用油脂中；所述液体为花生油、玉米油或甘油；

优选海藻叶黄素在食用油脂中的添加量为0.01质量%-0.05质量%。