CN104230776A - 一种酶解与超临界萃取联用制备天然玉米黄素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酶解与超临界萃取联用制备天然玉米黄素的方法，具体地说是利用酶解反应与超临界萃取联用的方法从锦灯笼、枸杞子、辣椒、玉米、菠菜等植物中提取天然玉米黄素。将植物先酶解再超临界萃取、干燥后得到天然玉米黄素，即可得到天然玉米黄素。本发明将酶解与超临界萃取相结合，工艺简单、效率高、有机溶剂用量少、玉米黄素收率高，可应用于食品、保健食品、药品、化妆品等领域，具有良好的工业应用前景。

Description

一种酶解与超临界萃取联用制备天然玉米黄素的方法

技术领域

本发明涉及一种酶解与超临界萃取联用制备天然玉米黄素的方法，具体地说是将酶解与超临界萃取相结合从植物中提取天然玉米黄素的方法，本发明的天然玉米黄素制备方法具有工艺简单、绿色环保效率高、溶剂使用量少、玉米黄素得率高等的特点，适合大规模天然玉米黄素生产。所提取的天然玉米黄素安全性高，可用于食品、保健食品、药品、化妆品等领域。

背景技术

玉米黄素（Zeaxanthin，3,3’-二羟基-β-胡萝卜素，C40H56O2），亦称玉米黄质，是带有羟基的类胡萝卜素黄质。

式1玉米黄素、叶黄素的分子结构

玉米黄素有两个手性碳位于3和3’，对应有四个同分异构体，分别是(3R,3’S)-，(3S,3’R)-，（3R,3’R）-,(3S,3’S)-玉米黄素。由于玉米黄素分子结构对称，(3R,3’S)-，(3S,3’R)-玉米黄素的结构完全相同，被称为meso-玉米黄素。自然界中的玉米黄素是以3R,3’R-玉米黄素的形式存在，以叶黄素为原料通过化学法合成的玉米黄色均为meso-玉米黄素。

玉米黄素与叶黄素是人体视网膜的黄斑部位唯一的类胡萝卜素，是黄斑色素的主要组成色素（Clinics in Dermatology(2009)27,195–201）。玉米黄素主要集中在视网膜的黄斑区中心，叶黄素则遍及视网膜。玉米黄素具有特异性的吸收紫外线中蓝光的作用，可避免蓝光对视网膜损伤，同时玉米黄素和叶黄素还具有抗氧化的作用，可防止视网膜、上皮细胞、脉络膜等由于氧化引起的眼损伤，因此玉米黄素和叶黄素对于人体视力和眼睛的营养保护具有重要的作用（Br J Ophthalmol199983:867-877）。实验证明玉米黄素比叶黄素对于眼睛的作用更为重要，当玉米黄素供应不足时人体会将叶黄素自动转化为玉米黄素。

老年性黄斑变性（AMD）是老年人视力障碍和致盲的首要眼病，AMD的患病风险与人体血液中的玉米黄素和叶黄素浓度密切相关，大量研究证明每日摄入6mg玉米黄素和叶黄素可有效降低老年性黄斑变性风险，减缓老年性黄斑变性进程。黄斑性色素玉米黄素和叶黄素还可改善眼睛畏光、眩光恢复、黄昏黎明视觉、暗反应等眼部问题（Academy of OphthalmicEducation）。

人体无法自身合成玉米黄素，只能通过食物摄取，玉米黄素主要存在于玉米、辣椒、蛋黄及深绿色蔬菜中，但深绿色蔬菜中玉米黄素含量远远低于叶黄素。对于AMD高风险人群仅依靠从食品中获取玉米黄素是非常有限的，需要额外补充剂补充玉米黄质。美国FDA评价了玉米黄素的安全性，人体每日服用上限为160mg，对于预防AMD及视疲劳的推荐量为玉米黄素6mg/天。自然界中的玉米黄素是以3R,3’R-玉米黄素的形式存在，玉米黄素的安全性实验数据也是基于3R,3’R-玉米黄素得出的。但是玉米黄素的资源非常有限，目前市场上的玉米黄素主要以叶黄素为原料，通过化学合成的方法获得，化学法所得到的玉米黄素是meso-玉米黄素，还未见meso-玉米黄素的安全性报道。从安全角度考虑从植物中直接提取的3R,3’R-玉米黄素是最安全可靠的。（Food and Chemical Toxicology49(2011)2841–2848）。目前玉米黄素的提取大多采用溶剂提取，溶剂使用量大、提取效率低，无法实现产业化。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效提取天然玉米黄素的提取方法；是一种将酶解与超临界萃取相结合提取天然玉米黄素的新方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种酶解与超临界萃取联用制备天然玉米黄素的方法，该方法以富含玉米黄素的植物为原料，将酶解反应与超临界萃取相结合制备得到天然玉米黄素，所述的酶解反应使用由果胶酶、纤维素酶和脂肪酶组成的混合酶，酶解后进行超临界萃取得到天然玉米黄素。

富含玉米黄素的植物为锦灯笼果实、锦灯笼宿萼、枸杞子、菠菜、辣椒、玉米等植物。

具体为：

1）新鲜植物洗净后打浆，按照物料：水=1g：10～100ml的比例加入去离子水，再加入物料的0.1～10%混合酶，混合酶的组成为果胶酶：纤维素酶：脂肪酶=1:0.01～10:0.01～10；用1～5M的HCI或NaOH将pH调整为2～8，20～80℃搅拌酶解1～10小时；酶解结束后冷冻干燥，得酶解物。

2）将步骤1）所得酶解物过100～200目筛子，取通过筛子后的物料加入超临界萃取釜中进行超临界萃取，萃取条件：加入物料质量1～80%（W/W）的夹带剂，关闭萃取釜并充入二氧化碳气体至压力为8～100MPa，温度为30～60℃，每隔30～60分钟打开出样阀取出萃取液，再于萃取釜中补充与所取出萃取液相同质量的夹带剂，并关闭萃取釜再补充二氧化碳气体至上一次萃取时压力，进行下一次萃取，重复萃取过程2～5次；

合并萃取液，萃取液浓缩干燥得到天然玉米黄素。

所述混合酶的优选质量组成比例为，果胶酶：纤维素酶：脂肪酶=1:0.2～5:0.2～5:。

夹带剂为：乙酸乙酯、无水乙醇、石油醚、正己烷中的一种或二种以上混合。

本发明将酶解与超临界萃取相结合，具有工艺简单、有机溶剂用量少、绿色环保、反应条件温和、效率高、玉米黄素收率高等特点，适合大规模天然玉米黄素制备生产；所制备的玉米黄素安全性高，可应用于食品、保健食品、药品、化妆品等领域，具有良好的工业应用前景。

本发明的特点如下：

1，提取效率高。酶解与超临界萃取相结合使得玉米黄素提取效率更高，果胶酶、纤维素酶不仅破坏植物的细胞壁等组织使玉米黄素更易于被萃取，而且脂肪酶还可将玉米黄素酯水解为玉米黄素，使得超临界萃取效率更高。

2，酶法皂化。本技术采用酶法皂化，不会象化学皂化的条件剧烈而破坏玉米黄素。将其与酶法提取相结合，使提取与皂化一步完成，经超临界萃取后得到目标产物玉米黄素。

3，工艺简单、绿色环保。本发明利用脂肪酶对玉米黄素酯进行水解，与传统的用强碱皂化相比，反应条件温和，不会产生大量废液；结合有机溶剂使用量很少的超临界萃取萃取法，使得提取工艺不仅高效而且还绿色环保。

4，具有良好的应用前景。玉米黄素是人体黄斑色素的主要成分，补充玉米黄素可预防老年性黄斑变性、白内障等眼部疾病，而且对于眼疲劳等有很好的缓解作用；同时玉米黄素还具有防晒作用，天然提取的玉米黄素安全性高，因此在食品、保健品、药品、化妆品等领域有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的玉米黄素的质谱图；

图2为实施例1所制备的天然玉米黄素的超高压液相色谱图（t=11.523min为玉米黄素）。

具体实施方式

实施例1

以锦灯笼果实为原料，按照以下工艺制备天然玉米黄素：

取1000克新鲜锦灯笼果实洗净后打浆，加入1升去离子水后混合均匀，再加入10克混合酶，混合酶果胶酶2.5克、纤维素酶2.5克、脂肪酶5克；用1M的NaOH将pH调整为7，30℃搅拌酶解10小时；酶解结束后冷冻干燥，得酶解物。

将冷冻干燥后的酶解物粉碎过100目筛子，取过筛后酶解物加入超临界萃取釜中，同时加入夹带剂无水乙醇100毫升，关闭萃取釜并充入二氧化碳气体至压力为20MPa，升温至温度60℃，开始萃取。每隔半小时打开出样阀取出萃取液，再补充相同量的夹带剂，并关闭萃取釜补充二氧化碳至20MPa，开始第二次萃取，重复萃取5次。合并萃取液，萃取液浓缩干燥得到16.5克天然玉米黄素。

图1为制备的玉米黄素的质谱图，图2为玉米黄素色谱图；以纯玉米黄素为标准样品，通过超高压液相色谱测得本发明实施例1制备的玉米黄素，纯度为80%。

实施例2

以枸杞子为原料，按照以下工艺制备天然玉米黄素：

取1000克新鲜锦枸杞子洗净后打浆，加入10升去离子水后混合均匀，再加入50克混合酶，混合酶果胶酶5克、纤维素酶20克、脂肪酶35克；用1M的HCI将pH调整为5，50℃搅拌酶解1小时；酶解结束后冷冻干燥，得酶解物。

将冷冻干燥后的酶解物粉碎过200目筛子，取过筛后酶解物加入超临界萃取釜中，同时加入夹带剂乙酸乙酯800毫升，关闭萃取釜并充入二氧化碳气体至压力为50MPa，升温至40℃，开始萃取。每隔半小时打开出样阀取出萃取液，再补充相同量的夹带剂，并关闭萃取釜补充二氧化碳至50MPa，开始第二次萃取，重复萃取2次。合并萃取液，萃取液浓缩干燥得到20.3克天然玉米黄素。

根据本实施例所制备的天然玉米黄素的质谱图、全波长扫描图集色谱图与实施例1相同，分别见图1、图2。

以纯玉米黄素为标准样品，通过超高压液相色谱测得本发明实施例1制备的玉米黄素，纯度为86%。

实施例3

以辣椒为原料，按照以下工艺制备天然玉米黄素：

取1000克新鲜辣椒洗净后打浆，加入8升去离子水后混合均匀，再加入100克混合酶，混合酶果胶酶20克、纤维素酶40克、脂肪酶40克；用1M的NaOH将pH调整为8，70℃搅拌酶解1小时；酶解结束后冷冻干燥，得酶解物。

将冷冻干燥后的酶解物粉碎过100目筛子，取过筛后酶解物加入超临界萃取釜中，同时加入夹带剂石油醚400毫升，关闭萃取釜并充入二氧化碳气体至压力为60MPa，升温至30℃，开始萃取。每隔半小时打开出样阀取出萃取液，再补充相同量的夹带剂，并关闭萃取釜补充二氧化碳至60MPa，开始第二次萃取，重复萃取4次。合并萃取液，萃取液浓缩干燥得到10.2克天然玉米黄素。

根据本实施例所制备的天然玉米黄素的质谱图、全波长扫描图集色谱图与实施例1相同，分别见图1、图2。

以纯玉米黄素为标准样品，通过超高压液相色谱测得本发明实施例1制备的玉米黄素，纯度为79%。

Claims (5)

1.一种酶解与超临界萃取联用制备天然玉米黄素的方法，其特征在于：以富含玉米黄素的植物为原料，首先将原料于水溶液中进行酶解反应，酶解产物干燥后进行二氧化碳超临界萃取得到天然玉米黄素；

所述的酶解反应使用由果胶酶、纤维素酶和脂肪酶组成的混合酶；混合酶的质量组成比例为，果胶酶：纤维素酶：脂肪酶=1:0.01～10:0.01～10。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：富含玉米黄素的植物为锦灯笼果实、锦灯笼宿萼、枸杞子、菠菜叶、辣椒、玉米中的一种或二种以上。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述混合酶的优选质量组成比例为，果胶酶：纤维素酶：脂肪酶=1:0.2～5:0.2～5:。

4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：具体过程为，

1）将新鲜植物原料洗净后打浆，按照原料：水=1g：0.1～100ml的比例加入去离子水，再加入原料质量的0.1～10%混合酶，混合酶的质量组成为果胶酶：纤维素酶：脂肪酶=1:0.01～10:0.01～10；用1-5M的HCI或NaOH将pH调整为2～8，20～80℃搅拌酶解1～10小时；酶解结束后物料冷冻干燥，得酶解物；

2）将步骤1）所得酶解物过100-200目筛子，取通过筛子后的物料加入超临界萃取釜中进行超临界萃取，萃取条件：于萃取釜中加入酶解物质量1～80%（W/W）的夹带剂，关闭萃取釜并于萃取釜中充入二氧化碳气体至压力为8～100MPa，温度为30～60℃，开始萃取；

每隔30～60分钟打开出样阀取出萃取液（即含有玉米黄素的夹带剂），再于萃取釜中补充与所取出萃取液相同质量的夹带剂，并关闭萃取釜再补充二氧化碳气体至上一次萃取时压力，进行下一次萃取，重复萃取过程2～5次；

合并萃取液，萃取液浓缩干燥得到天然玉米黄素。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：其特征在于：夹带剂为：乙酸乙酯、无水乙醇、石油醚、正己烷中的一种或二种以上混合。