CN104557651A - 一种双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法 - Google Patents

一种双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法 Download PDF

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本发明公开了一种双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法。本发明通过实验将双水相分离体系与冻融破壁技术耦合，通过双水相体系的引入，将破壁-提取-分离等过程耦合，可在破壁提取同时，通过简单的分液方法实现虾青素与藻渣、多种杂质成分的有效分离，明显提高了虾青素纯度和提取率。本发明减少了提取分离过程，同时冻融剂、提取剂与双水相体系成相物质一致，减少试剂种类和用量，所用试剂绿色环保，易于回收。

Description

一种双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法
技术领域
本发明涉及化学提取技术领域，尤其涉及一种双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法。
背景技术
虾青素是唯一能通过血脑屏障的类胡萝卜素，研究表明,虾青素的抗氧化性比β2胡萝卜素高了10倍以上,同时它还比维生素E的抑制脂质过氧化反应特性高100倍以上,被誉为“超级抗氧化剂”,已被广泛应用于保健食品、医药、化妆品及水产养殖业中，具有极高的经济价值和保健作用。雨生红球藻是公认自然界中生产天然虾青素的最好生物来源,雨生红球藻的虾青素含量最高可达3％以上，远高于其它原料，利用雨生红球藻提取虾青素,极具大规模工业化生产潜力,具有广阔的发展前景，目前国内已开展雨生红球藻的规模化养殖。
雨生红球藻的厚壁孢子具有坚韧的细胞壁，其中的虾青素直接提取率较低。通常需在提取前需将红球藻进行破壁处理，且虾青素属于热敏性较高的物质，提取过程中易于分解。目前藻类常用的破壁方法主要有:珠磨法、高压均质法，冷冻法、匀浆法、超声波法、冻融法、机械研磨法、液氮冷冻法、酶法和化学法等。提取则用氯仿、乙酸乙酯、乙醇等溶剂，分离则先用过滤法使藻浆与溶液分离，得到粗提取物，再用大孔树脂纯化。
目前文献报道的提取方法如表1所示：
表1 文献报道的方法
文献来源
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考虑到虾青素的热敏性，高压匀浆破壁法、超声波破壁法因升温问题可导致虾青素失活。目前普遍采用的是反复冻融破壁法，但反复冻融破壁法藻渣粒度微小，浆液难于用传统的过滤技术分离，且存在着提取液杂质较多，后续大孔树脂分离纯化过程繁琐、所用试剂多、虾青素回收困难等问题，需发展新的提取分离方法。
发明内容
本发明针对上述虾青素提取中的问题，将双水相分离体系与冻融破壁技术与集成，通过实验将双水相分离体系与冻融破壁技术耦合，设计了一种双水相分离体系与冻融破壁技术集成的提取分离体系，通过双水相体系的引入，实现了破壁-提取-分离等过程的融合。
本发明采用如下技术方案：
本发明的冻融破壁技术-双水相体系集成从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法的具体步骤如下：
(1)往雨生红球藻粉中加入硫酸铵溶液，两者固液比为1:1～5g/ml，然后浸泡0.5～3h，再置于速冻机中迅速冷却至-15～-25℃，冷冻10～15h；
(2)冷冻结束后，取出，常温解冻，然后按每克干藻粉加入3～9ml丙醇，置于180～200r/min摇床振荡20～40min，静置5～15min；
(3)待分相完全后，分去异丙醇上相，盐水相和藻粉重新置于速冻机中，按步骤(1)和(2)的方法重复冷冻、丙醇萃取、分相三次，收集得到的全部丙醇相通过旋转蒸发仪真空蒸馏蒸去异丙醇至糊状，加入1-4ml乙醇将固体物洗出，将所得到固体20-35℃真空干燥至干，即得虾青素提取物。
步骤(1)中，所述的硫酸铵溶液的质量浓度为25％，pH＝7.0。
步骤(1)中，优选雨生红球藻粉和硫酸铵溶液，两者固液比为1:3g/ml。
步骤(1)中，优选浸泡1h。
步骤(1)中，优选置于速冻机中迅速冷却至-20℃，冷冻12h。
步骤(2)中，优选按每克干藻粉加入6ml丙醇。
步骤(2)中，优选置于190r/min摇床振荡30min。
步骤(2)中，优选静置10min。
步骤(3)中，优选加入2ml乙醇，真空干燥温度25℃。
本发明的积极效果如下：
(1)通过双水相体系的引入，将破壁-提取-分离等过程的耦合，在双水相体系中，虾青素分配于丙醇上相，藻渣、杂质成分则分配于盐水下相，可在破壁提取的同时，通过简单的分液方法实现虾青素与藻渣、多种杂质成分的有效分离，得到的虾青素纯度高明显高于现有方法，且后续纯化处理更容易。
(2)使用高浓度、高结晶膨胀的硫酸铵作为冻融剂，有利于改善藻细胞的通透性，丙醇-水体系提取体系能较好渗透入细胞内部，从而有效使虾青素从红球藻中提取出来，提高了虾青素的提取率。
(3)本法将破壁-提取-分离等过程集成，简化了提取分离工艺，同时，使用双水相体系的成相物质与提取剂、冻融剂一致，减少试剂种类和用量，通过双水相的形成，使提取剂回收更为简单有效，提取剂和冻融剂可反复使用，有效降低虾青素提取成本，且双水相体系所用的试剂绿色环保。
表2列出了我们的实验对照结果，从表2可以看出，采用双水相体系与高盐反复冻融破壁耦合的方法，提高了虾青素的提取率，在提取同时实现了虾青素的初步分离，所得产品纯度明显高于其它方法，提取物中虾青素含量达到27.7％(0.277g/g提取物)，可以直接用于开发初级产品，且有利于虾青素的后续纯化。提取率高于超声波法、微波法、匀浆法和与反复冻融，与液氮低温研磨相近。
表2 本法与其它方法对照实验结果
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
实施例1
本发明的冻融破壁技术-双水相体系集成从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法的具体步骤如下：
(1)往雨生红球藻粉中加入硫酸铵溶液，两者固液比为1:1g/ml，然后浸泡0.5h，再置于速冻机中迅速冷却至-15℃，冷冻15h；
(2)冷冻结束后，取出，常温解冻，然后按每克干藻粉加入3ml丙醇，置于180r/min摇床振荡40min，静置5min；
(3)待分相完全后，分去异丙醇上相，盐水相和藻粉重新置于速冻机中，按步骤(1)和(2)的方法重复冷冻、丙醇萃取、分相三次，收集得到的全部丙醇通过真空蒸馏蒸去异丙醇，加入乙醇，将所得到固体真空干燥至干，即得虾青素提取物。
步骤(1)中，所述的硫酸铵溶液的质量浓度为25％，pH＝7.0。
步骤(3)中，所述的加入乙醇量为2ml，真空干燥温度25℃。
实施例2
本发明的冻融破壁技术-双水相体系集成从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法的具体步骤如下：
(1)往雨生红球藻粉中加入硫酸铵溶液，两者固液比为1:5g/ml，然后浸泡3h，再置于速冻机中迅速冷却至-25℃，冷冻10h；
(2)冷冻结束后，取出，常温解冻，然后按每克干藻粉加入9ml丙醇，置于200r/min摇床振荡20min，静置15min；
(3)待分相完全后，分去异丙醇上相，盐水相和藻粉重新置于速冻机中，按步骤(1)和(2)的方法重复冷冻、丙醇萃取、分相三次，收集得到的全部丙醇通过真空蒸馏蒸去异丙醇，加入乙醇，将所得到固体真空干燥至干，即得虾青素提取物。
步骤(1)中，所述的硫酸铵溶液的质量浓度为25％，pH＝7.0。
步骤(3)中，所述的加入乙醇量为2ml，真空干燥温度25℃。
实施例3
本发明的冻融破壁技术-双水相体系集成从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法的具体步骤如下：
(1)往雨生红球藻粉中加入硫酸铵溶液，两者固液比为1:3g/ml，然后浸泡1h，再置于速冻机中迅速冷却至-20℃，冷冻12h；
(2)冷冻结束后，取出，常温解冻，然后按每克干藻粉加入6ml丙醇，置于190r/min摇床振荡30min，静置10min；
(3)待分相完全后，分去异丙醇上相，盐水相和藻粉重新置于速冻机中，按步骤(1)和(2)的方法重复冷冻、丙醇萃取、分相三次，收集得到的全部丙醇通过真空蒸馏蒸去异丙醇，加入乙醇，将所得到固体真空干燥至干，即得虾青素提取物。
步骤(1)中，所述的硫酸铵溶液的质量浓度为25％，pH＝7.0。
步骤(3)中，，所述的加入乙醇量为2ml，真空干燥温度25℃。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：
(1)往雨生红球藻粉中加入硫酸铵溶液，两者固液比为1:1～5g/ml，然后浸泡0.5～3h，再置于速冻机中迅速冷却至-15～-25℃，冷冻10～15h；
(2)冷冻结束后，取出，常温解冻，然后按每克干藻粉加入3～9ml丙醇，置于180～200r/min摇床振荡20～40min，静置5～15min；
(3)待分相完全后，分去异丙醇上相，盐水相和藻粉重新置于速冻机中，按步骤(1)和(2)的方法重复冷冻、丙醇萃取、分相三次，收集得到的全部丙醇相通过旋转蒸发仪真空蒸馏蒸去异丙醇至糊状，加入1-4ml乙醇将固体物洗出，将所得到固体20-35℃真空干燥至干，即得虾青素提取物。
2.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的硫酸铵溶液的质量浓度为25％，pH＝7.0。
3.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(1)中，雨生红球藻粉和硫酸铵溶液，两者固液比为1:3g/ml。
4.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(1)中，浸泡1h。
5.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(1)中，置于速冻机中迅速冷却至-20℃，冷冻12h。
6.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(2)中，按每克干藻粉加入6ml丙醇。
7.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(2)中，置于190r/min摇床振荡30min。
8.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(2)中，静置10min。
9.如权利要求1所述的双水相耦合破壁技术从雨生红球藻中提取分离虾青素的方法，其特征在于：步骤(3)中，加入2ml乙醇，真空干燥温度25℃。
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