CN105348151A - 章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，包括以下步骤：在章鱼脱脂内脏中加入蒸馏水进行匀浆，调节pH至4-5后水浴提取，所得的牛磺酸提取液进行除蛋白处理，再利用二氯甲烷进行萃取除杂，除杂后牛磺酸提取液用粉末活性炭进行吸附脱色，最后重结晶，得牛磺酸(针状晶体)。采用本发明的方法能使章鱼脱脂内脏充分发挥其利用价值，从而实现变废为宝。

Description

章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法

技术领域

本发明涉及一种章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法。

背景技术

牛磺酸是人体必需的一种氨基酸，它以游离的形式存在动物机体中，在牡蛎、章鱼、蛤蛎等海洋生物中含量尤为丰富。牛磺酸作为一种重要的生物活性物质，其生理作用主要表现为：(1)促进大脑发育、(2)增强视力、(3)调节神经传导、(4)促进吸收、消化脂肪，参与胆汁酸盐的代谢；(5)维持正常的心脏、肝脏、内分泌系统的功能等；已被广泛应用于食品添加剂、医药及洗涤剂等行业。近年来随着对牛磺酸生理作用认识的深入，对其需求日益增加。

牛磺酸的来源主要依靠化学合成，但其存在原料(溶剂)毒性大和环境污染严重等问题，且合成牛磺酸的生物活性远不如天然牛磺酸。因此，寻找安全的牛磺酸资源十分重要，从海洋生物中提取天然牛磺酸成为倍受关注和研究的热点。

2008年的《章鱼下脚料中牛磺酸的提取及其生理功能研究》对章鱼下脚料中牛磺酸的提取进行了系统的研究。结果表明，牛磺酸的最佳提取条件为：新鲜下脚料匀浆后加4倍水在100℃下提取1.5h。采用等电点沉淀分离法去除提取液中的可溶性蛋白质。最优分离纯化条件为：pH5.0，以6ml/min流速1次上柱，用80℃去离子水以9ml/min洗脱，收集电导率下降到稳定的那部分洗脱液。最佳结晶条件为：洗脱液浓缩到原体积的3％后用3倍体积无水乙醇在4℃下结晶0.5h，重结晶脱色后可得到高纯度牛磺酸产品。

2012年公开的《从章鱼下脚料中提取牛磺酸工艺的研究》得出了从章鱼下脚料中提取牛磺酸的最佳工艺条件：提取温度80℃，乙醇体积分数为80％，料液比1：12，提取时间120min，提取3次，在该条件下，牛磺酸的提取率为0.928％。

200810065777.0的发明《一种章鱼下脚料中提取分离天然牛磺酸的方法》包括如下内容：

A)、原料前处理；B)、牛磺酸提取：将章鱼浆体进行加热并不断搅拌，使下脚料中牛磺酸溶解到水中，并将固液分离，上清液转入下一步骤，固体物料作为饲料原料处理；C)、将上清液进行蒸馏，使其为原体积的1/3，得到提取液；D)、调节提取液的pH值到提取液所含水溶性蛋白质的等电点，将提取液中蛋白质沉淀分离出来，得到牛磺酸提取液；具体为：D1：用盐酸调节提取液的pH值到4.0，静置使酸性蛋白质充分沉淀，然后离心后用滤布将酸性蛋白质分离；D2、将分离出酸性蛋白质后的提取液用碱性溶液调节pH值到10，静置使碱性蛋白质充分沉淀，离心后用滤布将碱性蛋白质分离，得到牛磺酸；E)、阴阳离子交换树脂除盐分离纯化牛磺酸：采用离子交换吸附法将牛磺酸提取液分离为牛磺酸和氨基酸溶液，所产生的氨基酸溶液直接罐装制成营养品，牛磺酸转入下一步骤；F)、乙醇沉淀:树脂吸附的牛磺酸用脱盐水进行洗脱，收集所得的洗脱液加入无水乙醇，即得到牛磺酸悬浊液；G)、结晶与纯化：将牛磺酸悬浊液进行蒸馆，喷雾，干燥处理，回收乙醇，并得到高纯度棒状天然牛磺酸结晶体。

201310501525.9的发明《从鱿鱼内脏中提取天然牛磺酸的方法》包括以下步骤：(1)原料匀浆，将清洗过的鱿鱼内脏放入组织匀浆机中匀浆成糊状，得到匀浆液；(2)酶解，将匀浆液放入恒温锅中，加中性蛋白酶解；(3)收集上清液，过滤步骤(2)中产物，收集上清液，并将上清液浓缩至原体积的1/4，得到提取液；(4)沉淀蛋白，用盐酸调节提取液的pH值到4.0，静置使酸性蛋白质充分沉淀，然后离心后去除酸性蛋白质，然后将提取液用碱性溶液调节pH值到10，静置使碱性蛋白质充分沉淀，离心后去除碱性蛋白质分离，得到牛磺酸提取液；(5)过阳离子交换树脂分离纯化牛磺酸，调节牛磺酸提取液pH值到5，采用强阳离子交换树脂，收集牛磺酸洗脱液；(6)结晶与纯化，牛磺酸洗脱液经浓缩后加入浓缩液体积3～5倍无水乙醇，得到牛磺酸混浊液，进行蒸馏，喷雾干燥后得到牛磺酸结晶体。

201310283654.5《一种从鲍鱼内脏中提取天然牛磺酸的简易方法》包括以下步骤：原料预处理：往鲍鱼内脏中加入2倍重量体积比的水，于高温下蒸煮，收集汤汁；活性炭处理：所述汤汁在室温下经过活性炭柱得到流出液，用于牛磺酸制备；乙醇除杂：向所述流出液中添加乙醇，离心得到沉淀物和上清液，优选添加浓度为95％；以上的乙醇至终浓度为60～80％(v/v)；将上清液浓缩得到浓缩液，往所述浓缩液中加入4～6倍体积无水乙醇后置于4℃静置12h以上，离心取沉淀；往沉淀中加入4～5倍重量体积比的70-80℃热水，溶解后加入活性炭搅拌，抽滤除去活性炭，得到滤液；结晶：往所述滤液中加入3倍体积的无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4℃静置结晶24h以上,经抽滤后将固形物烘干即得牛磺酸晶体。

但是目前尚没有利用章鱼脱脂内脏提取分离纯化牛磺酸的方法，原因是：章鱼脱脂内脏是来自章鱼内脏经用有机溶剂等分离提取其中脂类物质后的剩余部分，由于脂类是章鱼内脏中含量最丰富的部分，因此，提取后的剩余部分基质完全不同于可直接作为提取原料的章鱼内脏。章鱼脱脂内脏，目前基本没有什么利用价值，一般只能作废弃处理或者通过干燥、粉碎等再加工成低廉的动物饲料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，包括以下步骤：

1)、预处理：

章鱼脱脂内脏与蒸馏水按照1g:5～10ml的用量比(w/v)置于匀浆器中进行匀浆；

2)、提取：

将步骤1)所得的匀浆液调节pH至4-5(利用盐酸溶液进行调节)，置于60～80℃水浴中提取1.8～2.2h，离心除渣，所收集的离心液为牛磺酸提取液；

3)、除蛋白：

将牛磺酸提取液置40～50℃水浴中，减压浓缩至1/3-1/4体积后调节pH至2(利用盐酸溶液进行调节)，从而使酸性蛋白质沉淀；离心去酸性蛋白质后，再调节pH至11(利用NaOH溶液进行调节)，从而使碱性蛋白质沉淀；离心去碱性蛋白质后，所收集的离心液为除蛋白后的牛磺酸提取液；

4)、纯化：

除蛋白后的牛磺酸提取液利用二氯甲烷进行萃取除杂；

5)、脱色：

将步骤4)所得的除杂后牛磺酸提取液用比表面积≥1000m²/g的粉末活性炭搅拌吸附脱色，得澄清牛磺酸提取液；

6)、重结晶：

将步骤5)所得的澄清液(澄清牛磺酸提取液)调pH至4-5(利用盐酸溶液进行调节)，40～50℃水浴中，减压浓缩至1/3-1/4体积，加入为所得浓缩液3-4倍体积的无水乙醇，置于3～5℃，直至牛磺酸(针状晶体)析出。

备注说明：上述盐酸溶液为水与质量浓度为37％的浓盐酸按照1:1的体积比混合而得；上述NaOH溶液可选用5mol/L的NaOH溶液。

作为本发明的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法的改进：

所述步骤4)的萃取除杂为：在除蛋白后的牛磺酸提取液中按照1:1的体积比加入二氯甲烷，均匀搅拌并静置30～60分钟(较佳为45分钟)后，去除二氯甲烷层(位于上层)。

备注说明：上述萃取除杂一般重复2～4次。

作为本发明的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法的进一步改进：所述步骤6)置于3～5℃的时间为10～14小时。

作为本发明的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法的进一步改进：所述步骤5)中：除杂后牛磺酸提取液与粉末活性炭的用量比为：10ml牛磺酸提取液配用0.5～0.6g粉末活性炭；吸附脱色的时间为1～1.5小时。

作为本发明的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法的进一步改进：

所述步骤2)和步骤3)的离心均为：4000～6000rpm离心10～20min(例如为5000rpm离心15min)。

作为本发明的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法的进一步改进：所述步骤3)和步骤6)中的减压浓缩均为：于40～50℃(较佳为45℃)水浴中，-0.05MPa到-0.08MPa进行减压浓缩。

作为本发明的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法的进一步改进：

所述步骤2)为置于70℃水浴中提取2.0h；

所述步骤1)为章鱼脱脂内脏与蒸馏水的用量比为1g:7ml。

备注说明：章鱼内脏经如下处理后获得章鱼脱脂内脏：新鲜章鱼内脏用水清洗后加少量水捣碎，用物料：正己烷＝1:8(重量/体积，即，1g/8ml)常温下搅拌提取3小时，共3次，合并正己烷提取液，分离去除水层，浓缩回收正己烷得章鱼内脏油脂；分离提取油脂后的章鱼内脏即为章鱼脱脂内脏。一般而言，每2.5g的章鱼内脏经上述处理后得到1g的章鱼脱脂内脏。该内容属于公知技术。

本发明具备如下技术优势：

1、本发明的经过强酸性和强碱性条件去除蛋白质后的提取液巧妙地用二氯甲烷进行萃取除杂，不需要用繁复的柱分离或反复的无水乙醇处理，既节约时间提高提取率，又减少有机溶剂使用，降低成本减少污染。

2、本发明采用了独一无二的二氯甲烷萃取除杂技术，使后续的粉末活性炭搅拌吸附脱色和重结晶容易，并能一次性获得极高纯度的产品(一次重结晶产品的纯度就接近99％)和较高的提取率。

3、本发明采用了比较温和的70℃水浴加热提取方法。本发明在大量实验的基础上得知：由于章鱼脱脂内脏是章鱼内脏由大量有机溶剂等充分处理后所得，因此物质结构和存在形态已经发生了变化，因此无需酶解和高温蒸煮。

如果按照常规技术于高温(100℃)进行提取，不但不能提高收率，反而会使章鱼脱脂内脏的物质结构被破坏，导致牛磺酸提取率和纯度大大降低。

4、本发明采用了更强酸性和更强碱性条件去除蛋白质，为后续工艺去除杂质和纯化提供了很好的物料环境。

5、变废为宝，使章鱼脱脂内脏充分发挥其利用价值。

具体实施方式

实施例1、一种章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，依次进行以下步骤：

1)、预处理：

章鱼脱脂内脏与蒸馏水按照1g:7ml的用量比置于匀浆器中组织匀浆；

2)、提取：

将步骤1)所得的匀浆液用盐酸溶液调pH至4，置于70℃水浴中提取2.0h，离心(5000rpm，15min)除渣，所收集的离心液为牛磺酸提取液；

备注说明：所述盐酸溶液为水与质量浓度为37％的浓盐酸按照1:1的体积比混合而得；以下步骤同。

3)、除蛋白：

将牛磺酸提取液浓缩置45℃水浴中，-0.05MPa到-0.08MPa减压浓缩下至1/3体积后用盐酸溶液调节提取液pH至2，从而使致酸性蛋白质沉淀，5000rpm离心15min去酸性蛋白质，再用5mol/L的NaOH调节提取液pH至11，致碱性蛋白质沉淀，5000rpm离心15min去碱性蛋白质，所收集的离心液为除蛋白后的牛磺酸提取液；

4)、纯化：

在除蛋白后的牛磺酸提取液中加1:1(体积比)的二氯甲烷，进行萃取除杂，一般重复3-4次；

所述萃取除杂具体为：在除蛋白后的牛磺酸提取液中按照1:1的体积比加入二氯甲烷，均匀搅拌并静置45分钟后，去除位于上层的二氯甲烷层；上述萃取除杂再重复3-4次；

5)、脱色：

将步骤4)所得的除杂后的牛磺酸提取液用比表面积≥1000m²/g的粉末活性炭搅拌吸附脱色1小时至澄清；

所述牛磺酸提取液与粉末活性炭的用量比为：10ml牛磺酸提取液加0.5g粉末活性炭。

6)、重结晶：

将步骤5)所得的澄清液用盐酸溶液调pH至4，45℃水浴中，-0.05MPa到-0.08MPa减压浓缩下至1/3-1/4体积，加入为所得浓缩液3-4体积倍量的无水乙醇，置于4℃冰箱中过夜(约12小时)，至牛磺酸针状晶体析出，得率为0.87％，牛磺酸纯度经HPLC(高效液相色谱法)分析为98.9％。

对比例1-1、将实施例1步骤3)中的“调节提取液pH至2，从而使致酸性蛋白质沉淀，”改成“调节提取液pH至4，从而使致酸性蛋白质沉淀，”；其余等同于实施例1。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.79％，牛磺酸纯度经HPLC分析为97.2％。

对比例1-2、将实施例1步骤3)中的“再用NaOH溶液调节pH至11，从而使碱性蛋白质沉淀，改成“再用NaOH溶液调节pH至10，从而使碱性蛋白质沉淀，”；其余等同于实施例1。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.80％，牛磺酸纯度经HPLC分析为97.5％。

对比例2-1、取消步骤2)中的“将步骤1)所得的匀浆液用盐酸溶液调pH至4”，即，将步骤1)所得的匀浆液直接置于水浴提取；其余等同于实施例1。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.76％，牛磺酸纯度经HPLC分析为95.0％。

对比例2-2、将实施例1步骤2)水浴的温度由70℃改成100℃，其余等同于实施例1。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.45％，牛磺酸纯度经HPLC分析为57.8％。

对比例3-1、将步骤4)中萃取除杂中的二氯甲烷改成乙酸乙酯，用量不变；其余等同于实施例1。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.77％，牛磺酸纯度经HPLC分析为95.6％。

对比例3-2、将步骤4)中萃取除杂中的二氯甲烷改成石油醚(沸程30-60℃)，用量不变；其余等同于实施例1。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.58％，牛磺酸纯度经HPLC分析为92.3％。

对比例3-3、将步骤4)中萃取除杂中的二氯甲烷改成三氯甲烷(对人体毒性较大)，用量不变；其余等同于实施例1。注意：三氯甲烷层位于下层，牛磺酸提取液位于上层。

牛磺酸(以针状晶体析出)的得率为0.75％，牛磺酸纯度经HPLC分析为95.8％。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是包括以下步骤：

1)、预处理：

章鱼脱脂内脏与蒸馏水按照1g:5～10ml的用量比置于匀浆器中进行匀浆；

2)、提取：

将步骤1)所得的匀浆液调节pH至4-5，置于60～80℃水浴中提取1.8～2.2h，离心除渣，所收集的离心液为牛磺酸提取液；

3)、除蛋白：

将牛磺酸提取液置40～50℃水浴中，减压浓缩至1/3-1/4体积后调节pH至2，从而使酸性蛋白质沉淀；离心去酸性蛋白质后，再调节pH至11，从而使碱性蛋白质沉淀；离心去碱性蛋白质后，所收集的离心液为除蛋白后的牛磺酸提取液；

4)、纯化：

除蛋白后的牛磺酸提取液利用二氯甲烷进行萃取除杂；

5)、脱色：

将步骤4)所得的除杂后牛磺酸提取液用比表面积≥1000m²/g的粉末活性炭搅拌吸附脱色，得澄清牛磺酸提取液；

6)、重结晶：

将步骤5)所得的澄清牛磺酸提取液调pH至4-5，40～50℃水浴中，减压浓缩至1/3-1/4体积，加入为所得浓缩液3-4倍体积的无水乙醇，置于3～5℃，直至牛磺酸析出。

2.根据权利要求1所述的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是：

所述步骤4)的萃取除杂为：在除蛋白后的牛磺酸提取液中按照1:1的体积比加入二氯甲烷，均匀搅拌并静置30～60分钟后，去除二氯甲烷层。

3.根据权利要求2所述的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是：所述步骤6)置于3～5℃的时间为10～14小时。

4.根据权利要求2或3所述的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是：

所述步骤5)中：

除杂后牛磺酸提取液与粉末活性炭的用量比为：10ml牛磺酸提取液配用0.5～0.6g粉末活性炭；

吸附脱色的时间为1～1.5小时。

5.根据权利要求4所述的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是：

所述步骤2)和步骤3)的离心均为：4000～6000rpm离心10～20min。

6.根据权利要求5所述的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是：所述步骤3)和步骤6)中的减压浓缩均为：于40～50℃水浴中，-0.05MPa到-0.08MPa进行减压浓缩。

7.根据权利要求1～6任一所述的章鱼脱脂内脏中牛磺酸的提取分离纯化方法，其特征是：

所述步骤2)为置于70℃水浴中提取2.0h；

所述步骤1)为章鱼脱脂内脏与蒸馏水的用量比为1g:7ml。