CN107827798A

CN107827798A - 一种β‑胡萝卜素及其制备方法、应用

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Publication number: CN107827798A
Application number: CN201711166296.4A
Authority: CN
Inventors: 汪志明; 陆姝欢; 杨刚; 周强; 李翔宇
Original assignee: Cabio Biotech Wuhan Co Ltd
Current assignee: Cabio Biotech Wuhan Co Ltd
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-03-23
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: CN107827798B

Abstract

一种β‑胡萝卜素及其制备方法、应用，涉及β‑胡萝卜素提取工艺领域，β‑胡萝卜素的制备方法是将三孢布拉霉菌种发酵液过滤，得到湿菌体；将湿菌体用纯水洗涤3～5次、并滤干，得到水分为40％～55％的菌体；将菌体加无水乙醇混合，经过球磨机完全破壁，再离心，得到粗晶体；将粗晶体反复超声水洗，真空干燥，得到纯度达99％以上的低附属着色物的β‑胡萝卜素，其中的β‑胡萝卜素的纯度高，附属着色物含量低，利用率高。该β‑胡萝卜素的应用是可制成微胶囊。

Description

一种β-胡萝卜素及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及β-胡萝卜素提取工艺领域，且特别涉及一种β-胡萝卜素及其制备方法、应用。

背景技术

类胡萝卜素(包括β-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素等)具有增强免疫、抗氧化等多种重要的生理作用，其中的β-胡萝卜素是一种广泛存在的脂溶性类胡萝卜素，与人体的健康密切相关，不仅具有抗癌、抗氧化、抗辐射等很高的药用价值，而且在人和动物体内可转化为维生素A，是人体必需的维生素A的重要来源。大量资料表明，人的血浆中β-胡萝卜素含量过低，与肺癌发生率高密切相关，与乳腺癌，胃癌，膀胱癌，宫颈癌等的发生率呈负相关，同时还会引起眼疾，轻度者发生夜盲症，重度者造成角膜溃疡，晶体脱落甚至失明。因此β-胡萝卜素兼具营养和药用价值，目前已被广泛地应用于食品、药品、化妆品、保健品等行业。

天然β-胡萝卜素可从植物、藻类等含量较高的生物中提取，但受产量、条件等限制，产量有限。发酵法生产的β-胡萝卜素具有与天然产物相同的单一的手性结构产物，且不需复杂的光照等过程、生物量大，因此从上世纪70年代起就得到广泛的关注和研究。其中，三孢布拉霉的正负菌是目前为止发酵生产β-胡萝卜素最为高产的生产菌株，可发酵产生大量的β-胡萝卜素。但是三孢布拉霉在生长代谢β-胡萝卜素过程中，会产生多种其他类胡萝卜素，如γ-胡萝卜素、α-胡萝卜素、7,8-脱氢β-胡萝卜素等，统称为附属着色物。附属着色物会影响β-胡萝卜素产品的纯度、颜色乃至人体对β-胡萝卜素的吸收利用。例如，中国发明专利CN103012230A披露了从三孢布拉霉菌体中提取类胡萝卜素的方法，主要步骤包括将三孢布拉霉菌体细胞与溶剂A混合破壁，过滤后滤液真空浓缩，再用溶剂B洗涤纯化后获得高含量类胡萝卜素晶体。该方法虽能获得高含量的类胡萝卜素晶体，但由于没有进行专门针对附属着色物的抑制或去除工艺，得到的晶体产品中附属着色物含量较高。

因此，需要一种从三孢布拉霉菌体中专门提取高纯度的β-胡萝卜素的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种β-胡萝卜素的制备方法，能抑制或去除菌体和晶体中残留的附属着色物，提高产品纯度。

本发明的另一目的在于提供一种β-胡萝卜素，附属着色物含量低，其中的β-胡萝卜素的纯度高，利用率高。

本发明的另一目的在于提供一种β-胡萝卜素的应用，可制成微胶囊。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种β-胡萝卜素，β-胡萝卜素的附属着色物含量低，其中的β-胡萝卜素含量达99％以上，γ-胡萝卜素含量在0.3％以下，α-胡萝卜素含量在0.1％以下。

一种β-胡萝卜素的制备方法，其包括以下步骤：

将三孢布拉霉菌种发酵液过滤，得到湿菌体；

将湿菌体用纯水洗涤3～5次、并滤干，得到水分为40％～55％的菌体；

将菌体加无水乙醇混合，经过球磨机完全破壁，再离心，得到粗晶体；

将粗晶体反复超声水洗，真空干燥，得到纯度达99％以上的低附属着色物的β-胡萝卜素。

进一步地，在本发明较佳实施例中，菌体和无水乙醇的用量比为1g：5～10mL。

进一步地，在本发明较佳实施例中，使用40～55℃的热水对粗晶体超声水洗，粗晶体和热水的用量比为1g：10～20mL。

进一步地，在本发明较佳实施例中，经过高速离心机进行离心，高速离心机的转速为8000～12000r/min。

一种β-胡萝卜素的应用，其用于制作BC微胶囊。

进一步地，在本发明较佳实施例中，按重量百分数计，BC微胶囊主要由以下原料制备而成：

加纯水至固形物含量为40％～60％。

进一步地，在本发明较佳实施例中，BC微胶囊的制备方法是：

将葵花籽油、维生素E和β-胡萝卜素进行混合、剪切，得到BC油悬液；将纯水加热至80～90℃，依次投入蔗糖、麦芽糊精、抗坏血酸钠和阿拉伯胶，剪切，得到壁材料液；

将BC油悬液加热至150～200℃，与壁材料液进行在线剪切，再均质，得到BC乳液；

将BC乳液经巴氏杀菌后，通过高压喷雾干燥，得到粉末状的BC微胶囊。

进一步地，在本发明较佳实施例中，制备BC油悬液是在氮气、5～15℃低温保护下，于8000～12000r/min的速率下剪切12～20min；制备壁材料液是在8000～12000r/min的速率下剪切12～20min。

进一步地，在本发明较佳实施例中，均质是在40～60MPa的压力下进行的。

本发明实施例的β-胡萝卜素及其制备方法、应用的有益效果是：本发明实施例的β-胡萝卜素的制备方法是将三孢布拉霉菌种发酵液过滤，得到湿菌体；将湿菌体用纯水反复洗涤、并滤干，得到水分为40％～55％的菌体；将菌体加无水乙醇混合，经过球磨机完全破壁，再离心，得到粗晶体；将粗晶体反复水洗，真空干燥，得到纯度达99％以上的低附属着色物的β-胡萝卜素，其中的β-胡萝卜素的纯度高，附属着色物含量低，利用率高。该β-胡萝卜素的应用是可制成微胶囊。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的β-胡萝卜素及其制备方法、应用进行具体说明。

本发明实施例提供一种β-胡萝卜素，β-胡萝卜素的附属着色物含量低，其中的β-胡萝卜素含量达99％以上，γ-胡萝卜素含量在0.3％以下，α-胡萝卜素含量在0.1％以下。

本发明实施例还提供一种上述的β-胡萝卜素的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将三孢布拉霉菌种发酵液过滤，得到湿菌体。

S2、将湿菌体用纯水洗涤3～5次，反复水洗可除去菌体表面的附属着色物，直到洗涤水较澄清后滤干，得到水分为40％～55％的菌体。

S3、将菌体加5～10倍的无水乙醇(m/v，菌体和无水乙醇的用量比为1g：5～10mL)混合，经过球磨机破壁，取样检测，直至细胞完全破壁后，再经过高速离心机进行离心，转速一般为8000～12000r/min，由于破壁后的混合物料中的各成分密度相差不大，只有高速离心才能实现彻底分离。所得的离心液分为三层，上层主要为乙醇，蛋白、糖类、胶质等附属着色物质均溶于乙醇中，中间层主要为目标晶体，下层主要为菌体，收集中间层，即得到粗晶体。

S4、将粗晶体用10～20倍(m/v，即粗晶体和热水的用量比为1g：10～20mL)、40～55℃的热水反复洗涤，直到洗涤水无色，在60～70℃、-0.1～-0.05MPa下真空干燥，得到BC晶体，即β-胡萝卜素，其中BC纯度达99％以上，附属着色物小于1％。

本发明实施例还提供一种上述的β-胡萝卜素的应用，其用于制作BC微胶囊。

本实施例中，BC微胶囊按重量百分数计主要由以下原料制备而成：1％～2％的BC晶体(β-胡萝卜素)；10％～20％葵花籽油；1％～2％维生素E(VE)；10％～30％阿拉伯胶；1％～5％抗坏血酸钠(VC-Na)；5％～20％蔗糖；10％～30％麦芽糊精；以及加纯水至固形物含量为40％～60％。其中，BC晶体、葵花籽油和维生素E组成油相，其他原料组成水相。

本实施例中，BC微胶囊的制备方法是：

(1)制备BC油悬液：将葵花籽油、维生素E和β-胡萝卜素进行混合、剪切，一般是在氮气、5～15℃低温保护下，于8000～12000r/min的速率下剪切12～20min，得到BC油悬液。

(2)制备壁材料液：将纯水加热至80～90℃，依次投入蔗糖、麦芽糊精、抗坏血酸钠和阿拉伯胶，剪切，在8000～12000r/min的速率下剪切12～20min，得到壁材料液。

(3)制备纳米级BC乳液：将BC油悬液加热至150～200℃，与壁材料液进行在线剪切，再在40～60MPa的压力下均质，得到纳米级的BC乳液。

(4)制备BC粉：将BC乳液经巴氏杀菌后，通过高压喷雾干燥，得到粉末状的BC微胶囊。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种β-胡萝卜素，其按照以下制备方法制得：

取三孢布拉霉菌种发酵液过滤，收集得到湿菌体。

用纯水反复洗涤湿菌体，直到洗涤水无色后滤干，得菌体，取样测其水分为55％，BC含量为3.6％。

取2公斤菌体加5倍的无水乙醇(m/v)混合，经过球磨机进行循环破壁，取样检测，细胞完全破壁后，再经过转速为10000r/min的高速离心机进行离心，收集离心液的中间层，即得粗晶体。

将60g粗晶体用600mL、50℃热纯水超声洗涤30min，直到洗涤水无色。

将洗涤纯化的晶体在65℃、-0.08MPa下真空干燥，获得BC晶体(β-胡萝卜素晶体)45g，即β-胡萝卜素。

以下对本实施例中的BC晶体(β-胡萝卜素)进行检测。

按照BC晶体的国标方法，采用紫外分光光度计检测上述BC晶体的吸光值，通过液相法检测各组分含量，以判断晶体是否合格，具体标准是：吸光值比值455/483＝1.14～1.19，455/340＞0.75；BC含量≥96％，即表示BC晶体合格。

通过HPLC检测：上述β-胡萝卜素的纯度为99.8％，附属着色物含量为0.56％(其中γ-胡萝卜素含量在0.3％以下，α-胡萝卜素含量在0.1％以下)。

通过紫外分光光度计检测：455/483＝1.15，455/340＝1.8。

因此，本实施例中的β-胡萝卜素合格，且附属着色物含量非常低。

实施例2

本实施例提供一种β-胡萝卜素，其按照以下制备方法制得：

取三孢布拉霉菌种发酵液过滤，收集得到湿菌体。

用纯水反复洗涤湿菌体，直到洗涤水无色后滤干，得菌体，取样测其水分为40％，BC含量为4.1％。

取2公斤菌体加10倍的无水乙醇(m/v)混合，经过球磨机进行循环破壁，取样检测，细胞完全破壁后，再经过转速为8000r/min的高速离心机进行离心，收集离心液的中间层，即得粗晶体。

将70g粗晶体用1400mL、55℃热纯水超声洗涤30min，直到洗涤水无色。

将洗涤纯化的晶体在60℃、-0.1MPa下真空干燥，获得BC晶体(β-胡萝卜素晶体)55g，即β-胡萝卜素。

以下对本实施例中的BC晶体(β-胡萝卜素)进行检测。

通过HPLC检测：上述β-胡萝卜素的纯度为99.6％，附属着色物含量为0.46％(其中γ-胡萝卜素含量在0.3％以下，α-胡萝卜素含量在0.1％以下)。

通过紫外分光光度计检测：455/483＝1.16，455/340＝1.5。

实施例3

本实施例提供一种β-胡萝卜素，其按照以下制备方法制得：

取三孢布拉霉菌种发酵液过滤，收集得到湿菌体。

用纯水反复洗涤湿菌体，直到洗涤水无色后滤干，得菌体，取样测其水分为50％，BC含量为4.3％。

取2公斤菌体加8倍的无水乙醇(m/v)混合，经过球磨机进行循环破壁，取样检测，细胞完全破壁后，再经过转速为12000r/min的高速离心机进行离心，收集离心液的中间层，即得粗晶体。

将75g粗晶体用1200mL、40℃热纯水超声洗涤30min，直到洗涤水无色。

将洗涤纯化的晶体在70℃、-0.05MPa下真空干燥，获得BC晶体(β-胡萝卜素晶体)60g，即β-胡萝卜素。

以下对本实施例中的BC晶体(β-胡萝卜素)进行检测。

通过HPLC检测：上述β-胡萝卜素的纯度为99.7％，附属着色物含量为0.45％(其中γ-胡萝卜素含量在0.3％以下，α-胡萝卜素含量在0.1％以下)。

通过紫外分光光度计检测：455/483＝1.17，455/340＝1.9。

实施例4

本实施例提供一种BC微胶囊，其采用以下制备方法制得：

将110g实施例3制得的BC晶体(纯度为99.7％)，1200g葵花籽油，150gVE，在充氮、10℃低温保护，于10000r/min的速率下剪切15min，得到BC油悬液。

将1600g阿拉伯胶，1600g麦芽糊精，500g蔗糖，100g抗坏血酸钠，5000g水，在85℃水浴中，在10000r/min的速率下剪切15min，得壁材料液。

取200g制备好的BC油悬液经油浴加热至150℃(氮气保护)，与2000g水相壁材料液在线剪切，之后在40MPa压力下均质，得到纳米级BC乳液。

将BC乳液经巴氏杀菌后，通过高压喷雾干燥，得到含量为1％、包埋率为96％的BC粉，即BC微胶囊。

实施例5

本实施例提供一种BC微胶囊，其采用以下制备方法制得：

将150g实施例2制得的BC晶体(纯度为99.6％)，1500g葵花籽油，150gVE，在充氮、10℃低温保护，于8000r/min的速率下剪切20min，得到BC油悬液。

将2000g阿拉伯胶，2000g麦芽糊精，1000g蔗糖，300g抗坏血酸钠，8000g水，在80℃水浴中，在8000r/min的速率下剪切20min，得壁材料液。

取150g制备好的BC油悬液经油浴加热至200℃(氮气保护)，与2000g水相壁材料液在线剪切，之后在50MPa压力下均质，得到纳米级BC乳液。

实施例6

本实施例提供一种BC微胶囊，其采用以下制备方法制得：

将200g实施例1制得的BC晶体(纯度为99.8％)，1800g葵花籽油，200gVE，在充氮、10℃低温保护，于12000r/min的速率下剪切12min，得到BC油悬液。

将2500g阿拉伯胶，2600g麦芽糊精，1500g蔗糖，400g抗坏血酸钠，10000g水，在85℃水浴中，在12000r/min的速率下剪切12min，得壁材料液。

取150g制备好的BC油悬液经油浴加热至180℃(氮气保护)，与2000g水相壁材料液在线剪切，之后在60MPa压力下均质，得到纳米级BC乳液。

对比例

对比例提供一种BC晶体，其按照以下制备方法制得：

将三孢布拉霉发酵，将发酵液离心浓缩后干燥获得干菌体，β-胡萝卜素含量为4.5％。

取上述干菌体50g，与500mL乙酸乙酯混合，使用剪切机在20℃下循环破碎30min，进行细胞破壁，再与2.5L65℃乙酸乙酯搅拌混合10min提取β-胡萝卜素，得萃取混合液。

将上述萃取混合液过滤获得滤液，在60℃下真空浓缩获得富含β-胡萝卜素的油脂。

向油脂中加入200mL乙酸乙酯搅拌洗涤10min，过滤除去溶液，于60℃真空干燥2h，获得BC晶体(β-胡萝卜素晶体)1.5g。

经HPLC检测：BC晶体的纯度为98％，附属着色物含量为3.2％。

综上所述，本发明实施例的β-胡萝卜素的制备方法能抑制或去除菌体和晶体中残留的附属着色物，提高产品纯度。制得的β-胡萝卜素附属着色物含量低，其中的β-胡萝卜素的纯度高，利用率高。β-胡萝卜素的应用是可制成微胶囊。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种β-胡萝卜素，其特征在于，所述β-胡萝卜素的附属着色物含量低，其中的β-胡萝卜素含量达99％以上，γ-胡萝卜素含量在0.3％以下，α-胡萝卜素含量在0.1％以下。

2.一种如权利要求1所述的β-胡萝卜素的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将三孢布拉霉菌种发酵液过滤，得到湿菌体；

将所述湿菌体用纯水洗涤3～5次、并滤干，得到水分为40％～55％的菌体；

将所述菌体加无水乙醇混合，经过球磨机完全破壁，再离心，得到粗晶体；

将所述粗晶体反复超声水洗，真空干燥，得到纯度达99％以上的低附属着色物的β-胡萝卜素。

3.根据权利要求2所述的β-胡萝卜素的制备方法，其特征在于，所述菌体和所述无水乙醇的用量比为1g：5～10mL。

4.根据权利要求2所述的β-胡萝卜素的制备方法，其特征在于，使用40～55℃的热水对所述粗晶体超声水洗，所述粗晶体和所述热水的用量比为1g：10～20mL。

5.根据权利要求2所述的β-胡萝卜素的制备方法，其特征在于，经过高速离心机进行离心，高速离心机的转速为8000～12000r/min。

6.一种如权利要求1所述的β-胡萝卜素的应用，其特征在于，其用于制作BC微胶囊。

7.根据权利要求6所述的β-胡萝卜素的应用，其特征在于，按重量百分数计，所述BC微胶囊主要由以下原料制备而成：

加纯水至固形物含量为40％～60％。

8.根据权利要求7所述的β-胡萝卜素的应用，其特征在于，所述BC微胶囊的制备方法是：

将所述BC油悬液加热至150～200℃，与壁材料液进行在线剪切，再均质，得到BC乳液；

9.根据权利要求8所述的β-胡萝卜素的应用，其特征在于，制备BC油悬液是在氮气、5～15℃低温保护下，于8000～12000r/min的速率下剪切12～20min；制备壁材料液是在8000～12000r/min的速率下剪切12～20min。

10.根据权利要求8所述的β-胡萝卜素的应用，其特征在于，所述均质是在40～60MPa的压力下进行的。