CN107987001B - 一种快速制备高含量天然叶黄素酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明使用不同性质的溶剂组成三元溶剂体系，以叶黄素酯含量为20‑40%的万寿菊油膏为原料，在0‑1Mpa的相对压力下，洗涤过滤制备天然叶黄素酯晶体。本法所制得叶黄素酯流动性好，为松散晶体，干燥后晶体粉末橙黄鲜亮。本发明工艺简单，洗涤效率高，耗时极短，所得叶黄素酯纯度高，所用溶剂可回收利用，适合于大规模工业生产。

Description

一种快速制备高含量天然叶黄素酯的方法

技术领域

本发明属于天然产物分离纯化领域，具体涉及从万寿菊油膏中制备食品级叶黄素酯的方法。

背景技术

叶黄素具有着色、抗氧化、护眼、抗心血管疾病和抗癌等多种功能，被广泛应用到食品、医药、眼保健品、化妆品及养殖业等领域。叶黄素脂肪酸酯是叶黄素存在于植物体内的形式，人体自身不能合成叶黄素，必须通过膳食进行补充。水果、蔬菜中的叶黄素酯通过饮食进入人体后水解为叶黄素单体被人体吸收利用。自然界中的叶黄素主要以全反式构型为主。在万寿菊等植物体内，以游离状态存在的叶黄素含量较少，大多与硬脂酸、肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸等长链饱和脂肪酸结合成叶黄素单脂肪酸酯或叶黄素二脂肪酸酯，其中，含量最高的酯为叶黄素二棕榈酸酯。

目前从万寿菊花粗提的万寿菊油树脂中纯化制备高含量的叶黄素酯的工艺基本分为重结晶法和洗涤法。重结晶法能耗高，耗时较长，且得到的叶黄素酯含量普遍低于80%。洗涤法操作简便，但许多现存方法所使用的溶剂体系并不能高效的去除叶黄素油膏中的粘稠物质，或是洗涤过程叶黄素酯损失过多，且普遍难以去除残留溶剂，造成得到的溶剂残留率难以达到食品级要求。

美国专利US6191293中公开了一种采用异丙醇在室温下对万寿菊油膏溶解、室温下结晶过滤的方案，得到的叶黄素酯含量为40%-70%，但异丙醇沸点较高且有害，要去除残留耗时长，成本高。美国专利US4048203公开的技术方案是在75℃用异丙醇溶解万寿菊油膏，15℃下让叶黄素酯沉淀获得纯度为51%的叶黄素酯，此方法叶黄素酯含量低，且高温使得反式叶黄素含量降低，加热成本高，沉淀耗时长。

中国专利CN101891664A公开了一种用乙酸乙酯做溶剂的方法，方法是用乙酸乙酯充分溶解万寿菊油膏之后过滤去除不溶物，再加入大量乙醇重结晶，其重结晶时间高达16小时，且需要采用高沸点的正丁醇洗涤不溶物。这个方法一方面生产周期很长，溶剂用量大，另一方面溶剂残留率的控制方面也存在困难。

中国专利CN102010358A 公开了一种用丙酮为溶剂，溶解含天然叶黄素酯的初级提取物后，逐级降温沉淀分离制取高含量天然叶黄素酯的方法。虽然使用单一溶剂操作简单，但需要降温至4-10℃冷藏6-18小时，耗时较长，能耗很大。美国专利US6737535也公开了一种以丙酮为溶剂的洗涤纯化方法，使用丙酮对万寿菊油膏进行洗涤，然后过滤、干燥，制备叶黄素酯，由于有大量叶黄素酯溶于丙酮，该方法叶黄素酯收率仅有10.1%-14.48%，大部分在洗涤过程中损失掉了。

中国专利CN 103130699A公开了一种用C2-C4醇作为洗涤溶剂的方法，该工艺简单清洁。但该工艺存在的缺陷是，短链醇不能充分将叶黄素油膏中粘稠成分去除，且叶黄素油膏在醇中不易分散，需要较高的温度和较长的搅拌时间，这些都带来能耗和损失的问题，而且最后的晶体纯度也难以提高。

本发明旨在提供一种克服以上现有技术所存在的缺陷的天然叶黄素酯纯化的新方法。本发明工艺简单，耗时短，能耗低，所得叶黄素酯纯度高，所用溶剂可回收利用，适合于大规模工业生产。

发明内容

为了实现本发明的目的，采用如下技术方案。

一种快速制备高含量食品级叶黄素酯的方法，包括如下步骤：

（1）在20-50℃，将万寿菊油膏与三元溶剂A按比例（w/v）1:1-1:3投入反应罐内，通入氮气加压至压力（表压）0-1Mpa，混合搅拌5-25分钟后，卸压冷却至5-20℃，过滤得滤饼I；

（2）在20-50℃，将上述滤饼I与溶剂A按比例（w/v）1:0.8-1:2投入反应罐内混合，通入氮气加压至压力（表压）0-1Mpa，搅拌5-25分钟，卸压冷却至5-20℃，过滤分离，所得滤饼再重复此过程1-3次，得滤饼II；

（3）在20-50℃，将滤饼II与溶剂B按比例（w/v）1:0.8-1:1.5混合，通入氮气加压至压力（表压）0-1Mpa，搅拌5-25分钟后，卸压冷却至20℃，过滤分离，得滤饼III；

（4）在常温常压下，将上述滤饼III用1.2倍量的乙醇洗涤2次，在30-50℃真空干燥，得天然叶黄素酯晶体粉末。

本发明技术方案中，步骤（1）所述的溶剂A为醇-酯-烷的三元混合溶液，其中醇类为甲醇或乙醇，酯类可为乙酸甲酯、乙酸乙酯，烷类为正己烷。

本发明技术方案中，步骤（1）所述三元溶剂中，烷的体积分数为10%-30%，酯的体积分数为20%-40%，其余为醇。

本发明技术方案中，步骤（1）、（2）和（3）的搅拌速率为50-450rpm，冷却速率为1-10℃/min。

本发明技术方案中，步骤（3）所述溶剂B为正己烷-乙醇二元混合溶剂，乙醇体积分数为60%-90%。

本发明技术方案中，步骤（4）所述乙醇含量为95%以上，所得叶黄素酯晶体含量在87%-95%，根据油膏品质不同，产品收率为46%-62%，反式叶黄素酯百分比大于95%。

本发明技术方案中，所使用的氮气纯度在90%以上，优选纯度高于99%的氮气。

本发明所使用的市售万寿菊油膏，UV测定叶黄素酯含量为20%-40%。目前的重结晶法制备叶黄素酯晶体多用乙醇、丙酮等溶剂，存在耗时长，能耗高等缺点，而洗涤法制备叶黄素酯晶体的方法存在洗涤效率不高，耗时长，所得的叶黄素酯含量不高等缺点。本发明的制备方法，用叶黄素酯含量为20-40%万寿菊油膏，使用不同性质的溶剂组成三元溶剂体系，溶剂具有极性梯度，对油膏中小分子、深色粘稠物质能很好溶解，而叶黄素酯作为大分子则能保留下来，在一定压力下，油膏中的物质扩散速率增加，分散溶解更迅速，因此洗涤效率更高，耗时大幅缩短，所得叶黄素酯流动性好，为松散晶体，干燥后晶体粉末橙黄鲜艳。

本发明的技术方案中，通过气相色谱测定回收溶剂成分比例，再调整到所需溶剂配比，即可循环使用。

本发明中所采用的溶剂皆为沸点较低常用溶剂，易挥发，通过干燥便能有效去除，最后用高浓度乙醇洗涤，能很好控制溶剂残留，溶剂可直接回收重复利用，节约生产成本。

采用加压反应器以及有极性梯度性质互补的三元溶剂体系，油膏分散迅速，溶剂用量不大，洗涤过程操作简单，耗时短，能在4小时或更短时间之内完成，易于大规模工业生产。

本发明所得叶黄素酯为流动相好的松散晶体粉末，含量高达87%-95%，达到食品级要求。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。所用溶剂均为食品级溶剂，溶剂浓度均高于95%。

实施例1

称取叶黄素酯含量为31%的油膏100g投入小型磁力搅拌压力反应器，加入200ml溶剂A（正己烷体积分数15%，乙酸甲酯40%，甲醇45%），通入纯度为99%的氮气使压力达到1Mpa，温度50℃，250r/min搅拌25min，卸压冷却至20℃，过滤得滤饼I，重量80g；将滤饼I与与80ml溶剂A投入反应罐，通入纯度为99%的氮气使压力达到0.5Mpa，在20℃，250r/min下搅拌20min，卸压过滤，所得滤饼再重复此流程3次，得滤饼II，重48g；将滤饼II与40ml溶剂B（乙醇75%，正己烷25%）在常温、通氮加压至0.5Mpa、250r/min的条件下搅拌10min，过滤得滤饼III，重42g，再用50ml的95%乙醇洗涤2次，45℃真空干燥1.5h后得叶黄素酯晶体16.5g，纯度87%，收率46.3%。

实施例2

称取叶黄素酯含量为28%的油膏100g投入小型加压反应罐，加入300ml溶剂A（正己烷体积分数20%，乙酸甲酯35%，乙醇50%），通入纯度为99%的氮气使压力（表压）达到0.1Mpa，在温度35℃，450r/min搅拌10min，卸压冷却至10℃，过滤得滤饼I，重量72g；将滤饼I与与150ml溶剂A投入反应罐，通入纯度为99%的氮气使压力（表压）达到0.5Mpa，在50℃、450r/min下搅拌5min，冷却至20℃，卸压过滤，所得滤饼再重复此流程2次，得滤饼II，重51g；将滤饼II与65g溶剂B（乙醇85%，正己烷15%）在常温、通氮加压至0.5Mpa、450r/min下搅拌5min，过滤得滤饼III，重39g，用50ml的99%乙醇洗涤2次，50℃真空干燥1h后得叶黄素酯晶体18.1g，纯度91%，收率58.8%。

实施例3

称取叶黄素酯含量为31%的油膏5kg投入30L磁力搅拌压力反应罐，加入12.5L溶剂A（正己烷体积分数25%，乙酸乙酯35%，乙醇40%），通入纯度为99%的氮气使压力（表压）达到0.5Mpa，温度40℃，450r/min搅拌10min，卸压冷却至10℃，过滤得滤饼I，重量3.8kg；将滤饼I与5L溶剂A投入反应罐，通入纯度为99%的氮气使压力（表压）达到0.8Mpa，在40℃，450r/min下搅拌10min，冷却到20℃，卸压过滤，所得滤饼再重复此流程2次，得滤饼II，重2.85kg；将滤饼II与3L溶剂B（乙醇75%，正己烷25%）在常温、通氮加压至0.5Mpa、450r/min下搅拌5min，过滤得滤饼III，重2.05kg，常温常压下用2.4L95%乙醇洗涤2次，50℃真空干燥1.5h后得叶黄素酯晶体984g，纯度94%，收率59.7%。

实施例4

称取叶黄素酯含量为31%的油膏1000g投入小型磁力搅拌加压反应罐，加入2000ml回收溶剂调配的溶剂A（正己烷体积分数25%，乙酸乙酯40%，乙醇45%），通入纯度为99%的氮气使压力（表压）达到0.6Mpa，在温度50℃，250r/min搅拌20min，卸压冷却至10℃，过滤得滤饼I，重量821g；将滤饼I与与820ml溶剂A投入反应罐，通入纯度为99%的氮气使压力（表压）达到0.6Mpa，在20℃，450r/min下搅拌10min，卸压过滤，所得滤饼再重复此流程3次，得滤饼II，重472g；将滤饼II与450g溶剂B（乙醇75%，正己烷25%）在常温、通氮加压至0.6Mpa、250r/min下搅拌10min，过滤得滤饼III，重420g，用50ml99%乙醇洗涤2次，40℃真空干燥1.5h后得叶黄素酯晶体209g，纯度93%，收率62.7%。

Claims (5)

1.一种由叶黄素浸膏快速制备食品级叶黄素酯的工艺，包含以下步骤：

（1）在20-50℃，将万寿菊油膏与三元溶剂A按比例（w/v）1:1-1:3投入反应罐内，通入氮气加压至压力0-1Mpa，混合搅拌5-25分钟后，卸压冷却至5-20℃，过滤得滤饼I；

（2）在20-50℃，将上述滤饼I与溶剂A按比例（w/v）1:0.8-1:2投入反应罐内混合，通入氮气加压至压力0-1Mpa，搅拌5-25分钟后，卸压冷却至5-20℃，过滤分离，所得滤饼再重复此过程1-3次，得滤饼II；

（3）在20-50℃，将滤饼II与溶剂B按比例（w/v）1:0.8-1:1.5混合，通入氮气加压至压力0-1Mpa，搅拌5-25分钟后，卸压冷却至20℃，过滤分离，得滤饼III；

（4）在常温常压下，将上述滤饼III用1.2倍量的乙醇洗涤2次，在30-50℃真空干燥，得天然叶黄素酯晶体粉末；

步骤（1）所述的溶剂A为醇-酯-烷的三元混合溶液，烷的体积分数为10%-30%，酯的体积分数为20%-40%，其余为醇，其中醇类为甲醇或乙醇，酯类可为乙酸甲酯、乙酸乙酯，烷类为正己烷；

所述的溶剂B为正己烷-乙醇二元混合溶剂，乙醇体积分数为60%-90%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）、（2）和（3）中，搅拌速率为50-450r/min，冷却速率为1-10℃/min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所述乙醇含量为95%以上，所得叶黄素酯为橙红色粉末，含量在87%-95%，反式叶黄素酯百分比大于95%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所使用的氮气纯度在99%以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：洗涤在常压至1Mpa的压力下进行。