CN109053517A - 一种从万寿菊中提取叶黄素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于植物提纯领域，提供了一种从万寿菊中提取叶黄素的方法，包括下述步骤：(1)将万寿菊干粉和有机溶剂加入到提取容器中搅拌提取。(2)过滤提取容器中的混合物，收集滤液，减压浓缩，得到叶黄素油膏。(3)向叶黄素油膏中加入氢氧化钾乙醇溶液和高温碱性脂肪酶搅拌溶解后转移到反应器中皂化。(4)皂化液在低温下静置析出叶黄素晶体，过滤，滤饼用蒸馏水清洗，干燥得到高纯度的叶黄素晶体，最终产品中叶黄素的纯度在70％～90％范围内。本发明解决了现有的叶黄素提取工艺复杂，溶剂毒性大，产品纯度低的问题，且工艺简单，可操作性强，产品纯度高，适合工业化规模生产。

Description

一种从万寿菊中提取叶黄素的方法
技术领域
本发明属于天然植物提纯技术领域，提供了一种从万寿菊中提取叶黄素的方法。
背景技术
万寿菊不仅是一种美丽的观赏花卉，还是一种中草药，万寿菊干粉中含0.6％～2.5％的叶黄素，因此，万寿菊是一种理想的提取叶黄素的原料。
叶黄素在万寿菊花瓣中是以与月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸酯的形式存在，因此，需要经过提取、皂化、分离、纯化工艺制备叶黄素。叶黄素的主要功能是保护视力，同时它也是一种天然抗氧化剂，具有抗氧化、提高机体免疫力、预防癌症、预防动脉硬化的作用。叶黄素已广泛应用于食品、饲料、医药、化妆品、保健品等领域。
叶黄素现有提取技术有溶剂提取法、超声波辅助法、超临界流体萃取法和微波辅助法等，其中超声波辅助法、超临界流体萃取法和微波辅助法对设备要求高，生产能耗高，生产成本高。因此，大部分企业采用比较传统的溶剂提取法。如CN 105669510 A就记载了相应的提取方法，但是该方法的叶黄素收率最高仅能达到0.032％，费效比极低；而CN103772253 B记载的技术方案中则大量采用了毒性较大的有机溶剂丙酮或四氢呋喃，这对于叶黄素的安全性有极大的影响，且该方法的收率也较低，因此现有的溶剂提取法存在以下几点缺点：溶剂消耗量大，毒性大，皂化时间长，叶黄素纯度低，提取工艺复杂。
因此如何提供一种低毒性、高收率的从万寿菊中提取叶黄素的方法成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种从万寿菊中提取叶黄素的方法，包括下述步骤：(1)将万寿菊干粉和有机溶剂加入到提取容器中搅拌提取。(2)过滤提取容器中的混合物，收集滤液，减压浓缩，得到叶黄素油膏。(3)向叶黄素油膏中加入氢氧化钾乙醇溶液和高温碱性脂肪酶搅拌溶解后转移到反应器中皂化。(4)皂化液在低温下静置析出叶黄素晶体，过滤，滤饼用蒸馏水清洗，干燥得到高纯度的叶黄素晶体，最终产品中叶黄素的纯度在70％～90％范围内。本发明解决了现有的叶黄素提取工艺复杂，溶剂毒性大，产品纯度低的问题，且工艺简单，可操作性强，产品纯度高，适合工业化规模生产。
本发明最大的特点在于将高温碱性脂肪酶应用到了皂化过程中，高温碱性脂肪酶在碱性条件下能水解脂肪中的酯键，反应不可逆。作为一种生物催化剂，能够加快叶黄素酯酯键的断裂，且对叶黄素的理化性质无影响。本发明所采用的高温碱性脂肪酶选自诺维信的固定化脂肪酶435或RMIM或夏盛集团的碱性脂肪酶JZ。
本发明的具体技术方案如下：
一种从万寿菊中提取叶黄素的方法，包括下述步骤：
(1)将万寿菊干粉和有机溶剂加入到提取容器中搅拌提取2～6h；
(2)过滤提取容器中的混合物，收集滤液，减压浓缩，得到叶黄素油膏；
(3)向叶黄素油膏中加入15～25倍重量的氢氧化钾乙醇溶液和高温碱性脂肪酶搅拌溶解后转移到反应器中皂化；
(4)皂化液在低温下静置析出叶黄素晶体，过滤，滤饼用蒸馏水清洗，滤饼-40℃～-50℃真空冷冻干燥或50℃～60℃烘干，得高纯度的叶黄素晶体；
其中步骤(1)中万寿菊干粉和有机溶剂的添加比例为质量体积比1:5～1:20；所采用的有机溶剂为正己烷、石油醚、乙酸乙酯、乙醇中的一种或几种；
步骤(2)中减压浓缩温度为50℃～70℃；浓缩到剩余产物为油膏状即可；
步骤(3)中所述氢氧化钾乙醇溶液中氢氧化钾的浓度为0.5～8wt％，乙醇的浓度为30～80wt％，高温碱性脂肪酶的酶活为5kU/g～30kU/g，添加量为氢氧化钾乙醇溶液的质量的0.1～0.5wt％，皂化温度为50℃～75℃，皂化时间为30min～2h；
步骤(3)中所述低温下静置析出叶黄素晶体的条件为在5℃～-10℃下静置12～20h；
本发明在提取叶黄素时首次引入高温碱性脂肪酶这种生物酶制剂，高温碱性脂肪酶在叶黄素酯皂化过程中主要起到了一种催化剂的作用，配合氢氧化钾乙醇溶液使用，能够起到增效的作用，作用原理就是高温碱性脂肪酶作用于叶黄素酯中的叶黄素与脂肪酸之间连接的酯键，使叶黄素和脂肪酸游离出来，乙醇能够增加叶黄素酯的溶解性，氢氧化钾能够和游离出来的脂肪酸发生酸碱中和反应，形成水溶性的脂肪酸钾盐，经过水洗即可清除，这样两者配合使用可以将叶黄素与脂肪酸更好分离开，提高叶黄素的收率和纯度，本发明中高温碱性脂肪酶的添加量是为了与氢氧化钾起到更好的增效效果，因此选择上述的添加范围，而上述组合为本领域的首次应用，较之现有技术有明显的进步。
除此之外，本发明在提取叶黄素时采用了低毒性的有机溶剂，避免了现有技术采用的有机溶剂毒性较大带来的弊端。
综上所述，采用本发明的从万寿菊中提取叶黄素的方法利用高温碱性脂肪酶作为生物催化剂，大大减少了碱的用量，缩短了叶黄素酯的皂化时间，提高了叶黄素酯的皂化率，解决了通过有机溶剂二次萃取来提高叶黄素纯度的问题。本发明得到的产品中叶黄素的纯度在70％～90％范围内，收率可以达到1.5％以上，远高于现有技术的收率，且工艺简单，可操作性强，适合工业化规模生产。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。下述实施例中所采用的高温碱性脂肪酶选自诺维信的固定化脂肪酶435或RMIM或夏盛集团的碱性脂肪酶JZ。
实施例1
称取100g万寿菊粉末加入1L正己烷室温搅拌提取4h，抽滤，滤液50℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入500mL 1％KOH乙醇溶液(乙醇浓度50％)和0.5g酶活30kU/g的高温碱性脂肪酶于60℃皂化30min，皂化液在4℃低温静置12h，抽滤，滤饼用蒸馏水水清洗至中性，50℃烘干，得到1.82g叶黄素晶体，纯度76.84％。
实施例2
称取100g万寿菊粉末加入1L石油醚室温搅拌提取4h，抽滤，滤液55℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入400mL 2％KOH乙醇溶液(乙醇浓度40％)和2g酶活5kU/g的高温碱性脂肪酶于55℃皂化2h，皂化液在-8℃低温静置10h，抽滤，滤饼用蒸馏水水清洗至中性，60℃烘干，得到1.75g叶黄素晶体，纯度85.83％。
实施例3
称取100g万寿菊粉末加入1.5L正己烷、石油醚和乙醇的混合物(体积比1:1:1)室温搅拌提取3h，抽滤，滤液60℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入500mL1％KOH乙醇溶液(乙醇浓度60％)和1g酶活20kU/g的高温碱性脂肪酶于65℃皂化1.5h，皂化液在0℃低温静置16h，抽滤，滤饼用50mL冷乙醇冲洗，再用蒸馏水水清洗至中性，-50℃真空冷冻干燥，得到1.90g叶黄素晶体，纯度76.98％。
实施例4
称取100g万寿菊粉末加入1L正己烷石油醚(体积比1:1)室温搅拌提取6h，抽滤，滤液65℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入500mL 3％KOH乙醇溶液(乙醇浓度45％)和1.5g酶活10kU/g的高温碱性脂肪酶于70℃皂化40min，皂化液在-2℃低温静置18h，抽滤，滤饼用蒸馏水水清洗至中性，-40℃真空冷冻干燥，得到1.76g叶黄素晶体，纯度79.09％。
实施例5
称取100g万寿菊粉末加入900mL乙酸乙酯和正己烷(体积比1:1)室温搅拌提取5h，抽滤，滤液70℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入500mL 4％KOH乙醇溶液(乙醇浓度70％)和1.2g酶活15kU/g的高温碱性脂肪酶于70℃皂化1.2h，皂化液在4℃低温静置20h，抽滤，滤饼用蒸馏水水清洗至中性，55℃烘干，得到1.80g叶黄素晶体，纯度80.15％。
比较例1
称取100g万寿菊粉末加入1L正己烷室温搅拌提取4h，抽滤，滤液50℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入500mL 1％KOH乙醇溶液(乙醇浓度50％)于60℃皂化5h，皂化液在4℃低温静置12h，抽滤，滤饼用蒸馏水水清洗至中性，50℃烘干，得到1.31g叶黄素晶体，纯度55.96％。
比较例2
称取100g万寿菊粉末加入1L正己烷室温搅拌提取5h，抽滤，滤液50℃旋转蒸发得到叶黄素酯，加入500mL 5％KOH乙醇溶液(乙醇浓度90％)于60℃皂化7h，皂化液在4℃低温静置12h，抽滤，滤饼用蒸馏水水清洗至中性，50℃烘干，得到1.36g叶黄素晶体，纯度56.35％。
可见仅仅采用KOH乙醇溶液进行皂化后，叶黄素的收率和纯度都大大下降，但是依然高于现有技术中的叶黄素收率，因此本发明中采用高温碱性脂肪酶配合氢氧化钾乙醇溶液使用，对于叶黄素的收率和纯度都有了很大的提升，具有更好的推广和应用价值。

Claims (6)

1.一种从万寿菊中提取叶黄素的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将万寿菊干粉和有机溶剂加入到提取容器中搅拌提取2～6h；
(2)过滤提取容器中的混合物，收集滤液，减压浓缩，得到叶黄素油膏；
(3)向叶黄素油膏中加入15～25倍重量的氢氧化钾乙醇溶液和高温碱性脂肪酶搅拌溶解后转移到反应器中皂化；
(4)皂化液在低温下静置析出叶黄素晶体，过滤，滤饼用蒸馏水清洗，滤饼-40℃～-50℃真空冷冻干燥或50℃～60℃烘干，得高纯度的叶黄素晶体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中万寿菊干粉和有机溶剂的添加比例为质量体积比1:5～1:20；所采用的有机溶剂为正己烷、石油醚、乙酸乙酯、乙醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中减压浓缩温度为50℃～70℃；浓缩到剩余产物为油膏状即可。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述氢氧化钾乙醇溶液中氢氧化钾的浓度为0.5～8wt％，乙醇的浓度为30～80wt％，高温碱性脂肪酶的酶活为5kU/g～30kU/g，添加量为氢氧化钾乙醇溶液的质量的0.1～0.5wt％，皂化温度为50℃～75℃，皂化时间为30min～2h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中所述低温下静置析出叶黄素晶体的条件为在5℃～-10℃下静置12～20h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所采用的高温碱性脂肪酶选自诺维信的固定化脂肪酶435或RMIM或夏盛集团的碱性脂肪酶JZ。
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