CN110563625B

CN110563625B - 一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法

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Publication number: CN110563625B
Application number: CN201910929988.2A
Authority: CN
Inventors: 刘温来; 李勇; 杜明花; 殷东东; 赵辰光
Original assignee: Shandong Tianyin Biotechnology Co ltd
Current assignee: Shandong Tianyin Biotechnology Co ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2039-09-29
Also published as: CN110563625A

Abstract

一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，属于天然有效成分提取技术领域。其特征在于，制备步骤为：将万寿菊油树脂与乙酸乙酯‑乙醇溶解液按质量比1：4~10混合、溶解；然后转入到装填有大孔吸附树脂的解析柱内，利用体积比5~10：1乙酸乙酯‑乙醇解析液进行解析；解析得到含玉米黄质酯解析液；然后将含玉米黄质酯解析液经2）浓缩、3）皂化、4）析晶、5）研磨精制，最终获得高纯度玉米黄质。本发明的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法所得玉米黄质为天然玉米黄质，纯度能达到95%以上，且收率较高，便于规模化生产。

Description

一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法

技术领域

一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，属于天然有效成分提取技术领域。

背景技术

万寿菊油树脂是一种黄色或褐色的固体或粘稠液体，是用干燥的菊科植物万寿菊的花(通常避光)，经干燥、粉碎后，用有机溶剂（通常为正己烷）提取，然后挥发除去溶剂，所得提取物即万寿菊油树脂，万寿菊油树脂中包含类胡萝卜素酯。

玉米黄质，分子式C40H56O2，分子量为566.88，属于异戊二烯类，是一种含氧的类胡萝卜素，与叶黄素属同分异构体。玉米黄质能作为保健添加剂及着色剂使用。玉米黄质能抗氧化、缓解视疲劳、预防老年性视网膜黄斑退化的功能。成人视网膜黄斑中黄斑色素以玉米黄质为主，玉米黄质与叶黄素的比例为2.4：1。玉米黄质来源包括天然提取、叶黄素转化及人工合成。现有技术采用先由万寿菊天然提取得到叶黄素，叶黄素转化主要由叶黄素素经较高温度进行差向异构化转化得到玉米黄质。现有技术中转化得到的玉米黄质内部往往含有部分未转化的叶黄素，合成主要从类异戊二烯开始或从类胡萝卜素合成转换而得到，工艺复杂，不易控制规模化生产的困难较大。

申请人在研究中发现：第一，相比叶黄素转化及人工合成的玉米黄质，天然玉米黄质更易吸收、效果更好、副作用更小，但现有方法所得天然玉米黄质纯度低、售价高；随着毒理学和分析技术的不断发展，研究表明，尽管转化及人工合成玉米黄质纯度相对较高，生产成本低，但产品容易掺入少量有毒化学物质，有导致染色体突变和致癌作用，所以随着认识的不断提高，天然提取的玉米黄质将在市场中占据主动地位。而在提取物领域，单一天然成分的纯度与价格成正比，当单一成分纯度达到80%以上后，随着提取物单一成分纯度的提高其售价将成倍提高；目前市售纯度80%w/w的玉米黄质售价约为8千元/公斤，而纯度90%w/w的玉米黄质售价约为1.1万/公斤，纯度95%w/w以上的玉米黄质售价约为1.3万/公斤；为获得高纯度的天然玉米黄质，现有方法多为超临界萃取、亚临界流体萃取，这种方法成本极高且产量低，无法应用到大规模工业生产中，而成本相对较低的解析柱吸附分离法，其纯度又不理想，收率也不高。第二，由于杂质的问题，现有技术中需要多次分离除杂才能获得高纯度玉米黄质，多采用超临界或亚临界萃取配合梯度洗脱的方式，经多道分离工序以提高天然玉米黄质纯度。而每道分离工序中必定有玉米黄质的损失，这又导致收率不理想，造成原料的浪费和成本的升高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种纯度高，同时便于规模化生产的由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于，制备步骤为：

1）将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液按质量比1：4~10混合、溶解；然后转入到装填有大孔吸附树脂的解析柱内，利用乙酸乙酯-乙醇解析液进行解析；解析得到含玉米黄质酯解析液；

2）将含玉米黄质酯解析液进行浓缩得到玉米黄质酯浸膏；玉米黄质酯浸膏中残留挥发物控制在5%~10%质量百分比；

3）将玉米黄质酯浸膏与醇、碱液在通入二氧化碳的反应釜内进行水解反应，水解反应的温度为70℃~90℃，水解反应的时间为2h~8h，得到玉米黄质皂化物；

4）将玉米黄质皂化物加入酸调节pH至7~9，加入30%~50%质量百分比的乙醇溶液，乙醇溶液与步骤3）玉米黄质酯浸膏的质量比为1~10：1，静置1h~5h后过滤得到粗品玉米黄质晶体；

5）粗品玉米黄质晶体中加入去离子水润湿，在70℃~80℃研磨粗晶体，经溶解、过滤、干燥后得玉米黄质晶体；

步骤1）所述万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇解析液的质量比为1：2~10；

步骤1）所述乙酸乙酯-乙醇溶解液为乙酸乙酯与乙醇按体积比5~10：1的混合液；

步骤1）所述乙酸乙酯-乙醇解析液为乙酸乙酯与乙醇按体积比5~10：1的混合液。

步骤1）中所述的万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液的质量比为1：7~9。万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液的质量比下能保证万寿菊油树脂快速的溶解。

步骤1）所述大孔吸附树脂的为AB-8型大孔吸附树脂。该型号的大孔吸附树脂能促进分离、提高收率。优选的，万寿菊油树脂与大孔吸附树脂质量比为5~10:1。

步骤3）中所述的醇为丙二醇、丙三醇或丁醇；醇与玉米黄质酯浸膏的质量比为0.1~1：1。优选的醇的水解效果更好，各单体更容易解析分离。

步骤3）中所述的碱液为30%~60%质量百分比（简写为% w/w）的氢氧化钾或/和氢氧化钠水溶液；碱液与玉米黄质酯浸膏的质量比为0.3~1：1。优选的碱的添加方式下，物料能够更快速的混匀，水解效果更好。

步骤4）中所述的酸为盐酸、磷酸、草酸、醋酸、柠檬酸中的一种或两种以上的组合。

步骤5）中所述的粗品玉米黄质晶体与所述的去离子水的质量比为1：2~5。优选的润湿效果下研磨效果更好。

步骤1）所述万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇解析液的质量比（简写为w/w）为1：6~8。

步骤1）所述乙酸乙酯-乙醇溶解液为乙酸乙酯与乙醇按体积比（简写为V/V）6~7：1的混合液。

步骤1）所述乙酸乙酯-乙醇解析液为乙酸乙酯与乙醇按体积比6~7：1的混合液。该体积比的乙酸乙酯-乙醇解析液，能够加快解析速率，扩大玉米黄质酯与其他类胡萝卜素间分离趋势，快速的完成界限明确的解析，保证得到的玉米黄质酯解析液的纯度较高，从而所得天然玉米黄质的纯度更高。

优选的，步骤2）中所述的将叶黄素酯解析液进行浓缩时其中的溶剂进行冷凝回收；回收的溶剂按体积比配制后，能再次在步骤1）中使用，能降低生产成本。

步骤5）的具体操作为：粗品玉米黄质晶体中加入去离子水润湿，在70~80℃用研磨机研磨粗品玉米黄质晶体5~30分钟，然后过滤得到的固体，真空干燥后得到玉米黄质晶体。步骤5）的70~80℃、5~30分钟的研磨步骤有助于促进高级脂肪酸盐溶解，然后过滤除去溶解与水中的高级脂肪酸盐，从而提高玉米黄质的纯度。步骤5）中所述的研磨所用设备为研磨机；优选的，研磨机为胶体磨、高剪切破碎机或棒硝式研磨机。步骤5）所述过滤采用金属棒微孔过滤器过滤。

步骤1）的具体操作为：将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液按质量比1：4~10混合、溶解；然后转入到装填有大孔吸附树脂的解析柱内，吸附流速1.5~2.5BV/h，温度50℃；吸附完毕，用去离子水冲洗至无色；加入乙酸乙酯-乙醇解析液进行解析，解析流速1~1.5BV/h，收集玉米黄质解析液。

与现有技术相比，本发明的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法所具有的有益效果是：

1、本发明的方法所得玉米黄质纯度高。本发明的方法先对万寿菊油树脂内各类胡萝卜素酯进行分离，直接由大孔吸附树脂将万寿菊油树脂内部的叶黄素酯、玉米黄质酯等成分进行吸附、解析分离步骤，分别得叶黄素酯和玉米黄质酯，叶黄素酯进行水解、结晶、纳米研磨、醇洗等步骤，得到纯度95%以上的玉米黄质晶体。申请人在研究中发现，现有技术在提纯叶黄素时，叶黄素中并不易掺杂玉米黄质，但在提纯玉米黄质时，会出现掺杂其他类胡萝卜素的问题。玉米黄质在自然界中常与β-胡萝卜素、以及多种分子量相近的类胡萝卜素共存，这造成了玉米黄质的分离困难，分离的玉米黄质中常掺难去除的其他类胡萝卜素，从而使所得玉米黄质纯度不高。万寿菊中含有大量的叶黄素，以万寿菊为原料提取玉米黄质时，其主要杂质为同分异构体的叶黄素；为了解决以上该问题，因此设计了体积比5~10：1的乙酸乙酯-乙醇溶解液和乙酸乙酯-乙醇解析液，现用溶解液稀释，然后在上解析柱后用该解析液解析，该解析液能能够加快解析速率，扩大玉米黄质酯与叶黄素酯间分离趋势，快速的完成界限明确的解析，从而提高所得玉米黄质酯的纯度，以便获得高纯度玉米黄质，所得玉米黄质纯度能达到95以上%，最高能达到98.97%。

2、本发明所得玉米黄质收率较高。AB-8型大孔吸附树脂能有效分离玉米黄质酯，提高玉米黄质酯收率；体积比5~10：1的乙酸乙酯-乙醇解析液对玉米黄质的分离效果较高，减少了玉米黄质在分离过程中的损失；并且由于采用大孔吸附树脂一道工序分离获得高纯度玉米黄质酯，无需经多次分离除去其他类胡萝卜素杂质，其所得玉米黄质在工艺过程中的损失较少；所得玉米黄质收率能达到46.37~80.62%。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例2为最佳实施方式。

实施例和对比例所用万寿菊油树脂：山东天音生物科技有限公司。紫外分光度计检测万寿菊油树脂中总类胡萝卜素含量32.5%，高效液相色谱检测类胡萝卜素酯中玉米黄质占比32%，叶黄素占比60%，其它类胡萝卜素占比8%。

大孔吸附树脂：天津浩聚树脂科技有限公司，型号AB-8型大孔吸附树脂。

实施例1

1）将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液（乙酸乙酯：乙醇V/V，6.5：1）按质量比1：7混合、搅拌溶解；然后转入到装填有6公斤大孔吸附树脂的解析柱内，吸附流速2BV/h，温度50℃；吸附完毕，用去离子水冲洗至无色；用乙酸乙酯-乙醇解析液（乙酸乙酯：乙醇V/V，6.5：1）进行解析（万寿菊油树脂：乙酸乙酯-乙醇解析液w/w，1：5），解析流速1BV/h，收集玉米黄质解析液；

2）将玉米黄质酯解析液进行浓缩得到玉米黄质酯浸膏；玉米黄质酯浸膏中残留挥发物控制在8% w/w；

3）将玉米黄质酯浸膏、丙二醇、45% w/w氢氧化钾水溶液（w/w，1：0.5：0.7）在通入二氧化碳的反应釜内进行水解反应，水解反应的温度为75℃，水解反应的时间为3h，得到玉米黄质皂化物；

4）将玉米黄质皂化物加入柠檬酸调节pH至8，加入45%w/w乙醇水溶液，乙醇水溶液与步骤3）玉米黄质酯浸膏的质量比为5：1，静置1h后过滤得粗品玉米黄质晶体；

5）粗品玉米黄质晶体中加入去离子水（玉米黄质晶体：去离子水w/w，1：3.5）润湿，在75℃用胶体磨研磨粗晶体10分钟，然后过滤得到的固体，真空干燥后得到玉米黄质晶体。

实施例2

1）将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液（乙酸乙酯：乙醇V/V，6：1）按质量比1：8混合、搅拌溶解；然后转入到装填有6公斤大孔吸附树脂的解析柱内，吸附流速1.5BV/h，温度50℃；吸附完毕，用去离子水冲洗至无色；用乙酸乙酯-乙醇解析液（乙酸乙酯：乙醇V/V，6：1）进行解析（万寿菊油树脂：乙酸乙酯-乙醇解析液w/w，1：6），解析流速0.8BV/h，收集玉米黄质解析液；

2）将玉米黄质酯解析液进行浓缩得到玉米黄质酯浸膏；玉米黄质酯浸膏中残留挥发物控制在6% w/w；

3）将玉米黄质酯浸膏、丙二醇、40% w/w氢氧化钠水溶液（w/w，1：0.7：0.4）在通入二氧化碳的反应釜内进行水解反应，水解反应的温度为70℃，水解反应的时间为2.5h，得到玉米黄质皂化物；

4）将玉米黄质皂化物加入盐酸调节pH至7.5，加入30%w/w乙醇水溶液，乙醇水溶液与步骤3）玉米黄质酯浸膏的质量比为7：1，静置1.5h后过滤得粗品玉米黄质晶体；

5）粗品玉米黄质晶体中加入去离子水（玉米黄质晶体：去离子水w/w，1：3）润湿，在72℃用棒硝式研磨机研磨粗晶体15分钟，然后过滤得到固体，真空干燥后得到玉米黄质晶体。

实施例3

1）将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液（乙酸乙酯：乙醇V/V，7：1）按质量比1：6混合、溶解；然后转入到装填有16公斤大孔吸附树脂的解析柱内，吸附流速2.5BV/h，温度53℃；吸附完毕，用去离子水冲洗至无色；用乙酸乙酯-乙醇解析液（乙酸乙酯：乙醇V/V，7：1）进行解析（万寿菊油树脂：乙酸乙酯-乙醇解析液w/w，1：4），解析流速1BV/h，收集玉米黄质解析液；

2）将玉米黄质酯解析液进行浓缩得到玉米黄质酯浸膏；玉米黄质酯浸膏中残留挥发物控制在5% w/w；

3）将玉米黄质酯浸膏、丁醇、50% w/w氢氧化钾水溶液（w/w，1：0.3：0.8）在通入二氧化碳的反应釜内进行水解反应，水解反应的温度为80℃，水解反应的时间为2h，得到玉米黄质皂化物；

4）将玉米黄质皂化物加入醋酸调节pH至8.5，加入40%w/w乙醇水溶液，乙醇水溶液与步骤3）玉米黄质酯浸膏的质量比为3：1，静置1h后过滤得粗品玉米黄质晶体；

5）粗品玉米黄质晶体中加入去离子水（玉米黄质晶体：去离子水w/w，1：4）润湿，在80℃用高剪切破碎机研磨粗晶体5分钟，然后过滤得到固体，真空干燥后得到玉米黄质晶体。

实施例4

1）将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液（乙酸乙酯：乙醇V/V，10：1）按质量比1：4混合、溶解；然后转入到装填有16公斤大孔吸附树脂的解析柱内，吸附流速1.8BV/h，温度52℃；吸附完毕，用去离子水冲洗至无色；用乙酸乙酯-乙醇解析液（乙酸乙酯：乙醇V/V，7：1）进行解析（万寿菊油树脂：乙酸乙酯-乙醇解析液w/w，1：2），解析流速1.2BV/h，收集玉米黄质解析液；

2）将玉米黄质酯解析液进行浓缩得到玉米黄质酯浸膏；玉米黄质酯浸膏中残留挥发物控制在10% w/w；

3）将玉米黄质酯浸膏、丙二醇、30% w/w氢氧化钾水溶液（w/w，1：0.1：1）在通入二氧化碳的反应釜内进行水解反应，水解反应的温度为90℃，水解反应的时间为8h，得到玉米黄质皂化物；

4）将玉米黄质皂化物加入醋酸调节pH至9，加入35%w/w乙醇水溶液，乙醇水溶液与步骤3）玉米黄质酯浸膏的质量比为10：1，静置4.5h后过滤得粗品玉米黄质晶体；

5）粗品玉米黄质晶体中加入去离子水（玉米黄质晶体：去离子水w/w，1：2）润湿，在70℃用胶体磨研磨粗晶体30分钟，然后过滤得到固体，真空干燥后得到玉米黄质晶体。

实施例5

1）将万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液（乙酸乙酯：乙醇V/V， 5：1）按质量比1： 10混合、溶解；然后转入到装填有6公斤大孔吸附树脂的解析柱内，吸附流速2.2BV/h，温度55℃；吸附完毕，用去离子水冲洗至无色；用乙酸乙酯-乙醇解析液（乙酸乙酯：乙醇V/V，5：1）进行解析（万寿菊油树脂：乙酸乙酯-乙醇解析液w/w，1：2~8），解析流速1.3BV/h，收集玉米黄质解析液；

3）将玉米黄质酯浸膏、丙三醇、60% w/w氢氧化钾水溶液（w/w，1：1：0.3）在通入二氧化碳的反应釜内进行水解反应，水解反应的温度为70℃，水解反应的时间为7.5h，得到玉米黄质皂化物；

4）将玉米黄质皂化物加入柠檬酸调节pH至7，加入50%w/w乙醇水溶液，乙醇水溶液与步骤3）玉米黄质酯浸膏的质量比为2：1，静置5h后过滤得粗品玉米黄质晶体；

5）粗品玉米黄质晶体中加入去离子水（玉米黄质晶体：去离子水w/w，1： 5）润湿，在80℃用棒硝式研磨机研磨粗晶体20分钟，然后过滤得到的固体，真空干燥后得到玉米黄质晶体。

对比例1

步骤1）~5）操作同实施例2。区别在于，该对比例步骤1）中乙酸乙酯-乙醇溶解液的乙酸乙酯与乙醇的体积比为12：1，乙酸乙酯-乙醇解析液的正己烷与乙酸乙酯的体积比为12：1。该对比例乙酸乙酯用量大于与实施例1中乙酸乙酯用量。

对比例2

步骤1）~5）操作同实施例2，区别在于，该对比例步骤1）中乙酸乙酯-乙醇溶解液的乙酸乙酯与乙醇的体积比为2：1，乙酸乙酯-乙醇解析液的正己烷与乙酸乙酯的体积比为2：1。该对比例乙酸乙酯用量小于与实施例1中乙酸乙酯用量。

对比例3

步骤1）~5）操作同实施例2，区别在于，解析液成分不同，该对比例步骤1）仅用乙酸乙酯作为解析液进行解析。

对比例4

步骤1）~5）操作同实施例2，区别在于，解析液成分不同，该对比例步骤1）仅用乙醇作为解析液进行解析。

性能测试

紫外可见分光光度计，型号：UV-1900，制造商为岛津仪器（苏州）有限公司。

高效液相色谱仪：型号LC-20AT，制造商为日本岛津制作所。

一、紫外可见分光光度计检测类胡萝卜素含量，检测方法：GB26405-2011

二、高效液相色谱仪检测玉米黄质含量，检测方法：GB26405-2011

三、玉米黄质收率计算公式：玉米黄质收率%=晶体中玉米黄质总含量/万寿菊油树脂中玉米黄质总含量×100%。

表1实施例1~5的纯度和收率

。

表2对比例1~4的纯度和收率

。

通过上表可以看出，对比例1~2所用溶解液和解析液的配比与实施例不同，对比例3~4采用单一成分作为解析液，其结果与差于实施例，实施例所得玉米黄质含量（即纯度）和收率更高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于，制备步骤为：

步骤1）所述乙酸乙酯-乙醇溶解液为乙酸乙酯与乙醇按体积比6~7：1的混合液；

步骤1）所述乙酸乙酯-乙醇解析液为乙酸乙酯与乙醇按体积比6~7：1的混合液；

步骤1）所述大孔吸附树脂的为AB-8型大孔吸附树脂。

2.根据权利要求1所述的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于：步骤1）中所述的万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇溶解液的质量比为1：7~9。

3.根据权利要求1所述的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于：步骤3）中所述的醇为丙二醇、丙三醇或丁醇；醇与玉米黄质酯浸膏的质量比为0.1~1：1。

4.根据权利要求1所述的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于：步骤3）中所述的碱液为30%~60%质量百分比的氢氧化钾或/和氢氧化钠水溶液；碱液与玉米黄质酯浸膏的质量比为0.3~1：1。

5.根据权利要求1所述的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于：步骤4）中所述的酸为盐酸、磷酸、草酸、醋酸、柠檬酸中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于：步骤5）中所述的粗品玉米黄质晶体与所述的去离子水的质量比为1：2~5。

7.根据权利要求1所述的一种由万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，其特征在于：步骤1）所述万寿菊油树脂与乙酸乙酯-乙醇解析液的质量比为1：6~8。