CN113185438A - 一种雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法，涉及虾青素酯加工技术领域。本发明的制备方法是将雨生红球藻鲜藻经过均质破壁处理，再加入脂肪酶进行酶解；将酶解产物采用乙醇溶液进行加热提取，并对提取液进行浓缩后采用弱极性溶剂溶解，采用吸附剂进行吸附，干燥后装柱，并采用不同体积比的石油醚/乙酸乙酯混合液为洗脱剂，经过梯度洗脱，并分段收集洗脱液，进行浓缩后分别得到高纯度虾青素酯。本发明方法操作简单，能够高效提取雨生红球藻中的虾青素酯，且得到的虾青素酯纯度高，具有较高的经济价值。

Description

一种雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法
技术领域
本发明涉及虾青素酯加工技术领域，尤其涉及一种雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法。
背景技术
虾青素具有的极强的抗氧化和生物活性。Yajima等人研究了虾青素对H2O2诱导的人颌下腺细胞氧化应激反应的抗氧化和抗炎作用，发现10μmol/L的虾青素能显著降低8-羟基脱氧鸟苷和白细胞介素-6和8的水平，减少唾液腺细胞氧化应激障碍。Ying的实验证实了虾青素能提供神经保护作用，抑制炎症诱导而产生的糖尿病的病态行为。Zhang等人研究了虾青素在体内和体外对肌成纤维细胞凋亡的促进，实验结果表明虾青素能促进肌成纤维细胞凋亡，通过相关分子通路Drp1预防肺纤维化，为虾青素治疗肺纤维化提供了一个潜在的应用前景。Yan和Li分别通过相关的细胞和动物实验证明虾青素有很好的抗细胞凋亡活性。Zhang等人还研究讨论了虾青素的多种抗肿瘤作用机制，显示出虾青素作为药物在癌症治疗上巨大的潜力。
虾青素末端环状结构中各有一个羟基(-OH)，这种自由羟基可与脂肪酸形成酯，因此其天然产物多数以酯的形式存在。如果其中一个羟基与脂肪酸成酯，称虾青素单酯；如果两个羟基都与脂肪酸成酯，则称为虾青素双酯。
虾青素酯的活性研究虽然不如虾青素多，但是已报道的研究结果表明虾青素酯同样具有较强的生物活性。Kobayashi等比较了虾青素、虾青素单酯和双酯、β-胡萝卜素、胡萝卜素的单线态氧淬灭活性，通过对亚油酸光敏氧化实验，表明虾青素酯是一种极强的抗氧化剂，单线态氧淬灭能力要优于其他的实验组。Tsuji发表的专利说明了虾青素酯能通过减轻线粒体功能障碍和氧化应激，起到保护神经细胞和治疗帕金森症的作用。Rao等人研究结果表明，虾青素单酯和双酯都有很好的抑制皮肤癌的活性，UV-DMBA被认为是能够产生自由基和酪氨酸而导致色素沉淀和皮肤癌的关键物质，虾青素酯通过对UV-DMBA的抑制能够有效治疗色素沉着和预防皮肤癌的发生，此外Rao还将虾青素酯饲喂由四氯化碳诱导引起肝损伤的小鼠并测定了体内的抗氧化活性，结果表明虾青素酯有很好的保肝和抗氧化活性。Kamath等研究了雨生红球藻中总类胡萝卜素和虾青素酯对大鼠胃溃疡的作用，结果表明雨生红球藻中的虾青素酯可通过抗氧化机制保护胃粘膜损伤，起到预防和保护胃溃疡的作用。杜希萍发表的专利说明了虾青素酯对胰脂肪酶具有明显的抑制作用，而胰脂肪酶作为人体肠道中脂肪分解的催化剂，可促进脂肪的分解，分解产物在人体内重新合成脂肪而堆积，虾青素酯通过抑制胰脂肪酶的活性，可以减少人体对脂肪的摄入而达到减肥的目的。
酵母菌来源的虾青素酯化程度很低，人工合成来源的虾青素没有酯化，雨生红球藻来源的虾青素中，游离虾青素、虾青素单酯和虾青素双酯的比例分别为5-10％(w/w)、70-90％(w/w)、5-25％(w/w)。
由于能够与虾青素酯化形成虾青素单酯和双酯的脂肪酸种类繁多，而且虾青素酯的极性比虾青素更小，且各类虾青素酯的结构极性相近，很难将单独一种虾青素酯分离纯化出来。采用传统柱层析法分离纯化虾青素酯，耗时长且得率很低，不利于大量制备纯的虾青素酯。同时从水产品中提取虾青素酯的效率低下且产物的稳定性差，无法满足实际生产需求。
例如在中国专利CN 111778227 A中公开了一种虾青素酯酶及其虾青素单体的制备方法，其是利用贝莱斯芽孢杆菌Lpl-wx发酵而得的虾青素酯酶酶解含有来源于水生动物、水产品的废弃物、雨生红球藻或红发夫酵母的虾青素酯原料，其过程较为复杂，酶解前都需要将虾青素酯提取出来，再进行酶解，且酶解最终产物是虾青素单体，难于保存，不便利用。
在中国专利CN 102731361 A中公开了一种从南极磷虾中快速富集虾青素及其酯的方法，向干南极磷虾的正已烷或环已烷或石油醚或6#汽油的提取液中加入白色VE粉搅拌吸附虾青素及其酯，再将红色VE干燥膏状物经硅胶柱层析可得虾青素酯洗脱液和VE洗脱液，各自蒸除溶剂得虾青素酯和VE液。柱顶洗脱时未下移的为虾青素部分，将其取出经丙酮提取，并蒸除丙酮得虾青素。此方法较为复杂，用到的溶剂丙酮为管制试剂，且不便用于工业化生产。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法，该方法操作简单，能够高效提取雨生红球藻中的虾青素酯，且得到的虾青素酯纯度高，具有较高的经济价值。
本发明雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将收集的雨生红球藻鲜藻进行静置沉降，去除上清液后进行均质破壁，得到破壁藻浆；
(2)在破壁藻浆中加入脂肪酶进行酶解，得到酶解破壁藻液；
(3)将酶解破壁藻液过滤后用质量浓度为95％乙醇溶液进行加热回流提取，并对提取物进行浓缩，得到虾青素酯含量为10％～30％的虾青素酯粗提物；
(4)将虾青素酯粗提物用弱极性溶剂溶解后，加入吸附剂进行吸附，干燥后得到荷载虾青素酯的吸附剂；
(5)将荷载虾青素酯的吸附剂装柱，以石油醚/乙酸乙酯混合液为洗脱剂，并调整石油醚/乙酸乙酯混合液的体积比，经过梯度洗脱，并分段收集洗脱液，进行浓缩后分别得到甘油、脂肪酸和高纯度虾青素酯。
优选地，本发明步骤(1)是均质破壁采用的压力为0MPa～100MPa,破壁温度为40℃～60℃，破壁率≥95％。
优选地，本发明步骤(2)所述脂肪酶用量占破壁藻浆质量的5％～10％，酶解温度为35℃～45℃，酶解时间为18～24小时，酶解pH值为6.0～8.0。
优选地，本发明步骤(3)所述提取时间为1～2小时。
优选地，本发明步骤(4)采用的弱极性溶剂为石油醚、正己烷、6#溶剂油中的至少一种，所述吸附剂为层析硅胶、大孔吸附树脂、中性氧化铝中的一种。
更优选地，本发明所述吸附剂的使用量为所述虾青素酯粗提物重量的3～6倍。
优选地，本发明步骤(4)所述的干燥温度为40℃～60℃，干燥时间为1～2小时。
优选地，本发明步骤(5)依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6的石油醚/乙酸乙酯混合液作为洗脱剂进行洗脱处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明有效克服了皂化过程导致的虾青素损耗，同时，也有效避免了虾青素酯转化为虾青素单体的问题，使得高纯度虾青素酯产率高。
2)本发明工艺简单、简洁，所用分离纯化溶剂符合食品添加剂要求，且工艺操作简单，易于实现工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
收集的雨生红球藻鲜藻1000Kg,虾青素质量百分比3.56％，静置沉降，排上清，然后进行高压均质破壁，破壁压力为90MPa,破壁率为94.7％；向破壁藻浆中加入5wt％的脂肪酶进行酶解，控制酶解温度为40℃，酶解时间为18小时，酶解pH值为6.0，酶解完成后进行过滤。然后用质量浓度为95％乙醇对滤饼进行提取，浓缩后得到0.3kg虾青素酯粗提物，其中虾青素质量百分比为16.16％；将虾青素酯粗体物用适量石油醚溶解，然后加入0.9kg层析硅胶进行吸附，在40℃下干燥1h，得到荷载虾青素酯的层析硅胶；将荷载虾青素酯的层析硅胶装柱，依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6石油醚/乙酸乙酯混合液进行梯度洗脱，然后分别收集洗脱液进行浓缩，得到0.06kg高纯度虾青素酯，虾青素质量百分比49.92％，虾青素回收率61.78％。
实施例2
收集的雨生红球藻鲜藻1000Kg,虾青素质量百分比3.56％，静置沉降，排上清，然后进行高压均质破壁，破壁压力为90MPa,破壁率为96.4％；向破壁藻浆中加入5wt％的脂肪酶进行酶解，控制酶解温度为40℃，酶解时间为20小时，酶解pH值为6.0，酶解完成后进行过滤。然后用质量浓度为95％乙醇对滤饼进行提取，浓缩后得到0.27kg虾青素酯粗提物，其中虾青素质量百分比为17.74％；将虾青素酯粗体物用适量石油醚溶解，然后加入0.81kg中性氧化铝进行吸附，在40℃下干燥1.5h，得到荷载虾青素酯的中性氧化铝；将荷载虾青素酯的中性氧化铝装柱，依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6石油醚/乙酸乙酯混合液进行梯度洗脱，然后分别收集洗脱液进行浓缩，得到0.06kg高纯度虾青素酯，虾青素质量百分比63.24％，虾青素回收率79.2％。
实施例3
收集的雨生红球藻鲜藻1000Kg,虾青素质量百分比3.56％，静置沉降，排上清，然后进行高压均质破壁，破壁压力为90MPa,破壁率为99.0％；向破壁藻浆中加入5wt％的脂肪酶进行酶解，控制酶解温度为40℃，酶解时间为24小时，酶解pH值为6.0，酶解完成后进行过滤。然后用质量浓度为95％乙醇对滤饼进行提取，浓缩后得到0.16kg虾青素酯粗提物，其中虾青素质量百分比为27.17％；将虾青素酯粗体物用适量石油醚溶解，然后加入0.80kg中性氧化铝进行吸附，在40℃下干燥1h，得到荷载虾青素酯的中性氧化铝；将荷载虾青素酯的中性氧化铝装柱，依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6石油醚/乙酸乙酯混合液进行梯度洗脱，然后分别收集洗脱液进行浓缩，得到0.067kg高纯度虾青素酯，虾青素质量百分比51.08％，虾青素回收率78.73％。
实施例4
收集的雨生红球藻鲜藻1000Kg,虾青素质量百分比3.56％，静置沉降，排上清，然后进行高压均质破壁，破壁压力为90MPa,破壁率为93.8％；向破壁藻浆中加入5wt％的脂肪酶进行酶解，控制酶解温度为40℃，酶解时间为18小时，酶解pH值为6.0，酶解完成后进行过滤。然后用质量浓度为95％乙醇对滤饼进行提取，浓缩后得到0.35kg虾青素酯粗提物，其中虾青素质量百分比为13％；将虾青素酯粗体物用适量石油醚溶解，然后加入1.75kg大孔吸附树脂进行吸附，在40℃下干燥1h，得到荷载虾青素酯的大孔吸附树脂；将荷载虾青素酯的大孔吸附树脂装柱，依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6石油醚/乙酸乙酯混合液进行梯度洗脱，然后分别收集洗脱液进行浓缩，得到0.07kg高纯度虾青素酯，虾青素质量百分比43.81％，虾青素回收率67.40％。
对比例1
收集的雨生红球藻鲜藻1000Kg,虾青素质量百分比4.14％，静置沉降，排上清，然后进行高压均质破壁，破壁压力为90MPa,破壁率为95.3％；向破壁藻浆中加入5wt％的脂肪酶进行酶解，控制酶解温度为25℃，酶解时间为36小时，酶解pH值为6.0，酶解完成后进行过滤。然后用质量浓度为95％乙醇对滤饼进行提取，浓缩后得到0.15kg虾青素酯粗提物，其中虾青素质量百分比为26.98％；将虾青素酯粗体物用适量石油醚溶解，然后加入0.45kg层析硅胶进行吸附，在40℃下干燥1.5h，得到荷载虾青素酯的层析硅胶；将荷载虾青素酯的层析硅胶装柱，依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6石油醚/乙酸乙酯混合液进行梯度洗脱，然后分别收集洗脱液进行浓缩，得到0.047kg高纯度虾青素酯，虾青素质量百分比38.48％，虾青素回收率44.68％。
对比例2
收集的雨生红球藻鲜藻1000Kg,虾青素质量百分比4.14％，静置沉降，排上清，然后进行高压均质破壁，破壁压力为90MPa,破壁率为95.3％；向破壁藻浆中加入5wt％的脂肪酶进行酶解，控制酶解温度为25℃，酶解时间为36小时，酶解pH值为6.0，酶解完成后进行过滤。然后用质量浓度为95％乙醇对滤饼进行提取，浓缩后得到0.15kg虾青素酯粗提物，其中虾青素质量百分比为26.98％；将虾青素酯粗体物用适量石油醚溶解，然后加入0.45kg中性氧化铝进行吸附，在40℃下干燥1h，得到荷载虾青素酯的中性氧化铝；将荷载虾青素酯的中性氧化铝装柱，依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6石油醚/乙酸乙酯混合液进行梯度洗脱，然后分别收集洗脱液进行浓缩，得到0.043kg高纯度虾青素酯，虾青素质量百分比30.48％，虾青素回收率32.39％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种雨生红球藻来源的高纯度虾青素酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将收集的雨生红球藻鲜藻进行静置沉降，去除上清液后进行均质破壁，得到破壁藻浆；
(2)在破壁藻浆中加入脂肪酶进行酶解，得到酶解破壁藻液；
(3)将酶解破壁藻液过滤后用质量浓度为95％乙醇溶液进行加热回流提取，并对提取物进行浓缩，得到虾青素酯含量为10％～30％的虾青素酯粗提物；
(4)将虾青素酯粗提物用弱极性溶剂溶解后，加入吸附剂进行吸附，干燥后得到荷载虾青素酯的吸附剂；
(5)将荷载虾青素酯的吸附剂装柱，以石油醚/乙酸乙酯混合液为洗脱剂，并调整石油醚/乙酸乙酯混合液的体积比，经过梯度洗脱，并分段收集洗脱液，进行浓缩后分别得到甘油、脂肪酸和高纯度虾青素酯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)是均质破壁采用的压力为0MPa～100MPa,破壁温度为40℃～60℃，破壁率≥95％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述脂肪酶用量占破壁藻浆质量的5％～10％，酶解温度为35℃～45℃，酶解时间为18～24小时，酶解pH值为6.0～8.0。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述提取时间为1～2小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)采用的弱极性溶剂为石油醚、正己烷、6#溶剂油中的至少一种，所述吸附剂为层析硅胶、大孔吸附树脂、中性氧化铝中的一种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述吸附剂的使用量为所述虾青素酯粗提物重量的3～6倍。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的干燥温度为40℃～60℃，干燥时间为1～2小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)依次采用体积比为9:1、8:2、6:4、4:6的石油醚/乙酸乙酯混合液作为洗脱剂进行洗脱处理。
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CN115299606A (zh) * 2022-09-14 2022-11-08 云南龙布瑞生物科技有限公司 一种从鲜活微藻细胞中分离提纯内源色素的方法
CN115299606B (zh) * 2022-09-14 2024-02-02 云南龙布瑞生物科技有限公司 一种从鲜活微藻细胞中分离提纯内源色素的方法

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