CN113200810B - 一种番茄红素晶体及番茄红素结晶工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于番茄红素结晶工艺技术领域，具体涉及一种番茄红素晶体及番茄红素结晶工艺。所述番茄红素晶体的纯度为90％以上，D10为40～65μm，D50为70～90μm，D90为85～115μm。所述结晶工艺包括如下步骤：(1)蒸发含有番茄红素的溶液，获得含有番茄红素晶体和母液的混合物，所述混合物中的固形物含量不高于7wt％；(2)在0.005MPa～0.015MPa的真空度条件下，蒸发所述混合物至固形物含量不低于40wt％。该番茄红素晶体粒度大，纯度高，不聚结，流动性和堆密度较高；该番茄红素结晶工艺生产工序简便，可有效提高所得番茄红素晶体的粒径和纯度，易于后续过滤，有利于大规模化工业生产。

Description

一种番茄红素晶体及番茄红素结晶工艺

技术领域

本发明属于番茄红素结晶工艺技术领域，具体涉及一种番茄红素晶体及番茄红素结晶工艺。

背景技术

番茄红素广泛存在于番茄、西瓜、木瓜、木鳖果、葡萄柚等果实中，是类胡萝卜素的一种，具有很强的氧化性。经研究表明，番茄红素具有提高免疫力、保护心血管、抗衰老、抗癌抑癌、保护皮肤、抗紫外线辐射等功效，在医药、保健品、食品等方面得到广泛应用，合理开发利用番茄红素有着重要的意义。

目前工业上生产得到的番茄红素晶体产品，粒度大小在30微米左右，粒径普遍较小，容易造成聚结现象，聚结会导致溶剂保藏，纯度低，同时聚结体的破碎也很严重。而且聚结和破碎会降低晶体颗粒的流动性和堆密度，不利于工业上过滤操作的进行，影响生产效率。

发明内容

本发明提供一种番茄红素晶体及番茄红素结晶工艺，所述番茄红素晶体粒度大，不聚结，同时纯度高。

具体来说，本发明提供了如下技术方案：

一种番茄红素晶体，其纯度为90％以上，D10为40～65μm，D50为70～90μm，D90为85～115μm。

在本发明上下文中的“D10”是指10％(v/v)粒子具有比其更小直径的等效直径；“D50”是指50％(v/v)粒子具有比其更大直径且50％(v/v)粒子具有比其更小直径的等效直径，“D90”是指10％(v/v)粒子具有比其更大直径的等效直径。

上述具有良好颗粒尺寸分布和高纯度的番茄红素晶体，不聚结，流动性和堆密度较高。

进一步优选的，上述的番茄红素晶体，纯度为95％以上，D10为55～65μm，D50为80～90μm，D90为105～115μm。

一种番茄红素结晶工艺，包括如下步骤：

(1)蒸发含有番茄红素的溶液，获得含有番茄红素晶体和母液的混合物，所述混合物中的固形物含量不高于7wt％；

(2)在0.005MPa～0.015MPa的真空度条件下，蒸发所述混合物至固形物含量不低于40wt％。

发明人在番茄红素蒸发结晶工艺的研发过程中发现，在出现大量晶核后，通过控制蒸发在特定的真空度下进行，可实现晶体生长速率大于成核速率，并可有效防止爆发成核，从而避免出现粒径小的晶粒，提高番茄红素产品晶体粒度，同时获得的晶体纯度高。

优选的，步骤(1)所述含有番茄红素的溶液中，番茄红素的含量为0.01～0.04g/L。即本发明可以直接选用番茄等果实经有机溶剂萃取后的提取液(浓度低、杂质高)作为原料，而无需对其进一步浓缩或提纯处理，即可获得具有大粒度、高纯度的番茄红素晶体。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(1)中，所述含有番茄红素的溶液中，溶剂选自乙酸乙酯、丙酮、正己烷、二氯甲烷、石油醚中的一种或几种。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(1)中，所述混合物中的固形物含量为4～7wt％。在该固形物范围内，能够保证体系中出现足量的晶核以供进一步生长。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(2)中，蒸发所述混合物至固形物含量为40～70wt％，进一步优选为50～60wt％。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(1)中，所述蒸发的条件为：真空度0.04-0.09Mpa，温度45-55℃。在该真空度和温度下蒸发，能够提高蒸发速度，快速形成晶核。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(2)中，所述蒸发的真空度为0.007MPa～0.009MPa。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(2)中，所述蒸发的搅拌转速5-70rpm，温度45-55℃。在该转速和温度下进行蒸发，可进一步保证得到产品晶体的粒度大。

为了消耗形成晶核后较高的过饱和度，使得结晶过程在更容易控制的过饱和度水平下进行，优选的，步骤(2)中，在蒸发所述混合物前，对混合物在搅拌转速5～70rpm，温度45～55℃下养晶1～3h。

优选的，上述的番茄红素结晶工艺中，步骤(2)中，在蒸发所述混合物后，在15-35℃下对混合物进行静置养晶，可实现小粒子溶解消失、粒度更趋均匀(相对于大粒子来说，粒度小的晶体溶解度更高，溶解度速度更快)。

本发明所取得的有益效果：

本发明提供的番茄红素晶体粒度大，纯度高，不聚结，流动性和堆密度较高；

本发明提供的番茄红素结晶工艺生产工序简便，可有效提高所得番茄红素晶体的粒径和纯度，易于后续过滤，有利于大规模化工业生产。

附图说明

图1为实施例3所得番茄红素晶体的光学显微镜图像。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

以下实施例中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

所述番茄红素提取液通过正己烷/丙酮(v/v为4:1)混合溶剂萃取番茄皮渣制备得到，番茄皮渣完全萃取后得到的萃取液中番茄红素含量为0.0304g/L。

实施例1

实施例1提供了一种提高番茄红素晶体粒径的蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在50℃、75rpm条件下养晶1h；

3)在0.01Mpa、50℃、75rpm条件下继续蒸发至固形物40％，25℃静置养晶4h；

4)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

实施例2

实施例2提供了一种提高番茄红素晶体粒径的蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在50℃、15rpm条件下养晶1h；

3)在0.01Mpa、50℃、15rpm条件下继续蒸发至固形物40％，25℃静置养晶4h；

4)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

实施例3

实施例3提供了一种提高番茄红素晶体粒径的蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在50℃、15rpm条件下养晶1h；

3)在0.008Mpa、50℃、15rpm条件下继续蒸发至固形物55％，25℃静置养晶4h；

4)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

图1所得番茄红素晶体的光学显微镜图像(由百特图像颗粒分析仪得到，焦距目镜和物镜均为10倍，故观测照片整体用的倍数为100倍，得到的单位为μm)。

实施例4

实施例4提供了一种提高番茄红素晶体粒径的蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在50℃、15rpm条件下养晶4h；

3)在0.01Mpa、50℃、15rpm条件下继续蒸发至固形物55％，25℃静置养晶4h；

4)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

对比例1

对比例1提供了一种番茄红素蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在0.01Mpa、50℃、15rpm条件下将萃取液蒸发至固形物55％，25℃静置养晶4h；

3)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

对比例2

对比例2提供了一种番茄红素蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在50℃、15rpm条件下养晶1h；

3)在0.001Mpa、50℃、15rpm条件下继续蒸发至固形物55％，25℃静置养晶4h；

4)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

对比例3

对比例3提供了一种番茄红素蒸发结晶工艺，按以下步骤进行：

1)对番茄红素提取液在真空度0.06Mpa、温度50℃、转速20rpm的条件下快速蒸发至固形物5％；

2)在50℃、15rpm条件下养晶1h；

3)在0.02Mpa、50℃、15rpm条件下继续蒸发至固形物55％，25℃静置养晶4h；

4)抽滤含有番茄红素晶体的结晶液，先用正己烷洗涤2次，再用乙醇冲洗1次，正己烷/乙醇用量没过滤饼即可。将得到的湿滤饼在0.08MPa、45℃条件下真空干燥6h，即得番茄红素晶体。

粒径测试：

将实施例1-4和对比例1-3所得到的番茄红素晶体采用图像分析颗粒仪进行粒径检测，检测数据见表1。

表1检测结果

通过表1可以看出：实施例3综合效果最优，可得到粒径80μm以上、纯度96％的番茄红素晶体。对比例2中将真空度降到0.001Mpa，粒径较实施例3有所增加，但纯度显著下降，且蒸发过程耗时太长，不利于工业化实现。对比例3中将真空度增加大0.02Mpa后得到的晶体粒径明显减小，而对比例1中，当番茄红素溶液出现晶核后不增加养晶时间继续蒸发至固形物55％，粒径显著降低。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种番茄红素结晶工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)蒸发含有番茄红素的溶液，获得含有番茄红素晶体和母液的混合物，所述混合物中的固形物含量不高于7wt％；

(2)在0.005MPa～0.015MPa的真空度条件下，蒸发所述混合物至固形物含量不低于40wt％；

步骤(1)中，所述含有番茄红素的溶液中，番茄红素的含量为0.01～0.04g/L；溶剂选自乙酸乙酯、丙酮、正己烷、二氯甲烷、石油醚中的一种或几种；

步骤(2)中，所述蒸发的搅拌转速5-70rpm，温度45-55℃；在蒸发所述混合物前，对混合物进行养晶，所述养晶的搅拌转速5～70rpm，温度45～55℃，时间1～3h；在蒸发所述混合物后，在15-35℃下对混合物进行静置养晶。

2.根据权利要求1所述的番茄红素结晶工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述混合物中的固形物含量为4～7wt％。

3.根据权利要求1或2所述的番茄红素结晶工艺，其特征在于，步骤(2)中，蒸发所述混合物至固形物含量为40～70wt％。

4.根据权利要求3所述的番茄红素结晶工艺，其特征在于，步骤(2)中，蒸发所述混合物至固形物含量为50～60wt％。

5.根据权利要求1或2所述的番茄红素结晶工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述蒸发的真空度0.04～0.09Mpa，温度45-55℃；

和/或，步骤(2)中，所述蒸发的真空度0.007MPa～0.009MPa。

6.根据权利要求3所述的番茄红素结晶工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述蒸发的真空度0.04～0.09Mpa，温度45-55℃；

和/或，步骤(2)中，所述蒸发的真空度0.007MPa～0.009MPa。

7.根据权利要求4所述的番茄红素结晶工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述蒸发的真空度0.04～0.09Mpa，温度45-55℃；

和/或，步骤(2)中，所述蒸发的真空度0.007MPa～0.009MPa。

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