CN114560797A - 一种高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，首先将褐藻藻体依次经浸泡、清洗、切碎、脱水工序后，通过乙醇进行提取得到提取液；提取液依次经过滤、浓缩、静置后析出黑绿色固形物，之后将料液进行分离；分离后的清液进行二次浓缩，浓缩后静置至出现黄色至绿色或红色固形物析出，将料液进行分离，收集得到半流状或膏状的岩藻黄素粗品；其次将岩藻黄素粗品进行乙醇复溶，皂化1‑3小时，之后进行层析、洗脱，得到洗脱液，将洗脱液再次进行浓缩、离心获得高纯度的岩藻黄素结晶，将岩藻黄素结晶进行冷冻干燥，得到高纯度岩藻黄素粉末；该方案可实现岩藻黄素的工业化循环生产、产品纯度高、生产工艺安全且经济环保。
Description
技术领域
本发明涉及岩藻黄素的提取纯化工艺领域，具体的涉及一种高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺。
背景技术
岩藻黄素是胡萝卜素的含氧衍生物，属于类胡萝卜素中的叶黄素类，是一种脂溶性色素，为偏极性类胡萝卜素。岩藻黄质是一种无气无味、呈现橙红色或红褐色的粉末状物质，它是使藻体呈现褐色或金褐色的主要类胡萝卜素成分。岩藻黄素分子式为C42H58O6，分子量为658.906，密度为1.09g/cm3，熔点为166-169℃。岩藻黄素为脂溶性色素，不溶于水，易溶于某些有机溶剂，如乙醇、丙酮、正己烷和三氯甲烷等。岩藻黄素具有光不稳定性和热不稳定性。
1914年，Willcost和Page首次从海洋褐藻海藻Fucus，Dictyota和Laminaria中分离出岩藻黄素。在自然界中，岩藻黄素广泛分布于藻类和无脊椎动物细胞中，岩藻黄素主要来源于异鞭藻门的褐藻和硅藻以及定鞭藻门的藻类。异鞭藻门中除了真眼点藻纲和黄藻纲外，其余各纲的藻类以及定鞭藻门中的藻类均以岩藻黄素为主要类胡萝卜素，尤其是褐藻纲和硅藻纲的藻类含量更为丰富，褐藻中岩藻黄素的含有量占自然界中类胡萝卜素总产量的10%以上。
2005年前后，岩藻黄素产品在国际市场商品化推出，目前已经为市场所认识和接受，具有一定的市场影响力。近年来，世界范围内对于岩藻黄素功效研究结果的报道日益增多，为岩藻黄素的应用提供了科学的理论依据。这些工作为提高产品知名度、拓展应用领域和以及扩大市场对岩藻黄素的需求量等方面均打下良好基础。岩藻黄素已被国内外科研结果证实具有多种生理活性：抗肿瘤活性、抗氧化活性、抗肥胖作用活性、抗糖尿病活性、抗炎活性、抗疟活性、抗血管新生活性以及对眼部、骨骼、脑血管、肝脏、皮肤等的保护作用。2008年前后，国内已经有企业开始以褐藻为原料进行工业化规模提取岩藻黄素产品的生产活动，推出纯度0.5%～5%范围的岩藻黄素产品并且已经商品化，产品用于出口，但是受限于技术瓶颈，高含量高纯度的岩藻黄素产品一直停留在实验室水平，没有工业化规模化生产；而现有技术生产的岩藻黄素往往存在外观颜色差、杂质多、纯度低的缺陷。
利用有机溶剂进行提取是目前生产岩藻黄素的主要方法，岩藻黄素一般用于生产直接入口的产品或生产食品、保健品、药品等产品，但是大部分有机溶剂的使用使岩藻黄素的下游应用存在很大安全隐患。由于岩藻黄素粉末的稳定性差的特性，目前企业所生产的岩藻黄素产品形态有两种：粉末状产品、油液状产品，采用油液来保存岩藻黄素能够增加保存的稳定性。而配制高品质油液的岩藻黄素原料需要求高纯度高含量的岩藻黄素纯品，这就对岩藻黄素纯度有较高的要求。
目前，提取纯化岩藻黄素工艺方面的专利主要有，例如名称为一种从褐藻中提取岩藻黄素的方法（公开号为CN101914075A）名称为一种岩藻黄素的提取和纯化方法（公开号为CN104327017A），名称为一种纯化岩藻黄素的方法（公开号为CN101735178A），名称为高纯度岩藻黄素制备技术（公开号CN106478553A）等，也有一部分专利通过新型制备技术如在前处理中加入酶、微波技术、超声前处理、超临界提取技术、发酵法等，虽然这些方法一定程度上提高了岩藻黄素的得率，但是受限于特定的设备，难以实现工业化循环生产，尤其是高纯度的岩藻黄素产品难以获得；而高纯度的岩藻黄素，因工艺、设备成本高，加上所用提取溶剂的复杂性、安全性隐患，目前主要供实验室研究，不能大规模生产，进而影响了下游产品的生产应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可实现工业化循环生产、产品纯度高、生产工艺安全、产品无毒无害且经济环保的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺。
为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：
一种高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）褐藻藻体依次经浸泡、切碎、脱水工序后，通过乙醇进行提取2-6小时，得到提取液；
（2）提取液依次经过滤、浓缩、静置后析出黑绿色固形物，之后将料液进行分离，除去部分叶绿素及藻油等杂质；
（3）分离后的清液进行二次浓缩，浓缩后静置至出现黄色至绿色或红色固形物析出，将料液进行分离，收集得到半流状或膏状的岩藻黄素粗品；
（4）岩藻黄素粗品进行乙醇复溶，皂化1-3小时，进一步除去叶绿素、藻油等杂质，之后进行层析、洗脱，得到洗脱液，将洗脱液再次进行浓缩、离心获得高纯度的岩藻黄素结晶，将岩藻黄素结晶进行冷冻干燥，得到高纯度岩藻黄素粉末。
需要说明的是，乙醇为提取溶剂，本申请所使用的提取溶剂为食品级乙醇。
本发明的技术方案还包括， 所述褐藻藻体为鲜的或干的铜藻、羊栖菜、海带、马尾藻、裙带菜、鹿角菜、铁钉菜、昆布中的一种或组合。
进一步地，本发明的技术方案还包括，步骤（1）中的浸泡工序中，首先向浸泡池内的水中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠与水的重量比为1-5:100，之后将新鲜的褐藻藻体投入浸泡池内，浸泡4-8小时。
更进一步地，步骤（1）中，将浸泡后的褐藻藻体切碎至长度为3-10mm，将切碎后的褐藻藻体置于洗菜机内清洗，清洗后经脱水机将褐藻藻体水分脱除。
本发明的技术方案还包括，步骤（1）中，将脱水后的褐藻藻体投入提取罐中，在提取罐中加入褐藻藻体体积2-5倍的乙醇溶液，常温提取2-6小时后，放出提取液，乙醇溶液的浓度为70%-95%。
本发明的技术方案还包括，步骤（2）中，提取液经过滤后进行低温浓缩，浓缩至料液中乙醇浓度为40-50%后，静置8-16小时至出现黑绿色固形物析出。
本发明的技术方案还包括，步骤（3）中，分离后的清液进行二次低温浓缩，浓缩至料液乙醇浓度为5%以下后，静置8-16小时至出现黄色或红色固形物析出，将料液进行分离收集半流状或膏状岩藻黄素粗品。
为进一步提升岩藻黄素产品纯度，本发明的技术方案还包括，步骤（4）中，乙醇复溶工序中乙醇的加入体积为岩藻黄素粗品体积的10-30倍，乙醇的浓度为70-90%，复溶过程中加入氢氧化钠溶液调节pH值为8-10，皂化1-3小时，进一步去除叶绿素及藻油等杂质。
本发明的技术方案还包括，步骤（4）中，洗脱液经低温浓缩至乙醇浓度为5%以下，浓缩后的洗脱液经冷冻离心机进行离心，得到高纯度岩藻黄素结晶。其中，洗脱液可为乙醇，也可为甲醇、乙醇和丙酮的混合液。将离心收集的岩藻黄素结晶进行冷冻干燥，得高纯度岩藻黄素粉末。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的目的是提供一种可实现工业化循环生产、产品纯度高、生产工艺安全、全程仅使用食品级乙醇做提取剂、无毒无害且经济环保的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺。
首先，本发明全程采用乙醇溶剂来提取褐藻中的岩藻黄素，所用试剂不会影响天然岩藻黄素的结构，食品级乙醇溶剂不易残留，经济环保；首次使用浓缩与皂化法相结合的工艺，将中间过程所产生的叶绿素、藻油、甾醇类等杂质去除，且经过复溶除杂再加碱皂化后进行层析洗脱，辅以离心除杂，获得高纯度的岩藻黄素纯品，提纯工艺效率高且易于工业化，有效提升了岩藻黄素产品的纯度。
其次，本申请的提取纯化工艺目前已经验证并进行工业化的大规模生产，应用本发明中的工艺规模化生产所产产品外观达到标准品的级别，经薄层层析定性检测符合岩藻黄素定性显色特征，经用SIGMA岩藻黄素标准品对比检测含量超过95%，部分批次已接近100%含量。
再次，本发明已经进行了工业化生产应用，所产产品增加了岩藻黄素的下游应用范围，因兼具食品级产品无有毒有害残留以及高含量高纯度的特点，下游应用更加安全可靠，例如，进行10%以下含量油液产品的配置，95%以上含量粉末状产品的提供，打破了传统岩藻黄素产品只能进行低含量生产的瓶颈，为打破岩藻黄素的国际市场垄断提供原料支撑。
最后，本发明制备纯化岩藻黄素的工艺方法，所产生的中间废弃液等原料，依然可以用于褐藻多酚、多糖、色素等产品的提取和生产，生产过程安全、无毒、经济、环保，规模化且不影响其他副产物的品质，在食品、保健品、药品中使用可靠性增加，丰富了海藻加工产业的综合利用效益和附加值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为岩藻黄素标准品HPLC图；
图2为实施例1中提取制备的岩藻黄素的高效液相色谱图：岩藻黄素含量98.5%图谱；
图3为实施例2中提取制备的岩藻黄素的高效液相色谱图：岩藻黄素含量99.3%图谱；
图4自左至右分别为：玉米黄素标准品、岩藻黄素标准品、实施例1制备的岩藻黄素、实施例2制备的岩藻黄素；
图5为不同含量的岩藻黄素，自左至右依次为SIGMA标准品、87.5%、96.8%、98.5%、99.3%。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例所用试验方法：
采用薄层层析和HPLC联合的方法，进行双重定性和定量分析。先用岩藻黄素标准品和目前市面上用的最多的冒充岩藻黄素产品的玉米黄素标准品对照进行薄层层析鉴别，若确定产品中含岩藻黄素且不含以玉米黄素为代表的其他类胡萝卜素，再进一步进行HPLC法二次定性同时进行含量检测。
（一）定性鉴别试验
对照品：岩藻黄素标准品，纯度≥98%；玉米黄素标准品，纯度≥85%
展开剂：正己烷-丙酮混合溶液（6.5:3.5）
结果判定：与岩藻黄素标准品进行对照，试样色谱相应的位置上显示相同颜色的斑点，呈黄色或黄棕色。与玉米黄素标准品对照色谱相应的位置上无斑点。
（二）高效液相色谱法检测岩藻黄素含量
仪器：Waters 2695 高效液相色谱仪
色谱条件：C18色谱柱，4.6mm×150mm，5μm；柱温：25℃；流速：0.8mL/min；流动相：乙腈：纯水体积比8:2；检测器波长：450nm；进样体积：10μL。
实施例1：从裙带菜中提取制备岩藻黄素
新鲜的裙带菜投入浸泡池内，浸泡池内水中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠与水的重量比为1-3:100，浸泡3-8小时；将浸泡后的藻体进行切碎（长度3-10mm），切碎后藻体在洗菜机内将沙杂清洗干净，经脱水机将藻体水分脱除；脱除水分后的藻体定量投入提取罐中，在提取罐中加入藻体3-5倍体积的乙醇溶液（浓度为70-95%）常温提取2-6小时后，放出提取液；提取液经过滤后，进行低温浓缩，浓缩至料液乙醇浓度40-50%后，静置8-16小时后，至出现黑绿色固形物析出，将料液进行分离除去叶绿素及藻油等杂质；将分离后的清液进行低温浓缩，浓缩至料液酒精浓度5%以下后，静置8-16小时结晶，至出现黄色或红色固形物析出，将料液进行分离收集半流状或膏状岩藻黄素粗品；将半流状或膏状岩藻黄素粗品加入10-30倍体积70-85%乙醇溶液进行溶解，溶液加入氢氧化钠溶液调节pH值至8-10，皂化1-3小时；皂化后的料液过层析柱进行层析，层析完成后经乙醇洗脱液进行洗脱，洗脱液经过冷冻离心机进行离心，收集到高纯度岩藻黄素结晶；将离心收集的岩藻黄素结晶进行冷冻干燥，得高纯度岩藻黄素粉末。
实施例2：从羊栖菜中提取制备岩藻黄素
新鲜的羊栖菜投入浸泡池内，浸泡池内水中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠与水的重量比为1-3:100，浸泡4-8小时；将浸泡后的藻体进行切碎（长度3-10mm），切碎后藻体在洗菜机内将沙杂清洗干净，经脱水机将藻体水分脱除；脱除水分后的藻体定量投入提取罐中，在提取罐中加入藻体2-4倍体积的乙醇溶液（乙醇溶度为70-85%）常温提取3-5小时后，放出提取液；提取液经过滤后，进行低温浓缩，浓缩至料液乙醇浓度40-50%后，静置8-16小时后，至出现黑绿色固形物析出，将料液进行分离除去叶绿素及藻油等杂质；将分离后的清液进行低温浓缩，浓缩至料液酒精浓度5%以下，静置8-16小时结晶，至出现黄色或红色固形物析出，将料液进行分离收集半流状或膏状岩藻黄素粗品；将半流状或膏状岩藻黄素粗品加入10-30倍体积、70-90%浓度的乙醇溶液进行溶解，溶液加入氢氧化钠溶液调节pH值8-10，皂化1-3小时；皂化后的料液过层析柱进行层析，层析完成后经乙醇洗脱液进行洗脱，洗脱液经过冷冻离心机进行离心，收集到高纯度岩藻黄素结晶；将离心收集的岩藻黄素结晶进行冷冻干燥，得高纯度岩藻黄素粉末。
经定性鉴别试验及含量测定，实施例1中提取制备的岩藻黄素纯度为98.5%，实施例2中提取制备的岩藻黄素纯度为99.3%，产品纯度高，同时可实现工业化循环生产、生产工艺安全且经济环保。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）褐藻藻体依次经浸泡、清洗、切碎、脱水工序后，通过乙醇进行提取2-6小时，得到提取液；
（2）提取液依次经过滤、浓缩、静置后析出黑绿色固形物，之后将料液进行分离；
（3）分离后的清液进行二次浓缩，浓缩后静置至出现黄色至绿色或红色固形物析出，将料液进行分离，收集得到半流状或膏状的岩藻黄素粗品；
（4）岩藻黄素粗品进行乙醇复溶，皂化1-3小时，之后进行层析、洗脱，得到洗脱液，将洗脱液再次进行浓缩、离心获得高纯度的岩藻黄素结晶，将岩藻黄素结晶进行冷冻干燥，得到高纯度岩藻黄素粉末。
2.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在于： 所述褐藻藻体为鲜的或干的铜藻、羊栖菜、海带、马尾藻、裙带菜、鹿角菜、铁钉菜、昆布中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（1）中的浸泡工序中，首先向浸泡池内的水中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠与水的重量比为1-5:100，之后将新鲜的或干的褐藻藻体投入浸泡池内，浸泡4-8小时。
4.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（1）中，将浸泡后的褐藻藻体切碎至长度为3-10mm，将切碎后的褐藻藻体置于洗菜机内清洗，清洗后经脱水机将褐藻藻体水分脱除。
5.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（1）中，将脱水后的褐藻藻体投入提取罐中，在提取罐中加入褐藻藻体体积2-5倍的乙醇溶液，常温提取2-6小时后，放出提取液，所述乙醇溶液的浓度为70%-95%。
6.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（2）中，提取液经过滤后进行低温浓缩，浓缩至料液中乙醇浓度为40-50%后，静置8-16小时至出现黑绿色固形物析出。
7.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（3）中，分离后的清液进行二次低温浓缩，浓缩至料液乙醇浓度为5%以下后，静置8-16小时至出现黄色至绿色或红色固形物析出。
8.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（4）中，乙醇复溶工序中乙醇的加入体积为岩藻黄素粗品体积的10-30倍，乙醇的浓度为70-90%，复溶过程中加入氢氧化钠溶液调节pH值为8-10，皂化1-3小时。
9.根据权利要求1所述的高纯度褐藻岩藻黄素规模化制备工艺，其特征在在于：步骤（4）中，洗脱液经低温浓缩至乙醇浓度为5%以下，浓缩后的洗脱液经冷冻离心机进行离心，得到高纯度岩藻黄素结晶。
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