CN115010636A - 一种斑蝥黄发酵液的提取方法 - Google Patents

一种斑蝥黄发酵液的提取方法 Download PDF

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张斌
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Abstract

本发明涉及一种斑蝥黄发酵液的提取方法，属于提取工艺的技术领域。包括以下步骤：(1)将斑蝥黄发酵液升温至50～70℃，保温30min，降温后用细胞破碎机破壁，得破壁液；(2)将破壁液进行过滤浓缩，浓缩至破壁液体积的1/5～1/2，得到浓缩液；(3)对浓缩液进行喷雾干燥处理，得到干物质；(4)干物质用5～10ml/g的极性溶剂进行萃取，过滤，得萃取液；(5)蒸发萃取液至斑蝥黄浓度≥50mg/ml后，控制5℃～30℃保温，过滤，真空干燥得到斑蝥黄。本发明采用膜过滤，能够去除发酵液中大部分水溶性的色素，盐类，同时起到浓缩作用；选择合适的萃取溶剂和萃取次数获得高效萃取效果，将产物从发酵液中最大程度的提取出来最终得到高含量的斑蝥黄产品。

Description

一种斑蝥黄发酵液的提取方法
技术领域
本发明属于提取工艺的技术领域，具体涉及一种斑蝥黄发酵液的提取方法。
背景技术
斑蝥黄(Canthaxanthin)又称角黄素，分子式为C40H52O2，分子量为564.84，属于类胡萝卜素的一种，其淬灭自由基的能力是β-胡萝卜素的近2倍，是维生素E的近50倍。1984年FDA/WHO批准斑蝥黄列入食品添加剂并制定了质量标准，斑蝥黄已被广泛用作着色剂、营养剂及抗氧化剂被添加到食品、饲料及化妆品中。
斑蝥黄最早由Haxo于1950年从一种可食用蘑菇中提取获得，后被瑞士Roche公司化学合成并用作饲料添加剂，1984年又被美国FDA及WHO列入食品添加剂名录并制定了相应的质量标准。除了具有出色的着色能力，斑蝥黄还具有抗癌、抗氧化、提高免疫力、保护皮肤和骨骼健康等多种生理功能，目前已被广泛应用于动物饲料、食品、化妆品、医药等领域。
斑蝥黄可以通过天然原料提取、化学合成等方式获得。天然原料提取法主要从甲壳类、藻类等原材料中提取获得斑蝥黄，但是由于上述各类原料中的斑蝥黄含量都很低，提取成本高，尚无法用于规模化工业生产。化学合成法是目前斑蝥黄生产的主要方式，但面临化学品使用量多，环境污染大、三废处理成本高等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种斑蝥黄发酵液的提取方法，以解决上述技术问题。利用可以合成斑蝥黄的解脂耶氏酵母菌，通过发酵产生斑蝥黄，再通过提取的方法纯化，具有安全性好、环境污染少、可连续生产、成本低、产品生物活性高等优点，是实现斑蝥黄绿色可持续生产的重要方式。
本发明的技术方案为：
一种斑蝥黄发酵液的提取方法，包括以下步骤：
(1)将解脂耶氏酵母菌发酵生产得到的斑蝥黄发酵液升温至50～70℃，保温30min，降温后用细胞破碎机破壁，得破壁液；
(2)将破壁液进行过滤浓缩，浓缩至破壁液体积的1/5～1/2，得到浓缩液；
(3)对浓缩液进行喷雾干燥处理，得到干物质；
(4)干物质用5～10ml/g的极性溶剂进行萃取，过滤，得萃取液；
(5)蒸发萃取液至斑蝥黄浓度≥50mg/ml后，控制5℃～30℃保温，过滤，真空干燥得到斑蝥黄。
优选的，所述步骤(1)中，降温温度为30～40℃，破壁压力100～175MPa。
优选的，所述步骤(2)中，采用膜过滤浓缩，所述膜采用陶瓷膜或平板膜，过滤压力0.3～0.45MPa。
优选的，所述步骤(3)中，喷雾干燥温度为130～160℃，干燥后的干物质水分≤10％。
优选的，所述步骤(4)中，极性溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯或二氯甲烷。
优选的，所述步骤(4)中，萃取次数为2～4次，萃取液合并后浓缩。
优选的，所述步骤(5)中，保温时间为4～8h。
优选的，所述步骤(5)中，干燥温度为35～50℃，真空度≤-0.1MPa，干燥时间8～16h。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种斑蝥黄发酵液的提取工艺；采用高压细胞破碎机起到对发酵液破壁的作用；采用膜过滤，能够去除发酵液中大部分水溶性的色素，盐类，同时起到浓缩作用；选择合适的萃取溶剂和萃取次数获得高效萃取效果，将产物从发酵液中最大程度的提取出来；再经过浓缩结晶后得到高含量的斑蝥黄产品。
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是本发明实施例1制备发酵液的HPLC图谱。
图2是本发明实施例2制备浓缩液的HPLC图谱。
图3是本发明实施例2制备萃取液的HPLC图谱。
图4是本发明实施例2制备斑蝥黄成品的HPLC图谱。
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，下面将对本发明实施例中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1
使用解脂耶氏酵母基因工程菌MC-CTX4进行100L发酵罐发酵，所述解脂耶氏酵母基因工程菌MC-CTX4其构建方法已记载于中国专利申请CN202210057473.X中，所使用的培养基组合如下：
斜面培养基：麦芽膏粉130g/L，琼脂20g/L，氯霉素0.1g/L；
种子培养基：葡萄糖15g/L，大豆蛋白胨10g/L，硝酸钾2g/L，硫酸铵5g/L，磷酸二氢钾3g/L；
发酵培养基：葡萄糖210～290g/L(发酵开始时发酵培养基中含有10g/L的葡萄糖，剩余葡萄糖在发酵过程中补加)，蛋白胨30g/L，玉米浆10g/L，硫酸铵5g/L，硫酸镁2.5g/L，硫酸锰2.5g/L，菜籽油100g/L(发酵开始时发酵培养基中含有70g/L的菜籽油，剩余菜籽油在发酵过程中补加)。
发酵方法如下：
(1)将解脂耶氏酵母接种于斜面培养基上，于24-28℃、湿度60％-80％条件下培养箱培养3天，得到一代斜面种子，挑取一环一代斜面种子，划线于新鲜空白斜面，于24-28℃、湿度60％-80％条件下培养箱培养3天得到二代斜面种子；
(2)将二代解脂耶氏酵母斜面制备的菌悬液接种到20L种子培养基中，于26℃、通气比1vvm条件下培养36h，摇床转速300r/m，得到成熟的种子液；
(3)将种子液按10％接种量转种于含50L发酵培养基的100L发酵罐中，调节pH至5.0-5.3，于26℃、通气比为2vvm条件下培养120h，摇床转速500r/m，发酵过程中补加葡萄糖和菜籽油，补糖速率为6-8mL/(h·L)，补油速率为1-2mL/(h·L)，得到发酵液。
实施例2
一种斑蝥黄发酵液的提取方法，包括以下步骤：
(1)取实施例1中解脂耶氏酵母菌发酵生产得到的斑蝥黄发酵液30L，效价5.05g/L；将发酵液升温至70℃保温30min；然后降温至30℃，使用细胞破碎及破壁，破壁压力165MPa，得破壁液；
(2)将破壁液用陶瓷膜浓缩，陶瓷膜运行压力0.35MPa，得10L浓缩液；
(3)对浓缩液进行喷雾干燥处理，喷干温度135℃，得到干物质1.15kg，效价141.5mg/g；水分：11％；
(4)干物质用10L乙酸乙酯萃取，萃取温度70℃，时间3h，共萃取三次；合并萃取液，过滤；
(5)蒸发浓缩萃取液至体积剩余2L；将浓缩液降温至5℃保温4h，过滤，得到斑蝥黄湿晶体138.5g。再经过40℃真空干燥12小时得到产品115.4g，含量97.24％。
实施例3
一种斑蝥黄发酵液的提取方法，包括以下步骤：
(1)按照实施例1的方法制备一批发酵液，取解脂耶氏酵母菌发酵生产得到的斑蝥黄发酵液30L，发酵液效价为5.15g/L；将发酵液升温至75℃保温30min；然后降温至40℃，使用细胞破碎及破壁，破壁压力140MPa，得破壁液；
(2)将破壁液用陶瓷膜浓缩，陶瓷膜运行压力0.43MPa，得7L浓缩液；
(3)对浓缩液进行喷雾干燥处理，喷干温度142℃，得到干物质1.54kg，效价106.6mg/g；水分：12％；
(4)干物质用10L乙酸乙酯萃取，萃取温度72℃，时间2h，共萃取三次；合并萃取液，过滤；
(5)蒸发浓缩萃取液至体积剩余2L；将浓缩液降温至15℃保温6h，过滤，得到斑蝥黄湿晶体143.2g。再经过35℃真空干燥16小时得到产品121.8g，含量97.34％。
实施例4
一种斑蝥黄发酵液的提取方法，包括以下步骤：
(1)按照实施例1的方法制备一批发酵液，取解脂耶氏酵母菌发酵生产得到的斑蝥黄发酵液30L，发酵液效价为5.06g/L；将发酵液升温至80℃保温30min；然后降温至35℃，使用细胞破碎及破壁，破壁压力120MPa，得破壁液；
(2)将破壁液用陶瓷膜浓缩，陶瓷膜运行压力0.39MPa，得8L浓缩液；
(3)对浓缩液进行喷雾干燥处理，喷干温度155℃，得到干物质1.03kg，效价153.6mg/g；水分：10％；
(4)干物质用10L乙酸乙酯萃取，萃取温度75℃，时间1h，共萃取三次；合并萃取液，过滤；
(5)蒸发浓缩萃取液至体积剩余2L；将浓缩液降温至25℃保温8h，过滤，得到斑蝥黄湿晶体140.4g。再经过50℃真空干燥8小时得到产品122.2g，含量96.29％。
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权利要求所述的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种斑蝥黄发酵液的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将解脂耶氏酵母菌发酵生产得到的斑蝥黄发酵液升温至50～70℃，保温30min，降温后用细胞破碎机破壁，得破壁液；
(2)将破壁液进行过滤浓缩，浓缩至破壁液体积的1/5～1/2，得到浓缩液；
(3)对浓缩液进行喷雾干燥处理，得到干物质；
(4)干物质用5～10ml/g的极性溶剂进行萃取，过滤，得萃取液；
(5)蒸发萃取液至斑蝥黄浓度≥50mg/ml后，控制5℃～30℃保温，过滤，真空干燥得到斑蝥黄。
2.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(1)中，降温至30～40℃，破壁压力100～175MPa。
3.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用膜过滤浓缩，所述膜采用陶瓷膜或平板膜，过滤压力0.3～0.45MPa。
4.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(3)中，喷雾干燥温度为130～160℃，干燥后的干物质水分≤10％。
5.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(4)中，极性溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸异丁酯或二氯甲烷。
6.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(4)中，萃取次数为2～4次，萃取液合并后浓缩。
7.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(5)中，保温时间为4～8h。
8.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步骤(5)中，干燥温度为35～50℃，真空度≤-0.1MPa，干燥时间8～16h。
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