CN116396199A - 一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，利用解耶氏酵母作为菌种发酵，并通过破壁、过滤、超临界萃取、活性炭或者白土脱色、色谱分离、蒸发浓缩、有机溶剂结晶、离心干燥工艺进行提取纯化得到含量98.5％以上的虾青素结晶体，同时在生产过程中也可加工获得含量为15％纯度虾青素粉末和含量为50％虾青素粉末。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，具体属于虾青素的
背景技术
虾青素是自然界中抗氧化活性最强的脂溶性类胡萝卜素化合物，通常存在于各种海洋细菌、藻类和水生动物中。虾青素能够保护细胞、脂质和膜脂蛋白免受氧化损伤；虾青素还具有抗衰老、抗炎、抗癌、抑制幽门螺旋杆菌感染、激活免疫应答、改善记忆力等特性，已经被广泛的应用于食品、药品、保健品、化妆品和饲料等领域，其全球年需求量已经达到250吨，销售额接近4.5亿美元，到2025年有望达到25亿美元，具有极高的经济与应用价值。
目前，市场发酵法生产虾青素多以红法夫酵母为主，但是发酵获得的虾青素的纯度过低，无法满足生产需求。
解脂耶氏酵母含有丰富的合成类胡萝卜素化合物前体原料乙酰辅酶A，且其细胞内积累有大量的脂质且不产生内毒素，这些特性使解脂耶氏酵母成为生物合成虾青素的优良底盘菌，本发明通过利用解脂耶氏酵母或者酿酒酵母生产虾青素的提取纯化工艺，虾青素的纯度高达98.5％，且同时可满足于15％纯度和50％纯度的产品。生产工艺简单，可应用于大规模生产。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，可同时满足15％纯度、50％纯度和98.5％以上纯度虾青素产品的生产，最终通过结晶方式可生产98.5％以上含量的高纯度虾青素晶体。
本发明的技术方案如下：
本发明的目的在于提供一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，解耶氏酵母表达培养生物发酵法通过破壁、过滤、超临界萃取、脱色、色谱分离、蒸发浓缩、有机溶剂结晶和离心干燥进行提取纯化，最终得到含量98.5％以上的虾青素结晶体。
进一步的，所述发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，包括如下步骤：
(1)解脂耶氏酵母为菌种发酵虾青素的发酵液，酵液放罐后进行发酵液破壁处理，破壁同时加入丁基羟基茴香醚防氧化剂；
(2)破壁后的虾青素发酵液进行过滤除菌；
(3)过滤后的发酵液通过超临界二氧化碳萃取，提高虾青素纯度至15％以上，通过喷雾干燥产出纯度15％以上纯度虾青素粉末；
(4)经过超临界萃取后的虾青素液体通过简单脱色处理继续提纯；
(5)简单脱色后的虾青素液体通过碳18反向色谱装置再进一步提纯，纯度提高至50％以上；
(6)经色谱分离后得到的纯度50％以上的虾青素液体通过蒸发去除水分、有机溶剂和容易挥发杂质；
(7)蒸发后的虾青素液体投入到结晶罐中，加入质量分数为98％以上浓度的石油醚或者二氯甲烷进行降温结晶，结晶温度降到10℃以下，结晶时加入纯度95％以下的虾青素晶体作为晶种，结晶24小时以上；
(8)结晶后的虾青素经离心机离心后进行干燥，得到最终虾青素晶体。
进一步的，所述步骤(1)中发酵液的破壁处理分别采用化学破壁、机械破壁或者生物破壁，其中，化学破壁利用酸调节发酵液pH至4.0～4.5；所述机械破壁在100MP以上进行高压均质；所述生物破壁在发酵液中加入溶菌酶。
进一步的，所述步骤(1)抗氧化剂丁基羟基茴香醚的添加量是发酵液中虾青素总含量的0.2％。
进一步的，所述步骤(2)中过滤除菌采用陶瓷膜过滤或板框过滤。
进一步的，所述步骤(5)中简单脱色采用活性炭或者活性白土进行脱色提纯。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：通过解耶氏酵母培养生物发酵法产虾青素，同时通过破壁、过滤、超临界萃取、活性炭或者白土脱色、色谱分离、蒸发浓缩、有机溶剂结晶、离心干燥工艺进行提取纯化，能够得到含量98.5％以上的虾青素结晶体，此外，还可以同时生产加工15％纯度虾青素粉末和50％虾青素粉末。
附图说明
图1为本发明虾青素生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合较佳实施例对本发明做进一步的说明，在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值；对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，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。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本申请中解脂耶氏酵母菌(ATCC编号MAY-2613，购自ATCC)，。
实施例1
发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，具体包括如下步骤：
(1)利用解脂耶氏酵母为菌种发酵虾青素的发酵液，酵液放罐后开启搅拌加入盐酸或者硫酸调节pH至4.0～4.5进行化学破壁处理，破壁同时加入丁基羟基茴香醚(BHA)防氧化剂，丁基羟基茴香醚的添加量为发酵液中虾青素总含量的0.2％；
(2)破壁后的虾青素发酵液通过板框过滤除菌；
(3)过滤后的发酵液通过超临界二氧化碳萃取，提高虾青素纯度至15％以上，此时，如果不需要进行下一步提纯，就可以通过喷雾干燥产出纯度15％以上纯度虾青素粉末；
(4)若需要下一步提纯，则将经过超临界二氧化碳萃取后的虾青素液体通过活性炭脱色处理；
(5)活性炭脱色后的虾青素液体通过碳18反向色谱装置再进一步提纯，此时纯度可以提高到50％以上，如果不需要后续结晶，则可以进行喷雾干燥得到50％虾青素粉末；
(6)色谱分离后得到虾青素液体通过蒸发去除水分、有机溶剂和容易挥发杂质；
(7)蒸发后的虾青素液体投入到结晶罐中，加入质量分数为98％以上浓度的石油醚进行降温结晶，结晶温度降到10℃以下，结晶时加入纯度95％以下的虾青素晶体作为晶种，结晶24小时以上；
(8)结晶后的虾青素经离心机离心后进行干燥，得到最终虾青素晶体，虾青素晶体纯度可高度98.5％以上。
实施例2
发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，具体包括如下步骤：
(1)利用解脂耶氏酵母为菌种发酵虾青素的发酵液，酵液放罐后开启搅拌加入溶菌酶进行发酵液生物破壁，破壁同时加入丁基羟基茴香醚(BHA)防氧化剂，丁基羟基茴香醚的添加量为发酵液中虾青素总含量的0.2％；除此之外，还可采用机械破壁方法，在发酵罐中营造100MP以上进行高压均质破壁；
(2)破壁后的发酵液利用陶瓷膜过滤除菌；
(3)过滤后的发酵液通过超临界二氧化碳萃取，提高虾青素纯度至15％以上，此时，如果不需要进行下一步提纯，就可以通过喷雾干燥产出纯度15％以上纯度虾青素粉末；
(4)经过超临界萃取后的虾青素采用活性白土进行脱色处理；
(5)经过脱色后的虾青素液体通过碳18反向色谱装置再进一步提纯，此时纯度可以提高到50％以上，如果不需要后续结晶，则可以进行喷雾干燥得到50％虾青素粉末；
(6)经过色谱分离后得到虾青素液体通过蒸发浓缩去除水分、有机溶剂以及易挥发杂质；
(7)蒸发后的虾青素液体投入到结晶罐中，并加入加入质量浓度98％以上的二氯甲烷进行降温结晶，结晶温度为10℃以下，结晶时加入高纯度95％以下纯度的虾青素晶体作为晶种，结晶24小时以上；
(8)结晶后的虾青素经离心机离心后进行干燥，得到高纯度的虾青素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要工艺特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，其特征在于，解耶氏酵母表达培养生物发酵法通过破壁、过滤、超临界萃取、脱色、色谱分离、蒸发浓缩、有机溶剂结晶和离心干燥进行提取纯化，最终得到含量98.5％以上的虾青素结晶体。
2.如权利要求1所述的一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)解脂耶氏酵母为菌种发酵虾青素的发酵液，酵液放罐后进行发酵液破壁处理，破壁同时加入丁基羟基茴香醚防氧化剂；
(2)破壁后的虾青素发酵液进行过滤除菌；
(3)过滤后的发酵液通过超临界二氧化碳萃取，提高虾青素纯度至15％以上，通过喷雾干燥产出纯度15％以上纯度虾青素粉末；
(4)经过超临界萃取后的虾青素液体通过简单脱色处理继续提纯；
(5)简单脱色后的虾青素液体通过碳18反向色谱装置再进一步提纯，纯度提高至50％以上；
(6)经色谱分离后得到的纯度50％以上的虾青素液体通过蒸发去除水分、有机溶剂和容易挥发杂质；
(7)蒸发后的虾青素液体投入到结晶罐中，加入质量分数为98％以上浓度的石油醚或者二氯甲烷进行降温结晶，结晶温度降到10℃以下，结晶时加入纯度95％以下的虾青素晶体作为晶种，结晶24小时以上；
(8)结晶后的虾青素经离心机离心后进行干燥，得到最终虾青素晶体。
3.如权利要求2所述的一种虾青素的发酵生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中发酵液的破壁处理分别采用化学破壁、机械破壁或者生物破壁，其中，化学破壁利用酸调节发酵液pH至4.0～4.5；所述机械破壁在100MP以上进行高压均质；所述生物破壁在发酵液中加入溶菌酶。
4.如权利要求2所述的一种虾青素的发酵生产方法，其特征在于，所述步骤(1)抗氧化剂丁基羟基茴香醚的添加量是发酵液中虾青素总含量的0.2％。
5.如权利要求2所述的一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，其特征在于，所述步骤(2)中过滤除菌采用陶瓷膜过滤或板框过滤。
6.如权利要求2所述的一种发酵法生产虾青素的提取纯化工艺，其特征在于，所述步骤(5)中简单脱色采用活性炭或者活性白土进行脱色提纯。
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2023
- 2023-04-06 CN CN202310361699.3A patent/CN116396199A/zh active Pending
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