CN1180089C

CN1180089C - β-胡萝卜素的提取方法

Info

Publication number: CN1180089C
Application number: CNB001166972A
Authority: CN
Inventors: 童海宝; 陈祖德; 徐大刚; 马海森; 陈惠芳; 蔡扬; 王营; 姜桢
Original assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Current assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: CN1331342A

Abstract

一种β-胡萝卜素的提取方法，是将发酵液过滤得到的湿菌丝体进行细胞破壁，固液分离后用脱水剂脱水，然后用溶剂提取β-胡萝卜素，提取液经结晶、真空干燥后得到β-胡萝卜素晶体。本发明大大简化了工艺流程，设备简单，操作易于控制，生产成本低，β-胡萝卜素产品纯度高，回收率高，可达90%以上。由于在整个工艺流程中都选用了适宜食品工业中应用的试剂，因此产品可在食品和医药行业中应用。

Description

β-胡萝卜素的提取方法

本发明涉及一种天然β-胡萝卜素的提取方法，更确切地说是涉及一种从生物发酵的菌体中提取天然β-胡萝卜素的方法。

在已有技术中，《食品与发酵工业》，Vol.23，No.6公开了一种发酵法β-胡萝卜素粉制剂的制备方法，该法是采用红酵母发酵，细胞破壁是采用酸-热结合法，破壁后细胞用丙酮浸提得色素浸提液，再经皂化和乙酸乙酯萃取，萃取液经浓缩，然后添加乳化剂乳化，再在600mmHg、温度50℃下真空干燥4小时，得β-胡萝卜素粉剂。

日本《食品と科学》1994年别册公开了一种从三孢布拉霉中提取β-胡萝卜素的方法，其工艺流程见附图。该提取方法β-胡萝卜素的回收率可达82％，但该提取方法工艺流程长，操作过程繁复，且在提取过程中使用了甲醇、氯仿、苯等有毒溶剂，影响了产品在食品和医药行业上的应用。

本发明的目的是提供一种天然β-胡萝卜素的提取方法，采用本发明的提取方法可以很简便地从三孢布拉霉中提取天然β-胡萝卜素产品。

本发明是这样实现的。本发明的天然β-胡萝卜素的提取方法包括如下操作步骤：

①将生物发酵液过滤，弃去滤液，得到湿菌丝体，

②湿菌丝体进行细胞破壁，

③破壁后的湿菌丝体固液分离，用甲醇或乙醇等脱水剂对湿菌丝体进行脱水，

④脱水后的菌丝体用溶剂提取β-胡萝卜素，所述的溶剂是乙醚、己烷、氯仿、乙酸乙酯、NY-70溶剂油及NY-90溶剂油，所述的用溶剂提取β-胡萝卜素是采用三级串联，流动方式为错流的提取方式，

⑤提取液经结晶、真空干燥后得到β-胡萝卜素晶体，所述的结晶方式是采用冷结晶方式，结晶温度是-10℃～-20℃。

本发明所述的提取方法，菌丝体细胞破壁是采用机械法，所述的机械法细胞破壁是指珠磨法、压榨法、高压匀浆法、超声波法。较佳的进行菌丝体细胞破壁的方法是采用珠磨法。

本发明所述的提取方法，脱水剂的加入量是湿菌丝体∶脱水剂＝1∶4～1∶16(重量比)。对湿菌丝体进行脱水最佳的脱水剂是乙醇，所述的乙醇的浓度是95～99.5％(体积)。

由于前述工序都是在水溶液中进行，菌丝体的细胞内外充满水分，若直接用有机溶剂萃取，其胞内产物不容易萃出，故在萃取操作之前必须进行菌丝体的脱水，以一种有机溶剂取代细胞内外的水分。本发明选用的脱水剂可以是甲醇或乙醇。但使用甲醇作脱水剂对操作人员的身体健康有一定的影响，而且也限制了产品在食品和医药行业上的应用。因此，脱水剂最好选用乙醇，浓度可以是95％至无水的乙醇，最好是95％乙醇。因为，95％的乙醇相对于无水乙醇其回收再利用更为方便，也更为经济。脱水方式采用逆流脱水方式，脱水效果更好。可采用一级、二级或多级脱水，本发明选用二级脱水。

本发明所述的提取方法，脱水后的菌丝体用溶剂提取β-胡萝卜素，溶剂的加入量是菌丝体∶溶剂＝1∶6～1∶24(重量比)。最佳的提取剂是NY-70溶剂油。

β-胡萝卜素可以溶于许多有机溶剂，本发明选用的提取β-胡萝卜素的溶剂是乙醚、己烷、氯仿、乙酸乙酯、溶剂油等。考虑到β-胡萝卜素绝大部分是作为食品和保健品广泛地应用于食品和医药行业，因此，该萃取剂最好是在食品工业上应用的萃取剂。故本发明选用了可在食品工业上应用的萃取剂NY-70和NY-90溶剂油。

本发明所述的提取方法，可以是顺流、逆流或错流萃取，可采用一级、二级或多级萃取，本发明最佳的用溶剂提取β-胡萝卜素萃取方法是采用三级串联，流动方式为错流的提取方式。

本发明所述的提取方法采用的结晶方式是冷结晶方式，结晶温度是-10℃～-20℃。在已有技术中，国内外所报道的β-胡萝卜素结晶方式都为蒸发浓缩结晶法。但化学工程选择结晶方式时视结晶溶质在溶液中的溶解度情况而定，其选择基本原则为：溶质的溶解度对温度有着明显影响，在相图上为一条较斜的曲线，采用冷冻结晶法；若影响不大或者没有影响，在相图上表示为一条与温度平行线，则应采用蒸发浓缩结晶法。本发明对β-胡萝卜素在不同温度下的溶解度进行了研究，发现β-胡萝卜素在溶剂油中的溶解度与温度有着明显的影响。因此，本发明的结晶方式采用冷结晶方式。冷结晶设备简单，操作简便，可获得粒度粗大的β-胡萝卜素晶体，有利于β-胡萝卜素产品的分离、干燥。本发明采用间隙自然冷却结晶，操作时只要将萃取液进行低温冷却结晶，分离后就可获得较纯的β-胡萝卜素结晶，母液即可作为下一次循环的萃取剂。萃取剂的循环利用，也省去了萃取剂的回收过程，每次只需补充少量损失的萃取剂即可。

分离后得到的β-胡萝卜素结晶产品其表面吸附着少量的萃取剂，故湿结晶必须进行干燥操作除去萃取剂。本发明采用真空干燥来除去残留的萃取剂，通过真空干燥后β-胡萝卜素结晶可以达到食品级要求，残留量符合国家食品添加剂FAO/WHO1995年要求的标准。

采用本发明的天然β-胡萝卜素的提取方法得到的β-胡萝卜素结晶产品纯度高，测试结果为100％以上(以C₄₀H₅₆计)，达到国外同类产品水平。β-胡萝卜素样品送国家轻工业局食品质量监督检测中心上海站检测，检测结果符合国家GB8821-88标准的各项指标，其中产品纯度为100.7％(以C₄₀H₅₆计)。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

一、采用本发明的β-胡萝卜素的提取方法同已有工艺相比，大大简化了工艺流程，设备简单，操作容易控制，β-胡萝卜素回收率高，可达90％以上，产品纯度高，是一个有发展前景的β-胡萝卜素分离纯化新工艺路线。

二、由于大大简化了工艺流程，降低了设备投资费用和操作费用，原材料的消耗费用也降低，因此，生产成本也大为下降。

三、革除了已有技术在提取过程时使用甲醇、氯仿、苯等有毒溶剂，脱水剂选用了95％乙醇，提取剂选用溶剂油，既有利于乙醇的回收利用，也不影响β-胡萝卜素产品在食品和医药行业上的应用。

四、本发明的β-胡萝卜素的提取方法涉及的溶剂和化学品种类少，大部分可以回收利用，因此，三废排放废水、废渣量少且易于处理，处理费用低，并且经过简单处理后的废渣是一种含有多种氨基酸的蛋白质，可作为高级饲料添加剂出售。

下面通过对本发明的具体实施例来进一步说明本发明，但实施例不是对本发明的限制。

实施例1：

采用三孢布拉霉菌(Blakeslea trispora)发酵后的发酵液，用离心机过滤得到菌丝体，取100g湿菌丝体配成10％水溶液，用珠磨机进行细胞破碎，破碎时间4分钟，细胞破碎率达98％，破碎后的菌丝体过滤，用400g无水乙醇进行两次逆流脱水，滤饼用NY-90溶剂油进行三级错流萃取，NY-90溶剂油的加入量是600g，萃取剂在-10℃下冷冻结晶20小时后，过滤得β-胡萝卜素晶体，再经过真空干燥得到β-胡萝卜素产品0.493g。β-胡萝卜素总的回收率是84.70％，β-胡萝卜素产品纯度为85.46％(以C₄₀H₅₆计)。

实施例2：

除三孢布拉霉湿菌丝体为1kg，脱水剂用95％(体积)乙醇，加入量为8kg，提取剂乙醚的加入量是16kg，萃取剂在-15℃下冷冻结晶20小时外，其它操作同实施例1，真空干燥后得β-胡萝卜素产品4.38g。β-胡萝卜素总的回收率是82.31％，β-胡萝卜素产品纯度为102.26％(以C₄₀H₅₆计)。

实施例3：

除脱水剂用95％(体积)乙醇，加入量为16kg，提取剂己烷的加入量是24kg，萃取剂在-20℃下冷冻结晶20小时外，其它操作同实施例1，真空干燥后得β-胡萝卜素产品5.52g，β-胡萝卜素总的回收率是88.49％，β-胡萝卜素产品纯度为103.34％(以C₄₀H₅₆计)。

实施例4：

除三孢布拉霉湿菌丝体为20kg，脱水剂用95％(体积)乙醇，加入量为120kg，NY-70溶剂油的加入量是240kg，萃取剂在-15℃下冷冻结晶20小时外，其它操作同实施例1，真空干燥后得β-胡萝卜素产品109.50g，β-胡萝卜素总的回收率是90.81％，β-胡萝卜素产品纯度为102.88％(以C₄₀H₅₆计)。

实施例5：

除三孢布拉霉湿菌丝体为1kg，脱水剂用95％(体积)乙醇，加入量为8kg，提取剂NY-70溶剂油的加入量是16kg，萃取剂在-15℃下冷冻结晶20小时外，其它操作同实施例1，真空干燥后得β-胡萝卜素产品4.85g。β-胡萝卜素总的回收率是83.52％，β-胡萝卜素产品纯度为103.13％(以C₄₀H₅₆计)。

Claims

1、一种β-胡萝卜素的提取方法，其操作步骤如下：

①将三孢布拉霉菌发酵液过滤，弃去滤液，得到湿菌丝体，

②湿菌丝体进行细胞破壁，

③破壁后的湿菌丝体固液分离，用脱水剂甲醇或乙醇对湿菌丝体进行脱水，

④脱水后的菌丝体用溶剂提取β-胡萝卜素，所述的溶剂是乙醚、己烷、氯仿、乙酸乙酯、NY-70溶剂油及NY-90溶剂油中的一种，所述的用溶剂提取β-胡萝卜素是采用三级串联，流动方式为错流的提取方式，

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的菌丝体细胞破壁采用的方法是机械法，所述的机械法细胞破壁是指珠磨法、压榨法、高压匀浆法、超声波法中的一种。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的菌丝体进行细胞破壁的方法是珠磨法。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱水剂的加入量是湿菌丝体∶脱水剂＝1∶4～1∶16(重量比)。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于破壁后的湿菌丝体固液分离后，用乙醇作为脱水剂对湿菌丝体进行脱水，所述的乙醇的浓度是95～99.5％(体积)。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱水后的菌丝体用溶剂提取β-胡萝卜素，溶剂的加入量是菌丝体∶溶剂＝1∶6～1∶24(重量比)。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的提取β-胡萝卜素的溶剂是NY-70溶剂油。