[发明专利]从雨生红球藻中提取总虾青素的固相萃取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种虾青素的固相萃取方法，具体涉及一种从雨生红球藻中提取虾青素的固相萃取方法。属于分离富集化学的固相萃取工艺技术领域。 

背景技术

虾青素（Astanxantin）是一种具有邻羟基酮结构的类胡萝卜素，其化学名称为3,3-二羟基-4，4-二酮基-β, β′-胡萝卜素，分子式为C₄₀H₅₂O₄，相对分子量为596.86，纯虾青素是暗红棕色晶体，熔点224℃，不溶于水，能溶于大多数有机溶剂。

虾青素具有超强的抗氧化性和清除自由基的能力，远远超过β-胡萝卜素（约为10倍）、维生素E（约为550倍），被誉为“超级维生素E”和“健康软黄金”。临床及动物学实验表明虾青素具有良好的抗炎、抗肿瘤、抗衰老、保护皮肤、增强机体免疫、预防心血管疾病、维护眼睛健康、提高动物的繁殖力等多方面重要的生物学功能。

除此之外，虾青素还具有显著的着色性能，目前主要作为水产品、禽蛋、观赏动物养殖和畜牧产品的着色剂。因此虾青素在食品、医药、化妆品、保健品和饲料等行业具有非常大的应用潜力，市场前景广阔。全球虾青素产量每年不超过4吨，国际市场天然虾青素的价格在3500美元/公斤以上（NatuRose (astaxanthin) powder）。

我国天然虾青素的生产目前还处于初级阶段，大量工作主要集中在实验室研究水平。国内虾青素粉（虾青素含量为2～3%）的市场价格为3500元/公斤。因此虾青素的生产具有很大的市场潜力。

商品虾青素的生产主要有两种途径，一是人工化学合成，二是生物提取。

目前，化学合成虾青素在市场上还占据着主导地位，主要供应商有Roche及BASF等公司。但是，采用人工化学合成方法生产虾青素必须面对生产过程中所产生的环境污染问题，另外其产品中还含有不能被人体和动物体所利用的非天然异构体。随着科技的发展、人们生活水平的提高和环保意识的增强，化学合成虾青素在食品、饲料、医药品及化妆品上的应用受到很大的限制，例如美国食品与药物管理局(FDA)仅批准反式结构的虾青素用于水产养殖的添加剂，不允许任何化学合成产品进入保健食品市场。因此，从含虾青素的生物原料中提取天然虾青素已经引起国内外商家的高度关注。

虾青素在生物界分布较为广泛，特别是水产动物如虾、蟹和鱼等，以及鸟类的羽毛中，作为生产原料，人们多采用甲壳动物的壳，酵母菌、藻类和虾青素生产菌。雨生红球藻中虾青素的含量可高达细胞干重的2.0-3.0％，被看作是天然虾青素的“浓缩品”， 其所含的虾青素无论从含量、结构、生物可利用性，还是从游离虾青素所占的比例上讲，都具有很强的竞争优势，被公认为是自然界中虾青素的最佳来源。在虾青素含量较高的生物体中，如雨生红球藻、红发夫酵母、短杆菌等，虾青素大多数是以酯类形式存在，如雨生红球藻中就含有70%的单酯和25%的双酯形式的虾青素。

虾青素提取的研究主要涉及破孢、粗提、纯化、皂化和结晶等五阶段。目前报道较多的破孢法有：匀浆法（以水为介质，破壁22min）、冻融温差法（水介质中，- 70℃，处理2次，每次12h）、超声波法（功率400W，超声处理300次，每次5 s）和微波法等，另外还有资料报导采用直接研磨法、液氮低温研磨法、负压空化法和高压均质法等。不同的方法，提取率存在一定差异，以直接研磨法最好，但太过耗时，不利于工业化生产，而负压空化法明显优于其它方法。

目前，国内虾青素提取的研究主要集中在粗提工艺的探索，已报导的方法有碱解法、酸提法和溶剂萃取法等。通常是采用各种非极性或弱极性的溶剂，如植物油，有机溶剂，超临界流体等方法进行萃取，其工艺简单、无需特殊设备，但存在浸提时间长、提取的纯度和效率低，而且有机溶剂的残留问题影响了其在食品和药品等对安全性要求较高领域的应用。

油溶法提取虾青素所用的油脂主要为可食用油脂类，最常见的是大豆油，也可用鱼油。油溶法的优点是产品安全，提取效率高，而其缺点是提取物不易与高沸点的油分离，产品浓度不高，应用范围受到限制。若要进一步纯化，需要采用层析或分子蒸馏等方法。

低沸点有机溶剂是一类提取虾青素的有效溶剂。由于选择的萃取剂沸点低，故可借助蒸馏技术将溶剂回收而循环利用，并可得到浓度较大的虾青素油。常见的溶剂有丙酮、乙醇、氯仿、二氯甲烷等，可单独使用也可将不同的溶剂按一定比例混合使用。