[发明专利]从含有胡萝卜素的原料中提取胡萝卜素的方法

说明书

本发明涉及一种从含有胡萝卜素的原料、特别是从生物学来源的脂肪和油中提取胡萝卜素的方法。

尽管本发明将主要通过胡萝卜素的例子进行解释，但术语“胡萝卜素”不仅包括胡萝卜素的异构体，而且包括类胡萝卜素。

按照IUPAC的定义，类胡萝卜素是具有共轭双键且包含3-8个(甚至更多)异戊二烯部分的脂族或脂族-脂环族结构的化合物。

类胡萝卜素是植物和动物中最广泛存在的一类最重要的天然产物质。它们是脂溶性的、不含氮的、黄色至紫色的物质，其中连续排列的异戊二烯部分以及由此的共轭双键的发色聚集使得产生颜色。所有的类胡萝卜素都是多烯，它们在浓硫酸中的溶液显示出兰色。

胡萝卜素是已知时间最长的类胡萝卜素。它由H.Wackenroder(于1831年)第一次从胡萝卜中分离出来。在其发现了大约100年后，Kuhn于1931年发现，天然产的胡萝卜素由三种异构体组成，他将它们命名为α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素。在胡萝卜的未经处理的胡萝卜素中，它们所占的比例分别为15％、85％和0.1％。自从P.Karrer和H.H.Inhoffen(1950年)首次合成类胡萝卜素以来，在类胡萝卜素的商业合成领域中开始得到迅速发展。

这三种胡萝卜素异构体都具有相同的基本结构，包括在一个分子末端上的一个β-紫罗酮环结构、9个共轭双键和8个分支。它们仅在另一个分子末端的结构上有所不同。

根据其来源，胡萝卜素是结构异构的多烯烃C₄₀H₅₆：全反式-α-胡萝卜素、全反式-β-胡萝卜素、全反式-γ-胡萝卜素的不同混合物。根据加工和起始物质，也可能存在顺式异构体。

胡萝卜素不仅存在于胡萝卜中，而且存在于其他许多植物中，并且特别是与叶绿素一起被看作是最常见的植物着色剂。胡萝卜素以或多或少提高的浓度存在于植物油中。胡萝卜素在棕榈油中的含量特别高，范围从0.05-0.2％。

粗制胡萝卜素是一种暗铜色至朱红色的蜡状稠度的结晶粉末。其溶液颜色为黄色至橙色。

β-胡萝卜素是动物和植物中最常见的胡萝卜素。它形成深紫色棱晶(从苯/甲醇中结晶)或多面体(从石油醚中)。其在19℃下在二硫化碳中的溶解度(g/100cm³溶剂)为5.5；在苯中为0.35；在石油醚中为0.1；在乙醇中为0.008。它是非旋光的。α-胡萝卜素形成深紫色棱晶(从苯/甲醇中)或多面体(从石油醚中)。它是旋光的，比β-胡萝卜素更易溶解。γ-胡萝卜素形成深红色棱晶(从苯/甲醇中)。它是非旋光的，也比β-胡萝卜素更易溶解。

胡萝卜素以下列制剂的形式进行买卖：装在真空安瓿中的结晶β-胡萝卜素；约80％的技术结晶的胡萝卜素；约3％的粉末形式的胡萝卜素浓缩物；约0.3-0.5％的存在于植物油中的胡萝卜素溶液。

作为多烯烃的胡萝卜素在四氢呋喃、二硫化碳、苯、氯仿和油中显示出良好的溶解性，而在醚和石油醚中的溶解性较低。所有的胡萝卜素均不溶于水。在生物学来源的脂肪和油中，它们的溶解度一般为2-3％。几乎所有的胡萝卜素都具有高熔点(例如β-胡萝卜素的熔点为183℃)。它们对酸、氧和光照敏感。

胡萝卜素作为抗氧剂和天然着色剂，在营养技术学中有重要地位。它们主要用于着色脂肪和油、富含维生素的人造奶油、营养制剂以及药物，作为添加剂加入到饲养小动物的浓缩饲料中，或者加入到冰淇淋或冰冻果子露和奶制品中。

类胡萝卜素是烃或与烃密切相关的化合物，是显著亲脂性的。(多烯醇型的类胡萝卜素能较好地溶于醇和丙酮。)全反式形式以及相应的顺式化合物不溶解。类胡萝卜素实际上几乎仅以溶解状态存在于细胞的脂质颗粒中，为此它们有时也被称之为脂色素着色剂。它们可以仅借助于亲脂性溶剂而从干燥的细胞物质中提取出来。我们的营养植物的类胡萝卜素，例如番茄的番茄红素，富集在用它们制备的食物的脂肪小球中，这与其亲脂特性是相适合的，这是一个普通常识。

H.V.Euler(于1928年)认识到了胡萝卜素的性质是前维生素A。β-胡萝卜素与维生素A有关，后者可以认为是伴随着两分子水的加入导致胡萝卜素的中心C＝C双键断裂而形成的。维生素A的生物合成看来也是以这种方式开展的。至少在大多数情况下，动物体能够将胡萝卜素、尤其是β-胡萝卜素转化成维生素A，因为通过容易地得到含有胡萝卜素的食物就可能改善维生素A缺乏状况，这是值得研究的。