專利名稱：β－胡蘿卜素的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然β-胡蘿卜素的提取方法，更確切地說是涉及一種從生物發(fā)酵的霉菌中提取天然β-胡蘿卜素的方法。
在已有技術(shù)中，《食品與發(fā)酵工業(yè)》，Vol.23，No.6公開了一種發(fā)酵法β-胡蘿卜素粉制劑的制備方法，該法是采用紅酵母發(fā)酵，細胞破壁是采用酸-熱結(jié)合法，破壁后細胞用丙酮浸提得色素浸提液，再經(jīng)皂化和乙酸乙酯萃取，萃取液經(jīng)濃縮，然后添加乳化劑乳化，再在600mmHg、溫度50℃下真空干燥4小時，得β-胡蘿卜素粉劑。
日本《食品と科學》1994年第10期別冊公開了一種從三孢布拉霉中提取β-胡蘿卜素的方法，其工藝流程見附圖
。該提取方法β-胡蘿卜素的回收率可達82％，但該提取方法工藝流程長，操作過程繁復，且在提取過程中使用了甲醇、氯仿、苯等有毒溶劑，影響了產(chǎn)品在食品和醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種天然β-胡蘿卜素的提取方法，采用本發(fā)明的提取方法可以很簡便地從三孢布拉霉中提取天然β-胡蘿卜素產(chǎn)品。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。本發(fā)明的天然β-胡蘿卜素的提取方法包括如下操作步驟①將生物發(fā)酵液過濾，棄去濾液，得到濕菌絲體，②濕菌絲體進行細胞破壁，③破壁后的濕菌絲體固液分離，用甲醇或乙醇等脫水劑對濕菌絲體進行脫水，④脫水后的菌絲體用溶劑提取β-胡蘿卜素，所述的溶劑是乙醚、己烷、氯仿、乙酸乙酯、溶劑油，
⑤提取液經(jīng)結(jié)晶、真空干燥后得到β-胡蘿卜素晶體。
本發(fā)明所述的提取方法，菌絲體細胞破壁是采用機械法低而減少空壓機電耗，而攪拌漿葉采用混合性能好而能耗低的寬葉推進式較佳的進行菌絲體細胞破壁的方法是采用珠磨法。
本發(fā)明所述的提取方法，脫水劑的加入量是濕菌絲體∶脫水劑＝1∶4～1∶16(重量比)。對濕菌絲體進行脫水最佳的脫水劑是乙醇，所述的乙醇的濃度是95～99.5％(體積)。
由于前述工序都是在水溶液中進行，菌絲體的細胞內(nèi)外充滿水分，若直接用有機溶劑萃取，其胞內(nèi)產(chǎn)物不容易萃出，故在萃取操作之前必須進行菌絲體的脫水，以一種有機溶劑取代細胞內(nèi)外的水分。本發(fā)明選用的脫水劑可以是甲醇或乙醇。但使用甲醇作脫水劑對操作人員的身體健康有一定的影響，而且也限制了產(chǎn)品在食品和醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。因此，脫水劑最好選用乙醇，濃度可以是95％至無水的乙醇，最好是95％乙醇。因為，95％的乙醇相對于無水乙醇其回收再利用更為方便，也更為經(jīng)濟。脫水方式采用逆流脫水方式，脫水效果更好。可采用一級、二級或多級脫水，本發(fā)明選用二級脫水。
本發(fā)明所述的提取方法，脫水后的菌絲體用溶劑提取β-胡蘿卜素，溶劑的加入量是菌絲體∶溶劑＝1∶6～1∶24(重量比)。所述的提取β-胡蘿卜素的溶劑是NY-70和NY-90溶劑油的一種，最佳的提取劑是NY-70溶劑油。
β-胡蘿卜素可以溶于許多有機溶劑，本發(fā)明選用的提取β-胡蘿卜素的溶劑是乙醚、己烷、氯仿、乙酸乙酯、溶劑油等。考慮到β-胡蘿卜素絕大部分是作為食品和保健品廣泛地應(yīng)用于食品和醫(yī)藥行業(yè)，因此，該萃取劑最好是在食品工業(yè)上應(yīng)用的萃取劑。故本發(fā)明選用了可在食品工業(yè)上應(yīng)用的萃取劑NY-70和NY-90溶劑油。
本發(fā)明所述的提取方法，可以是順流、逆流或錯流萃取，可采用一級、二級或多級萃取，本發(fā)明最佳的用溶劑提取β-胡蘿卜素萃取方法是采用三級串聯(lián)，流動方式為錯流的提取方式。
本發(fā)明所述的提取方法采用的結(jié)晶方式是冷結(jié)晶方式，結(jié)晶溫度是-10℃～-20℃。在已有技術(shù)中，國內(nèi)外所報道的β-胡蘿卜素結(jié)晶方式都為蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法。但化學工程選擇結(jié)晶方式時視結(jié)晶溶質(zhì)在溶液中的溶解度情況而定，其選擇基本原則為溶質(zhì)的溶解度對溫度有著明顯影響，在相圖上為一條較斜的曲線，采用冷凍結(jié)晶法；若影響不大或者沒有影響，在相圖上表示為一條與溫度平行線，則應(yīng)采用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法。本發(fā)明對β-胡蘿卜素在不同溫度下的溶解度進行了研究，發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素在溶劑油中的溶解度與溫度有著明顯的影響。因此，本發(fā)明的結(jié)晶方式采用冷結(jié)晶方式。冷結(jié)晶設(shè)備簡單，操作簡便，可獲得粒度粗大的β-胡蘿卜素晶體，有利于β-胡蘿卜素產(chǎn)品的分離、干燥。本發(fā)明采用間隙自然冷卻結(jié)晶，操作時只要將萃取液進行低溫冷卻結(jié)晶，分離后就可獲得較純的β-胡蘿卜素結(jié)晶，母液即可作為下一次循環(huán)的萃取劑。萃取劑的循環(huán)利用，也省去了萃取劑的回收過程，每次只需補充少量損失的萃取劑即可。
分離后得到的β-胡蘿卜素結(jié)晶產(chǎn)品其表面吸附著少量的萃取劑，故濕結(jié)晶必須進行干燥操作除去萃取劑。本發(fā)明采用真空干燥來除去殘留的萃取劑，通過真空干燥后β-胡蘿卜素結(jié)晶可以達到食品級要求，殘留量符合國家食品添加劑GT-26標準。
采用本發(fā)明的天然β-胡蘿卜素的提取方法得到的β-胡蘿卜素結(jié)晶產(chǎn)品純度高，測試結(jié)果為100％以上，達到國外同類產(chǎn)品水平。β-胡蘿卜素樣品送國家輕工業(yè)局食品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心上海站檢測，檢測結(jié)果符合國家GB8821-88標準的各項指標，其中產(chǎn)品純度為100.7％(以C40H56計)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
一、采用本發(fā)明的β-胡蘿卜素的提取方法同已有工藝相比，大大簡化了工藝流程，設(shè)備簡單，操作容易控制，β-胡蘿卜素回收率高，可達90％以上，產(chǎn)品純度高，是一個有發(fā)展前景的β-胡蘿卜素分離純化新工藝路線。
二、由于大大簡化了工藝流程，降低了設(shè)備投資費用和操作費用，原材料的消耗費用也降低，因此，生產(chǎn)成本也大為下降。
三、革除了已有技術(shù)在提取過程時使用甲醇、氯仿、苯等有毒溶劑，脫水劑選用了95％乙醇，提取劑選用溶劑油，既有利于乙醇的回收利用，也不影響β-胡蘿卜素產(chǎn)品在食品和醫(yī)藥行業(yè)上的應(yīng)用。
四、本發(fā)明的β-胡蘿卜素的提取方法涉及的溶劑和化學品種類少，大部分可以回收利用，因此，三廢排放廢水、廢渣量少且易于處理，處理費用低，并且經(jīng)過簡單處理后的廢渣是一種含有多種氨基酸的蛋白質(zhì)，可作為高級飼料添加劑出售。
下面通過對本發(fā)明的具體實施例來進一步說明本發(fā)明，但實施例不是對本發(fā)明的限制。
實施例1采用三孢布拉霉菌(Blakeslea trispora)發(fā)酵后的發(fā)酵液，用離心機過濾得到菌絲體，取100g濕菌絲體配成10％水溶液，用珠磨機進行細胞破碎，破碎時間4分鐘，細胞破碎率達98％，破碎后的菌絲體過濾，用400mL無水乙醇進行兩次逆流脫水，濾餅用NY-90溶劑油進行三級錯流萃取，NY-90溶劑油的加入量是600mL，萃取劑在-10℃下冷凍結(jié)晶20小時后，過濾得β-胡蘿卜素晶體，再經(jīng)過真空干燥得到β-胡蘿卜素產(chǎn)品0.493g。β-胡蘿卜素總的回收率是84.70％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為85.46％(以C40H56計)。
實施例2除三孢布拉霉?jié)窬z體為1kg，脫水劑用95％(體積)乙醇，加入量為8kg，提取劑乙醚的加入量是16kg，萃取劑在-15℃下冷凍結(jié)晶20小時外，其它操作同實施例1，真空干燥后得β-胡蘿卜素產(chǎn)品4.38g。β-胡蘿卜素總的回收率是82.31％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為102.26％(以C40H56計)。
實施例3除脫水劑用95％(體積)乙醇，加入量為16kg，提取劑己烷的加入量是24kg，萃取劑在-20℃下冷凍結(jié)晶20小時外，其它操作同實施例1，真空干燥后得β-胡蘿卜素產(chǎn)品5.52g，β-胡蘿卜素總的回收率是88.49％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為103.34％(以C40H56計)。
實施例4除三孢布拉霉?jié)窬z體為20kg，脫水劑用95％(體積)乙醇，加入量為120kg，NY-70溶劑油的加入量是240kg，萃取劑在-15℃下冷凍結(jié)晶20小時外，其它操作同實施例1，真空干燥后得β-胡蘿卜素產(chǎn)品109.50g，β-胡蘿卜素總的回收率是90.81％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為102.88％(以C40H56計)。
實施例5除三孢布拉霉?jié)窬z體為1kg，脫水劑用95％(體積)乙醇，加入量為8kg，提取劑NY-70溶劑油的加入量是16kg，萃取劑在-15℃下冷凍結(jié)晶20小時外，其它操作同實施例1，真空干燥后得β-胡蘿卜素產(chǎn)品4.85g。β-胡蘿卜素總的回收率是83.52％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為103.13％(以C40H56計)。
權(quán)利要求
1.一種β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于該提取方法包括如下操作步驟①將生物發(fā)酵液過濾，棄去濾液，得到濕菌絲體，②濕菌絲體進行細胞破壁，③破壁后的濕菌絲體固液分離，用脫水劑甲醇或乙醇對濕菌絲體進行脫水，④脫水后的菌絲體用溶劑提取β-胡蘿卜素，所述的溶劑是乙醚、己烷、氯仿、乙酸乙酯、溶劑油，⑤提取液經(jīng)結(jié)晶、真空干燥后得到β-胡蘿卜素晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的菌絲體細胞破壁采用的方法是機械法，所述的機械法細胞破壁是指珠磨法、壓榨法、高壓勻漿法、超聲波法中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的菌絲體進行細胞破壁的方法是珠磨法。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脫水劑的加入量是濕菌絲體∶脫水劑＝1∶4～1∶16(重量比)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于破壁后的濕菌絲體固液分離后，用乙醇作為脫水劑對濕菌絲體進行脫水，所述的乙醇的濃度是95～99.5％(體積)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的脫水后的菌絲體用溶劑提取β-胡蘿卜素，溶劑的加入量是菌絲體∶溶劑＝1∶6～1∶24(重量比)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的提取β-胡蘿卜素的溶劑是NY-70和NY-90溶劑油的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的提取β-胡蘿卜素的溶劑是NY-70溶劑油
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的用溶劑提取β-胡蘿卜素是采用三級串聯(lián)，流動方式為錯流的提取方式。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的結(jié)晶方式是采用冷結(jié)晶方式，結(jié)晶溫度是-10℃～-20℃。
全文摘要
一種β－胡蘿卜素的提取方法,是將發(fā)酵液過濾得到的濕菌絲體進行細胞破壁,固液分離后用脫水劑脫水,然后用溶劑提取β－胡蘿卜素,提取液經(jīng)結(jié)晶、真空干燥后得到β－胡蘿卜素晶體。本發(fā)明大大簡化了工藝流程,設(shè)備簡單,操作易于控制,生產(chǎn)成本低,β－胡蘿卜素產(chǎn)品純度高,回收率高,可達90%以上。由于在整個工藝流程中都選用了適宜食品工業(yè)中應(yīng)用的試劑,因此產(chǎn)品可在食品和醫(yī)藥行業(yè)中應(yīng)用。
文檔編號C12P23/00GK1331342SQ0011669
公開日2002年1月16日 申請日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者童海寶, 陳祖德, 徐大剛, 馬海森, 陳惠芳, 蔡揚, 王營, 姜楨 申請人:上海化工研究院