專利名稱：一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，屬于化學(xué)制藥領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
番茄紅素是一種天然的色素，含40個(gè)碳的多烯化合物，由11個(gè)共軛及2 個(gè)非共軛碳碳雙鍵組成的直鏈型碳?xì)浠衔?，存在全反式和許多順式異構(gòu)體， 常見的順式異構(gòu)體如，5-順，9-順，13-順，15-順，全反式和順式番茄紅素的 化學(xué)性質(zhì)和在人體的生物利用度是不一樣的， 一般認(rèn)為全反式具有更大的生理 活性，由于天然存在的番茄紅素主要是全反式的。由于番茄紅素本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 使其在加工、儲(chǔ)存過程中很容易發(fā)生氧化降解和異構(gòu)化成順式結(jié)構(gòu)，從而使獲 得高純度全反式番茄紅素變得困難。
目前生產(chǎn)番茄紅素工藝有從西紅柿中提取、化學(xué)合成、生物發(fā)酵三種方法。 其中利用三孢布拉氏霉菌在阻斷劑存在下發(fā)酵法生產(chǎn)番茄紅素，目前已實(shí)現(xiàn)了 工業(yè)化生產(chǎn)，具有產(chǎn)品天然、成本較低、純度高、環(huán)保壓力小等優(yōu)點(diǎn)，正逐步 取代化學(xué)合成法和西紅柿提取法。
從三孢布拉氏霉菌中提取番茄紅素，專利CN1760282A特征在于濕菌絲體乙 醇脫水處理后，經(jīng)真空千燥、粉碎，用超臨界二氧化碳流體萃取得到含量大于 3%番茄紅素油樹脂，溶于乙酸乙酯中，滴加乙醇得到番茄紅素含量60%的結(jié)晶番 茄紅素產(chǎn)品，該工藝缺點(diǎn)是不能獲得高純度的產(chǎn)品。專利CN1528906A利用離心 或板框壓濾收集的濕菌絲體，經(jīng)真空加熱干燥得干菌絲粉，有機(jī)溶劑萃取，萃取液濃縮后加入乙醇析晶，得40%番茄紅素的結(jié)晶粗品，經(jīng)氯仿多次重結(jié)晶得 含量大于90%的番茄紅素精品。該工藝中加熱干燥耗時(shí)較長(zhǎng)，易導(dǎo)致番茄紅素 氧化降解和異構(gòu)化，重結(jié)晶過程中采用的氯仿也易導(dǎo)致番茄紅素異構(gòu)化，且溶 劑本身毒性較大。專利CN1617934A、 CN1197972C中天然生物合成原料(發(fā)酵培 養(yǎng)基)用醇處理(除去醇溶的親脂性物質(zhì)及不同比例的水)，干燥、裂解后用酯 類溶劑萃取，萃取液濃縮后加入醇沉淀，番茄紅素析晶。由于菌絲體含大量水， 干燥過程及隨后的提取液濃縮過程造成番茄紅素被氧化、損失或異構(gòu)化使全反 式比例下降，并且番茄紅素在酯類溶劑中溶解度較小，提取需要使用大量溶劑， 增加了產(chǎn)品成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，該制備 方法能夠獲得具有更好生物利用度的高純度全反式番茄紅素。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是該制備方法包括以下步驟(l)將發(fā)酵料液過濾得 到菌絲體；(2)在菌絲體中加入極性有機(jī)溶劑研磨破壁，過濾除去極性有機(jī)溶劑; (3)菌絲體加低沸點(diǎn)石油系有機(jī)溶劑作脫油劑，去除菌絲體油脂成分和所含的少 量e-胡蘿卜素等雜質(zhì)；(4)菌絲體加低沸點(diǎn)石油系有機(jī)溶劑作萃取劑，固液萃 取菌絲體中番茄紅素；(5)萃取液冷卻析晶；(6)過濾，經(jīng)真空干燥后得高純度 全反式的番茄紅素晶體；(7)脫油液、析晶母液合并后濃縮，冷卻結(jié)晶后得番茄 紅素粗品，經(jīng)重結(jié)晶后得純化的番茄紅素晶體。
本發(fā)明所述的細(xì)胞破壁采用籃式研磨機(jī)加液研磨的方法。 本發(fā)明所述的極性有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮。本發(fā)明所述的菌絲體極性有機(jī)溶劑的重量比為1: (1-20)。
本發(fā)明所述的加液研磨溫度為0 40°C，研磨時(shí)間為5 60分鐘。
本發(fā)明所述的菌絲體脫油劑的重量比為l: (1-20)。
本發(fā)明所述脫油浸出溫度為-5 20°C 。
本發(fā)明所述的菌絲體:'萃取劑的重量比為1: (5-100)。
本發(fā)明所述萃取溫度為20 70°C，所述萃取時(shí)間為5 120分鐘，所述萃 取次數(shù)為1-3次。
本發(fā)明萃取液冷卻析晶溫度為-10 l(TC 。 本發(fā)明具有以下有益效果
(1) 省略菌絲體的干燥工藝，避免番茄紅素受熱氧化降解和異構(gòu)化。
(2) 加液研磨工藝起到很好的脫水、去雜、細(xì)胞破壁效果。
(3) 菌絲體低溫脫油工藝，方便了后續(xù)的萃取純化分離操作。
(4) 番茄紅素異構(gòu)化程度較低，冷結(jié)晶方法避免了番茄紅素受熱氧化降解 和異構(gòu)化，同時(shí)減少了溶劑損耗。
(5) 獲得的番茄紅素結(jié)晶純度好，番茄紅素含量超過97%，其中全反式結(jié)構(gòu) 含量超過90%。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將未經(jīng)干燥的菌絲體加極性有機(jī)溶劑進(jìn)行研磨，對(duì)細(xì)胞充分破壁處 理，極性有機(jī)溶劑(甲醇、乙醇、丙酮)可以除掉細(xì)胞內(nèi)外的水分，增加有機(jī) 溶劑的滲透性，減少萃取傳質(zhì)阻力，同時(shí)可以除掉一些醇溶性雜質(zhì)。釆用籃式 研磨機(jī)，以極性有機(jī)溶劑(與水混溶)作研磨介質(zhì)，根據(jù)需要，用量可在菌絲體與溶劑重量比l: (1-20)變動(dòng)，溫度為0 4(TC，研磨時(shí)間在5 60分鐘變
動(dòng)。優(yōu)選采用無水乙醇，菌絲體乙醇的重量比為1: 5， 0 5。C研磨15分鐘，
操作1 3次，可以較好地除掉菌絲體水分，避免濕菌絲體干燥過程受熱導(dǎo)致番
茄紅素發(fā)生降解和異構(gòu)化，并達(dá)到充分破壁效果。
三孢布拉氏霉菌胞內(nèi)外含有大量油脂性物質(zhì)和少量脂溶性的e -胡蘿卜素 及其它類胡蘿卜素，對(duì)同樣脂溶性的番茄紅素分離提取帶來困難。選擇適當(dāng)?shù)?溶劑，使其對(duì)油脂性物質(zhì)和e -胡蘿卜素等其它類胡蘿素具有較大的溶解度，而 對(duì)番茄紅素具有相對(duì)小的溶解度，以除掉油脂性物質(zhì)和e-胡蘿卜素等其它類胡 蘿卜素是非常重要。本發(fā)明采用菌絲體低溫脫油工藝，即利用低沸點(diǎn)石油系溶 劑(正己烷、環(huán)己烷)在低溫狀態(tài)下與油脂類物質(zhì)混溶，對(duì)番茄紅素溶解度較
小，而對(duì)P-胡蘿卜素溶解度相對(duì)較大，菌絲體脫油劑的重量比為1: (1-20)， 脫油浸出溫度為-5 20°C，優(yōu)選的脫油劑用量為菌絲體脫油劑的重量比為l:
3，浸出溫度為o 5t:，可以溶解除去菌絲體中大部分油脂類雜質(zhì)和e-胡蘿卜
素雜質(zhì)，減輕了后續(xù)萃取純化壓力。
番茄紅素在有機(jī)溶劑中存在異構(gòu)化現(xiàn)象，異構(gòu)化的程度與溶劑本身性質(zhì)、 溫度、時(shí)間有關(guān)。番茄紅素在有機(jī)溶劑(正己垸、環(huán)己烷、乙酸丁酯、乙酸乙 酯、甲苯、石油醚、四氫呋喃、丙酮、二氯甲垸)中會(huì)發(fā)生不同程度的異構(gòu)化 現(xiàn)象(即由全反式轉(zhuǎn)化為順式異構(gòu)體)，在二氯甲烷中發(fā)生異構(gòu)化程度最高，而
在正己烷中最低。番茄紅素異構(gòu)化程度受溫度影響較大，4crc時(shí)異構(gòu)化程度明
顯高于o'c時(shí)。本發(fā)明采用異構(gòu)化影響較小的低沸點(diǎn)石油系溶劑(正己垸、環(huán)
己烷)來提取三孢布拉氏霉菌中番茄紅素。同時(shí)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)番茄紅素在低沸點(diǎn)
石油系有機(jī)溶劑中溶解度與溫度曲線有較大斜率，如其在正己烷中-l(TC溶解度為0. 05克/升，而在60"C溶解度高達(dá)0. 8克/升，因此本發(fā)明采用冷卻結(jié)晶方 式，可以避免通常技術(shù)采用的濃縮結(jié)晶法中溫度對(duì)番茄紅素氧化降解和異構(gòu)化 的影響，而且可以控制結(jié)晶速度，獲得顆粒大而雜質(zhì)含量低的番茄紅素結(jié)晶， 分離后母液可以直接用于下一次萃取，減少了溶劑濃縮造成的損耗。檢測(cè)母液 中雜質(zhì)如超過一定含量，可通過濃縮回收溶劑，母液干品通過重結(jié)晶處理得到 純化產(chǎn)品。
為方便操作和更大限度得到高純化產(chǎn)品，具體的，萃取劑用量為菌絲體的 5 100倍(重量比)，優(yōu)選為20倍。萃取溫度為20 70°C，優(yōu)選45 5(TC。 萃取時(shí)間5 120分鐘，優(yōu)選10分鐘。固液萃取次數(shù)為1 3次?？刂扑幂腿?液番茄紅素濃度為0. 05 1克/升，優(yōu)選為0. 2 0. 4克/升，萃取液冷卻析晶溫 度為-10 l(TC，優(yōu)選-5°C。析晶母液番茄紅素濃度為0.01 0.05克/升。分離 后得到的番茄紅素采用真空干燥除去殘留溶劑以符合溶劑殘留限度標(biāo)準(zhǔn)要求， 控制干燥溫度不超過30°C ，減少番茄紅素降解和異構(gòu)化。
實(shí)施例1:
采用三孢布拉氏霉菌發(fā)酵后的料液，過濾得菌絲體，取1千克(含番茄紅 素16.0克)，置籃式研磨磨機(jī)內(nèi)，加乙醇3千克，5。C下研磨15分鐘，離心過 濾。菌絲體加2千克止已垸，l(TC下攪拌浸漬半小時(shí)，過濾脫油。菌絲體加20 千克正已烷，35"C下攪拌萃取15分鐘，過濾，濾液攪拌下緩緩降溫至-5°C，攪 拌結(jié)晶12小時(shí)，過濾，結(jié)晶在35'C下真空干燥，得番茄紅素9. 8克，提取收率 為61.3%。
實(shí)施例2:取三孢布拉氏霉菌菌絲體3千克(含番茄紅素48.0克)，置籃式研磨磨機(jī) 內(nèi)，加乙醇15千克，2(TC下研磨30分鐘，離心過濾。菌絲體加15千克正已烷， (TC下攪拌浸漬半小時(shí)，過濾脫油。菌絲體正已烷150千克，45"C攪拌萃取15 分鐘，過濾，濾液攪拌下緩緩降溫至-5°C，攪拌結(jié)晶12小時(shí)，過濾，結(jié)晶在 35。C下真空干燥，得番茄紅素33.4克，提取收率為69. 69L
實(shí)施例3:
取三孢布拉氏霉菌菌絲體3千克(含番茄紅素48.0克)，置籃式研磨磨機(jī) 內(nèi)，加乙醇30千克，5"C下研磨30分鐘，離心過濾。菌絲體加9千克正已垸， 5'C下攪拌浸漬半小時(shí)，過濾脫油。菌絲體加50千克正已烷，55'C下攪拌萃取 IO分鐘，過濾，濾渣再同法攪拌萃取兩次，合并濾液，攪拌下緩緩降溫至-5°C， 攪拌結(jié)晶12小時(shí)，過濾，結(jié)晶在35'C下真空干燥，得番茄紅素40. 4克，收率 為84. 2%。
本發(fā)明不限于這些公開的實(shí)施例，本發(fā)明將覆蓋技術(shù)方案所描述的范圍， 以及權(quán)利要求范圍的各種變形和等效變化，在不偏離本發(fā)明的技術(shù)解決方案的 前提下，對(duì)本發(fā)明所作的本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的任何修改或改進(jìn)均屬于本 發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟(1)將發(fā)酵料液過濾得到菌絲體；(2)在菌絲體中加入極性有機(jī)溶劑研磨破壁，過濾除去極性有機(jī)溶劑；(3)菌絲體加低沸點(diǎn)石油系有機(jī)溶劑作脫油劑，去除菌絲體油脂成分和所含的少量β-胡蘿卜素等雜質(zhì)；(4)菌絲體加低沸點(diǎn)石油系有機(jī)溶劑作萃取劑，固液萃取菌絲體中番茄紅素；(5)萃取液冷卻析晶；(6)過濾，經(jīng)真空干燥后得高純度全反式的番茄紅素晶體；(7)脫油液、析晶母液合并后濃縮，冷卻結(jié)晶后得番茄紅素粗品，經(jīng)重結(jié)晶后得純化的番茄紅素晶體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特 征在于細(xì)胞破壁采用籃式研磨機(jī)加液研磨的方法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特 征在于極性有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙酮。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特 征在于所述的菌絲體極性有機(jī)溶劑的重量比為1: (1-20)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特 征在于所述的加液研磨溫度為0 40°C，研磨時(shí)間為5 60分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特征在于所述的菌絲體脫油劑的重量比為l: (1-20)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特征 在于所述脫油浸出溫度為-5 20。C 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特征 在于所述的菌絲體萃取劑的重量比為1: (5-100)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特征 在于所述萃取溫度為20 70'C，所述萃取時(shí)間為5 120分鐘，所述萃取次 數(shù)為1-3次。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法，其特 征在于萃取液冷卻析晶溫度為-10 l(TC 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純度全反式番茄紅素晶體的制備方法。該制備方法包括以下步驟將發(fā)酵料液過濾得到菌絲體；在菌絲體中加入極性有機(jī)溶劑研磨破壁，過濾除去極性有機(jī)溶劑；菌絲體加低沸點(diǎn)石油系有機(jī)溶劑作脫油劑，去除菌絲體油脂成分和所含的少量β-胡蘿卜素等雜質(zhì)；菌絲體加低沸點(diǎn)石油系有機(jī)溶劑作萃取劑，固液萃取菌絲體中番茄紅素；萃取液冷卻析晶；過濾，經(jīng)真空干燥后得高純度全反式的番茄紅素晶體。本發(fā)明采用的上述工藝，能夠避免番茄紅素受熱氧化降解和異構(gòu)化，獲得的番茄紅素結(jié)晶純度好，番茄紅素含量超過97％，其中全反式結(jié)構(gòu)含量超過90％。
文檔編號(hào)C07C11/21GK101417917SQ20081017583
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者侯衛(wèi)南, 李建州, 杜爾鳳, 健 王, 王志偉, 肖江峰, 陳曉丹 申請(qǐng)人:江蘇江山制藥有限公司