本發(fā)明屬于生物分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從雨生紅球藻細胞中萃取蝦青素的方法。

背景技術(shù)：

蝦青素即3,3′-二羥基-4,4′-二酮基-β,β′-胡蘿卜素，為萜烯類不飽和化合物，是一種類胡蘿卜素。天然蝦青素是自然界中最強的抗氧化劑之一，可以有效清除細胞內(nèi)的氧自由基，增強細胞再生能力，維持機體平衡和減少衰老細胞的堆積。其清除氧自由基的能力是維生素C的6000倍，花青素的700倍。同時，天然蝦青素是唯一一種可以通過血腦屏障的類胡蘿卜素。2008年以來，國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)具有多種生理功效，如在抗氧化性、抗腫瘤、預防癌癥、增強免疫力、改善視力等方面都有一定的效果。

天然蝦青素的主要來源是海產(chǎn)廢棄物、紅發(fā)夫酵母以及雨生紅球藻。其中雨生紅球藻中的蝦青素含量遠高于另外兩者，通?？蛇_1.5％-3％，被稱為天然蝦青素的“濃縮品”。因此，從紅球藻中提取天然蝦青素成為近年來國內(nèi)外研究的熱點以及生產(chǎn)天然蝦青素最主要方法。

雨生紅球藻隸屬綠藻門、團藻目、紅球藻科、紅球藻屬、雨生種。其細胞壁較厚，加大了從中提取蝦青素的難度，采用有機溶劑直接萃取的方式，蝦青素的提取率低于50％(CN103044304A)，因此對雨生紅球藻細胞進行有效的破壁處理是蝦青素提取工藝中的關(guān)鍵步驟。

現(xiàn)有報道的破壁方式主要包括：1.高壓均質(zhì)破碎(CN104961668A)。該方法破壁率為90％左右，樣品需要經(jīng)過反復多次破壁處理，耗時較長從而導致有效成份被氧化；此外紅球藻在溶液中極易沉降，導致料液不均勻從而堵塞儀器。2.閃式提取器(CN105254551A)。該方法破碎效率不高，處理量較小，最終產(chǎn)品的提取率較低。3.超高壓破碎(CN103787941A)。該方法采用100-300mPa高壓破碎，破壁率超過95％，效果較好但對設(shè)備要求較高，不易在規(guī)?；a(chǎn)中運用。4.酸處理法(CN103232375A)。該方法額外在體系中添加了酸作為破壁溶劑，增大了產(chǎn)品分離的難度，且酸液不易于回收利用。5.冰醋酸冰浴、勻漿機勻漿及液氮處理相結(jié)合破碎法(CN104529852A)。該方法破壁率可達97.7％，但操作程序復雜，成本較高且提取率較低，不適合應(yīng)用于規(guī)模化生產(chǎn)。6.反復凍融法(CN104557651A)。該方法采用加入硫酸銨水溶液反復凍融破壁，凍融周期長達15-20h，單次破壁效率低下并不適合實際生產(chǎn)。7.超微粉碎法。該方法屬于干法研磨范疇，破壁效率較好，但由于破碎后紅球藻中的油性物質(zhì)被釋放，導致料粉大量粘附在設(shè)備釜內(nèi)不易轉(zhuǎn)移，影響了該方法的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種全新的高效破壁偶聯(lián)萃取的蝦青素提取工藝。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的思路是，運用濕法研磨偶聯(lián)萃取工藝，采用砂磨機在對紅球藻細胞破壁的同時完成蝦青素的萃取，料液經(jīng)固液分離后取溶液進行減壓蒸餾回收萃取劑，濃縮深紅色油膏狀物即為蝦青素提取物。該工藝操作簡便，耗時極短，破壁率高達99.9％，蝦青素提取率可達99％以上。

具體的技術(shù)方案如下：

一種雨生紅球藻細胞快速破壁偶聯(lián)萃取蝦青素的方法，它包括如下步驟：

(1)取雨生紅球藻加入有機溶劑攪拌均勻；

(2)將步驟(1)得到的料液注入砂磨機中，研磨粉碎后得到混懸液；

(3)對步驟(2)得到的混懸液進行固液分離，回收液相；

(4)對步驟(3)收集的液相減壓蒸餾，回收有機溶劑，剩余暗紅色油膏狀物即為蝦青素提取物。

步驟(1)中，雨生紅球藻以其干燥的雨生紅球藻藻粉的形式加入有機溶劑，干燥的雨生紅球藻藻粉，其含水量通常低于2％。

步驟(1)中，所述的有機溶劑為乙醇、丙酮和正己烷中的任意一種或兩種以上任意比例的混合物。有機溶劑優(yōu)選這些低粘度、低沸點、流動性好的有機溶劑。不能采用高沸點溶劑或粘度較高的溶劑或油脂類溶劑，這一類溶劑存在不易回收，無法簡單實現(xiàn)固液分離以及影響最終蝦青素提取物中有效成份的含量的缺點。

步驟(1)中，雨生紅球藻與有機溶劑的比為1kg:1-10L。

步驟(2)中，所述的砂磨機為棒銷式砂磨機或渦輪式砂磨機。

步驟(2)中，所述的砂磨機，其研磨腔內(nèi)填料為陶瓷微珠，研磨腔內(nèi)微珠裝量為研磨腔體積的75％-90％。所述的陶瓷微珠優(yōu)選材質(zhì)為氧化鋯陶瓷等，所述的陶瓷微珠的尺寸優(yōu)選直徑0.5-5mm。

步驟(2)中，所述的砂磨機，研磨腔內(nèi)溫度控制在10-35℃之間，優(yōu)選10℃。

步驟(2)中，研磨處理時間為10-600s/L料液。

步驟(3)中，固液分離的方式為離心、板框壓濾、負壓抽濾或自然沉降。

步驟(4)中，減壓蒸餾的溫度為30-50℃，優(yōu)選40℃。

步驟(4)中，一般減壓蒸餾直到無冷凝溶劑滴落為止。

步驟(4)中，回收的有機溶劑循環(huán)用于步驟(1)中與雨生紅球藻混合。

有益效果：本發(fā)明方法的優(yōu)勢在于：

1.紅球藻細胞破壁率極高，且進行破碎的同時溶劑可直接萃取蝦青素，整個破碎偶聯(lián)萃取工藝大大縮短了現(xiàn)有工藝的耗時，有效的保證了天然蝦青素的生物學活性。

2.整個工藝中除了添加的易回收溶劑外不添加任何其他溶劑,回收溶劑所獲得的蝦青素提取物沒有其他外源添加的成份，保證了提取物的品質(zhì)且易于后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)。

3.整個工藝中溶劑除少量揮發(fā)外完全回收用于新一輪的破碎萃取過程，幾乎沒有消耗。

4.工藝中所用溶劑為低粘度、低沸點、流動性好的有機溶劑，一方面易于破碎后固液分離的過程，另一方面利于溶劑的回收利用。

5.研磨用微珠損耗極小，整個體系運行費用很低。

附圖說明

圖1破碎前雨生紅球藻在溶劑中的鏡檢照片；

圖2破碎后雨生紅球藻在溶劑中的鏡檢照片；

圖3原料藻粉外觀照片；

圖4按實施例2工藝提取后濾渣外觀照片。

具體實施方式

根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。

以下實施例所用的砂磨機型號ESW-1.0(棒銷式)或者EDW-1.0(渦輪式)。

以下實施例所用的雨生紅球藻藻粉，其含水量在2％以下。

破壁率采用顯微鏡檢技術(shù),取100uL破碎前后的懸液制作標本,無需染色，直接在100倍油鏡下觀察細胞結(jié)構(gòu)，破碎后無法找到完整細胞結(jié)構(gòu)，故認定破壁率99.9％以上。

蝦青素含量測定方法采用國標GB/T 31520的方法，提取率計算方法為提取物中蝦青素總量與原料中蝦青素總量的比值。

實施例1：

取雨生紅球藻藻粉1kg，加入1L無水乙醇攪拌均勻后注入砂磨機進料缸中待用。采用棒銷式砂磨機，在研磨腔中加入75％腔體積的0.6mm氧化鋯陶瓷微珠，10℃預冷研磨腔后打開進料泵電源，研磨時間15s。料液6000rpm冷凍離心5min，取上清50℃減壓蒸餾至無溶劑滴落得到蝦青素提取物，同時回收乙醇循環(huán)用于雨生紅球藻中的蝦青素的提取。細胞破壁率99.9％，天然蝦青素提取率99.2％，提取物中蝦青素含量4.2％。實施例2：

取雨生紅球藻藻粉0.5kg，加入4L正己烷攪拌均勻后注入砂磨機進料缸中待用。采用渦輪式砂磨機，在研磨腔中加入85％腔體積的1.0mm氧化鋯陶瓷微珠，10℃預冷研磨腔后打開進料泵電源，研磨時間60s。料液自然沉降1h，取上清40℃減壓蒸餾至無溶劑滴落得到蝦青素提取物，同時回收正己烷循環(huán)用于雨生紅球藻中的蝦青素的提取。細胞破壁率99.9％，天然蝦青素提取率99.5％，提取物中蝦青素含量5.1％。(圖1破碎前鏡檢照片，圖2破碎后鏡檢照片，圖3原料藻粉照片，圖4提取后濾渣照片)

實施例3：

取雨生紅球藻藻粉2kg，加入20L丙酮攪拌均勻后注入砂磨機進料缸中待用。采用棒銷式砂磨機，在研磨腔中加入90％腔體積的5.0mm氧化鋯陶瓷微珠，10℃預冷研磨腔后打開進料泵電源，研磨時間600s。料液負壓抽濾，取濾液30℃減壓蒸餾至無溶劑滴落得到蝦青素提取物，同時回收丙酮循環(huán)用于雨生紅球藻中的蝦青素的提取。細胞破壁率99.9％，天然蝦青素提取率99.8％，提取物中蝦青素含量4.8％。

對比例1：

操作步驟同實施例1，其中添加溶劑采用葵花籽油替代乙醇，研磨后的混懸液無法直接采用離心或負壓抽濾或自然沉降的方法實現(xiàn)固液分離，需添加大量水絮凝細胞碎片后再通過離心實現(xiàn)固液分離。分離后的液相無法通過減壓蒸餾的方式回收添加的溶劑，整個工藝細胞破壁率99.9％，天然蝦青素提取率85.8％，提取物中蝦青素含量僅為0.25％，不利于后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)。