專利名稱：一種天然β-胡蘿卜素的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然產(chǎn)物化學(xué)領(lǐng)域，特別屬于一種從胡蘿卜等植物中提取天然e -胡
蘿卜素的方法。
背景技術(shù)：
13 -胡蘿卜素(beta-Carotene)是一種重要的天然食用色素，廣泛存在于植物、藻 類和真菌中。P-胡蘿卜素的分子式Q。H5e，分子量536.88，熔點(diǎn)183t:。純品為深紅色
或暗紅色、有光澤的斜方六面體或結(jié)晶狀粉末，對(duì)氧、熱及光不穩(wěn)定。易溶于二硫化碳、苯、
己烷、氯仿、植物油等有機(jī)溶劑，微溶于甲醇和乙醇，不溶于水、丙二醇、甘油、酸和堿等。 |3 _胡蘿卜素是維生素A的前體，具有抑制細(xì)胞變異、結(jié)合活性氧抗氧化、捕獲自 由基、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抵抗力、降低心血管疾病和癌癥的發(fā)生概率等作用。因此被聯(lián)合國(guó) 糧農(nóng)組織(FA0)和世界衛(wèi)生組織(WHO)聯(lián)合專家委員會(huì)認(rèn)定為A類優(yōu)秀的營(yíng)養(yǎng)性食品添加 劑。目前世界上已有50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)批準(zhǔn)使用，而且我國(guó)還作為第一批非處方藥物批準(zhǔn) 使用。 |3-胡蘿卜素在國(guó)內(nèi)外的廣泛應(yīng)用以及未來(lái)廣闊的發(fā)展前景，使對(duì)其的提取和制 備進(jìn)行了深入的研究。其制備方法主要有天然產(chǎn)物萃取法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法。
化學(xué)合成法始于1954年瑞典的Roche精細(xì)化學(xué)品公司，以P _紫羅蘭酮為起始原 料合成出全反式構(gòu)型的P-胡蘿卜素，而天然的P-胡蘿卜素除了全反式構(gòu)型外，還含有不 同程度的9-順式和15-順式構(gòu)型，其中9-順式13 -胡蘿卜素在胡蘿卜的遺傳毒性和抗遺 傳毒性中起著關(guān)鍵的作用。即天然P-胡蘿卜素比化學(xué)合成的具有更好的抗癌功效且無(wú)毒 副作用；而且有研究報(bào)道化學(xué)合成的P-胡蘿卜素不能完全被人體所吸收，并對(duì)人體產(chǎn)生 一定程度的毒副作用，長(zhǎng)期服用還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的病變，因而在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已 禁止用作食品添加劑。相反天然提取的P-胡蘿卜素易于被人體所吸收，并具有較好的抗 氧化能力，從而有較好的市場(chǎng)需求。 微生物發(fā)酵法是指利用微生物在其體內(nèi)合成|3-胡蘿卜素，再通過(guò)提取、結(jié)晶制 備P-胡蘿卜素。該方法不受季節(jié)和氣候的限制，產(chǎn)率純度較高，但其技術(shù)要求高，設(shè)備投 資較大。
天然產(chǎn)物萃取法是從天然植物原料或者植物原料經(jīng)加工處理后的下腳料中，采用 有機(jī)溶劑萃取P-胡蘿卜素的一種方法。最早使用的植物原料是含有豐富P-胡蘿卜素的 胡蘿卜，胡蘿卜是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的蔬菜，也是食用天然胡蘿卜素的重要來(lái)源。胡蘿卜 中的P-胡蘿卜素含量因地區(qū)、品種、季節(jié)等的不同存在很大差異，一般每百克胡蘿卜含有 13 15毫克|3-胡蘿卜素。目前從天然植物中提取|3-胡蘿卜素的技術(shù)主要是有機(jī)溶劑 提取技術(shù)，常用的有機(jī)溶劑有甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、丙酮等，但大量使用有機(jī)溶劑會(huì)帶 來(lái)不同程度的污染，耗時(shí)長(zhǎng)，提取效率低等問(wèn)題。近期有大量文獻(xiàn)報(bào)道采用超臨界二氧化碳 技術(shù)萃取和提純|3-胡蘿卜素，該方法提取效率雖然較高，但屬于高壓設(shè)備，復(fù)雜昂貴，投 資規(guī)模大，生產(chǎn)成本高，較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。采用超聲波輔助下有機(jī)溶劑萃取，可 節(jié)省提取溶劑，縮短提取時(shí)間，降低能耗從而提高萃取效率。 我國(guó)胡蘿卜等蔬菜的種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，利用胡蘿卜或者凈菜加工剩 余的殘次品及下腳料進(jìn)行P-胡蘿卜素的提取，做到廢物的綜合利用，可充分發(fā)揮農(nóng)作物 的價(jià)值，提高產(chǎn)品的附加值，提高資源轉(zhuǎn)換的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從胡蘿卜中提取e-胡蘿卜素的方法，該方法可提高
e-胡蘿卜素的提取率。其核心技術(shù)是采用超聲輔助下溶劑萃取技術(shù)。 超聲波作用包括超聲波本身具有的能量作用，空穴破壞時(shí)放出的能量作用以及超
聲波對(duì)萃取懸浮液的攪拌流動(dòng)作用等。由超聲波發(fā)振箱發(fā)出高頻高壓振蕩信號(hào)，經(jīng)換能器 變換為機(jī)械振動(dòng)傳入到萃取懸浮液中去。以連續(xù)不斷的方式輻射狀直線傳播的超聲波束， 超聲波束在萃取懸浮液中前進(jìn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生成千上萬(wàn)的負(fù)壓小氣泡，這些氣泡在一定的壓力下 在胡蘿卜表面形成一連串密集的爆炸，不斷沖擊胡蘿卜表面，包括穿透到胡蘿卜的另一側(cè) 面。所以超聲波能促進(jìn)胡蘿卜細(xì)胞破碎，有機(jī)溶劑能很快地滲透到胡蘿卜組織中并不斷地 進(jìn)行物質(zhì)傳遞，大大縮短了萃取時(shí)間，提高了萃取效率和提取率。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是對(duì)胡蘿卜原料進(jìn)行前處理、溶劑萃 取、分離、液液分配、濃縮、結(jié)晶等步驟來(lái)完成。
所述的對(duì)胡蘿卜原料進(jìn)行前處理，包括胡蘿卜的清洗去泥沙，粉碎機(jī)粉碎打漿。
所述的溶劑萃取是指采用超聲輔助下溶劑萃取，萃取溶劑為甲醇、乙腈、己烷、庚 烷，或是其中兩種溶劑的混合溶劑。以重量體積計(jì)算的萃取溶劑用量為原料1. 5-3倍，超聲 波頻率為20-200KHz，功率為500-1000W。萃取溫度為25_50°C，萃取時(shí)間為15-30分鐘。
所述的分離是指萃取液與胡蘿卜固含物通過(guò)離心過(guò)濾分離。 所述的液液分配是指使用的兩種萃取混合溶劑是互不相溶的，分離后的萃取液靜置 后分為兩層，脂溶性的P-胡蘿卜素選擇性的溶解在極性小的溶劑中，達(dá)到富集提純的目的。
所述的濃縮是指富集后的萃取層采用蒸發(fā)濃縮器濃縮，回收溶劑套用。
所述的結(jié)晶是指濃縮后得到的13 -胡蘿卜素油狀物，采用無(wú)水乙醇等有機(jī)溶劑溶 解，重結(jié)晶后得到P-胡蘿卜素晶體產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述
實(shí)施例1 :新鮮的胡蘿卜浸泡水中清洗掉沾附的泥沙，粉碎機(jī)粉碎打漿，加入到萃 取罐中，然后加入2. 5倍體積的萃取溶劑甲醇和正己烷，萃取溶劑中甲醇和正己烷的體積 比為1 : 1，在功率900W，頻率60KHz的超聲輔助下，于45。C攪拌萃取30分鐘，冷卻至室溫 后離心過(guò)濾。萃取液靜置分層，分出上層正己烷層，甲醇層再用正己烷萃取，至高壓液相色 譜分析無(wú)P-胡蘿卜素為止，合并正己烷層。得到的萃取液濃縮除溶劑，得到紅棕色P-胡 蘿卜素油狀物，高壓液相色譜分析結(jié)果表明P-胡蘿卜素含量為24.5%。
所得到的|3-胡蘿卜素油狀物加入無(wú)水乙醇，攪拌溶解后，密閉靜置過(guò)夜析晶，過(guò) 濾收集結(jié)晶沉淀，濾餅用乙醇洗滌，干燥后得到P-胡蘿卜素晶體。高壓液相色譜分析產(chǎn)品 P-胡蘿卜素的含量為90%，提取率88%。 實(shí)施例2 :新鮮的胡蘿卜浸泡水中清洗掉沾附的泥沙，粉碎機(jī)粉碎打漿，加入到萃 取罐中，然后加入2. 5倍體積的萃取溶劑乙腈和正庚烷，萃取溶劑中乙腈和正庚烷的體積 比為l : 1，在功率800W，頻率80KHz的超聲輔助下，于5(TC攪拌萃取30分鐘，冷卻至室溫 后離心過(guò)濾。萃取液靜置分層，分出上層正庚烷層，甲醇層再用正庚烷萃取，至高壓液相色 譜分析無(wú)P-胡蘿卜素為止，合并正庚烷層。得到的萃取液濃縮除溶劑，得到紅棕色P-胡 蘿卜素油狀物，高壓液相色譜分析結(jié)果表明|3_胡蘿卜素含量為27.5%。所得到的|3-胡 蘿卜素油狀物加入無(wú)水乙醇，攪拌溶解后，密閉靜置過(guò)夜析晶，過(guò)濾收集結(jié)晶沉淀，濾餅用 乙醇洗滌，干燥后得到P-胡蘿卜素晶體。高壓液相色譜分析產(chǎn)品P-胡蘿卜素的含量為 91%，提取率87%。
權(quán)利要求
一種天然β-胡蘿卜素提取的生產(chǎn)工藝，其特征在于主要由原料預(yù)處理、溶劑萃取、分離、液液分配、濃縮、結(jié)晶等步驟組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然P-胡蘿卜素提取的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的原 料為新鮮的胡蘿卜，其預(yù)處理包括清洗和粉碎打漿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然P-胡蘿卜素提取的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的溶劑萃取是在超聲輔助下進(jìn)行的，所用的超聲波頻率為20-200KHz，功率為500-1000W。萃取 溫度為25-5(TC，萃取時(shí)間為15-30分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然P-胡蘿卜素提取的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的萃 取溶劑是互不相溶的兩種混合溶劑，如乙腈/正己烷，甲醇/正庚烷等。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然P-胡蘿卜素提取的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的液 液分配是權(quán)利4中所用的萃取溶劑，萃取完成后進(jìn)行液液分配富集提純天然|3-胡蘿卜素。
全文摘要
本發(fā)明屬于從胡蘿卜中提取天然β-胡蘿卜素的生產(chǎn)工藝。所述的方法是胡蘿卜清洗干凈后，粉碎打漿，在超聲輔助下加入互不相溶的混合溶劑萃取，分離的萃取液經(jīng)液液分配后脫溶得到β-胡蘿卜素油狀物，經(jīng)重結(jié)晶得到β-胡蘿卜素晶體。所得到的β-胡蘿卜素含量達(dá)90％，提取率85％以上。該方法具有操作簡(jiǎn)單，成本較低，宜于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C403/24GK101768099SQ20091002864
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者喬梁, 喬維漢, 張哲 申請(qǐng)人:喬維漢;喬梁;張哲