萃取雨生红球藻虾青素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及虾青素的萃取技术，特别涉及一种通过超临界⑶2萃取技术从雨生红 球藻中萃取虾青素的方法。
【背景技术】
[0002] 虾青素的来源一般有四种，除了人工合成的以外，提取虾青素的材料一般认为有 三种来源:第一种为传统的虾蟹壳等下脚料，第二种为经过发酵的红发夫酵母，第三种为环 境诱导的雨生红球藻(Haematococcus pluvial is)。通过对这三种材料的综合比较，科学家 们发现雨生红球藻由于其自身的特性及经过诱导后虾青素含量很可观而被人们认为是生 产虾青素的最佳生物。
[0003] 然而，积累大量虾青素的雨生红球藻，其厚壁孢子的细胞壁厚于一般的藻体细胞， 直接用来提取虾青素，溶剂透过细胞壁和细胞膜的速率受到严重阻碍，造成萃取溶剂难以 进入细胞内将虾青素提取出来，因而虾青素提取率很低。这严重影响了虾青素的提取率，大 大降低了雨生红球藻的利用价值，造成资源的浪费。
[0004] 目前，雨生红球藻的破壁方法主要有化学法、物理机械破壁方法和酶解法。化学方 法比较系统，但是在其过程中使用了有机溶剂，存在有机溶剂残留会对人体造成伤害;物理 机械破壁方法绿色环保、分离简单，适合大规模的工业化生产，但目前细胞破壁率较低，通 常为70 %左右，而达到90 %的破壁方法成本昂贵;万庆家等研究了超高压法从雨生红球藻 中提取虾青素的工艺，虽然雨生红球藻中虾青素转移率可达90%，但200MPa的超高压很难 达到工业化应用的条件(辽宁中医药大学学报，2010年11期）；酶解法对于虾青素的破坏最 小，但是破壁率较低并且增加了后续分离的难度，不适合大规模的工业化生产。
[0005] 超临界流体(Super critical fluid)兼有气体、液体两者的特点，密度接近于液 体，粘度和扩散系数接近于气体，不仅具有与液体溶剂相当的溶解力，而且具有优良的传质 性能。超临界流体萃取法利用其优点，成为一种提取效率高，溶剂残留少的萃取方法。不少 研究均有应用此方法，屈毅等研究了超临界C0 2流体萃取技术从虾壳中提取虾青素，提取率 可达到80.5%(食品与发酵工业，2004年12期）。专利0附016913484采用超临界0)2萃取直接 提取雨生红球藻干粉，该工艺绿色环保并且对虾青素的生理活性影响较小，但是该方法所 用设备昂贵，成本很高，特殊的破壁工艺且虾青素的提取率低。
[0006] 在本技术领域，开发一种可高效提取虾青素的方法实属必要。
【发明内容】
[0007] 本发明为弥补现有技术的不足，提供一种超临界C02萃取雨生红球藻虾青素的方 法，本发明提供的方法具有能耗低、萃取率高的特点。
[0008] 本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：
[0009] -种超临界C02萃取雨生红球藻虾青素的方法，包括如下步骤：
[0010] 1)雨生红球藻藻泥和无水乙醇按料液比1.5~4.5:1混合配成悬液，料液比单位为 g/mL，将悬液在65-85MPa压力下进行超高压细胞破碎；
[0011 ] 2)步骤1)中细胞破碎所得样品干燥至含水量小于10% ;
[0012] 3)干燥后所得样品制成20-40目的藻颗粒;该步骤中将藻颗粒控制在20-40目有利 于后续萃取，若颗粒过细，原料间的间隙小容易结块;而颗粒过粗，则不利于萃取步骤中二 氧化碳传质，导致萃取率下降。本申请发明人还发现若不对细胞破碎后样品制粒而直接进 行萃取，其萃取率较低。
[0013] 4)对制得的藻颗粒进行超临界C02萃取，以无水乙醇为萃取夹带剂，萃取压力为 26-30MPa，萃取温度为40-50°C，藻颗粒和无水乙醇的料液比为1:0.5-1.5，料液比单位为g/ mL〇
[0014] 优选的，步骤1)中对悬液进行超高压细胞破碎过程中将悬液温度控制在4_6°C。
[0015] 优选的，步骤2)中在真空条件下干燥细胞破碎所得样品。
[0016] 进一步优选的，步骤2)在35~45°C进行干燥。
[0017] 优选的，步骤4)中对藻颗粒进行超临界C02萃取时加入玻璃珠与藻颗粒混合。
[0018] 作为一种【具体实施方式】，所述玻璃珠的加入量和藻颗粒的质量相等。
[0019]优选的，所述玻璃珠的粒径为2-4目。
[0020]作为一种优选方案，步骤1)中所述料液比为3.5:1;步骤4)中所述萃取压力为 30MPa，萃取温度为50°C，藻颗粒和无水乙醇的料液比为1:1.5。在优选条件下，细胞在破碎 lmin后破碎率即可达到100%，虾青素萃取率可高达83.79%。
[0021 ]作为一种【具体实施方式】，步骤4)进行超临界C〇2萃取的萃取时间为3h、C〇2流速20L/ h、分离器压力为5MPa。
[0022]进一步的，步骤1)中所述雨生红球藻藻泥的含水率为60-70% ;
[0023] 进一步的，步骤1)中对雨生红球藻悬液在65_85MPa压力下超高压细胞破碎1-3min〇
[0024] 本发明的优点及有益效果：
[0025] (1)传统超临界萃取工艺常采用雨生红球藻粉，而本发明直接雨生红球藻藻泥(新 鲜藻泥或冷冻的新鲜藻泥)作为原料，极大地降低了干燥工艺所带来的高能耗和高成本，同 时又能确保营养物质不被破坏，从而实现了经济效益和环境效益上的双赢。
[0026] (2)不同于细胞破碎率较低的传统物理机械破壁法，本发明采用高压细胞破碎机 对雨生红球藻泥进行细胞破碎，优化料液比后能使细胞在破碎lmin后其破碎率就达到 100%，极大有利于胞内物质的溶出，进而增加虾青素的提取率。
[0027] (3)不同于雨生红球藻粉湿法制粒时需要添加粘合剂，本发明破壁后的藻泥直接 干燥到一定含水率，进而制成一定目数的颗粒便于超临界萃取，节省了制粒工艺的成本。
[0028] (4)本发明采用高压细胞破碎机破壁、干燥制粒、超临界C02萃取的整体高效串联 萃取工艺，使虾青素的萃取率高达83.79%，为雨生红球藻深加工产品的进一步开发提供了 实用技术支持。
【附图说明】
[0029] 图1:料液比对细胞破碎率的影响
[0030] 图2:真空干燥温度对破壁藻泥含水率的影响
[0031 ] 图3:虾青素标准曲线
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
[0033] 本发明提供的超临界⑶:^萃取雨生红球藻虾青素的方法，直接利用雨生红球藻藻 泥为原料，采用超高压细胞破碎，对雨生红球藻藻泥进行破壁处理，然后干燥破壁后的藻泥 到一定含水率，进而制成一定目数的颗粒，最后通过超临界C0 2萃取装置进行虾青素的高效 萃取。本申请发明人在开发超临界C02萃取雨生红球藻虾青素的方法时，开展了如下研究工 作：
[0034] 实施例1:考察料液比对细胞破碎率的影响
[0035]实验条件:在解冻的雨生红球藻藻泥(含水率65%左右）中加入一定量的无水乙醇 配成100ml雨生红球藻悬液，在80MPa压力下(冷水机温度:6°C)通过超高压细胞破碎机进行 细胞破碎。试验设计了1.5:1、2 :1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1这几种不同的料液比（雨生 红球藻泥:无水乙醇，湿重g:体积mL)以考察料液比对细胞破碎率的影响。
[0036] 实验结果参见附图1，在压力为80MPa下，当料液比（雨生红球藻泥:无水乙醇