专利名称：叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物化学分离技术，具体涉及一种吸附-层析色谱法分离纯化制备高纯度叶黄素脂肪酸酯并经皂化制备高纯度叶黄素的方法。
背景技术：
据国外研究，叶黄素在甘蓝、羽衣甘蓝、菠菜等深绿色叶菜以及金盏菊和万寿菊等花卉中含量最高。其次，南瓜、桃子、辣椒、芒果、柑橘中则含丰富的叶黄素脂肪酸酯，它是叶黄素同棕榈酸，肉豆蔻酸和月桂酸等脂肪酸以酯化形式存在的叶黄素脂肪酸酯的总称。是一种广泛存在于蔬菜、花卉、水果与某些藻类生物中的天然色素。
早在上世纪80年代中期，西方医学研究人员即发现植物所含的天然叶黄素是一种性能优异的抗氧化剂。将一定量的叶黄素加入到食品中，可防止人体因器官衰老引起的一系列疾病，因为叶黄素与名叫“玉米黄质”的类胡萝卜素一样，具有抵御游离基在人体内造成细胞与器官损伤，从而可防止机体衰老引发的心血管硬化、冠心病和肿瘤疾病。研究还证明叶黄素可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与失明。每年全世界均有数百万65岁以上的老人因黄斑退化症引起视力模糊和失明，如能及时在其食物中补充叶黄素，即可延缓因黄斑退化引起的视力退化和失明症(Seddon et al.J.Am.Med.Assoc.272，1413-1420，1994)。
对叶黄素化学结构的研究表明它具有3个手性中心，故有8种立体异构体(实际上自然界只存在一种异构体)。因为全合成工艺太复杂，工业化人工合成单一异构体的叶黄素迄今尚未成功。故目前只有从羽衣甘蓝或金盏菊、万寿菊等天然植物中提取的叶黄素才含真正具有抗氧化作用的活性物质。
美国凯明食品公司(Kemin Food Co.)率先发明了生产叶黄素的新工艺(U.S.Patent 5,648,564)，以丙二醇溶解从万寿菊花瓣中提取的万寿菊浸膏，直接加入45％氢氧化钾水溶液70℃皂化反应10小时，然后水洗后过滤冷冻干燥得到纯度为70％左右的叶黄素精制品，叶黄素产品的总收率在60％左右。使叶黄素成为一种商品化新型保健食品添加剂。
Khachik等人在文献(WO 99/20587)中以四氢呋喃和乙醇/氢氧化钾室温下直接浸提、皂化万寿菊花瓣，浸提液过滤后减压蒸馏蒸干溶剂，水洗，乙醇洗涤产物后可得到70％左右的叶黄素精制品。
印度的Sunil Kumar T.K.等人(U.S.Patent 6,743,953)采用异丙醇和氢氧化钾70℃皂化万寿菊浸膏3小时，蒸干溶剂后水洗滤饼，乙酸乙酯萃取，水反萃，蒸干溶剂后以正己烷/丙酮洗涤，甲醇洗涤后可得到含量在85％的叶黄素精制品，叶黄素产品的总收率在35％左右。
医学专家已证实叶黄素脂肪酸酯在人小肠内被酶分解转化成为叶黄素后被人体吸收(Khachik et al.Pure & Appl.Chem.，63(1)71-80，1991)。故叶黄素脂肪酸酯与叶黄素一样均能作为新型食品添加剂使用。叶黄素脂肪酸酯的提取成功大大拓展了叶黄素的来源。
如南美洲Henkle公司已从资源丰富的南瓜和榨汁后的橘渣中提取出叶黄素脂肪酸酯(商品名为Xangold)。另外，专利WO 03/037833中以超临界CO2萃取粉碎后的万寿菊干花瓣，可得到含量20-25％左右的叶黄素脂肪酸酯，其提取收率可达到85％左右。
Luis W.Levy等人在U.S.Patent 6,191,293中采用异丙醇混合万寿菊花瓣中提取的万寿菊浸膏室温搅拌，过滤，真空干燥后可将万寿菊浸膏中叶黄素脂肪酸酯的含量从27.9％提高到69％，总收率在50％左右。
法国的Quesnel Yannick等人(WO 02/094772)采用丙酮溶解万寿菊花瓣中提取的万寿菊浸膏，正丁醇冷冻结晶，乙醇洗涤的方法可获得80％左右的叶黄素脂肪酸酯精制品，总收率在30％左右。
目前的可用于工业化生产叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法均为溶剂处理法，由于需要一系列的溶解，沉淀，结晶的操作，其工艺的收率普遍较低，溶剂需求量大，种类多，回收利用较困难。
发明内容
本发明的目的是建立一种工艺操作简单，溶剂和淋洗液可循环套用，环境友好，便于较大规模工业化生产提取制备叶黄素脂肪酸酯和叶黄素精制品的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是从万寿菊浸膏中提取制备叶黄素脂肪酸酯和叶黄素精制品，其步骤为1)万寿菊粗提物浸膏由烷烃类溶剂溶解后经大孔吸附树脂吸附，依次以一种低碳醇类溶剂、一种低碳醇类溶剂和一种烷烃类溶剂的混合液、一种烷烃类溶剂为淋洗剂洗脱；2)淋洗液经旋转蒸发回收溶剂，再经减压真空干燥后可获得含量为80-95％叶黄素脂肪酸酯精制品。
3)将上述含量80-95％叶黄素脂肪酸酯精制品在醇碱条件下皂化反应1～3小时，过滤反应液；4)滤饼经低碳醇类、水洗涤真空干燥，得到纯度为80-95％的叶黄素精制品。
上述方法中采用的大孔吸附树脂骨架结构为苯乙烯-二乙烯苯或丙烯酸酯-二乙烯苯共聚物，具体地说大孔吸附树脂是苯乙烯-二乙烯苯骨架结构的HZ802、HZ-803、HZ-816、HZ-818或丙烯酸酯-二乙烯苯骨架结构的HZ-841中的一种，规格为50～100目。
所述的低碳醇类溶剂可为甲醇、乙醇或丙醇等；烷烃类溶剂可为正己烷、正庚烷或石油醚等。
所述的皂化过程的醇碱为甲醇或乙醇和氢氧化钠或氢氧化钾的组合混合液，温度在20℃～60℃之间。
本发明的积极效果是本发明方法工艺简单，总收率高，溶剂淋洗剂可回收套用，成本低，纯化过程无污染，符合环保要求。由于叶黄素本身富有营养、对预防人体衰老有良好的效果，故叶黄素及叶黄素脂肪酸酯在国际市场上十分畅销，本发明的实施有广阔的市场前景。
具体实施例方式
本发明中的万寿菊粗提物浸膏可使用市售的含叶黄素脂肪酸酯20％-30％的产品，所用的溶剂均为分析纯，水为去离子水。高效液相色谱分析用乙腈，甲醇，乙酸乙酯，水均为色谱纯。原料和产品分析用高压液相色谱仪为HP/Agilent1100型，色谱柱为HP/Agilent4.6×100mmC18柱，3.5μm。大孔吸附树脂为上海华震科技有限公司的市售产品，如骨架结构为苯乙烯-二乙烯苯的HZ802，HZ803，HZ816，HZ818，也可采用骨架结构为丙烯酸酯-二乙烯苯的产品HZ841等。旋转蒸发仪BC-R2001为上海贝凯科技有限公司产品，分光光度计为722型光栅分光光度仪为上海第三分析仪器厂产品。
叶黄素脂肪酸酯的含量测定方法可参见中国专利CN 1432567A叶黄素的含量测定方法参见美国分析协会AOAC方法970.64通过对下述实施例可以帮助对本发明的理解，而不限制本发明的内容。
实施例1搅拌下将含叶黄素脂肪酸酯21.2％万寿菊粗提物浸膏50克溶解于50ml的正己烷中，待溶解完全后备用。
将处理好的大孔吸附树脂HZ-802约300克(按照离子交换树脂和吸附树脂的常规处理方法处理)装入直径为5cm，长度为100cm的玻璃柱中，下端为聚四氟乙烯活塞。活塞上端的沙芯为2号沙芯。将上述溶解完全混合物室温下通入玻璃柱中，约10分钟通完，依次用a)1000ml的乙醇；b)2500ml的正己烷∶乙醇＝2∶1的混合液；c)1000ml的正己烷淋洗，得a，b，c三种组分淋洗液，分别通过旋转蒸发仪减压蒸干溶剂，其中b部分可得橙红色油状物约9克，冷冻后可析出橙红色固体，室温下真空干燥24小时后得8.2克，检测含量为91.5％。a，c组分均不含叶黄素脂肪酸酯，可用旋转蒸发仪减压回收溶剂。
实施例2搅拌下将含叶黄素脂肪酸酯21.2％万寿菊粗提物浸膏50克溶解于50ml的石油醚(60-90℃)中，待溶解完全后备用。
将处理好的大孔吸附树脂HZ-816约300克(按照离子交换树脂和吸附树脂的常规处理方法处理)装入直径为5cm，长度为100cm的玻璃柱中，下端为聚四氟乙烯活塞。活塞上端的沙芯为2号沙芯。将上述溶解完全混合物室温下通入玻璃柱中，约10分钟通完，依次用a)1000ml的甲醇；b)2500ml的石油醚(60-90℃)∶甲醇＝2∶1的混合液；c)1000ml的石油醚(60-90℃)淋洗，得a，b，c三种组分淋洗液，分别通过旋转蒸发仪减压蒸干溶剂，其中b部分可得橙红色油状物约10克，冷冻后可析出橙红色固体，室温下真空干燥24小时后得9.1克，检测含量为85.7％。a，c组分均不含叶黄素脂肪酸酯，可用旋转蒸发仪减压回收溶剂。
实施例3按与实施例1相同的方法制得叶黄素脂肪酸酯21.2％万寿菊粗提物溶解混合液，采用大孔吸附树脂为HZ-841，淋洗液配比改为a)1000ml的甲醇；b)2500ml的正己烷∶甲醇为2∶1的混合液；c)1000ml正己烷。其他按与实施例1相同的设备和工艺步骤操作，b)部分淋洗液可得橙红色固体8.5克，检测含量为92％。a，c组分均不含叶黄素脂肪酸酯，可用旋转蒸发仪减压回收溶剂。
实施例4按与实施例1相同的方法制得叶黄素脂肪酸酯21.2％万寿菊粗提物混合液，采用大孔吸附树脂为HZ-818。其他按与实施例1相同的设备和工艺步骤操作，b)部分淋洗液经减压蒸馏冷冻、真空干燥可得橙红色固体9.1克，含量为93％。
实施例5取5克上述含量91.5％的叶黄素脂肪酸酯精制品同50ml乙醇和6克氢氧化钠混合均匀，加热至内温60℃搅拌下皂化反应2小时，过滤反应液，分别用50ml的乙醇和100ml的水洗涤滤饼，室温下真空干燥24小时后得橙红色晶体2.1克，检测含量为94％的叶黄素精制品。
实施例6取5克上述含量92％的叶黄素脂肪酸酯精制品同50ml甲醇和8.4克氢氧化钠混合均匀，室温20℃下搅拌下皂化反应2小时，过滤反应液，分别用50ml的甲醇和100ml的水洗涤滤饼，室温下真空干燥24小时后得橙红色晶体2.2克，检测含量为93％的叶黄素精制品。
鉴于叶黄素本身富有营养，是一种优异的抗氧化剂、可抗衰老；叶黄素脂肪酸酯在人的小肠中可被酶分解转化成叶黄素后被人体吸收，故叶黄素和叶黄素脂肪酸酯均是畅销的市售产品。本发明技术方案中，先经步骤1)、2)从万寿菊浸膏制备叶黄素脂肪酸酯，再经步骤3)4)从叶黄素脂肪酸酯制备叶黄素精制品。应当理解，从万寿菊浸膏经步骤1)、2)制备叶黄素脂肪酸酯，或从叶黄素脂肪酸酯经步骤3)4)制备叶黄素精制品，或从万寿菊浸膏经步骤1)2)3)4)制备叶黄素精制品都在本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征在于1)万寿菊粗提物浸膏由烷烃类溶剂溶解后经大孔吸附树脂吸附，依次以一种低碳醇类溶剂、一种低碳醇类溶剂和一种烷烃类溶剂的混合液、一种烷烃类溶剂为淋洗剂洗脱；2)淋洗液经旋转蒸发回收溶剂，再经减压真空干燥后可获得含量为80-95％叶黄素脂肪酸酯精制品；3)将上述含量80-95％叶黄素脂肪酸酯精制品在醇碱条件下皂化反应1～3小时，过滤反应液；4)滤饼经低碳醇类、水洗涤、真空干燥，得到纯度为80-95％的叶黄素精制品。
2.根据权利要求1所述的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征在于所述的大孔吸附树脂骨架结构为苯乙烯-二乙烯苯或丙烯酸酯-二乙烯苯共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征在于所述大孔吸附树脂是苯乙烯-二乙烯苯骨架结构的HZ802、HZ-803、HZ-816、HZ-818或丙烯酸酯-二乙烯苯骨架结构的HZ-841中的一种。
4.根据权利要求1所述的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征在于所述的大孔吸附树脂，其规格为50～100目。
5.根据权利要求1所述的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征是在于所述的低碳醇类溶剂为甲醇、乙醇或丙醇；烷烃类溶剂为正己烷、正庚烷或石油醚。
6.根据权利要求1所述的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征在于所述的皂化过程的醇碱为甲醇或乙醇和氢氧化钠或氢氧化钾的组合混合液。
7.根据权利要求1所述的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素的制备方法，其特征在于所述的皂化反应过程的温度在20℃～60℃之间。
全文摘要
本发明公开了一种从万寿菊浸膏中制备叶黄素脂肪酸酯、再从叶黄素脂肪酸酯制备叶黄素精制品的方法。万寿菊粗提物浸膏由烷烃类溶剂溶解后经大孔吸附树脂吸附，以低毒性的烷烃类溶剂和低碳醇类溶剂的混合液为淋洗剂洗脱，淋洗后的淋洗液经旋转蒸发回收溶剂，再经减压真空干燥后可获得含量为80－95％叶黄素脂肪酸酯。将上述含量80－95％叶黄素脂肪酸酯在醇碱条件下皂化反应2小时，过滤反应液，滤饼经低碳醇类溶剂和水洗涤真空干燥后可得到纯度为80－95％的叶黄素。该方法工艺简单，可工业生产含量高于80％的叶黄素脂肪酸酯和叶黄素。溶剂淋洗剂可回收套用，成本低，纯化过程无污染，无废水，符合环保要求。
文档编号B01D15/42GK1810785SQ20051011176
公开日2006年8月2日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者徐环昕, 刘坐镇, 宁方红, 沈永雷, 江邦和 申请人:华东理工大学, 上海华震科技有限公司