专利名称：从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法
技术领域：
本发明涉及从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，用该方法可以同时得到脂溶性和水溶性两种类胡萝卜素。
背景技术：
类胡萝卜素是全球生态系统中的一大类色素，不仅具有食品着色和营养增补的功效，而且近年来的不断研究证明天然类胡萝卜素还具有显著的预防心血管疾病、防癌抗癌及抗衰老等作用，因此在食品、化妆品和保健品等领域中的应用日渐增长。
类胡萝卜素的抗氧化性质已经得到公认。目前，研究人员正在对其预防癌症的作用进行研究，因为它们可调节细胞的生长、基因的表达以及免疫反应。据Business Communications Company一份最新的全球类胡萝卜素市场报告，目前类胡萝卜素年交易额为8.87亿美元，预计年平均增长率将达到2.9％；至2009年，市场规模将超过10亿美元。
黄姜又称盾叶薯蓣、主要分布于我国重庆、湖北、甘肃、四川、云南等省市。黄姜是一种很有开发价值的植物资源，目前对其利用的主要方式是提取黄姜中的皂素。而黄姜皂素生产的传统工艺是发酵酸解-汽油提取，需要消耗大量的盐酸除或硫酸，采用水洗方式除酸又产生大量强酸性废水，其中含有大量淀粉、纤维n素、糖类等，废水有机污染严重，成为黄姜皂素产地重要的污染源。由于皂素价格和环境保护的限制，单纯从黄姜中提取皂素实在难以获利。黄姜皂素产业面临生存危机。因此，为黄姜产业寻求出路已成为重要的科研课题。一方面，目前已先后开发出了一些工艺能够提取黄姜中的淀粉和纤维素，由淀粉进一步发酵得到酒精，纤维素可以作为加工化工产品的原料。但是这些产品的附加值都不高，没有太大的经济效益。另一方面，从黄姜中获取新的天然植物化学品也取得一些进展。据报道提取自黄姜的有价值的产品还包括姜黄素(申请号200310111642.0)和果胶(申请号200310111643.5)。但目前还未发现有从黄姜中提取类胡萝卜素的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，这种方法可以同时得到黄姜中的两类不同类胡萝卜素，即脂溶性类胡萝卜素和水溶性类胡萝卜素，不仅提高了黄姜综合利用的经济价值，又为提取天然类胡萝卜素提供了一种新的资源，还能降低黄姜皂素生产的污染，为黄姜皂素清洁生产提供了新的思路。而且该方法操作方便、成本低廉，容易实施。
实现本发明目的的技术方案为一种从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，采用了如下步骤(1)将黄姜清洗干净；(2)将黄姜用组织破碎机打浆，破坏黄姜细胞壁，在打浆过程中按每公斤鲜姜加1～2升甲醇的量加入甲醇；(3)离心分离得到滤液和滤渣；(4)用甲醇和丙酮按体积比3∶7～2∶3的比例配制的混合溶剂提取滤渣，进行抽滤，得到提取液；(5)反萃按0.8∶1＜V无水乙醚∶V提取液＜1.2∶1的体积比加无水乙醚到提取液中，振荡，然后再向其中按0.8∶1＜V水∶V无水乙醚＜1.2∶1的体积比加入水，静置、分层；上层为无水乙醚，下层是甲醇和丙酮及水的混合液；(6)将上层无水乙醚浓缩回收，蒸馏过程中通氮气保护，得到脂溶性粗类胡萝卜素；(7)将甲醇和丙酮及水的混合液与步骤(3)中得到的滤液合并，首先静置，析出淀粉，然后过滤，将滤液蒸发回收溶剂，得到水溶性类胡萝卜素而且，按固液质量体积比为1∶17～1∶24的比例将所得脂溶性粗类胡萝卜素溶于无水乙醚中，再按0.8∶1＜VKOH乙醇溶液∶V无水乙醚＜1.2∶1的比例加入质量百分比浓度为5％的KOH乙醇溶液，然后用氮气吹除空气后，密封，室温下进行水解反应，水解完成后将反应混合液转移到分液罐，再按0.8∶1＜V乙醚/己烷混合液∶V无水乙醚+KOH乙醇混合液＜1.2∶1的体积比加入乙醚/己烷混合液，乙醚/己烷混合液按体积比3∶4～6∶5的比例配制，分液后再用0.5～2倍有机相体积的水洗涤上层有机相2～4次以除掉碱，再分液，蒸发浓缩上层有机相得皂化后的脂溶性类胡萝卜素。
而且，其中所用水为去离子水。
本发明提供的技术方案中，打浆过程要将黄姜的细胞壁组织打破才能提取到其所含的类胡萝卜素。打浆过程中加入甲醇起到两方面作用首先甲醇可以带走鲜姜中含有的水分，使后续的提取脂溶性类胡萝卜素效率得以提高；另外一个好处是如果不加甲醇，直接加水打的浆由于粘度很大很难抽滤。优化的甲醇的添加量是每公斤鲜姜加1～2升甲醇。
步骤(4)中只有用甲醇和丙酮的混合溶剂才可以同时提取脂溶性和水溶性两种类胡萝卜素，混合溶剂中优化的甲醇和丙酮的体积比为3∶7～2∶3。
在反萃时，要先加无水乙醚再加水，否则会形成乳状液，很难分层。
通过对皂化后的脂溶性类胡萝卜素或水溶性类胡萝卜素进行纯度分析，分析结果显示皂化后纯度可以达到10％左右。
通过液谱质谱联用方法对所得脂溶性类胡萝卜素或水溶性类胡萝卜素进行主成分鉴定得出黄姜中含有的类胡萝卜素主要是β-胡萝卜素、螺菌黄素、新黄质以及少量的叶黄素。
从上述技术方案可知，本发明具有以下优点和效果1、从黄姜中可方便的得到类胡萝卜素，且为天然色素对人体无害；2、所用的有机提取剂为常见溶剂且价格便宜；3、提取剂可以用溶剂回收机回收，进一步降低了成本；4、可以同时得到黄姜中的脂溶性和水溶性两种类胡萝卜素，提高了经济价值。
因此该方法不仅可以从黄姜中提取高经济价值的类胡萝卜素，还可以减少后续皂素生产废水的处理成本，具有广泛的经济价值。
具体实施例方式
本发明提供的从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法中总类胡萝卜素包括两类不同类胡萝卜素，即脂溶性类胡萝卜素和水溶性类胡萝卜素。
实施例1称取一公斤清洗干净的鲜黄姜，加2L甲醇用组织破碎机打浆，离心分离得到滤液和滤渣。分别使用5L甲醇和丙酮按体积比3∶7的比例配制的混合溶剂提取滤渣三次，可以将类胡萝卜色素提尽，抽滤得到提取液，然后合并提取液，加入13L无水乙醚充分振荡，然后加入13L去离子水，静置分层，上层为无水乙醚，下层是甲醇和丙酮及水的混合液，将上层无水乙醚浓缩回收，蒸馏过程中通氮气保护，得到1.2g深红色油脂状脂溶性粗类胡萝卜素，即脂溶性类胡萝卜素粗产品。称0.1000g粗产品溶于100mL无水乙醚，在1cm比色皿中测定454nm处的A1％1cm，然后与标准相除，纯度为1.2％。然后将剩余粗产品溶于24ml无水乙醚中，加入24ml质量百分比浓度5％的KOH乙醇液，然后用氮气吹除空气，密封，室温下进行水解2h，然后将反应混合液转移到分液罐中，转移时可使用适量乙醇帮助混合液转移，加43ml按体积比3∶4配制的乙醚/己烷混合液。分液，保留上层有机相，再用与有机相等体积的水洗涤上相溶液3次以除掉碱，蒸发浓缩，得到0.1g纯度11％的皂化后的脂溶性类胡萝卜素产品。
将打浆离心后的滤液和反萃分层得到的甲醇和丙酮及水的混合液相合并，首先静置，使得水相中含有的淀粉析出，过滤后将滤液蒸馏得到不同沸点的溶剂，回收使用。同时得到0.1g水溶性类胡萝卜素。
将得到的脂溶性类胡萝卜素产品作液质联用打谱，结构鉴定分析主要是β-胡萝卜素、螺菌黄素、新黄质以及少量的叶黄素。
实施例2称取一公斤清洗干净的鲜黄姜，加1.5L甲醇用组织破碎机打浆，离心得到滤液和滤渣。分别使用4L按体积比1∶2的比例配制的甲醇和丙酮混合液提取滤渣三次，可以将类胡萝卜色素提尽，抽滤得到提取液，然后合并提取液。加入11L无水乙醚充分振荡，然后加入11L水，静置分层，上层为无水乙醚，下层是甲醇和丙酮及水的混合液，将上层无水乙醚浓缩回收，蒸馏过程中通氮气保护，得到1.0g脂溶性类胡萝卜素粗产品。称0.1000g粗产品溶于100mL无水乙醚，在1cm比色皿中测定454nm处的A1％1cm，然后与标准相除。纯度为1.9％，然后将剩余粗产品溶于21ml无水乙醚中，加入与21ml5％(质量比)的KOH乙醇溶液，然后用氮气吹除空气，密封，室温下进行水解2h，随后将反应混合液转移到分液罐中，加入44ml按体积比1∶1配制的乙醚/己烷混合液。分液，保留上层有机相，再用与有机相等体积的水洗涤上相溶液3次以除掉碱，蒸发浓缩，得到0.07g纯度21％的皂化后的脂溶性类胡萝卜素产品。
将打浆离心后的滤液和反萃分层得到的水相合并，首先静置，使得水相中含有的淀粉析出，过滤后将滤液蒸馏得到不同沸点的溶剂，回收使用。同时得到0.11g水溶性类胡萝卜素。
实施例3称取一公斤清洗干净的鲜黄姜，加2L甲醇用组织破碎机打浆，离心得到滤液和滤渣。分别使用5L按体积比1∶2的比例配制的甲醇和丙酮混合液提取三次，可以将类胡萝卜色素提尽，抽滤得到提取液，然后合并提取液。加入12L无水乙醚充分振荡，然后加入12L水，静置分层，上层为无水乙醚，下层是甲醇和丙酮及水的混合液，将上层无水乙醚浓缩回收，蒸馏过程中通氮气保护，得到1.3g脂溶性类胡萝卜素粗产品。称0.1000g粗产品溶于100mL无水乙醚，在1cm比色皿中测定454nm处的A1％1cm，然后与标准相除，纯度为1.5％。然后将剩余粗产品溶于25ml无水乙醚中，加入与25ml5％(质量比)的KOH乙醇液，然后用氮气吹除空气，密封，室温下进行水解2h，随后将反应混合液转移到分液漏斗中，加48ml按体积比3∶4配制的乙醚/己烷混合液。分液，保留上层有机相，再用0.8倍有机相体积的水洗涤上相溶液4次以除掉碱，蒸发浓缩，得到0.08g纯度19％的脂溶性类胡萝卜素产品。
柱分离将上面得到的产品溶于甲醇中，进行色谱柱分离。流动相为甲醇∶环己烷∶二氯甲烷＝60∶20∶20(v/v/v)，流速1mL/min，等度洗脱，检测波长454nm。收集出峰时间在2.65、3.56、5.08、6.03、7.05分钟的组分，然后在氮气保护条件下将各组分浓缩，得到纯度在40％～45％之间的单一的类胡萝卜素。
权利要求
1.一种从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，其特征在于采用如下步骤(1)将黄姜清洗干净；(2)将黄姜用组织破碎机打浆，破坏黄姜细胞壁，在打浆过程中按每公斤鲜姜加1～2升甲醇的量加入甲醇；(3)离心分离得到滤液和滤渣；(4)用甲醇和丙酮按体积比3∶7～2∶3的比例配制的混合溶剂提取滤渣，进行抽滤，得到提取液；(5)反萃按0.8∶1＜V无水乙醚∶V提取液＜1.2∶1的体积比加无水乙醚到提取液中，振荡，然后再向其中按0.8∶1＜V水∶V无水乙醚＜1.2∶1的体积比加入水，静置、分层；上层为无水乙醚，下层是甲醇和丙酮及水的混合液；(6)将上层无水乙醚浓缩回收，蒸馏过程中通氮气保护，得到脂溶性粗类胡萝卜素；(7)将甲醇和丙酮及水的混合液与步骤(3)中得到的滤液合并，首先静置，析出淀粉，然后过滤，将滤液蒸发回收溶剂，得到水溶性类胡萝卜素。
2.根据权利要求1所述的从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，其特征在于按固液质量体积比为1∶17～1∶24的比例将所得脂溶性粗类胡萝卜素溶于无水乙醚中，再按0.8∶1＜VKOH乙醇溶液∶V无水乙醚＜1.2∶1的比例加入质量百分比浓度为5％的KOH乙醇溶液，然后用氮气吹除空气后，密封，室温下进行水解反应，水解完成后将反应混合液转移到分液罐，再按0.8∶1＜V乙醚/己烷混合液∶V无水乙醚+KOH乙醇混合液＜1.2∶1的体积比加入乙醚/己烷混合液，乙醚/己烷混合液按体积比3∶4～6∶5的比例配制，分液后再用0.5～2倍有机相体积的水洗涤上层有机相2～4次以除掉碱，再分液，蒸发浓缩上层有机相得皂化后的脂溶性类胡萝卜素。
3.根据权利要求1或2所述的从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，其特征在于所用水为去离子水。
全文摘要
本发明提供了一种从黄姜中提取总类胡萝卜素的方法，其具体步骤是将洗净的黄姜在加入甲醇的条件下打浆，破坏黄姜细胞壁，离心分离得到滤液和滤渣；用甲醇和丙酮混合溶剂提取滤渣得到提取液；加无水乙醚到提取液中，振荡，再向其中加入水，静置、分层；上层为无水乙醚，将上层无水乙醚浓缩回收，蒸馏过程中通氮气保护，得到脂溶性粗类胡萝卜素；将下层甲醇和丙酮及水的混合液与滤液合并，首先静置，析出淀粉，然后过滤，将滤液蒸发溶剂回收，得到水溶性类胡萝卜素。该方法不仅可以从黄姜中提取高经济价值的类胡萝卜素，还可以减少后续皂素生产废水的处理成本。因而，具有广泛的经济价值。
文档编号A61K36/9066GK101054357SQ20071005220
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者吴峰, 张旭, 韦进宝, 肖江 申请人:武汉大学