专利名称：一种天然β-胡萝卜素的提取方法
技术领域：
本发明属于天然产物化学领域，特别属于一种从胡萝卜等植物中提取天然e -胡
萝卜素的方法。
背景技术：
13 -胡萝卜素(beta-Carotene)是一种重要的天然食用色素，广泛存在于植物、藻 类和真菌中。P-胡萝卜素的分子式Q。H5e，分子量536.88，熔点183t:。纯品为深红色
或暗红色、有光泽的斜方六面体或结晶状粉末，对氧、热及光不稳定。易溶于二硫化碳、苯、
己烷、氯仿、植物油等有机溶剂，微溶于甲醇和乙醇，不溶于水、丙二醇、甘油、酸和碱等。 |3 _胡萝卜素是维生素A的前体，具有抑制细胞变异、结合活性氧抗氧化、捕获自 由基、增强机体免疫力、抵抗力、降低心血管疾病和癌症的发生概率等作用。因此被联合国 粮农组织(FA0)和世界卫生组织(WHO)联合专家委员会认定为A类优秀的营养性食品添加 剂。目前世界上已有50多个国家和地区批准使用，而且我国还作为第一批非处方药物批准 使用。 |3-胡萝卜素在国内外的广泛应用以及未来广阔的发展前景，使对其的提取和制 备进行了深入的研究。其制备方法主要有天然产物萃取法、化学合成法和微生物发酵法。
化学合成法始于1954年瑞典的Roche精细化学品公司，以P _紫罗兰酮为起始原 料合成出全反式构型的P-胡萝卜素，而天然的P-胡萝卜素除了全反式构型外，还含有不 同程度的9-顺式和15-顺式构型，其中9-顺式13 -胡萝卜素在胡萝卜的遗传毒性和抗遗 传毒性中起着关键的作用。即天然P-胡萝卜素比化学合成的具有更好的抗癌功效且无毒 副作用；而且有研究报道化学合成的P-胡萝卜素不能完全被人体所吸收，并对人体产生 一定程度的毒副作用，长期服用还会对人体产生不可逆转的病变，因而在西方发达国家已 禁止用作食品添加剂。相反天然提取的P-胡萝卜素易于被人体所吸收，并具有较好的抗 氧化能力，从而有较好的市场需求。 微生物发酵法是指利用微生物在其体内合成|3-胡萝卜素，再通过提取、结晶制 备P-胡萝卜素。该方法不受季节和气候的限制，产率纯度较高，但其技术要求高，设备投 资较大。
天然产物萃取法是从天然植物原料或者植物原料经加工处理后的下脚料中，采用 有机溶剂萃取P-胡萝卜素的一种方法。最早使用的植物原料是含有丰富P-胡萝卜素的 胡萝卜，胡萝卜是一种营养价值较高的蔬菜，也是食用天然胡萝卜素的重要来源。胡萝卜 中的P-胡萝卜素含量因地区、品种、季节等的不同存在很大差异，一般每百克胡萝卜含有 13 15毫克|3-胡萝卜素。目前从天然植物中提取|3-胡萝卜素的技术主要是有机溶剂 提取技术，常用的有机溶剂有甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、丙酮等，但大量使用有机溶剂会带 来不同程度的污染，耗时长，提取效率低等问题。近期有大量文献报道采用超临界二氧化碳 技术萃取和提纯|3-胡萝卜素，该方法提取效率虽然较高，但属于高压设备，复杂昂贵，投 资规模大，生产成本高，较难实现大规模工业化生产。采用超声波辅助下有机溶剂萃取，可 节省提取溶剂，縮短提取时间，降低能耗从而提高萃取效率。 我国胡萝卜等蔬菜的种植面积和产量均居世界首位，利用胡萝卜或者净菜加工剩 余的残次品及下脚料进行P-胡萝卜素的提取，做到废物的综合利用，可充分发挥农作物 的价值，提高产品的附加值，提高资源转换的利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种从胡萝卜中提取e-胡萝卜素的方法，该方法可提高
e-胡萝卜素的提取率。其核心技术是采用超声辅助下溶剂萃取技术。 超声波作用包括超声波本身具有的能量作用，空穴破坏时放出的能量作用以及超
声波对萃取悬浮液的搅拌流动作用等。由超声波发振箱发出高频高压振荡信号，经换能器 变换为机械振动传入到萃取悬浮液中去。以连续不断的方式辐射状直线传播的超声波束， 超声波束在萃取悬浮液中前进时会产生成千上万的负压小气泡，这些气泡在一定的压力下 在胡萝卜表面形成一连串密集的爆炸，不断冲击胡萝卜表面，包括穿透到胡萝卜的另一侧 面。所以超声波能促进胡萝卜细胞破碎，有机溶剂能很快地渗透到胡萝卜组织中并不断地 进行物质传递，大大縮短了萃取时间，提高了萃取效率和提取率。 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是对胡萝卜原料进行前处理、溶剂萃 取、分离、液液分配、浓縮、结晶等步骤来完成。
所述的对胡萝卜原料进行前处理，包括胡萝卜的清洗去泥沙，粉碎机粉碎打浆。
所述的溶剂萃取是指采用超声辅助下溶剂萃取，萃取溶剂为甲醇、乙腈、己烷、庚 烷，或是其中两种溶剂的混合溶剂。以重量体积计算的萃取溶剂用量为原料1. 5-3倍，超声 波频率为20-200KHz，功率为500-1000W。萃取温度为25_50°C，萃取时间为15-30分钟。
所述的分离是指萃取液与胡萝卜固含物通过离心过滤分离。 所述的液液分配是指使用的两种萃取混合溶剂是互不相溶的，分离后的萃取液静置 后分为两层，脂溶性的P-胡萝卜素选择性的溶解在极性小的溶剂中，达到富集提纯的目的。
所述的浓縮是指富集后的萃取层采用蒸发浓縮器浓縮，回收溶剂套用。
所述的结晶是指浓縮后得到的13 -胡萝卜素油状物，采用无水乙醇等有机溶剂溶 解，重结晶后得到P-胡萝卜素晶体产品。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详述
实施例1 :新鲜的胡萝卜浸泡水中清洗掉沾附的泥沙，粉碎机粉碎打浆，加入到萃 取罐中，然后加入2. 5倍体积的萃取溶剂甲醇和正己烷，萃取溶剂中甲醇和正己烷的体积 比为1 : 1，在功率900W，频率60KHz的超声辅助下，于45。C搅拌萃取30分钟，冷却至室温 后离心过滤。萃取液静置分层，分出上层正己烷层，甲醇层再用正己烷萃取，至高压液相色 谱分析无P-胡萝卜素为止，合并正己烷层。得到的萃取液浓縮除溶剂，得到红棕色P-胡 萝卜素油状物，高压液相色谱分析结果表明P-胡萝卜素含量为24.5%。
所得到的|3-胡萝卜素油状物加入无水乙醇，搅拌溶解后，密闭静置过夜析晶，过 滤收集结晶沉淀，滤饼用乙醇洗涤，干燥后得到P-胡萝卜素晶体。高压液相色谱分析产品 P-胡萝卜素的含量为90%，提取率88%。 实施例2 :新鲜的胡萝卜浸泡水中清洗掉沾附的泥沙，粉碎机粉碎打浆，加入到萃 取罐中，然后加入2. 5倍体积的萃取溶剂乙腈和正庚烷，萃取溶剂中乙腈和正庚烷的体积 比为l : 1，在功率800W，频率80KHz的超声辅助下，于5(TC搅拌萃取30分钟，冷却至室温 后离心过滤。萃取液静置分层，分出上层正庚烷层，甲醇层再用正庚烷萃取，至高压液相色 谱分析无P-胡萝卜素为止，合并正庚烷层。得到的萃取液浓縮除溶剂，得到红棕色P-胡 萝卜素油状物，高压液相色谱分析结果表明|3_胡萝卜素含量为27.5%。所得到的|3-胡 萝卜素油状物加入无水乙醇，搅拌溶解后，密闭静置过夜析晶，过滤收集结晶沉淀，滤饼用 乙醇洗涤，干燥后得到P-胡萝卜素晶体。高压液相色谱分析产品P-胡萝卜素的含量为 91%，提取率87%。
权利要求
一种天然β-胡萝卜素提取的生产工艺，其特征在于主要由原料预处理、溶剂萃取、分离、液液分配、浓缩、结晶等步骤组成。
2. 根据权利要求l所述的天然P-胡萝卜素提取的生产工艺，其特征在于所述的原 料为新鲜的胡萝卜，其预处理包括清洗和粉碎打浆。
3. 根据权利要求l所述的天然P-胡萝卜素提取的生产工艺，其特征在于所述的溶剂萃取是在超声辅助下进行的，所用的超声波频率为20-200KHz，功率为500-1000W。萃取 温度为25-5(TC，萃取时间为15-30分钟。
4. 根据权利要求1所述的天然P-胡萝卜素提取的生产工艺，其特征在于所述的萃 取溶剂是互不相溶的两种混合溶剂，如乙腈/正己烷，甲醇/正庚烷等。
5. 根据权利要求l所述的天然P-胡萝卜素提取的生产工艺，其特征在于所述的液 液分配是权利4中所用的萃取溶剂，萃取完成后进行液液分配富集提纯天然|3-胡萝卜素。
全文摘要
本发明属于从胡萝卜中提取天然β-胡萝卜素的生产工艺。所述的方法是胡萝卜清洗干净后，粉碎打浆，在超声辅助下加入互不相溶的混合溶剂萃取，分离的萃取液经液液分配后脱溶得到β-胡萝卜素油状物，经重结晶得到β-胡萝卜素晶体。所得到的β-胡萝卜素含量达90％，提取率85％以上。该方法具有操作简单，成本较低，宜于工业化生产等优点。
文档编号C07C403/24GK101768099SQ20091002864
公开日2010年7月7日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者乔梁, 乔维汉, 张哲 申请人:乔维汉;乔梁;张哲