专利名称：一种从小球藻中提取叶黄素的方法
技术领域：
本发明涉及一种从小球藻中提取叶黄素的方法。
背景技术：
叶黄素(lutein)属含氧的四萜类类胡萝卜素，是人体眼睛黄斑区和血液中的主要类胡萝卜素，具有吸收有害蓝色光保护视力及强的抗氧化活性，已经被运用到护眼功能饮料、化妆品、食品添加剂、医药、饲料等领域。利用微藻提取叶黄素是近年国际上开发的代替万寿菊花为提取源的新方法，微藻生产叶黄素具有以万寿菊花等植物为材料来源不可比拟的优势快速异养代谢、培养时间短、能够在生物反应器中实现高密度培养，不受气候、季节和区域的限制。国内外主要利用光生物反应器和发酵两种方式进行自养型及异养型微藻的生产。叶黄素的提取方法有有机溶剂浸提法、微波提取、膜分离、高速逆流色谱、双水相等方法，实际应用中以有机溶剂浸提为主。叶黄素提取相关技术的专利主要以万寿菊为原料，微藻具有与植物不同的生理及结构特征，以微藻为原料的专利有CN1865242A以小球藻为材料，提取溶剂为甲醇与正己烷混合溶剂，通过细胞破碎仪及正己烷进行提取；专利CN101130513A以小球藻为材料，提取溶剂为乙醇与正己烷混合溶剂，皂化剂为NaOH，通过低温离心分离叶黄素。
发明内容
本发明的目的是提供一种从小球藻中提取叶黄素的方法。本发明所提供的从小球藻中提取叶黄素的方法，包括下述步骤以乙醇或乙醇水溶液为提取剂，采用超声波法提取小球藻藻粉中的游离叶黄素及其酯，然后加入氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液进行皂化反应；反应结束后，向反应体系中加入二氯甲烷或三氯甲烷进行萃取，通过低压旋转蒸发回收二氯甲烷或三氯甲烷，得到叶黄素粗提物。其中，所述乙醇水溶液具体可为质量浓度为80% — 100%的乙醇水溶液。所述超声波法中，超声波功率可为200-300W，优选210-240W ;超声波提取时间可为30-60min ;超声波提取温度可为10_50°C，优选20_40°C，进一步优选30_40°C。所述皂化反应中，所述氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液的质量浓度10% -20%；所述皂化反应的温度为可为10-50°C，优选20-40°C，进一步优选30-40°C ;皂化反应的时间为10-20min。所述皂化反应在超声波辅助下进行，超声波功率为200-300W。所述小球藻藻粉与所述提取剂的配比可为Ig (30-80)mL。所述小球藻藻粉与所述氢氧化钾水溶液的配比可为Ig : (10-30)mL。所述萃取的方法是向所述反应体系中加入二氯甲烷或三氯甲烷混合均匀，然后在4°C 一 8°C以4000g-8000g的转速离心5_10min，收集下相黄色液体，即为所述叶黄素的二氯甲烷或三氯甲烷萃取液。所述方法还包括对叶黄素的二氯甲烷或三氯甲烷萃取液进行水洗、低压旋转蒸发回收二氯甲烷或三氯甲烷，得到叶黄素的步骤。通过条件优化，从小球藻中提取叶黄素的最优方法为以乙醇为提取剂，采用超声波法提取藻粉中的游离叶黄素及其酯，其中，超声波功率为240W，超声波提取时间为30min，提取温度为40°C，藻粉与乙醇的配比为Ig 50mL ;然后加入质量浓度为20%氢氧化钾水溶液(藻粉与氢氧化钾水溶液的配比为Ig 30mL)在40°C、240W超声波辅助下进行皂化反应IOmin ;反应结束后，向反应体系中加入藻粉与二氯甲烷配比大于Ig 150mL的二氯甲烷进行萃取，4°C、5000g离心5min，蒸馏水洗二氯甲烷相，低压旋转蒸干提取物，得到叶黄素。本发明中所用的原料藻粉是按照下述方法制备得到的将可用于叶黄素提取的小球藻藻泥进行冷冻干燥得到藻粉。本发明以乙醇为溶剂，利用超声波法进行小球藻叶黄素及其酯类的提取，以20%KOH为皂化剂将叶黄素酯类转化为游离叶黄素，以二氯甲烷萃取游离叶黄素，达到与叶绿素等水溶性物质分离，采用低温旋转蒸发除去有机溶剂获得叶黄素。用甲醇溶解后，通过紫外分光光度仪及HPLC对叶黄素进行检测，叶黄素提取量可达到3. 02mg/g (干重)。本发明实现了从小球藻中快速、高效提取叶黄素，为小球藻产业化生产叶黄素提供了技术支持。
图I为实施例I对提取溶剂(a)、皂化剂(b)、萃取溶剂(C)的筛选柱形图，横坐标分别为溶剂种类，皂化剂及皂化先后顺序，纵坐标为提取的总类胡萝卜素在444nm的紫外吸收值。图2为实施例2对超声波功率(a)、皂化时间(b)、提取及皂化温度(C)、提取溶剂乙醇的浓度(d)提取的单因子优化图。图3为实施例3采用四因子三水平正交优化对小球藻叶黄素的提取工艺进行优化的效应曲线图。图4为实施例4从小球藻藻粉中对提取的叶黄素与标准品叶黄素HPLC对比图。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。下述实施例中所用藻种为购买自天津丰年水产养殖有限公司的海水小球藻(Chlorella sp.)藻泥。藻泥冷冻干燥得到小球藻藻粉。实施例I、从小球藻中提取叶黄素的工艺优化I、提取溶剂的筛选准确称取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管,加入5mL待筛选提取溶剂进行超声波(210W)提取30min，室温20_30°C ;然后加入5mL，20% NaOH皂化IOmin ;再加入三氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检
测含量。上述待筛选的提取剂分别是甲醇、乙醇、丙酮、正己烷、乙酸乙酯、石油醚(沸程60_90°C)、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇/三氯甲烷的混合溶剂(3 I, v/v)采用紫外分光光度仪对浓缩液中总类胡萝卜素含量进行检测，400-500nm波长扫描，比较最大吸收峰444nm处吸光度值。结果见图la。由图可知，以乙醇作为提取剂时,提 取的叶黄素浓度最闻。2、提取与皂化顺序的筛选及皂化剂的筛选准确称取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管，加入5mL乙醇进行超声波(210W)提取30min，室温20_30°C ;然后加入5mL质量浓度20% NaOH水溶液(或质量浓度20% KOH水溶液)皂化IOmin ;再加入三氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。准确称取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于5OmL离心管,加入5mL质量浓度20% NaOH水溶液(或质量浓度20% KOH水溶液)皂化IOmin ;然后加入5mL乙醇进行超声波(210W)提取30min，室温20-30°C ;再加入三氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。采用紫外分光光度仪对浓缩液中总类胡萝卜素含量进行检测，比较最大吸收峰444nm处吸光度值。结果见图lb。由图可知，以20% KOH溶液为皂化剂，采用先提取后皂化的方式，提取的叶黄素浓度最高。3、萃取溶剂的筛选准确称取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管，加入5mL乙醇进行超声波(210W)提取30min，室温20_3(TC ;然后加入5mL质量浓度20% KOH水溶液皂化IOmin ;再加入20mL待筛萃取溶剂进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。上述待筛选的萃取溶剂分别是正己烷、石油醚(沸程60_90°C )、乙酸乙酯、二氯
甲烷、三氯甲烷。采用紫外分光光度仪对浓缩液中总类胡萝卜素含量进行检测，比较最大吸收峰444nm处吸光度值。结果见图lc。由图可知，以二氯甲烷作为萃取溶剂提取的叶黄素浓度最闻。实施例2、对从小球藻中提取叶黄素方法中超声波提取强度、提取剂乙醇浓度、皂化时间进行单因素考察I、不同超声波强度对提取的叶黄素含量的影响。取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管，加入5mL乙醇进行超声波提取30min，温度25°C ;然后加入5mL质量浓度20% KOH水溶液皂化IOmin ;再加入20mL 二氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。考察的超声波强度分别为180W、210W、240W、270W、300W。采用紫外分光光度仪对浓缩液中总类胡萝卜素含量进行检测，比较最大吸收峰444nm处吸光度值。结果见图2a。由图可知，超声波功率为240W提取的叶黄素浓度最高。2、皂化时间对提取的叶黄素含量的影响取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管，加入5mL乙醇进行超声波(240W)提取30min，温度25°C ;然后加入5mL质量浓度20% KOH水溶液进行皂化反应；反应结束，再加入20mL 二氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。考察的阜化时间分别为10min、20min、30min、40min、50min、60min。比较444nm处吸光度值。结果见图2b。由图可知，皂化时间为IOmin的提取效果最好。3、提取及皂化温度对提取的叶黄素含量的影响准确称取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管，加入5mL乙醇进行超声波(240W)提取30min ;然后加入5mL质量浓度20% KOH水溶液皂化IOmin ;再加入20mL 二氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。考察的提取及皂化温度分别为io°c、2o°c、3(rc、4(rc、5(rc。比较444nm处吸光度值。结果见图2c。由图可知，提取及皂化水浴温度为40°C时，提取的叶黄素浓度最闻。4、提取剂乙醇浓度对提取的叶黄素含量的影响取O. Ig海水小球藻(Chlorella sp.)藻粉置于50mL离心管,加入5mL乙醇溶液进行超声波(240W)提取30min，温度40°C ;然后加入5mL质量浓度20% KOH水溶液进行阜化反应lOmin，再加入20mL 二氯甲烷进行萃取，离心，收集萃取液，浓缩至干，提取物用甲醇5mL定容检测含量。考察的提取剂乙醇溶液的质量浓度分别为60%、70%、80%、90%、100%。比较444nm处吸光度值。结果见图2d。由图可知，乙醇浓度为100%的提取效果最好。实施例3、从小球藻中提取叶黄素最佳工艺条件的确定根据单因素试验的结果，确定提取溶剂为乙醇，阜化剂为Κ0Η,阜化时间IOmin,萃取溶剂为二氯甲烷，超声波频率为240W，提取及皂化温度为40°C后，对提取方法中料提取溶剂比、料皂化剂比、皂化剂浓度、超声波时间进行四因子三水平正交优化。以总类胡萝卜素含量为提取效果考察指标，优选出最佳工艺条件，因素水平安排见表I。表I提取因素水平
权利要求
1.一种从小球藻中提取叶黄素的方法，包括下述步骤以乙醇或乙醇水溶液为提取齐U，采用超声波法提取小球藻藻粉中的游离叶黄素及其酯，然后加入氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液进行皂化反应；反应结束后，向反应体系中加入二氯甲烷或三氯甲烷进行萃取，得到叶黄素的二氯甲烷或三氯甲烷萃取液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述乙醇水溶液为质量浓度为80% -100%的乙醇水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述超声波法中，超声波功率为200-300W，优选210-240W ;超声波提取时间为30_60min ;超声波提取温度为10_50°C，优选20-40。。。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于所述皂化反应中，所述氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液的为质量浓度10% -20% ;所述皂化反应的温度为20-40°C，优选20-40°C，时间为10-20min ;所述皂化反应在超声波辅助下进行，超声波功率为200-300W。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于所述小球藻藻粉与所述提取剂的配比为1g (30-80)mL。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于所述小球藻藻粉与所述氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液的配比为1g (10-30)mL。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于所述提取剂为乙醇；所述超声波法中，超声波功率为240W，超声波提取时间为30min，提取温度为40°C，所述小球藻藻粉与所述提取剂的配比为1g 50mL ； 所述皂化反应中，所述氢氧化钾水溶液为质量浓度20%的氢氧化钾水溶液；皂化反应的温度为40°C，时间为1Omin ;所述皂化反应在超声波辅助下进行，超声波功率为240W ;所述小球藻藻粉与所述氢氧化钾水溶液的配比为1g 30mL。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于所述萃取的方法是向所述反应体系中加入二氯甲烷或三氯甲烷混合均匀，然后在4°C以5000g的转速离心5min，收集上清液，即为所述叶黄素的二氯甲烷或三氯甲烷萃取液。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于所述方法还包括对叶黄素的二氯甲烷或三氯甲烷萃取液进行水洗、除去二氯甲烷或三氯甲烷，得到叶黄素的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种从小球藻中提取叶黄素的方法。该方法包括下述步骤以乙醇或乙醇水溶液为提取剂，采用超声波法提取小球藻藻粉中的游离叶黄素及其酯，然后加入氢氧化钾或氢氧化钠溶液进行皂化反应；反应结束后，向反应体系中加入二氯甲烷或三氯甲烷进行萃取、离心、蒸馏水水洗后旋转蒸发至干，得到叶黄素。用甲醇溶解后，通过紫外分光光度仪及HPLC对叶黄素进行检测，叶黄素提取量可达到3.02mg/g(小球藻干重)。本发明实现了从小球藻中快速、高效提取叶黄素，为小球藻产业化生产叶黄素提供了技术支持。
文档编号C07C403/24GK102976992SQ201210543578
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者林祥志, 马伏宁, 林汝榕, 荣辉, 闫晋飞, 刘潇, 杨善军, 王昭凯 申请人:国家海洋局第三海洋研究所