一种天然来源虾红素的制备方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种天然来源虾红素的制备方法，以天然原料为起始，经有机溶剂浸提，多价金属盐反应，脱盐，浓缩，结晶，从而得到高纯度的天然来源虾红素产品。本发明针对现有虾红素合成路线复杂，不易控制，生产纯化难度较大，以及合成虾红素的安全性等问题。同传统方法相比较，具有以下优点：在纯化富集的同时，完成了虾青素/虾青素酯向虾红素的转化过程，该工艺有效提高了产品质量，降低了生产能耗，进而推动虾红素的产业进程。
【专利说明】-种天然来源邮红轰的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化合物分离制备【技术领域】，具体涉及一种天然来源邮红素的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 邮红素（Astacene, 3, 3' -dihy化OX厂2, 3, 2'，3' -tetradehy化〇-b, b' -carotene-b ，b-dione)也被称为卿帖素，是一种非维生素A源叶黄素，属于类胡萝h素，其结构式如图I 所示。天然来源的邮红素对动物和人体安全，无毒副作用，并具有一定的生理活性，可作为 着色剂，广泛用于食品、药品、化妆品等领域。在日本，天然邮红素和邮青素已被用于食品和 动物饲料中，美国抑A、欧盟、加拿大食品监察局等也已批准天然邮红素可作为水产动物饲 料添加剂。我国有关邮红素的研究应用起步较晚，现在大多还在生产提取研究阶段，药理试 验研究和市场应用较少，研究应用市场前景广阔。
[0003] 目前有关邮红素的制备方法主要有W下几条工艺路线：
[0004] l)Wi血er等提出的Ci5+Cw+Ci5经由Wittig反应合成邮红素的路线，该路线反应过 程如图2所示；该过程共经过走步反应，总得率为55%左右。
[0005] 2)化Oi等提出可通过预先制得的C4。H讽氧化物中间体经多步反应得到邮红素 [Journal of Organic Qiemistry,70 巧），3328-3331,2005]。其具体反应过程如图3 所示； 该路线共经六步反应，单步反应得率均大于70%，但总得率只有30%左右。
[0006] 但上述工艺路线各有其适用性，但也有其不足之处，普遍存在的问题是；（1)合成 方法涉及的反应步骤数多，过程复杂，对反应条件要求严格，不易操作；（2)生产成本较高； (3)易造成污染；(4)过程副产物较多，邮红素产品纯度低。因此，有必要开发一种新型高 效、绿色、环保的邮红素制备工艺。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种天然来源邮红素的制备方法，W天然原料为起始，经有 机溶剂浸提，多价金属盐反应，脱盐，浓缩，结晶，从而得到高纯度的天然来源邮红素产品， 从而弥补现有技术的不足。
[0008] 本发明的方法，包括有如下的步骤：
[0009] 1)首先将原料用有机溶剂浸提，浸提结束后得到浸提液；
[0010] 2)向步骤1)得到的浸提液中添加多价金属盐进行反应，
[0011] 多价金属盐的添加浓度（g/ml)为0. 003%?1%，反应结束后收集沉淀物；
[0012] 3)将步骤2)得到的沉淀用有机溶剂息浮得到沉淀息浊液；
[0013] 4)向步骤3)得到的沉淀息浊液中加入0. 5倍?10倍体积的分层溶液使体系分 层，然后收集有机相；
[0014] 5)浓缩；将步骤4)得到的含邮红素的有机相进行减压浓缩制得浓缩液，
[0015] 6)结晶、干燥；向步骤5)浓缩液中加入1?5倍体积的饱和低级脂肪醇溶液，混 合均匀，然后于(TC?15°C条件下，静置0.化?I化结晶，收集结晶析出物，干燥，即得邮红 素产品。
[0016] 其中所述步骤1)的原料可W是包含有邮红素的水产动物，例如南极磯邮、蟹类、 对邮类；或是含有含有邮红素的红法夫酵母和雨生红球藻；
[0017] 所述步骤1)浸提所用的机溶剂包括己酸己醋、正己焼、丙丽、甲醇、己醇、氯仿、二 氯甲焼中的一种或几种的混合物；优选为己酸己醋、氯仿和二氯甲焼中的一种或几种的混 合物，更优选为己酸己醋和二氯甲焼混合溶液，且己酸己醋和二氯甲焼的体积比为2:1。
[0018] 所述步骤2)的多价金属盐包括二价铁盐、H价铁盐、铅盐、铜盐中的一种或几种；
[0019] 所述步骤2)中的多价金属盐优选为铅盐，更优选为H氯化铅；
[0020] 所述步骤3)中所用的有机溶剂为己酸己醋、正己焼、氯仿、二氯甲焼中的一种或 几种的混合物；
[0021] 所述步骤4)中的分层溶液为质量体积百分比浓度为0.05%?10%的磯酸盐水溶 液；
[0022] 所述步骤5)中浓缩优选为减压浓缩，浓缩温度优选为25C?55C，浓缩后溶液的 体为浓缩前体积的1/10 W下，溶剂残留越低越有利于后续的结晶工艺；
[0023] 所述步骤6)中的饱和低级脂肪醇溶液可为甲醇、己醇、丙醇、下醇、戊醇、己醇中 的一种或几种的混合物；
[0024] 所述步骤6)中的饱和低级脂肪醇溶液可为饱和低级脂肪醇的水溶液，其中水的 体积分数为0. 5?20% ;
[00巧]所述步骤6)中干燥方式为室温干燥，加热干燥，减压干燥或冷冻干燥，其中优选 减压干燥和冷冻干燥。
[0026] 本发明方法制备的邮红素可作为水产、畜禽等饲料添加剂；可W作为食品着色剂 用于粮食、肉制品、水产品等行业加工的着色；可W用于医药品和化妆品等行业的加工着 色；可作为功能性成分用于保健食品的开发。
[0027] 本发明针对现有邮红素合成路线复杂，不易控制，生产纯化难度较大，W及合成邮 红素的安全性等问题。同传统方法相比较，具有W下优点：在纯化富集的同时，完成了邮青 素/邮青素醋向邮红素的转化过程，该工艺有效提高了产品质量，降低了生产能耗，进而推 动邮红素的产业进程。
【专利附图】
【附图说明】
[002引图1 ;邮红素的结构图；
[002引 图2 ;Wi血er所提出的邮红素制备路线图；
[0030] 图3 ;化Oi等提出的制备邮红素的路线图；
[0031] 图4 ;本发明实施例1反应前后物质的紫外-可见光谱图；
[0032] 图5 ;本发明实施例1反应前后物质的HPLC-DAD色谱图；其中A为反应前物质的 色谱图；B为反应后物质的色谱图；
[0033] 图6 ;本发明实施例1反应产物邮红素的HPLC-MS质谱图。
【具体实施方式】
[0034] 首先对本发明所使用的检测方法进行描述：
[0035] (1)紫外-可见吸收光谱特性分析
[0036] 取反应原料和反应产物用二甲基亚讽浸提溶解，然后过滤，将滤液稀释至最大吸 收峰在0. 3?0. 8区间，用紫外可见分光光度计进行光谱扫描，记录溶液最大吸收波长 入m。,，比较两者Am。,差异。
[0037] (2) HPLC 分析
[0038] 色谱条件：色谱柱为 YMC Carotenoid-C30 (4. 6mm X 250mm，S-5 U m);流动相 A 为己 膳，流动相B为甲基叔下基離，流动相C为1%磯酸水溶液。洗脱梯度为；0?15min，88 % A，10% B，2% C ;15 ?25min，0% A，100% B，0% C ;25 ?35min，88% A，10% B，2% C。洗脱 时间30min ;流速1血/min ;进样体积20 y L ;柱温35°C ;检测波长476nm。
[0039] (3) LC-MS 分析
[0040] 将邮红素粉末样品用丙丽溶解后进行液相色谱质谱联用（LC-M巧分析。色谱条 件：色谱柱为YMC Carotenoid-C30 (4. 6mm X 250mm，S-5 y m);流动相A为己膳，流动相B甲 基叔了基離，流动相C为超纯水；洗脱梯度为；88% A，10% B，2% C ;洗脱时间30min ;流速 1血/min ;进样体积20 y L ;柱温35C;检测波长476nm。质谱条件；APCI源，正离子模式；雾 化气40psi ;干燥气化/min,干燥气温度35(TC;毛细管电压4500V，裂解电压60V ;扫描范围 m/z 100 ?1000。
[0041] 下面结合实施例对本发明的方法进行详细的描述。
[0042] 实施例1
[0043] 1)称取Ikg雨生红球藻粉，按照料液比（原料干质量/提取体系总体积）化加入 己酸己醋浸提，室温下浸提化，浸提结束后经过滤得到邮青素和邮青素醋的浸提液，
[0044] 2)向浸提液中添加25g的H氯化铅，室温下反应时间比，反应结束后，过滤，收集 沉淀物，并回收有机溶剂，沉淀物湿重约为IOOg;
[004引扣向沉淀中加入500ml正己焼，得到沉淀息浊液，
[0046] 4)向其中加入IL质量体积分数为0. 1 %的磯酸轴溶液，使体系分层，利用分液漏 斗收集含邮红素的有机相，
[0047] 5)有机相约500ml，将收集的有机相进行减压浓缩，浓缩至无溶剂流出，得到浓缩 物约为40ml，然后向浓缩液中加入IOOml无水己醇混合均匀，
[0048] 6)于4C下静置化结晶，过滤收集析出物，冷冻干燥，得到约18g邮红素产品。
[0049] 利用紫外-可见分光光度、HPLC和LC-MS对本实施例反应前后物质进行分析表征， 分析结果如下：
[0050] 紫外-可见吸收光谱特性分析结果显示，原料的最大吸收波长为480nm，反应后产 物的最大吸收波长为495nm，吸收波长发生红移，根据邮青素和邮红素的光谱学特性可推断 出，原料经反应后转化成邮红素。从HPLC-DAD色谱图可W看出，反应前物质的保留时间主 要集中在20min?25min之间，而反应后产物的出峰时间为14min?16min,且为单一峰，说 明反应过程产物转化完全。利用LC-MS法对反应产物进行结构分析，从二级质谱图可W看 出，m/z 593. 4为邮红素的分子离子峰，分析几个特征峰，符合邮红素的结构，因此推断粉末 成分为邮红素。然后通过积分面积计算得到该邮红素产品的纯度约为96%。
[00川 实施例2
[0052] 称取IOOg红法夫酵母粉，加入900ml己酸己醋浸提，(TC下浸提化，浸提结束后 经过滤得到邮青素和邮青素醋的浸提液，向浸提液中添加2. 7g H氯化铁，室温下反应时间 化，反应结束后，过滤收集沉淀物，并回收有机溶剂，得到湿沉淀物约为Ig ;向沉淀中加入 IOml氯仿，得到沉淀息浊液，向其中加入50ml质量体积分数为0. 9%的磯酸钟溶液，使体系 分层，利用分液漏斗收集含邮红素的有机相，约IOml,将收集的有机相进行减压浓缩，浓缩 至无溶剂流出，得到浓缩物约为0. 8ml，然后向浓缩液中加入3ml体积分数为95%的己醇 溶液，混合均匀，于4C下静置比结晶，离也收集析出物，减压干燥，得到约0. 15g邮红素产 P PH O O
[00閲 实施例3
[0054] 称取IOOkg南极磯邮邮粉，加入60化二氯甲焼，于4(TC下浸提0.化，浸提结束后 经过滤得到邮青素和邮青素醋的浸提液，向浸提液中，添加4. 8kg的硫酸铁，室温下反应时 间化，反应结束后，收集沉淀物，并回收有机溶剂，得到是沉淀物约为IOkg ;向沉淀中加入 8化己酸己醋，得到沉淀息浊液，向其中加入24化质量体积分数为5%的磯酸轴溶液，使体 系静置分层，收集含邮红素的有机相，约80以将收集的有机相进行减压浓缩，浓缩至溶液体 积为化，然后向浓缩液中加入20L甲醇溶液，混合均匀，于IOC下静置化结晶，过滤收集析 出物，冷冻干燥，得到约IOg邮红素产品。
[00巧]实施例4
[0056] 1)称取Ikg雨生红球藻粉，按照料液比（原料干质量/提取体系总体积）化加入 二氯甲焼浸提，室温下浸提化，浸提结束后经过滤得到邮青素和邮青素醋的浸提液，
[0057] 2)向浸提液中添加25g的H氯化铅，室温下反应时间比，反应结束后，过滤，收集 沉淀物，并回收有机溶剂，沉淀物湿重约为l〇6g;
[005引扣向沉淀中加入500ml正己焼，得到沉淀息浊液，
[0059] 4)向其中加入IL质量体积分数为0. 1 %的磯酸轴溶液，使体系分层，利用分液漏 斗收集含邮红素的有机相，
[0060] 5)有机相约500ml，将收集的有机相进行减压浓缩，浓缩至无溶剂流出，得到浓缩 物约为40ml，然后向浓缩液中加入IOOml无水己醇混合均匀，
[0061] 6)于4C下静置化结晶，过滤收集析出物，冷冻干燥，得到约19g邮红素产品。 [00的]实施例5
[0063] 1)称取Ikg雨生红球藻粉，按照料液比（原料干质量/提取体系总体积）化加入 己酸己醋/二氯甲焼（2:1)混合液进行浸提，室温下浸提化，浸提结束后经过滤得到邮青素 和邮青素醋的浸提液，
[0064] 2)向浸提液中添加25g的H氯化铁，室温下反应时间比，反应结束后，过滤，收集 沉淀物，并回收有机溶剂，沉淀物湿重约为83g ;
[006引扣向沉淀中加入500ml正己焼，得到沉淀息浊液，
[0066] 4)向其中加入IL质量体积分数为0. 1 %的磯酸轴溶液，使体系分层，利用分液漏 斗收集含邮红素的有机相，
[0067] 5)有机相约500ml，将收集的有机相进行减压浓缩，浓缩至无溶剂流出，得到浓缩 物约为40ml，然后向浓缩液中加入IOOml无水己醇混合均匀，
[006引 6)于4C下静置化结晶，过滤收集析出物，冷冻干燥，得到约Hg邮红素产品。
[006引 实施例6
[0070] 1)称取Ikg雨生红球藻粉，按照料液比（原料干质量/提取体系总体积）化加入 己酸己醋/二氯甲焼（2:1)混合液进行浸提，室温下浸提化，浸提结束后经过滤得到邮青素 和邮青素醋的浸提液，
[0071] 2)向浸提液中添加25g的H氯化铅，室温下反应时间比，反应结束后，过滤，收集 沉淀物，并回收有机溶剂，沉淀物湿重约为115g;
[007引扣向沉淀中加入500ml正己焼，得到沉淀息浊液，
[0073] 4)向其中加入IL质量体积分数为0. 1 %的磯酸轴溶液，使体系分层，利用分液漏 斗收集含邮红素的有机相，
[0074] 5)有机相约500ml，将收集的有机相进行减压浓缩，浓缩至无溶剂流出，得到浓缩 物约为40ml，然后向浓缩液中加入IOOml无水己醇混合均匀，
[00巧]6)于4C下静置化结晶，过滤收集析出物，冷冻干燥，得到约20g邮红素产品。
[0076] 通过对比试验，比较实施例1、实施例4、实施例5和实施例6结果发现，选用己酸 己醋/二氯甲焼（2:1)混合液作为提取溶剂，其浸提得率比单独己酸己醋或二氯甲焼高，并 且使用H氯化铅作为多价金属盐进行反应，其在得率和纯度方面均优于H氯化铁。
[0077] 具体比较结果如下表所示：
【权利要求】
1. 一种天然来源虾红素的制备方法，其特征在于，所述的方法包括有如下的步骤： 1) 首先将原料用有机溶剂浸提，浸提结束后得到浸提液； 2) 向步骤1)得到的浸提液中添加多价金属盐进行反应，反应结束后收集沉淀物； 3) 将步骤2)得到的沉淀用有机溶剂悬浮得到沉淀悬浊液； 4) 向步骤3)得到的沉淀悬浊液中加入0. 5倍?10倍体积的分层溶液使体系分层，然 后收集有机相； 5) 浓缩：将步骤4)得到的含虾红素的有机相进行减压浓缩制得浓缩液； 6) 结晶、干燥：向步骤5)浓缩液中加入1?5倍体积的饱和低级脂肪醇溶液，混合均 匀，然后于〇°C?15°C条件下，静置0. 5h?12h结晶，收集结晶析出物，干燥，即得虾红素产 品。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤1)中浸提所用的机溶剂包括乙酸 乙酯、正己烷、丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、二氯甲烷中的一种或几种。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤1)中浸提所用的机溶剂为乙酸乙 酯和二氯甲烷混合溶液，且乙酸乙酯和二氯甲烷的体积比为2:1。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤2)中多价金属盐的添加浓度为 0. 003%?1%。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述的多价金属盐包括二价铁盐、三价铁盐、 铝盐、铜盐中的一种或几种。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述多价金属盐为三氯化铝。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤3)中所用的有机溶剂为乙酸乙 酯、正己烷、氯仿、二氯甲烷中的一种或几种的混合物。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤4)中的分层溶液为质量体积百分比 浓度为〇. 05 %?10%的磷酸盐水溶液。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤6)中的饱和低级脂肪醇溶液为甲 醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇中的一种或几种。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤6)中干燥方式为室温干燥，加热干 燥，减压干燥或冷冻干燥。
【文档编号】C07C403/24GK104262221SQ201410492090
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】薛长湖, 周庆新, 徐杰, 李学敏, 杨澍, 薛勇, 李兆杰 申请人:中国海洋大学