一种虾青素十六碳二烯酸单酯的制备方法与流程

本发明涉及生物制剂技术领域，尤其涉及一种虾青素十六碳二烯酸单酯的制备方法。

背景技术：

雨生红球藻是一种广泛分布于自然界的淡水藻，属于绿藻门、绿藻纲、团藻目、红球藻科、红球藻属。雨生红球藻通常只有处于胁迫条件时才开始积累虾青素，以渡过不利的环境条件。关于雨生红球藻积累虾青素的营养盐及环境条件的研究表明，当其处于氮饥饿、高光强等条件下时，能够大量积累虾青素。近年来，光生物反应器技术的发展大大促进了雨生红球藻的养殖及虾青素的积累，应用这种技术可使藻体中虾青素含量达到干重的1.5-3%。

从雨生红球藻中提取虾青素的方法多种多样，欧阳琴等对雨生红球藻厚壁孢子细胞的几种常用机械破壁方法的工艺条件分别进行研究，分别比较了几种不同破壁方法对破壁率和虾青素提取率的影响，结果表明高压均质法最适合于雨生红球藻中厚壁孢子的破碎和虾青素的提取，氯仿:乙醇（1:1，v/v）的混合溶剂最有利于从雨生红球藻孢子态细胞中提取出虾青素。Dong等人比较了4种不同的方法从雨生红球藻中提取虾青素，结果表明盐酸破壁后用丙酮提取的得率最高，且这种方法得到的粗提物的DPPH自由基清除能力也最高。周锦珂以雨生红球藻粉为原料利用纤维素酶对雨生红球藻进行酶解处理，然后用乙醇提取虾青素，在最佳条件下虾青素的提取率高达94.6%。

虾青素末端环状结构中各有一个羟基（-OH），这种自由羟基可与脂肪酸形成酯，雨生红球藻中的虾青素多数以酯的形式存在。如果其中一个羟基与脂肪酸成酯，称虾青素单酯；如果两个羟基都与脂肪酸成酯，则称为虾青素双酯。在鱼类吸收和色素沉积方面，虾青素酯和游离虾青素在生物利用方面差别很小。由于能够与虾青素酯化形成虾青素单酯和双酯的脂肪酸种类繁多，而且虾青素酯的极性比虾青素更小，且各类虾青素酯的结构极性相近，很难将单独一种虾青素酯分离纯化出来；采用传统柱层析法分离纯化虾青素酯，耗时长且得率很低，不利于大量制备纯的虾青素酯。因此，对虾青素酯分离纯化的研究鲜见报道。有鉴于此，本发明人研究和设计了一种虾青素十六碳二烯酸单酯的制备方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种虾青素十六碳二烯酸单酯的制备方法。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种虾青素十六碳二烯酸单酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、粗提液的制备：

用天平称取5.0 g雨生红球藻藻粉，加入浓度为0.5-0.7 mg/mL的纤维素酶液200 mL，酶反应pH为4.0-5.0，在45-50 ^oC的条件下破壁25-30 min，然后在5000 rpm条件下离心5 min，弃上清后，将500 mL的丙酮加入藻粉中，浸提40 min，再次离心后，弃去下层沉淀，制得粗提液；将所述粗提液浓缩蒸干，充氮，于-20 ^oC条件下保存，备用；

步骤二、溶剂系统的建立：

按体积比4:1:2配制正己烷-乙腈-甲醇溶剂系统；分别按照上述比例配制溶剂系统溶液1500 mL，置于分液漏斗中，剧烈振荡充分混合后静置分层，平衡后将上下两相分开，以下相作为流动相，上相作为固定相，在使用前上下相分别超声脱气30 min；

步骤三、高速逆流色谱纯化：

打开泵，将超声脱气后的上相作为固定相以30 mL/min的流速泵入到高速逆流色谱仪中，直至上相充满整个HSCCC分离管中，暂停泵，将进液端放到流动相的试剂瓶中，打开主机的电源，设定转速850r/min，启动泵；在出液端用干净的量筒接液，在474nm波长下采集数据，收集洗脱时间为31-40min的目标成分，初步用TLC分析流出物，合并相同组分，制得化合物，即虾青素十六碳二烯酸单酯。

作为实施例的优选方式，还包括步骤四、纯化物的鉴定：采用高效液相色谱HPLC法或采用ESI-MS法分析所述化合物，或采用高效液相色谱HPLC法分析皂化后的所述化合物。

作为实施例的优选方式，所述采用高效液相色谱HPLC法：将所述化合物配成2 mg/mL的样品溶液，高效液相的条件：进样量5 μL，柱温35 ^oC，检测波长474 nm，流速0.2 mL/min；分析所述化合物的保留时间和特征吸收峰，判断所述述化合物的保留时间是否为44.5min，特征吸收峰是否为408nm。

作为实施例的优选方式，所述ESI-MS法采用正离子模式；参数设置如下：氮气干燥流量10.0 L/min，雾化压力为20 psi，毛细管电压+5000 V，端板电压+4000 V，毛细管出口电压80 V，干燥温度200 ^oC，雾化室温度50 ^oC，干燥气体压力20 psi，雾化气体压力50 psi；判断一级质谱m/z是否为 832.4。

作为实施例的优选方式，采用高效液相色谱HPLC法分析皂化后的所述化合物：将所述化合物12.5 mg溶解在150 mL的二氯甲烷溶液中，作为每组试验的样品溶液，然后加入含质量体积浓度为15.6%的NaOH的甲醇溶液，在磁力搅拌条件下，15.14℃温度下反应9.17min后，终止反应；加入蒸馏水直至溶液出现分层，上层漂浮有白色泡沫，下层呈红色的澄清溶液，离心弃去上清后，将下层溶液完全蒸干得到皂化产物，用HPLC法分析产物的保留时间和特征吸收峰，判断皂化后的所述述化合物的保留时间是否为12.7min。

作为实施例的优选方式，所述步骤一中，加入浓度为0.6mg/mL的纤维素酶液200 mL，在50 ^oC的条件下破壁30 min。

本发明首次采用高速逆流色谱纯化法从雨生红球藻藻粉分离得到了虾青素十六碳二烯酸单酯，进一步采用HPLC和ESI-MS技术鉴定纯化得到的化合物的结构，从而对后续虾青素酯的研究具有重大意义。

说明书附图

图1为本发明雨生红球藻中粗提物的HPLC分析图；

图2为本发明的HSCCC溶剂系统纯化结果；

图3为本发明HPLC和UVS分析HSCCC纯化得到的组分2结果；

图4为本发明质谱分析HSCCC纯化得到的组分2结果；

图5为本发明 HPLC分析皂化后的组分2结果。

具体实施方式

本发明公开了一种虾青素十六碳二烯酸单酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、粗提液的制备：

用天平称取5.0 g雨生红球藻藻粉，雨生红球藻藻粉购于湖北雅仕达生物技术荆州市天然虾青素有限公司，加入浓度为0.5-0.7 mg/mL的纤维素酶液200 mL，酶反应pH为4.0-5.0，在45-50 ^oC的条件下破壁25-30 min，然后在5000 rpm条件下离心5 min，弃上清后，将500 mL的丙酮加入藻粉中，浸提40 min，再次离心后，弃去下层沉淀，制得粗提液；将所述粗提液浓缩蒸干，充氮，于-20 ^oC条件下保存，备用；

步骤二、溶剂系统的建立：

按体积比4:1:2配制正己烷-乙腈-甲醇溶剂系统；分别按照上述比例配制溶剂系统溶液1500 mL，置于分液漏斗中，剧烈振荡充分混合后静置分层，平衡后将上下两相分开，以下相作为流动相，上相作为固定相，在使用前上下相分别超声脱气30 min；

步骤三、高速逆流色谱纯化：

打开泵，将超声脱气后的上相作为固定相以30 mL/min的流速泵入到高速逆流色谱仪中，直至上相充满整个HSCCC分离管中，暂停泵，将进液端放到流动相的试剂瓶中，打开主机的电源，设定转速850r/min，启动泵；在出液端用干净的量筒接液，在474nm波长下采集数据，收集洗脱时间为31-40min的目标成分，初步用TLC分析流出物，合并相同组分，制得化合物，即虾青素十六碳二烯酸单酯。

作为实施例的优选方式，所述步骤一中，加入浓度为0.6mg/mL的纤维素酶液200 mL，在50 ^oC的条件下破壁30 min。

作为实施例的优选方式，还包括步骤四、纯化物的鉴定：采用高效液相色谱HPLC法或采用ESI-MS法分析所述化合物，或采用高效液相色谱HPLC法分析皂化后的所述化合物。

由于已知的虾青素酯种类较多且与之酯化结合的脂肪酸鉴定比较困难，为进一步鉴定纯化得到的化合物是否为虾青素酯，需要对得到的化合物进行皂化实验，将虾青素酯皂化还原为虾青素，若皂化后产物在HPLC检测后，得到虾青素的特征吸收峰，则证明纯化得到的化合物为虾青素酯，反之，则为其他类胡萝卜素。

作为实施例的优选方式，所述采用高效液相色谱HPLC法：将所述化合物配成2 mg/mL的样品溶液，高效液相的条件：进样量5 μL，柱温35 ^oC，检测波长474 nm，流速0.2 mL/min；分析所述化合物的保留时间和特征吸收峰，判断所述述化合物的保留时间是否为44.5min，特征吸收峰是否为408nm。

雨生红球藻中粗提物各组分的HPLC分析结果如图1所示。其中数字1-6代表HSCCC分离得到的6个化合物，从图中可以看出，游离类胡萝卜素的保留时间为12-35 min，虾青素单酯的保留时间集中在42-50 min，而虾青素双酯的保留时间在55 min之后。实验结果与各化合物的极性大小是相对应的，游离的类胡萝卜素，如虾青素、角黄素、叶黄素等的极性相对较大，因而洗脱时间较短；虾青素一端被酯化后，成为虾青素单酯，极性变小，洗脱时间相应的增加；虾青素两端被酯化后，变成虾青素双酯，分子极性进一步变小，洗脱时间最长。

如图2所示，使用HSCCC溶剂体系，粗提物溶液分离纯化得到了4个组分，洗脱时间分别为22-27 min、31-40 min、102-104 min、103-111 min，分别将它们命名为化合物1、2、5、6（与图2中各个峰相对应），并且发现分离得到峰A（12-20 min）的量很大（25.51 mg），也当做一个组分收集以备下一步纯化。使用二级溶剂体系正己烷-甲醇（2:1，v/v），将之前得到的峰A组分溶解在此溶剂体系的下相中，作为二级溶剂系统的样品溶液，继续纯化得到了化合物3和化合物4，洗脱时间分别为40-48 min和52-60 min。将上述纯化得到的化合物蒸干后称量，得到化合物1-6的质量分别为10.35 mg、8.47 mg、15.25 mg、4.33 mg、15.65 mg、6.05 mg。

作为实施例的优选方式，所述ESI-MS法采用正离子模式；参数设置如下：氮气干燥流量10.0 L/min，雾化压力为20 psi，毛细管电压+5000 V，端板电压+4000 V，毛细管出口电压80 V，干燥温度200 ^oC，雾化室温度50 ^oC，干燥气体压力20 psi，雾化气体压力50 psi；判断一级质谱m/z是否为 832.4。

作为实施例的优选方式，采用高效液相色谱HPLC法分析皂化后的所述化合物：将所述化合物12.5 mg溶解在150 mL的二氯甲烷溶液中，作为每组试验的样品溶液，然后加入含质量体积浓度为15.6%的NaOH的甲醇溶液，在磁力搅拌条件下，15.14℃温度下反应9.17min后，终止反应；加入蒸馏水直至溶液出现分层，上层漂浮有白色泡沫，下层呈红色的澄清溶液，离心弃去上清后，将下层溶液完全蒸干得到皂化产物，用HPLC法分析产物的保留时间和特征吸收峰，判断皂化后的所述述化合物的保留时间是否为12.7min。

化合物2为红色固体粉末，在408 nm波长下有最大紫外吸收，HPLC分析化合物2的保留时间为44.5 min，结果如图3所示；化合物2的一级质谱数据显示m/z 832.4，结果如图4所示，比虾青素十六碳二烯酸单酯分子量多1，推断其为[M+H]⁺的分子离子峰；化合物2的皂化后的产物HPLC结果显示，皂化后在保留时间12.7 min出现了虾青素的特征峰，结果如图5所示，化合物2为虾青素酯得到验证；综上所述，化合物2是虾青素十六碳二烯酸单酯。

本领域的普通技术人员能从本发明公开内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。