一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法与流程

本发明属于微藻养殖技术领域，具体涉及一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法。

背景技术：

岩藻黄素，亦称褐藻素、岩藻黄质，分子式C₄₂H₅₈O₆，结构式如下式，分子量658.91，密度1.09，熔点166～168℃，CAS登录号3351-86-8，属丙二烯型类胡萝卜素，为褐藻、硅藻、金藻及黄绿藻所含有的一种重要的类胡萝卜素，是褐藻呈现褐色的物质，也是硅藻类植物的指标性色素。

岩藻黄素结构独特，在多种药理活性方面展现出具有应用前景的潜在价值优势，其中抗炎、抗肿瘤、抗肥胖、抗氧化、抗痘、抗糖尿病、抗疟疾和抗血脂等生理活性已被部分证实，其它潜在的生理活性正在被科学家进行积极的研究和探索中。

目前,可用于提取岩藻黄素的原料有很多,如褐藻、硅藻等藻类。三角褐指藻也是其中一种典型的单细胞硅藻，且三角褐指藻具有易于培养、可常年生长、生长速度快和易于调控的特点,养殖三角褐指藻生产岩藻黄素具有更大的优势。

三角褐指藻岩藻黄素提取的传统方法为有机溶剂提取法，该方法简单易行，较常用的有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、石油醚和二甲基亚砜等，它们可单独使用或按一定比例混合使用。然而，有机溶剂提取法中提取温度偏高，岩藻黄素损耗，产品溶剂残留、安全隐患等，均具有明显的局限性。

许多研究者致力于探索新型提取技术，如超临界萃取技术、加压溶剂萃取法、微波萃取法、超声波萃取法等。这些新型提取方法具备多种优势，可提高提取效率，缩短提取时间，节省提取经费，并减少对环境的危害。然而，微波、超声波的使用，仅仅是一种辅助手段，需要与其它萃取技术相结合才可发挥作用。超临界萃取技术在岩藻黄素的提取中也有研究，但超临界溶剂CO₂必须在25MPa以上的超高压状态才能够进行萃取加工，极大地制约其工业化应用。加压溶剂萃取法是在较高的温度和压力下，用有机溶剂萃取生物活性物质的一种快速有效的提取方法，该方法极大地减少了有机溶剂的用量，但未能改变有机溶剂萃取法的技术缺陷。

亚临界萃取方法是最近十来年发展起来的一种新型提取分离技术。亚临界萃取方法是利用亚临界流体作为萃取剂，在密闭、无氧、低压的压力容器内，依据有机物相似相容的原理，通过萃取物料与萃取剂在浸泡过程中的分子扩散，达到固体物料中的脂溶性成分转移到液态的萃取剂中，再通过减压蒸发的过程将萃取剂与目的产物分离，最终得到目的产物的一种新型萃取与分离技术。亚临界流体萃取相比其他分离方法有许多优点：无毒、无害、无污染、非热加工、保留提取物的活性产品不破坏、不氧化、产能大、可工业化大规模生产，节能，运行成本低，易于和产物分离。

专利CN 101077991A公开了亚临界二甲醚流体提取天然除虫菊素的方法。专利CN 10297006A公开了亚临界流体低温工艺萃取的菊花净油。专利CN104738251A公开了一种亚临界流体萃取茶叶提取物的方法。专利CN105400696A公开了一种亚临界二甲醚流体萃取青花椒油树脂的方法。这四份专利均采用亚临界流体二甲醚作萃取剂，工艺方法大同小异，仅处理物料不相同，但均未涉及三角褐指藻岩藻黄素的提取。

三角褐指藻岩藻黄素提取生产实践中，三角褐指藻鲜藻含水通常超过60％，采用热加工、电磁加工、真空加工等多种干燥脱水方法，均对三角褐指藻岩藻黄素造成较大的破坏；三角褐指藻的硅质外壳结合较为紧密，有机溶剂难以有效渗透入细胞质内与色素等脂质体接触，岩藻黄素提取效率低下；三角褐指藻岩藻黄素含量约1.0％，萃取液浓度相当低，提取溶剂与能耗居高不下。一般亚临界萃取方法，采用静态浸泡提取也难以满足要求。

因物料特性独特，活性成分性质活泼，必然对三角褐指藻岩藻黄素的提取提出更高的要求。

技术实现要素：

本发明针针对现有三角褐指藻岩藻黄素提取技术中的工艺缺陷及不足，提出一种低温、高效、安全的二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法，括步骤：

1)三角褐指藻鲜藻冻融破壁；

2)二甲醚流体动态梯度逆流萃取破壁藻泥；

3)萃取液脱溶分离出岩藻黄素。

作为优选的技术方案，所述步骤1)中三角褐指藻鲜藻为三角褐指藻经高速离心机甩干的鲜藻，含水质量百分数为65.0％～75.0％。

作为优选的技术方案，所述三角褐指藻鲜藻先速冻，再冷藏，最后解冻而实现冻融破壁，速冻温度为－70℃～－40℃，速冻时间为8.0h～12.0h，冷藏温度－20℃～－10℃，解冻温度为20℃～30℃，解冻时间为0.5～1.5h，冻融次数为1～3次。

作为优选的技术方案，所述步骤2)中二甲醚流体为亚临界流体，压力为0.5MPa～1.0MPa，温度为40℃～60℃。

作为优选的技术方案，所述步骤2)中二甲醚流体的停留时间为1.0～2.0小时

作为优选的技术方案，所述步骤2)中萃取作业为动态梯度逆流萃取，二甲醚流体依次连续通过一组萃取罐，单罐中二甲醚浓度逐步提高，完成萃取作业的前端单罐脱离萃取系统，新装填破壁藻泥的单罐连入萃取系统的末端，二甲醚流体与破壁藻泥逆向流动。

作为优选的技术方案，所述萃取罐组由4～6个单罐串联组成。

作为优选的技术方案，所述步骤3)中萃取液脱溶的压力为0.05MPa～0.10MPa，温度为50℃～70℃。

作为优选的技术方案，所述脱溶后粗岩藻黄素油水离心分离后产出岩藻黄素，离心机转速为4500转/分钟～10000转/分钟。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1)湿藻泥采用机械脱水，脱除外表水后直接进入加工系统，可有效避免物理化学手段脱水对微藻中有效成分的破坏，且大幅降低提取过程能耗。

2)冻融破壁与鲜藻收贮加工相得益彰，一方面，由于鲜藻夹带的高盐水具有强烈的渗透性，进入细胞内盐水形成冰晶，膨胀破坏细胞壁，另一方面，鲜藻需通过冷冻，降低水活度，收集贮存。

3)二甲醚可溶于水，室温下每100g水中溶解度高达30g，极大地促进了二甲醚流体渗入三角褐指藻细胞内，萃取脂溶性岩藻黄素等色素及脂质，且二甲醚流体处于亚临界状态，萃取温度低，对三角褐指藻活性成份基本没有破坏。

4)动态梯度逆流萃取作业，可有效提高萃取液有效成分的浓度，降低萃取剂用量，提高萃取效率，实现高效提取三角褐指藻岩藻黄素。

5)二甲醚常温常压下为气体，可从岩藻黄素中脱除彻底，且提取过程始终处于低温控制下，基本为一物理溶解、蒸发过程，岩藻黄素保持其天然特征，具有可靠的安全性。

由于采用了上述技术方案，一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法，包括步骤：1)三角褐指藻鲜藻冻融破壁；2)二甲醚流体动态梯度逆流萃取破壁藻泥；3)萃取液脱溶分离出岩藻黄素；可有效避免物理化学手段脱水对微藻中有效成分的破坏，且大幅降低提取过程能耗，动态梯度逆流萃取作业，可有效提高萃取液有效成分的浓度，降低萃取剂用量，提高萃取效率，实现高效提取三角褐指藻岩藻黄素，具有可靠的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明三角褐指藻冻融破壁细胞状态对比图；

图2是本发明岩藻黄素高效液相色谱图。

具体实施方式

一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法，括步骤：

1)三角褐指藻鲜藻冻融破壁；

2)二甲醚流体动态梯度逆流萃取破壁藻泥；

3)萃取液脱溶分离出岩藻黄素。

所述步骤1)中三角褐指藻鲜藻为三角褐指藻经高速离心机甩干的鲜藻，含水质量百分数为65.0％～75.0％。

所述三角褐指藻鲜藻先速冻，再冷藏，最后解冻而实现冻融破壁，速冻温度为－70℃～－40℃，速冻时间为8.0h～12.0h，冷藏温度－20℃～－10℃，解冻温度为20℃～30℃，解冻时间为0.5～1.5h，冻融次数为1～3次。

所述步骤2)中二甲醚流体为亚临界流体，压力为0.5MPa～1.0MPa，温度为40℃～60℃。

所述步骤2)中二甲醚流体的停留时间为1.0～2.0小时

所述步骤2)中萃取作业为动态梯度逆流萃取，二甲醚流体依次连续通过一组萃取罐，单罐中二甲醚浓度逐步提高，完成萃取作业的前端单罐脱离萃取系统，新装填破壁藻泥的单罐连入萃取系统的末端，二甲醚流体与破壁藻泥逆向流动。

所述萃取罐组由4～6个单罐串联组成。

所述步骤3)中萃取液脱溶的压力为0.05MPa～0.10MPa，温度为50℃～70℃。

所述脱溶后粗岩藻黄素油水离心分离后产出岩藻黄素，离心机转速为4500转/分钟～10000转/分钟。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法，括步骤：

1)三角褐指藻鲜藻冻融破壁；

2)二甲醚流体动态梯度逆流萃取破壁藻泥；

3)萃取液脱溶分离出岩藻黄素。

所述步骤1)中三角褐指藻鲜藻为三角褐指藻经高速离心机甩干的鲜藻，含水质量百分数为65.0％。

所述三角褐指藻鲜藻先速冻，再冷藏，最后解冻而实现冻融破壁，速冻温度为－70℃，速冻时间为8.0h，冷藏温度－20℃，解冻温度为20℃，解冻时间为0.5，冻融次数为1次。

所述步骤2)中二甲醚流体为亚临界流体，压力为0.5MPa，温度为40℃。

所述步骤2)中二甲醚流体的停留时间为1.0小时

所述步骤2)中萃取作业为动态梯度逆流萃取，二甲醚流体依次连续通过一组萃取罐，单罐中二甲醚浓度逐步提高，完成萃取作业的前端单罐脱离萃取系统，新装填破壁藻泥的单罐连入萃取系统的末端，二甲醚流体与破壁藻泥逆向流动。

所述萃取罐组由4个单罐串联组成。

所述步骤3)中萃取液脱溶的压力为0.05MPa，温度为50℃。

所述脱溶后粗岩藻黄素油水离心分离后产出岩藻黄素，离心机转速为4500转/分钟。

实施例二：

一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法，括步骤：

1)三角褐指藻鲜藻冻融破壁；

2)二甲醚流体动态梯度逆流萃取破壁藻泥；

3)萃取液脱溶分离出岩藻黄素。

所述步骤1)中三角褐指藻鲜藻为三角褐指藻经高速离心机甩干的鲜藻，含水质量百分数为70.0％。

所述三角褐指藻鲜藻先速冻，再冷藏，最后解冻而实现冻融破壁，速冻温度为－55℃，速冻时间为102.0h，冷藏温度－15℃，解冻温度为25℃，解冻时间为1.0h，冻融次数为23次。

所述步骤2)中二甲醚流体为亚临界流体，压力为0.8MPa，温度为50℃。

所述步骤2)中二甲醚流体的停留时间为1.5小时

所述步骤2)中萃取作业为动态梯度逆流萃取，二甲醚流体依次连续通过一组萃取罐，单罐中二甲醚浓度逐步提高，完成萃取作业的前端单罐脱离萃取系统，新装填破壁藻泥的单罐连入萃取系统的末端，二甲醚流体与破壁藻泥逆向流动。

所述萃取罐组由5个单罐串联组成。

所述步骤3)中萃取液脱溶的压力为0.08MPa，温度为60℃。

所述脱溶后粗岩藻黄素油水离心分离后产出岩藻黄素，离心机转速为8000转/分钟。

实施例三：

一种二甲醚流体提取三角褐指藻岩藻黄素的方法，括步骤：

1)三角褐指藻鲜藻冻融破壁；

2)二甲醚流体动态梯度逆流萃取破壁藻泥；

3)萃取液脱溶分离出岩藻黄素。

所述步骤1)中三角褐指藻鲜藻为三角褐指藻经高速离心机甩干的鲜藻，含水质量百分数为5.0％。

所述三角褐指藻鲜藻先速冻，再冷藏，最后解冻而实现冻融破壁，速冻温度为－40℃，速冻时间为12.0h，冷藏温度－10℃，解冻温度为30℃，解冻时间为1.5h，冻融次数为3次。

所述步骤2)中二甲醚流体为亚临界流体，压力为1.0MPa，温度为60℃。

所述步骤2)中二甲醚流体的停留时间为2.0小时

所述步骤2)中萃取作业为动态梯度逆流萃取，二甲醚流体依次连续通过一组萃取罐，单罐中二甲醚浓度逐步提高，完成萃取作业的前端单罐脱离萃取系统，新装填破壁藻泥的单罐连入萃取系统的末端，二甲醚流体与破壁藻泥逆向流动。

所述萃取罐组由6个单罐串联组成。

所述步骤3)中萃取液脱溶的压力0.10MPa，温度为70℃。

所述脱溶后粗岩藻黄素油水离心分离后产出岩藻黄素，离心机转速为10000转/分钟。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。