CN1793123B - 一种由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法。它主要是在万寿菊干花粉碎物中直接加入KOH·乙醇溶液进行皂化处理；紧接着对皂化粗提物加水，并用酸类物质中和，过滤分离后加入乙酸乙酯，再去除沉淀物，蒸馏提取叶黄素粗品；然后，用去离子水洗涤，形成叶黄素粗结晶；最后，用四氢呋喃和去离子水重结晶，并再用去离子水和无水乙醇洗涤，真空干燥制得纯度达90％以上的叶黄素晶体。本发明方法工艺操作简便，所用溶剂毒性低且易于回收、制备成本低，提取率高，适用于工业规模化生产。

Description

一种由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法

技术领域

本发明涉及一种直接从万寿菊干花制备高纯度叶黄素晶体的方法。

背景技术

叶黄素又名“植物黄体素”是一种类胡萝卜素，广泛存在于花卉、谷物、蔬菜、水果和某些蔬类等生物中。由于这种天然色素具有色泽鲜艳、着色力强、安全无毒、富有营养等优点，越来越受到人们的青睐，近年来叶黄素已被广泛应用于食品、医药、化妆品和禽类饲料等许多领域。

研究表明，食用富含叶黄素的食品，药品和保健品可防止人体因器官衰老引起的一系列请疾病，如预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降和失明、心血管硬化、冠心病和肿瘤疾病等。畜禽饲料中加入叶黄素，可改善畜禽新产品(如鱼、虾、鸡和禽蛋等)的色泽和品质。叶黄素和含叶黄素的产品每年在美国市场的销售额达数亿美元，在世界上的销售额已达数十亿美元。用天然色素取代人工色素已经是一种世界性的趋势，随着人们消费水平的提高和保健意识的不断增强，天然色素必将逐渐成为色素市场的主流，因此，开发叶黄素产品具有重要的社会效益和经济效益。

叶黄素浸膏和晶体的制备技术国内外已有专利发表，如青岛大学开发的从万寿菊花提取叶黄素树脂的方法(中国专利公开CN1120565A)，该法将采摘的万寿菊花经发酵、干燥、粉碎后，通过石油醚提取、浓缩、脱臭和皂化等工艺制备叶黄素树脂，产品纯度为11-13.5％。浙江海宁凤鸣叶绿素有限公司开发的从万寿菊花制备叶黄素结晶的方法(中国专利公开CN1436774A)，该法首先用非极性溶剂在加热条件下从万寿菊花中提取叶黄素酯，然后在搅拌和加热条件下用碱溶液对叶黄素酯浓溶液进行皂化，再用无离子水稀释皂化反映产物，经分离，洗涤和真空干燥等步骤得半成品，然后用四氢呋喃/无离子水/正己烷或石油醚混合溶剂重结晶得到叶黄素纯品，产品纯度可达95％98％，但产品最终提取率在60％以下。在已公开的叶黄素生产工艺中，叶黄素树脂的提取工艺已比较成熟，并早已规模化生产，但前期的万寿菊经发酵制粒，一则工艺复杂，二则对叶黄素破坏较大，严重影响叶黄素收率；同时使用的石油醚、正己烷等有毒溶剂，残留高，既影响产品品质，又造成环境影响，还大大增加了成本.

发明内容

针对现有叶黄素制备工艺中存在的上述问题，本发明提供一种工艺简化、成本低、提取率高、污染低且易于规模化生产的从万寿菊干花直接制备高纯度叶黄素的工艺方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：它直接以采摘的万寿菊花经干燥脱水，粉碎过10-40目后的粉碎物为起始物料，并在起始物料中按料液重量比为1∶4-6(最佳为1∶5)加入浓度为5-11wt％(最佳为9-10wt％)的KOH·乙醇溶液(该浓度直接采用的是KOH与乙醇的重量百分比)，直接进行皂化处理，在温度为65-70℃条件下搅拌，皂化反应2-5小时，皂化完成后再采用蒸馏方法去除(即回收)乙醇，便形成干化的皂化粗提物；然后在干化的皂化粗提物中加水搅拌，再用酸类物质中和至中性，过滤去除溶解物杂质，分离得滤渣进行烘干处理；紧接着，在烘干的滤渣中加入6-10倍(最佳为7倍)重量于底物的乙酸乙酯进行充分搅拌，再过滤去除不溶于有机溶剂的沉淀物杂质，并对分离的过滤液采用减压蒸馏方法，去除(即回收)乙酸乙酯，形成叶黄素粗品，从此完成叶黄素粗品的提取过程；其次将提取的叶黄素粗品用去离子水洗涤，再次去除溶于去离子水的有机物杂质，同时析出叶黄素结晶物，过滤分离后干燥处理滤渣即得叶黄素粗结晶；最后，将得到的叶黄素粗结晶进行重结晶处理，即将叶黄素粗结晶溶于四氢呋喃，过滤去掉不溶的杂质后，用去离子水重结晶，分离出晶体物质后再用去离子水和无水乙醇洗涤，以去除残留的有机溶剂、水及有机、无机物等杂质，经分离干燥即得纯度在90％以上的叶黄素结晶成品。

上述方法中，KOH·乙醇溶液中的KOH可由NaOH取代；对皂化反应液采用的去除乙醇的蒸馏方法既可是常压下加热至78℃蒸馏的方法，也可是真空减压蒸馏的方法；在对皂化粗提物加水搅拌中，其水的加入重量为起始料的4-8倍(最佳为5倍)，水温度为0-80℃；中和反应中使用的酸类物质是指磷酸、硫酸、盐酸、硝酸等无机酸化合物以及甲酸、乙酸、柠檬酸等有机酸化合物中的一种或两种以上的混合物，其用量以使中和液的PH值达7为准。

在前述方法中，对中和反应后分离得到滤渣是在温度≤60℃条件下进行烘干处理5-24小时；用于洗涤叶黄素粗品的去离子水的加入重量为每次5-10倍于底物，去离子水的温度为0-60℃，洗涤3-5次，然后过滤分离出滤渣，并在室温或25℃下对其真空干燥24-48小时，即得叶黄素粗结晶；在叶黄素粗结晶的重结晶处理中，用于溶解叶黄素粗结晶物的四氢呋喃溶剂的用量为9-15倍(最佳为10倍)重量于底物，搅拌溶解后过滤去掉滤渣，在过滤液中加入去离子水，直至析出叶黄素晶体，然后采用离心分离方法分离出晶体，并对其分别用2-4倍重量于底物的去离子水和无水乙醇洗涤，然后过滤出结晶物，再在室温或25℃条件下干燥24-48小时，即得到本发明成品。

本发明有如下优点：①工艺简化，直接经皂化、中和、沉淀、提取、结晶、重结晶等步骤，即可得到高纯度的叶黄素晶体，减少了万寿菊发酵制粒和制备叶黄素酯两个复杂工序；②制备工艺中叶黄素破坏与损失均小，故而叶黄素提取率可达70％；③制备成本可降低20-40％，且有机溶剂毒性低且易于回收，残留少，对环境的污染也小；④适用于工业规模化生产，且最终得到的叶黄素符合欧洲药典要求。

具体实施方法

实施例1

1)、提取万寿菊干花(未发酵)1kg，粉碎至约20目粉末(过10-40目均可)；对其按料液重量比为1∶5加入KOH·乙醇溶液(KOH∶乙醇＝467g∶5L)，在温度为65-70℃条件下搅拌皂化反应3小时；然后在55℃真空减压蒸馏(或在常压下加热至78℃蒸馏)去除乙醇，得干的皂化粗提物。

2)、在皂化粗提物中加水5升，水温度为20℃，搅拌约30分钟，用磷酸充分中和至中性(PH＝7)。过滤得的滤渣在50℃下烘干处理16小时；然后，在烘干的滤渣中加入7倍于滤渣重量的乙酸乙酯，搅拌30分钟，过滤去除沉淀物，再用减压蒸馏方法去除乙酸乙酯，得叶黄素粗品。

3)、在上述叶黄素粗品中每次加入5倍重量的去离子水，去离子水的温度为25℃(去离子水的温度可以在0-60℃之间选择)，洗涤3次；然后过滤分离出晶体物，并在室温下真空干燥32小时，得叶黄素粗晶体31.69克，叶黄素含量为65.3％。

4)、将叶黄素粗晶体溶于10倍重量的四氢呋喃中，搅拌完全溶解后过滤去渣，在过滤液加入足量的去离子水，直至析出叶黄素结晶；然后，离心分离叶黄素晶体，再分别用2倍重量的去离子水和无水乙醇洗涤、沉淀，过滤出结晶物，再在室温真空干燥35小时终得叶黄素晶体19.6克，叶黄素含量达95.75％(以UV/可见充分光度测定)，用PHLC分析其中的反式叶黄素、玉米黄素和其它类胡萝卜素分别为92.17％、6.20％、1.63％。

实施例2

1)、提取万寿菊干花(未发酵)2kg，粉碎至约20目粉末(过10-40目均可)；对其按料液重量比为1∶6加入KOH·乙醇溶液(KOH∶乙醇＝1300g∶12L)，在温度为65-70℃条件下搅拌皂化反应4小时；然后在55℃真空减压蒸馏(或在常压下加热至78℃蒸馏)去除乙醇，得干的皂化粗提物。

2)、在皂化粗提物中加水12升，水温度为22℃，搅拌约30分钟，用盐酸充分中和至中性(PH＝7)。过滤得的滤渣在60℃下烘干处理12小时；然后，在烘干的滤渣中加入7-9倍重量的乙酸乙酯，搅拌30分钟，过滤去除沉淀物，再用减压蒸馏方法去除乙酸乙酯，得叶黄素粗品。

3)、在上述叶黄素粗品中每次加入10倍重量的去离子水，去离子水的温度为22℃，洗涤4次；然后过滤分离出晶体物，并室温下真空干燥40小时，得叶黄素粗晶体63.55克，叶黄素含量为66.7％。

4)、将叶黄素粗晶体溶于13倍重量的四氢呋喃，搅拌完全溶解后过滤去渣，在过滤液加入足量的去离子水，直至析出叶黄素结晶；然后，离心分离叶黄素晶体，再分别用4倍重量的去离子水和3倍重量无水乙醇洗涤、沉淀，过滤出结晶物，再在室温真空干燥35-40小时终得叶黄素晶体41.3克，叶黄素含量达95.45％(以UV/可见充分光度测定)，用PHLC分析其中的反式叶黄素、玉米黄素和其它类胡萝卜素分别为92.17％、6.20％、1.63％。

值得一提的是，上述两个实施例中：KOH·乙醇溶液中的KOH可由NaOH取代；制备工艺中涉及的水、去离子水、乙酸乙酯、四氢呋喃、无水乙醇的加入量均可按发明内容指示的范围加入，皂化处理与干燥处理的时间也一样。

Claims (9)

1.一种由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，它以采摘的万寿菊花直接干燥脱水，并粉碎过10-40目的粉碎物为起始物料，其特征在于它在起始物料中按料液重量比为1∶4-6加入浓度为5-11wt％的KOH·乙醇溶液，在温度为65-70℃下搅拌，皂化反应2-5小时，再采用蒸馏方法去除乙醇，形成干化的皂化粗提物；然后在皂化粗提物中加水搅拌，用酸类物质中和至中性后过滤分离，并对滤渣烘干处理；在烘干的滤渣中加入6-10倍重量的乙酸乙酯进行搅拌，过滤去除沉淀物，再对滤液采用减压蒸馏方法去除乙酸乙酯，形成叶黄素粗品；其次，将提取的叶黄素粗品用去离子水洗涤，分离干燥后得叶黄素粗结晶；最后，将叶黄素粗结晶溶于四氢呋喃，并用去离子水重结晶，分离出晶体物后，再用去离子水和无水乙醇洗涤，经分离干燥即得纯度在90％以上的叶黄素结晶成品。

2.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于所述起始物料与KOH·乙醇溶液混合的料液重量比为1∶5，KOH·乙醇溶液中KOH的重量百分比为9％-10％。

3.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于对皂化反应液采用的去除乙醇的蒸馏方法是指在常压下加热至78℃蒸馏或真空减压蒸馏的方法。

4.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于对皂化粗提物加水搅拌中，其水的加入重量为起始物料的4-8倍，水温为0-80℃。

5.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于用于中和反应的酸类物质是指磷酸、硫酸、盐酸、硝酸无机酸化合物以及甲酸、乙酸、柠檬酸有机酸化合物中的一种或两种以上的混合物，其用量以使中和液的PH值为7为准。

6.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于对中和反应后过滤分离所得的滤渣在温度≤60℃下进行烘干处理5-24小时。

7.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于用于洗涤叶黄素粗品的去离子水的加入重量为每次5-10倍于底物，去离子水的温度为0-60℃，洗涤3-5次，然后过滤分离出滤渣，并在室温下或25℃下对其真空干燥24-48小时，即得叶黄素粗结晶。

8.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于用于溶解叶黄素粗晶体的四氢呋喃用量为9-15倍重量于底物，搅拌溶解后过滤去掉滤渣，在过滤液中加入去离子水，直至析出叶黄素晶体。

9.根据权利要求1所述的由万寿菊干花制备叶黄素晶体的方法，其特征在于重结晶后采用离心分离出晶体，并对其分别用2-4倍重量于底物的去离子水和无水乙醇洗涤，然后过滤出结晶物，再在室温或25℃下真空干燥。