專利名稱：一種天然β－胡蘿卜素的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微生物發(fā)酵產(chǎn)物的提取方法，尤其涉及一種用吸附法從微生物中提取天然β-胡蘿卜素的方法。
背景技術(shù)：
β-胡蘿卜素是維生素A的前體，是聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)認(rèn)定的A類優(yōu)秀有營養(yǎng)的食品添加劑。世界上已有52個(gè)國家地區(qū)批準(zhǔn)使用。美國食品化學(xué)品添加劑典范(FCC)收載。作為藥物，美國藥典(USP)90版、95版正式收載；歐洲藥典1997版正式收載，英國藥典(BP)1998版正式收載本品。中國衛(wèi)生部部頒標(biāo)準(zhǔn)也已收載。中國國家藥品監(jiān)督管理局公布的第一批非處方藥目錄收載本品。
天然β-胡蘿卜素市場需求不斷增加，它的應(yīng)用領(lǐng)域也從食品著色轉(zhuǎn)向營養(yǎng)食品、保健品和藥品三大領(lǐng)域。天然β-胡蘿卜素主要有以下幾種應(yīng)用(1)天然β-胡蘿卜素是比SOD和維生素E更為有效的生理抗氧化劑和自由基清除猝滅劑，是人類用于防老抗衰、防癌抗癌的好武器和預(yù)防心血管疾病的良好手段；(2)是人體維生素A的主要來源，能較多地貯藏于肝臟，而不引起過量維生素A產(chǎn)生的副作用，被用于治療由于維生素A缺乏引起的各種疾??；(3)具有很強(qiáng)的抗輻射作用，能明顯減輕或很快消除放療引起的惡心、嘔吐、乏力等副作用，被推薦為放射療法治療癌癥的首選輔助藥物；(4)能有效增強(qiáng)免疫機(jī)能，促進(jìn)生長發(fā)育，增強(qiáng)體質(zhì)和煥發(fā)青春活力的不可多得的保護(hù)性營養(yǎng)素；(5)是良好的飼料添加劑，能促進(jìn)畜禽生長，并明顯提高家畜產(chǎn)仔率和家禽產(chǎn)蛋量(中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00510049479.9)。
三孢布拉霉菌、布拉克須霉菌、分枝桿菌等微生物都能合成天然β-胡蘿卜素，其中以三孢布拉霉菌的性能最優(yōu)，三孢布拉霉菌屬真菌界，真菌門，毛霉目，霉科，三孢霉屬。其菌絲體由分支或不分支的菌絲組成，許多菌絲交織在一起，形成菌絲體。菌絲細(xì)胞由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)等組成。β-胡蘿卜素存在于三孢布拉霉菌絲細(xì)胞質(zhì)中。
在已有技術(shù)中，專利WO9736996公開了一種生物質(zhì)造粒及從中提取β-胡蘿卜素的方法。其提取工藝為(1)先將發(fā)酵液在75℃下巴氏滅菌15min，過濾得到菌絲體，為了改善發(fā)酵液的過濾性能可添加助濾劑；(2)通過機(jī)械壓榨法脫水使菌體干含量達(dá)到45％，再用裝有4孔模板，孔直徑為1.8mm的不銹鋼噴射器擠出，于40℃下在流體床干燥器中干燥90min，使干含量達(dá)到95％；(3)用乙酸乙酯做溶劑用滲濾法萃取干燥后的菌絲體，乙酸乙酯的用量為30L/kg干菌體，在50℃下真空過濾得到提取液，用脫鹽水洗滌萃取液兩次；(4)在50℃下蒸發(fā)乙酸乙酯，結(jié)晶，過濾得到β-胡蘿卜素晶體。該方法的不足之處在于工藝流程長，操作過程繁復(fù)，溶劑用量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種工藝簡單、成本較低的天然β-胡蘿卜素的提取方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，該提取方法包括以下工藝步驟(1).過濾微生物發(fā)酵液，得到含β-胡蘿卜素的濕菌體；(2).用堿性溶液處理濕菌體，再洗滌至中性，過濾；(3).將堿性溶液處理過的菌體進(jìn)行細(xì)胞破壁；(4).破壁后的菌體懸浮液與吸附劑充分混合；(5).分離吸附介質(zhì)，并干燥；(6).用溶劑洗脫干燥后的吸附介質(zhì)；(7).收集脫附液，結(jié)晶，得到天然β-胡蘿卜素晶體。
所述的步驟(2)～(3)的順序是按(2)、(3)或(3)、(2)的順序進(jìn)行的。
所述的堿性溶液為PH值大于7.5的堿性溶液。
所述的細(xì)胞破壁采用的方法是機(jī)械法，該機(jī)械法細(xì)胞破壁包括選自珠磨法、壓榨法、高壓勻漿法、超聲波法中的一種。
所述的吸附劑是磁性材料及其復(fù)合物。
所述的磁性材料優(yōu)選磁鐵礦，或該磁鐵礦與其它材料的復(fù)合體，包括磁鐵礦與赤鐵礦的混合物。
所述的吸附溫度為10～90℃。
所述的溶劑脫附劑是有機(jī)溶劑，包括選自乙醚、己烷、乙酸乙酯、氯仿、溶劑油、石油醚，NY-70和NY-90溶劑油中的一種或幾種。
所述的微生物為真菌、酵母菌或細(xì)菌。
所述的真菌、酵母菌或細(xì)菌包括選自三孢布拉霉菌、布拉克須霉菌或者分枝桿菌中的一種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)用堿液對(duì)菌體進(jìn)行處理，可有效降低進(jìn)入吸附操作的雜質(zhì)含量；(2)應(yīng)用專利ZL96229254.0公開的技術(shù)對(duì)菌體進(jìn)行破碎，大大提高了β-胡蘿卜素的吸附率；(3)選擇的吸附劑價(jià)格低廉，而且對(duì)β-胡蘿卜素可進(jìn)行選擇性吸附；吸附于磁性材料上的β-胡蘿卜素性質(zhì)穩(wěn)定，不易變性；磁性材料在磁場作用下分離迅速，且可回收重復(fù)利用；選擇的吸附劑可應(yīng)用于食品領(lǐng)域，具有安全、無毒等優(yōu)點(diǎn)；(4)降低了有機(jī)溶劑的消耗量，在已有的技術(shù)中，主要是用有機(jī)溶劑直接從菌體中抽提β-胡蘿卜素，擴(kuò)散阻力大，而本發(fā)明是用有機(jī)溶劑直接脫附吸附在磁性材料上的β-胡蘿卜素，擴(kuò)散阻力小，有機(jī)溶劑消耗量低，節(jié)約成本。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1采用三孢布拉霉菌發(fā)酵后的發(fā)酵液，用離心機(jī)過濾得到菌絲體，取200g濕的菌絲體(含80g干菌體)，加入400ml水用0.1M NaOH水溶液調(diào)PH值至8，在50℃下攪拌1h，過濾，濾餅用水洗滌至中性。洗滌后的濕菌絲體配制成10％的水溶液，用細(xì)胞破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破壁，破碎時(shí)間為4分鐘。取1200mL破碎菌體懸浮液，加入100g磁鐵礦石，在40℃下充分混合6h，過濾，干燥，然后用300mL環(huán)己烷脫附，結(jié)晶，吸附率為94.6％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為98.7％。
實(shí)施例2采用三孢布拉霉菌發(fā)酵后的發(fā)酵液，用離心機(jī)過濾得到菌絲體，取200g濕的菌絲體，加入400ml水用0.1M NaOH水溶液調(diào)PH值至13，在50℃下攪拌1h，過濾，濾餅用水洗滌至中性。洗滌后的濕菌絲體配制成10％的水溶液，取1200mL，加入100 g磁鐵礦石，在40℃下充分混合6h，過濾、干燥，用100ml石油醚脫附，吸附率為0.5％。
實(shí)施例3采用三孢布拉霉菌發(fā)酵后的發(fā)酵液，用離心機(jī)過濾得到菌絲體，取200g濕的菌絲體配制成10％的水溶液，取1200mL并加入100g磁鐵礦石，在40℃下充分混合6h，過濾、干燥，用100ml正己烷脫附，吸附率為0.4％。
實(shí)施例4采用三孢布拉霉菌發(fā)酵后的發(fā)酵液，用離心機(jī)過濾得到菌絲體，取200g濕的菌絲體，加入400ml水用0.05M NaOH水溶液調(diào)PH值至9.5，在50℃下攪拌3h，過濾，濾餅用水洗滌至中性。洗滌后的濕菌絲體配制成10％的水溶液，用細(xì)胞破碎機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破壁，破碎時(shí)間為4分鐘。取1200mL破碎菌體懸浮液，加入100g曾在實(shí)施例1中使用過的磁鐵礦石，在40℃下充分混合6h，過濾，干燥，然后用250mL乙酸乙酯脫附，結(jié)晶，吸附率為92％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為99.1％。
實(shí)施例5取1200mL破碎菌體懸浮液，菌體懸浮液制備過程同實(shí)施例4，加入80g磁鐵礦石和20g赤鐵礦石，在20℃下充分混合3h，過濾、干燥，然后用200mLNY-70熔劑油脫附，結(jié)晶，吸附率為82.4％，β-胡蘿卜素產(chǎn)品純度為99.7％。
權(quán)利要求
1.一種天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，該提取方法包括以下工藝步驟(1).過濾微生物發(fā)酵液，得到含β-胡蘿卜素的濕菌體；(2).用堿性溶液處理濕菌體，再洗滌至中性，過濾；(3).將堿性溶液處理過的菌體進(jìn)行細(xì)胞破壁；(4).破壁后的菌體懸浮液與吸附劑充分混合；(5).分離吸附介質(zhì)，并干燥；(6).用溶劑洗脫干燥后的吸附介質(zhì)；(7).收集脫附液，結(jié)晶，得到天然β-胡蘿卜素晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的步驟(2)～(3)的順序是按(2)、(3)或(3)、(2)的順序進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的堿性溶液為PH值大于7.5的堿性溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的細(xì)胞破壁采用的方法是機(jī)械法，該機(jī)械法細(xì)胞破壁包括選自珠磨法、壓榨法、高壓勻漿法、超聲波法中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的吸附劑是磁性材料及其復(fù)合物。
6.如權(quán)利要求5所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的磁性材料優(yōu)選磁鐵礦，或該磁鐵礦與其它材料的復(fù)合體，包括磁鐵礦與赤鐵礦的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的吸附溫度為10～90℃。
8.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的溶劑脫附劑是有機(jī)溶劑，包括選自乙醚、己烷、乙酸乙酯、氯仿、溶劑油、石油醚，NY-70和NY-90溶劑油中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求1所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的微生物為真菌、酵母菌或細(xì)菌。
10.如權(quán)利要求9所述的天然β-胡蘿卜素的提取方法，其特征在于，所述的真菌、酵母菌或細(xì)菌包括選自三孢布拉霉菌、布拉克須霉菌或者分枝桿菌中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然β－胡蘿卜素的提取方法，即將發(fā)酵液過濾得到的濕菌體進(jìn)行細(xì)胞破壁后，與吸附介質(zhì)如磁鐵礦等充分混合一段時(shí)間，分離吸附介質(zhì)并干燥，用溶劑提取吸附在吸附介質(zhì)表面上的脂溶性天然β－胡蘿卜素，提取過β－胡蘿卜素的吸附介質(zhì)可重復(fù)利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工藝簡單、成本較低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C403/00GK101070555SQ20061002639
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者烏云高娃, 蔡揚(yáng), 李俊鋒, 徐大剛, 童海寶, 陳慧芳, 常佳春, 楊曄, 王營 申請(qǐng)人:上海化工研究院