葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其以葉黃素浸膏為反應(yīng)原料，利用異構(gòu)化反應(yīng)得到玉米黃質(zhì)，其在超聲條件下溶解葉黃素浸膏，在微波作用下進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)。本方法采用超聲-微波相結(jié)合的技術(shù)輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)化，反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品單位含量高、轉(zhuǎn)化率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)高含量食用玉米黃質(zhì)；實(shí)驗(yàn)證明，在上述反應(yīng)中使用超聲-微波技術(shù)有利于縮短反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。本方法工藝簡單，能耗低，有害有機(jī)溶劑少，產(chǎn)品單位含量高，轉(zhuǎn)化率高，適合工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)食用級(jí)玉米黃質(zhì)。
【專利說明】
葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玉米黃質(zhì)的制備方法，尤其是一種葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]玉米黃質(zhì)(zeaxanthin,3, 3-二輕基-β -胡蘿卜素)是自然界廣泛存在的類胡蘿卜素，和葉黃素互為同分異構(gòu)體，是人類血液和組織中的主要類胡蘿卜素之一。玉米黃質(zhì)分子中含有11個(gè)共軛雙鍵且尾端基團(tuán)上帶有羥基，這種結(jié)構(gòu)使它具有較強(qiáng)的抗氧化能力，能夠有效地清除人體內(nèi)活性氧自由基，起到改善生理機(jī)能、延緩衰老的作用。醫(yī)學(xué)研究表明玉米黃質(zhì)對(duì)老年性黃斑退化、白內(nèi)障、癌癥、心血管疾病等慢性疾病有延緩和抑制作用，尤其在保護(hù)眼睛方面具有獨(dú)到的作用。作為生理活性物質(zhì)，玉米黃質(zhì)在醫(yī)學(xué)和功能食品領(lǐng)域具有廣闊的研究開發(fā)前景。
[0003]目前獲得玉米黃質(zhì)有四個(gè)途徑，一是從植物中直接提取，但是植物中玉米黃質(zhì)含量很低，提取步驟繁瑣，并使用了大量的有機(jī)溶劑，沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值；二是微生物發(fā)酵法，由于多數(shù)微生物發(fā)酵單位較低，造成發(fā)酵液中玉米黃質(zhì)含量低，后提取繁瑣，不適合工業(yè)生產(chǎn)；三是全化學(xué)合成法，該法反應(yīng)步驟多，有害化學(xué)試劑多，產(chǎn)品收率低且得到的玉米黃質(zhì)不利于人體吸收；四是利用化學(xué)轉(zhuǎn)化法來制備玉米黃質(zhì)，即通過葉黃素差向異構(gòu)制備玉米黃質(zhì)，目前已有一些專利和文獻(xiàn)涉及到從萬壽菊中分離葉黃素晶體通過差向異構(gòu)制備玉米黃質(zhì)的方法。
[0004]中國專利公開說明書CN1915970A公開了一種轉(zhuǎn)化黃體素為玉米黃素的方法，其以萬壽菊花提取的葉黃素油樹脂為原料利用堿催化反應(yīng)制備玉米黃質(zhì)，但得到的玉米黃質(zhì)轉(zhuǎn)化率僅30%，且產(chǎn)品含量較低只有50%。
[0005]中國專利公告說明書CN1082507C公開了一種葉黃素的轉(zhuǎn)化方法，其提供了一種由葉黃素為原料通過化學(xué)轉(zhuǎn)位生產(chǎn)玉米黃質(zhì)的方法，該方法主要以二甲基亞砜與飽和烷/芳烴等有機(jī)溶劑的混合物作溶劑，以堿金屬氫氧化物作催化劑轉(zhuǎn)位葉黃素上產(chǎn)玉米黃質(zhì)；但在此工藝中，堿的用量相當(dāng)大，而且要在高溫反應(yīng)幾十個(gè)小時(shí)，造成葉黃素和生成的玉米黃質(zhì)相當(dāng)大部分被降解或被碳化，導(dǎo)致產(chǎn)品收率相當(dāng)?shù)停蛔?0%，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]中國專利公開說明書CN 102399178Α公開了一種由葉黃素酯一鍋法轉(zhuǎn)化為玉米黃質(zhì)的方法，其在高溫、強(qiáng)堿條件下實(shí)現(xiàn)皂化、異構(gòu)化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，該方法發(fā)反應(yīng)過程溫度較高、時(shí)間較長，致使其能耗、成本較高不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007]中國專利公開說明書CN 101830841Α公開了一種葉黃素浸膏制高含量玉米黃質(zhì)的方法，其以葉黃素浸膏為初始原料通過控制溫度先皂化得到葉黃素晶體，再升高體系溫度進(jìn)行高溫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得到的玉米黃質(zhì)晶體采用混合溶劑(甲醇/石油醚/水)進(jìn)行結(jié)晶、洗滌；這種方法有害有機(jī)溶劑用量較大，廢液回收處理繁瑣，大規(guī)模生產(chǎn)易對(duì)環(huán)境造成污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，以工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)高含量玉米黃質(zhì)。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:其以葉黃素浸膏為反應(yīng)原料，利用異構(gòu)化反應(yīng)得到玉米黃質(zhì)，其在超聲和微波條件下溶解葉黃素浸膏，在微波作用下進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)。
[0010]本發(fā)明方法步驟為:(1)超聲條件下，把葉黃素浸膏、抗氧化劑加入到有機(jī)溶劑中；
(2)超聲條件下，向步驟(I)中得到的體系中滴加堿水溶液，然后超聲-微波共同處理I ?3h ;
(3)向步驟(2)中得到的體系中加水后過濾，得到濾餅；
(4)上述濾餅用乙醇洗滌后干燥，即得高含量玉米黃質(zhì)晶體。
[0011 ] 本發(fā)明所述步驟(I)中的有機(jī)溶劑為乙醇、乙二醇和/或丙二醇，葉黃素浸膏與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1:1?5。所述步驟(I)中的抗氧化劑為茶多酚、生育酚、L-抗壞血酸和D-異抗壞血酸鈉中的一種或兩種；抗氧化劑用量為葉黃素浸膏質(zhì)量的0.1?1%。
[0012]本發(fā)明所述步驟(2)中的堿水溶液為質(zhì)量百分含量為40%?60%的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液，堿水溶液與葉黃素浸膏的質(zhì)量比0.1?1:1。所述堿水溶液的滴加用時(shí)為20min ?60mino
[0013]本發(fā)明所述步驟(4)中的有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇和/或正己烷。
[0014]本發(fā)明所述步驟(2)中微波處理功率為2000?600W，微波頻率為600MHz?10kMHz。
[0015]本發(fā)明所述超聲波的頻率為20Khz?500MHz。
[0016]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:微波是頻率在300兆赫到300000兆赫的電波，極性分子在微波的作用下，通過分子偶極高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生內(nèi)熱效應(yīng)為異構(gòu)化反應(yīng)提供足夠的能量，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成雙鍵由4’，5’碳位置向5’，6’位置的轉(zhuǎn)移，達(dá)到葉黃素轉(zhuǎn)化為玉米黃素的目的，能有效地降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時(shí)間。
[0017]本發(fā)明中，超聲主要利用超聲波的空化作用，使反應(yīng)體系中的微粒相互發(fā)生猛烈的撞擊，使葉黃素浸膏和堿水溶液發(fā)生乳化，并且加速葉黃素脂肪酸酯的溶解，從而加速化學(xué)反應(yīng)。
[0018]本發(fā)明采用超聲-微波相結(jié)合的技術(shù)輔助進(jìn)行轉(zhuǎn)化，反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品單位含量高、轉(zhuǎn)化率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)高含量食用玉米黃質(zhì)；實(shí)驗(yàn)證明，在上述反應(yīng)中使用超聲-微波技術(shù)有利于縮短反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。
[0019]本發(fā)明工藝簡單，能耗低，有害有機(jī)溶劑少，產(chǎn)品單位含量高，轉(zhuǎn)化率高，適合工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)食用級(jí)玉米黃質(zhì)。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]實(shí)施例1:本葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法的具體工藝如下所述。
[0022]取50kg葉黃素含量為15.0wt %的葉黃素浸膏，在超聲條件下向其中加入0.5kg的D-異抗壞血酸鈉、10kg的丙二醇；在超聲條件下，向上述體系滴加25kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的KOH水溶液，60min滴加完畢，超聲-微波反應(yīng)2h ;然后超聲條件下向反應(yīng)液加入100kg、60°C的去離子水，會(huì)有大量晶體析出；過濾，濾餅加30kg無水乙醇洗滌兩遍，最后濾出物經(jīng)60°C真空干燥3h，得到7.1kg玉米黃質(zhì)晶體。上述微波處理功率為1500W，微波頻率為500kMHz ;超聲波的頻率為600MHz。
[0023]經(jīng)紫外可見光分光光度法檢測所得玉米黃質(zhì)晶體，總類胡蘿卜素含量為91.5wt% ；用高效液相色譜法分析，其中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的9L2wt%，葉黃素占6.lwt%，轉(zhuǎn)化率高達(dá)79.0%。
[0024]實(shí)施例2:本葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法的具體工藝如下所述。
[0025]取50kg葉黃素含量為15wt%的葉黃素浸膏，在超聲條件下向其中加入0.5kg茶多酚、150kg丙二醇；在超聲條件下，向上述體系滴加50kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的KOH水溶液，60min內(nèi)滴加完畢，超聲-微波反應(yīng)Ih ;然后超聲條件下向反應(yīng)液加入150kg、60°C的去離子水,會(huì)有大量晶體析出；過濾,濾餅加45kg無水乙醇洗滌兩遍，最后濾出物經(jīng)60°C真空干燥3h，得到6.9kg玉米黃質(zhì)晶體。上述微波處理功率為2000W，微波頻率為800kMHz ;超聲波的頻率為300MHz。
[0026]經(jīng)紫外可見光分光光度法檢測所得玉米黃質(zhì)晶體，總類胡蘿卜素含量為94.3wt% ；用高效液相色譜法分析，其中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的92.lwt%，葉黃素占7.lwt%，轉(zhuǎn)化率 79.9%ο
[0027]實(shí)施例3:本葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法的具體工藝如下所述。
[0028]取50kg葉黃素含量為17.2wt%的葉黃素浸膏，在超聲條件下向其中加入0.25kg的L-抗壞血酸、150kg乙醇和10kg乙二醇；在超聲條件下，向上述體系滴加5kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的NaOH水溶液，40min內(nèi)滴加完畢，超聲-微波反應(yīng)3h ;然后超聲條件下向反應(yīng)液加入去離子水，會(huì)有大量晶體析出；過濾，濾餅加無水甲醇洗滌，最后濾出物經(jīng)真空干燥，得到8.3kg玉米黃質(zhì)晶體。上述微波處理功率為600W，微波頻率為500kMHz ;超聲波的頻率為500MHz ο
[0029]經(jīng)紫外可見光分光光度法檢測所得玉米黃質(zhì)晶體，總類胡蘿卜素含量為88.3wt% ；用高效液相色譜法分析，其中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的90.3wt%,葉黃素占8.9wt%，轉(zhuǎn)化率 76.9%ο
[0030]實(shí)施例4:本葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法的具體工藝如下所述。
[0031]取50kg葉黃素含量為14.8wt%的葉黃素浸膏，在超聲條件下向其中加入0.025kg茶多酚、0.025kg生育酚、50kg乙醇；在超聲條件下，向上述體系滴加20kg、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NaOH水溶液，20min內(nèi)滴加完畢，超聲-微波反應(yīng)2.5h ;然后超聲條件下向反應(yīng)液加入去離子水，會(huì)有大量晶體析出；過濾，濾餅加正己烷洗滌，最后濾出物經(jīng)真空干燥，得到6.9kg玉米黃質(zhì)晶體。上述微波處理功率為1500W，微波頻率為500kMHz ;超聲波的頻率為500MHz。
[0032]經(jīng)紫外可見光分光光度法檢測所得玉米黃質(zhì)晶體，總類胡蘿卜素含量為90.7wt% ；用高效液相色譜法分析，其中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的92.6wt%,葉黃素占6.8wt%，轉(zhuǎn)化率 78.4%ο
[0033]對(duì)比實(shí)驗(yàn)1:采用葉黃素浸膏制備玉米黃質(zhì)的常規(guī)方法，具體如下所述。
[0034]取50kg葉黃素含量為15wt%的葉黃素浸膏，攪拌條件下，向其中加入0.5kg D-異抗壞血酸鈉、10kg丙二醇；再向上述體系滴加25kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的KOH水溶液，60min內(nèi)滴加完畢，110°c油浴條件下反應(yīng)2h ;然后攪拌條件下向反應(yīng)液加入100kg、60°C的去離子水,會(huì)有大量晶體析出；過濾,濾餅加30kg無水乙醇洗滌兩遍，最后濾出物經(jīng)60°C真空干燥3h,得到7.9kg玉米黃質(zhì)晶體。
[0035]經(jīng)紫外可見光分光光度法檢測玉米黃質(zhì)晶體的總類胡蘿卜素含量為75.3wt%，用高效液相色譜法分析其中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的52.lwt%,葉黃素占42.8wt%，轉(zhuǎn)化率41.3%。
[0036]對(duì)比實(shí)驗(yàn)2:采用葉黃素浸膏制備玉米黃質(zhì)的常規(guī)方法，具體如下所述。
[0037]取50kg葉黃素含量為15wt%的葉黃素浸膏，攪拌條件下，向其中加入0.5kg D-異抗壞血酸鈉、10kg丙二醇；再向上述體系滴加25kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的KOH水溶液，60min內(nèi)滴加完畢，80°C水浴條件下反應(yīng)2h ;然后攪拌條件下向反應(yīng)液加入100kg、60°C的去離子水,會(huì)有大量晶體析出；過濾,濾餅加30kg無水乙醇洗滌兩遍，最后濾出物經(jīng)60°C真空干燥3h,得到7.4kg玉米黃質(zhì)晶體。
[0038]經(jīng)紫外可見光分光光度法檢測玉米黃質(zhì)晶體的總類胡蘿卜素含量為77.5wt%，用高效液相色譜法分析其中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的21.9wt%,葉黃素占73.3wt%，轉(zhuǎn)化率16.7%。
[0039]由實(shí)施例1 一 4和對(duì)比實(shí)驗(yàn)I 一 2可知，本葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法有效地提升了玉米黃質(zhì)產(chǎn)品中總類胡蘿卜素含量的含量，提高了產(chǎn)品中玉米黃質(zhì)占總類胡蘿卜素的含量，具有轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品純度高的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其以葉黃素浸膏為反應(yīng)原料，利用異構(gòu)化反應(yīng)得到玉米黃質(zhì)，其特征在于:其在超聲條件下溶解葉黃素浸膏，在超聲和微波作用下進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于，其方法步驟為:(1)超聲條件下，把葉黃素浸膏、抗氧化劑加入到有機(jī)溶劑中； (2)超聲條件下，向步驟(I)中得到的體系中滴加堿水溶液，然后超聲-微波共同作用下處理I?3h ; (3)向步驟(2)中得到的體系中加水后過濾，得到濾餅； (4)上述濾餅用有機(jī)溶劑洗滌、干燥，即得高含量玉米黃質(zhì)晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的有機(jī)溶劑為乙醇、乙二醇和/或丙二醇，葉黃素浸膏與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1:1 ?5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的抗氧化劑為茶多酚、生育酚、L-抗壞血酸和D-異抗壞血酸鈉中的一種或兩種；抗氧化劑用量為葉黃素浸膏質(zhì)量的0.1?1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的堿水溶液為質(zhì)量百分含量為40%?60%的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液,堿水溶液與葉黃素浸膏的質(zhì)量比0.1?1:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述堿水溶液的滴加用時(shí)為20min?60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟(4)中的有機(jī)溶劑為乙醇、甲醇和/或正己烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求2— 7任意一項(xiàng)所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟(2)中微波處理功率為2000?600W，微波頻率為600MHz?lOOkMHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求2— 7任意一項(xiàng)所述的葉黃素浸膏高效制備玉米黃質(zhì)的方法，其特征在于:所述超聲波的頻率為20Khz?500MHz。
【文檔編號(hào)】C07C403/24GK104447469SQ201410739196
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】尹丹丹, 安曉東, 段志鵬, 王沙沙, 田洪 申請(qǐng)人:晨光生物科技集團(tuán)股份有限公司