专利名称：一种由万寿菊浸膏制备叶黄素晶体的方法
技术领域：
本发明涉及天然色素晶体的生产工艺研究，使用本发明工艺可以从万寿菊花浸膏制备高纯度的天然色素。
背景技术：
叶黄素(lutein)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、水果和某些藻类等生物中。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，可改善畜禽产品(如鱼、虾、鸡和禽蛋等)的色泽和品质。叶黄素(lutein)和含有叶黄素的产品每年在美国市场的销售额达数亿美元，在世界市场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(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(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应产物，经分离、洗涤和真空干燥等步骤得半成品。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，产品纯度达95％-98％，但产品最终提取率在60％以下，皂化反应时间较长3-10小时。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，但高纯度叶黄素晶体的制备，至今还没有一家正式规模化生产。其中一个主要原因是生产工艺还不够成熟，如产品不稳定、皂化不完全、反应时间长、工艺复杂、成本高、溶剂不易回收以及对环境造成污染等等。
发明内容
本发明针对现有叶黄素晶体制备工艺中存在的问题，特别是规模化生产中存在的问题进行了改进，提供了一种简单、高效、成本低、易于规模化生产的新工艺。
本发明工艺路线包括加热叶黄素浸膏，边搅拌边加入一定比例的抗氧化剂和碱溶液对叶黄素进行皂化，待皂化反应完成后，加入一定体积的去离子水，搅拌均匀，离心分离叶黄素晶体，用去离子水和低级脂肪醇溶液分别洗涤叶黄素晶体，真空干燥；将叶黄素晶体溶于弱极性有机溶剂中，加入去离子水直至叶黄素晶体析出，离心分离晶体，分别用去离子水和乙醇洗涤晶体，真空干燥过夜，即得叶黄素纯品。反应过程中要尽量避光，以减少叶黄素分解。
因此，本发明提供了一种从万寿菊花浸膏制备叶黄素晶体的方法，其特征在于该方法包括下面的步骤(a).采用极性有机溶剂混合液及碱溶液，在合适的抗氧化剂存在和加热条件下，对万寿菊花浸膏进行皂化；(b).搅拌下加入去离子水，静置；(c).离心分离叶黄素晶体；(d).分别用去离子水和低级脂肪醇洗涤c项所得叶黄素晶体；(e).离心分离叶黄素晶体；(f).将e项所得叶黄素晶体溶于弱极性有机溶剂中，加入去离子水直至出现叶黄素结晶；(g).重复步骤c至e；(h).真空干燥g项所得晶体。
根据本发明的方法，步骤(a)中所述极性有机溶剂混合液可以是低级脂肪醇混合物，优选乙醇和丙二醇的混合物，最优选体积比为乙醇∶丙二醇＝2-3∶7-8的有机溶剂混合液。
根据本发明，步骤(a)中所述碱溶液可以是乙醇钠、碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐，优选NaOH或KOH的极性有机溶液，例如NaOH或KOH的乙醇和丙二醇混合溶剂的溶液，其中乙醇和丙二醇的比例(体积比)应控制在20-30％∶70-80％。所述碱溶液浓度优选为10-20％(重量百分比)。叶黄素浸膏和碱溶液的比例(体积比)应控制在1∶0.8-1.2。
根据本发明，步骤(a)中皂化反应温度为65-80℃，反应时间为2小时以上，优选3-5小时。根据本发明，步骤(a)中所述抗氧化剂为水溶性有机抗氧化剂，优选乙氧基喹啉，所述抗氧化剂占反应混合物比例(重量比)为0.2-1％。使用抗氧化剂以降低叶黄素在皂化反应过程中的氧化率，提高提取效率。
根据本发明，步骤(b)中去离子水加入量为反应混合物的15-20倍，控制醇浓度为5-10％，静置时间优选3-5小时。
根据本发明，步骤(d)中，先用40-70℃去离子水，最优选50℃去离子水将叶黄素晶体洗至中性(pH7.0)，然后，再用低级脂肪醇溶液如甲醇或乙醇，优选75％-95％乙醇溶液洗涤。
根据本发明，步骤(f)中，弱极性有机溶剂是C2-C4环氧化物，优选四氢呋喃，使用量控制在最低水平，即刚好使固体物全溶解。加入去离子水重结晶时，去离子水加至叶黄素晶体析出为止。
根据本发明，步骤(h)中，真空干燥应控制在25-35℃之间，干燥时间10小时以上，优选12-15小时。
本发明中使用的叶黄素浸膏是按传统工艺以万寿菊花为原料制备的，可以是水提法或醇提法从万寿菊花得到的叶黄素浸膏，其中叶黄素含量为10-12％(重量比)。
本发明工艺中皂化温度的控制是一个关键因素，温度过高会引起叶黄素降解，温度过低影响皂化速度和皂化率。
本发明中皂化反应阶段使用了抗氧化剂以降低叶黄素在皂化反应过程中的氧化率，抗氧化剂的选择和使用方法是影响提取效率的一个重要因素。
本发明所述从万寿菊浸膏制备叶黄素晶体的方法生产工艺简单，反应条件温和，反应时间短，易实现工业化。提取率高，达到80％以上，经高效液相分析叶黄素晶体纯度达95％-98％。
具体实施例方式实施例1称取5克万寿菊浸膏于100毫升圆底烧瓶中，电磁搅拌下依次加入50毫克乙氧基喹啉、1.5毫升无水乙醇、4毫升丙二醇和0.8克KOH，75℃水浴下反应120分钟，加入110毫升蒸馏水80℃水浴慢速搅拌30分钟，离心分离叶黄素晶体；分别用去离子水和乙醇洗涤晶体，真空干燥后重结晶。将晶体溶于四氢呋喃，加入去离子水直至析出结晶，离心分离叶黄素晶体，分别用去离子水和乙醇洗涤，30℃真空干燥过夜，得晶体320毫克。
实施例2称取600克万寿菊浸膏于5000毫升圆底烧瓶中，电磁搅拌下依次加入6克乙氧基喹啉、180毫升无水乙醇、488毫升丙二醇和110克KOH，75℃水浴下反应120分钟，加入12.8升蒸馏水80℃水浴慢速搅拌30分钟，离心分离叶黄素晶体；分别用去离子水和乙醇洗涤晶体，真空干燥后重结晶。将晶体溶于四氢呋喃，加入去离子水直至析出结晶，离心分离叶黄素晶体，分别用去离子水和乙醇洗涤，30℃真空干燥过夜，得晶体39.2克。
权利要求
1.一种由万寿菊花浸膏制备叶黄素晶体的方法，其特征在于(a).采用极性有机溶剂混合液及碱溶液，在抗氧化剂存在和加热条件下，对万寿菊花浸膏进行皂化；(b).搅拌下加入去离子水，静置；(c).离心分离叶黄素晶体；(d).分别用去离子水和乙醇洗涤c项所得叶黄素晶体；(e).离心分离叶黄素晶体；(f).将e项所得叶黄素晶体溶于弱极性有机溶剂中，加入去离子水直至出现叶黄素结晶；(g).重复步骤c至e；(h).真空干燥g项所得晶体。
2.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(a)中所述极性有机溶剂混合液为(体积比)乙醇∶丙二醇＝2-3∶7-8。
3.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(a)中所述碱溶液是指NaOH或KOH的极性有机溶液，其浓度为10-20％(重量百分比)
4.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(a)中所述皂化反应温度为65-80℃，反应时间为2小时以上。
5.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(a)中所述抗氧化剂为水溶性有机抗氧化剂，占反应混合物比例(重量比)为0.2-1％。
6.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(b)中去离子水加入量为反应混合物的15-20倍，控制醇浓度为5-10％。
7.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(d)中先用去离子水将叶黄素晶体洗至中性(pH7.0)，然后，再用75％-95％乙醇溶液洗涤。
8.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(f)中弱极性有机溶剂优选四氢呋喃，使用量控制在最低水平即固体刚好溶解，加入去离子水重结晶时，去离子水加至叶黄素晶体析出为止。
9.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(h)中真空干燥控制在25-35℃之间，干燥时间10小时以上。
全文摘要
本发明涉及一种由万寿菊浸膏制备叶黄素晶体的方法。该方法首先在搅拌和加热条件下，采用极性有机溶剂混合液及碱溶液对万寿菊浸膏进行皂化，反应产物经去离子水稀释、离心分离、真空干燥得到叶黄素晶体粗品。粗品用四氢呋喃/去离子水重结晶，经洗涤，真空干燥得到产品，产品纯度达到95％以上。本方法生产工艺简单，反应条件温和，反应时间短，易实现工业化。由本发明所述方法生产的产品可安全有效地用作饲料增色剂和食品着色剂，也可用作医药保健品的添加剂。
文档编号C07C35/21GK1603308SQ20041004605
公开日2005年4月6日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者武轶, 李亚磊, 李文欣 申请人:成都枫澜科技有限公司, 北京生物医药研究所