一种玉米黄质的制备方法
阅读说明：本技术 一种玉米黄质的制备方法 (Preparation method of zeaxanthin ) 是由 刘贤军 刘霞 杨国强 严守彩 于 2021-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及天然产物提取技术领域,具体涉及一种玉米黄质的制备方法；将万寿菊鲜花浆液加水稀释并PH值调整,通过加入水解酶、脂肪酶和碱性蛋白酶进行酶解,采用超声波粉碎仪将酶解物粉碎,通入气体后进行过滤,滤渣用溶剂在高压装置内进行多次萃取,将萃取液合并浓缩,获得浓缩物,浓缩物经过真空干燥,获得玉米黄质提取物；本发明以万寿菊鲜花原料,利用生物酶催化反应得到玉米黄质提取物,在均质,超声破粉碎仪、刮膜闪蒸仪的作用下加快了反应的速度,缩短了生产时间,降低了处理温度,提高了产物的得率和稳定性。(The invention relates to the technical field of natural product extraction, in particular to a preparation method of zeaxanthin; diluting fresh marigold flower slurry with water, adjusting the pH value, performing enzymolysis by adding hydrolase, lipase and alkaline protease, pulverizing the enzymolysis product by using an ultrasonic pulverizer, introducing gas, filtering, extracting filter residues for multiple times by using a solvent in a high-pressure device, combining extract liquids, concentrating to obtain a concentrate, and drying the concentrate in vacuum to obtain a zeaxanthin extract; the invention uses fresh marigold flower as raw material, uses biological enzyme to catalyze reaction to obtain zeaxanthin extract, accelerates the reaction speed under the action of homogenizing, ultrasonic crushing instrument and knifing flash evaporation instrument, shortens the production time, reduces the treatment temperature, and improves the yield and stability of the product.)
技术领域
本发明涉及天然产物提取技术领域，具体涉及一种玉米黄质的制备方法。
背景技术
玉米黄质(Zeaxanthin,3，3'-二羟基-β-胡萝卜素)，亦称玉米黄素，属于异戊二烯类，与叶黄素属同分异构体，广泛应用在食品、医药中。它可作用于人体视网膜中，对于治疗和预防老年性黄斑病变非常重要，可有效保护眼睛。它还具有良好的抗氧化性，在保护皮肤、增强免疫力和减少心血管疾病发病率等方面具有独特的功能。由于人体自身无法合成玉米黄质，所以必须通过膳食摄入。
玉米黄质来源主要包括天然提取、叶黄素转化及人工合成。其中天然提取需要使用大量的有机溶剂。人工合成需要经过多步设计合成关键中间体，副反应多，过程控制复杂。如今万寿菊的种植技术非常成熟，叶黄素的提取工艺也相当发达，使得叶黄素的来源广泛，因此通过叶黄素的差向异构化反应制备玉米黄质是一种很有前景的方法。目前常用的方法是以万寿菊浸膏为原料通过进一步纯化，异构化来获得玉米黄质。该方法在获得万寿菊浸膏前需要对万寿菊花进行发酵，干燥，造粒等工序，每道工序中都会使目标产物有一定的损失，也会产生有害物质，造成成本高、生产周期长且所得万寿菊浸膏还需要通过与强碱进一步发生皂化反应得到叶黄素，污水的后续处理有一定的难度，增加生产成本。
中国专利CN104447469A公开了一种由叶黄素浸膏通过超声-微波技术制备玉米黄质的方法，主要是用大量的丙二醇做溶剂，强碱水溶液皂化，超声-微波加快反应进程，但是超声-微波的持续时间较长，对副反应控制难。
中国专利CN110563625B公开了一种万寿菊油树脂分离纯化玉米黄质的方法，是以万寿菊浸膏为原料，用有机溶剂进行萃取，然后将萃取液过大孔树脂进行分离纯化，再用大量有机溶剂进行洗脱。该分离方法简单且树脂可再生利用，但使用的有机溶剂较多，且分离的只是原有的玉米黄质，产率低。
中国专利CN109678772A公开了一种以叶黄素浸膏为反应原料，利用皂化-碱催化异构化反应得到玉米黄质，其在加压条件下强化叶黄素浸膏的皂化过程，同时加快了异构化反应的速度，但是反应温度较高对活性物质有一定的破坏，使得玉米黄质的得率较低，时间较长，致使其能耗、成本较高不利于产业化。
综上所述，研发一种玉米黄质的制备方法，仍是天然产物提取
技术领域
中急需解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种玉米黄质的制备方法，本发明以万寿菊鲜花原料，利用生物酶催化反应得到玉米黄质提取物，在均质，超声破粉碎仪、刮膜闪蒸仪的作用下加快了反应的速度，缩短了生产时间，降低了处理温度，提高了产物的得率和稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种玉米黄质的制备方法，将万寿菊鲜花浆液加水稀释并PH值调整，通过加入水解酶、脂肪酶和碱性蛋白酶进行酶解，采用超声波粉碎仪将酶解物粉碎，通入气体后进行过滤，滤渣用溶剂在高压装置内进行多次萃取，将萃取液合并浓缩，获得浓缩物，浓缩物经过真空干燥，获得玉米黄质提取物。
优选的是，所述水解酶为蛋白酶、纤维素酶和果胶酶。
优选的是，所述溶剂为乙醇、正己烷和丙酮中的一种或多种。
优选的是，所述气体为氮气。
优选的是，采用刮膜闪蒸仪对萃取液进行浓缩。
优选的是，萃取时，料液比为1：(2-4)。
优选的是，包括以下步骤：
S1、取万寿菊鲜花浆液，加入水均匀搅拌，并加入柠檬酸调节PH值到4.0-6.0，水浴加热，水浴加热的温度为37-50℃，再加入蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，搅拌均匀后恒温水浴避光振荡进行酶解反应。
S2、用氢氧化钠溶液调节PH值，均质3min后加入脂肪酶和碱性蛋白酶，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上避光反应，再均质2min，二次加入脂肪酶，搅拌均匀，反应1-2h，获得料液。
S3、将料液用超声波粉碎仪处理。
S4、向处理后的料液通氮气20min后，进行升温80～150℃，反应4h后进行过滤。
S5、将S4中的滤渣用溶剂在高压装置中进行常温多次萃取，萃取压力为2-8MPa，萃取次数为1-3次，料液比为1：(2-4)，萃取时间5-10min。
S6、将S5中多次萃取的萃取液合并，并用刮膜闪蒸仪浓缩，获得浓缩物。
S7、将浓缩物在真空干燥温度为45-60℃的条件下，真空干燥2-4h，获得玉米黄质提取物。
优选的是，在所述步骤S3中，将料液用超声波粉碎仪处理时，总工作时间2-10min，工作时间为15s，间隔时间30s，功率400-800W。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明采用生物酶解的方法破坏细胞壁，促进目标产物与其他物质像蛋白质，糖类等的结合，更有利于目标产物的溶出且缩短了反应的时间，安全无有害物质的产生，改变了传统的方法工序多、耗时长、高温还会产生部分有害物质的缺点。
2、本发明叶黄素酯水解采用温和的生物方法替代强碱皂化的化学法，脂肪酶水解叶黄素酯、玉米黄酯为游离态的叶黄素和玉米黄，可以提高生产的安全性，减少环境污染，减少有机溶剂的使用，保证产品的稳定性。
3、本发明应用超声波粉碎仪、高压装置和刮膜闪蒸仪利于提高目标产物的得率、减少产物损失、提高产物稳定性。
附图说明
图1为一种玉米黄质的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
请参照图1所示，本实施例中玉米黄质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取万寿菊鲜花浆液(破碎磨浆处理)1kg，加入一定比例的水500g，搅拌均匀后，加柠檬酸调整PH值到4.0，放进37℃水浴恒温振荡器中预热，温度达到后加入一定量的水解酶(纤维素酶用量600U/g，果胶酶500U/g，酸性蛋白酶300U/g)搅拌均匀后，避光震荡进行酶解反应4h。
步骤二、用氢氧化钠溶液(2moL/L)调节PH到7.0均质3min后加入脂肪酶(添加量为800U/g)和碱性蛋白酶(添加量为800U/g)，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上反应2h，均质2min，二次加入脂肪酶(添加量为1200U/g)，搅拌均匀，反应1h。
步骤三、酶解液用超声波粉碎仪处理，总工作时间5min，工作时间/间隔时间15s/30s，功率500W。
步骤四、料液通氮气20min后，升温到80℃，反应4h后过滤。
步骤五、滤渣用乙醇在高压装置中进行常温萃取，萃取压力为2MPa，萃取1次，料液比为1：3(V/V)，萃取时间5min。
步骤六、合并的萃取液经刮膜闪蒸仪浓缩，工作温度60℃将物料浓缩。
步骤七、浓缩物经50℃真空干燥4h得玉米黄质提取物1.8g。
对获取的玉米黄质提取物进行HPLC检测，HPLC检测方法：GB26405-2011，通过检测可知，提取物中玉米黄质含量为70.35％。
实施例2
请参照图1所示，本实施例中玉米黄质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取万寿菊鲜花浆液(破碎磨浆处理)1kg，加入一定比例的水1kg，搅拌均匀后，加柠檬酸调整PH值到4.5，放进40℃水浴恒温振荡器中预热，温度达到后加入一定量的水解酶(纤维素酶用量400U/g，果胶酶600U/g，酸性蛋白酶400U/g)搅拌均匀后，避光震荡进行酶解反应3h。
步骤二、用氢氧化钠溶液(1moL/L)调节PH到7.5，均质5min后加入脂肪酶(添加量为700U/g)和碱性蛋白酶(添加量为800U/g)，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上反应2h，均质2min，二次加入脂肪酶(添加量为1000U/g)，搅拌均匀，反应1h。
步骤三、酶解液用超声波粉碎仪处理，总工作时间3min，工作时间/间隔时间15s/30s，功率500W。
步骤四、料液通氮气20min后，升温到80℃，反应4h后过滤。
步骤五、滤渣用丙酮在高压装置中进行萃取，萃取压力为4MPa，萃取2次，料液比为1：2(V/V)，萃取时间6min，合并萃取液。
步骤六、萃取液经刮膜闪蒸仪浓缩，工作温度55℃将物料浓缩。
步骤七、浓缩物经45℃真空干燥3h得玉米黄质提取物2.5g。
对获取的玉米黄质提取物进行HPLC检测，HPLC检测方法：GB26405-2011，通过检测可知，提取物中玉米黄质含量为75％。
实施例3
请参照图1所示，本实施例中玉米黄质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取万寿菊鲜花浆液(破碎磨浆处理)1kg，加入一定比例的水1.5kg，搅拌均匀后，加柠檬酸调整PH值到4.8，放进42℃水浴恒温振荡器中预热，温度达到后加入一定量的水解酶(纤维素酶用量500U/g，果胶酶600U/g，酸性蛋白酶500U/g)搅拌均匀后，避光震荡进行酶解反应5h。
步骤二、用氢氧化钠溶液(2moL/L)调节PH到7.5，均质3min后加入脂肪酶(添加量为900U/g)和碱性蛋白酶(添加量为900U/g)，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上反应1h，均质2min，二次加入脂肪酶(添加量为1400U/g)，搅拌均匀，反应2h。
步骤三、酶解液用超声波粉碎仪处理，总工作时间6min，工作时间/间隔时间15s/40s，功率400W。
步骤四、料液通氮气20min后，升温到85℃，反应4h后过滤。
步骤五、滤渣用正己烷与乙醇混合液(V/V 1:1)在高压装置中进行萃取，萃取压力为6MPa，萃取2次，料液比为1：3(V/V)，萃取时间7min，合并萃取液。
步骤六、萃取液经刮膜闪蒸仪浓缩，工作温度小于50℃将物料浓缩。
步骤七、浓缩物经60℃真空干燥3h得玉米黄质提取物2.5g。
对获取的玉米黄质提取物进行HPLC检测，HPLC检测方法：GB26405-2011，通过检测可知，提取物中玉米黄质含量为85％。
实施例4
请参照图1所示，本实施例中玉米黄质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取万寿菊鲜花浆液(破碎磨浆处理)1kg，加水2kg，搅拌均匀后，加柠檬酸调整PH值到5.0，放进40℃水浴恒温振荡器中预热，温度达到后加入一定量的水解酶(纤维素酶用量600U/g，果胶酶700U/g，酸性蛋白酶500U/g)搅拌均匀后，避光震荡进行酶解反应3h。
步骤二、用氢氧化钠溶液(2moL/L)调节PH到7.5均质5min后加入脂肪酶(添加量为700U/g)，和碱性蛋白酶(添加量为800U/g)，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上反应1.5h，均质2min，二次加入脂肪酶(添加量为1000U/g)，搅拌均匀，反应1.5h。
步骤三、酶解液用超声波粉碎仪处理，总工作时间8min，工作时间/间隔时间15s/30s，功率600W。
步骤四、料液通氮气20min后，升温到85℃，反应4h后过滤。
步骤五、滤渣用正己烷在高压装置中进行萃取，萃取压力为4MPa，萃取3次，料液比为1：4(V/V)，萃取时间10min，合并萃取液。
步骤六、萃取液经刮膜闪蒸仪浓缩，工作温度55℃将物料浓缩。
步骤七、浓缩物经45℃真空干燥3h得玉米黄质提取物2.5g。
对获取的玉米黄质提取物进行HPLC检测，HPLC检测方法：GB26405-2011，通过检测可知，提取物中玉米黄质含量为70％。
实施例5
请参照图1所示，本实施例中玉米黄质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取万寿菊鲜花浆液(破碎磨浆处理)1kg，加入一定比例的水800g，搅拌均匀后，加柠檬酸调整PH值到5.5，放进45℃水浴恒温振荡器中预热，温度达到后加入一定量的水解酶(纤维素酶用量600U/g，果胶酶700U/g，酸性蛋白酶500U/g)搅拌均匀后，避光震荡进行酶解反应3h。
步骤二、用氢氧化钠溶液(2moL/L)调节PH到7.5均质5min后加入脂肪酶(添加量为700U/g)和碱性蛋白酶(添加量为500U/g)，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上反应2h，均质2min，二次加入脂肪酶(添加量为1000U/g)，搅拌均匀，反应1h。
步骤三、酶解液用超声波粉碎仪处理，总工作时间3min，工作时间/间隔时间15s/30s，功率500W。
步骤四、料液通氮气20min后，升温到90℃，反应4h后过滤。
步骤五、滤渣用乙醇在高压装置中进行萃取，萃取压力为6MPa，萃取1次，料液比为1：2(V/V)，萃取时间5min，合并萃取液。
步骤六、萃取液经刮膜闪蒸仪浓缩，工作温度55℃将物料浓缩。
步骤七、浓缩物经50℃真空干燥2h得玉米黄质提取物2.5g。
对获取的玉米黄质提取物进行HPLC检测，HPLC检测方法：GB26405-2011，通过检测可知，提取物中玉米黄质含量为72％。
实施例6
请参照图1所示，本实施例中玉米黄质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、取万寿菊鲜花浆液(破碎磨浆处理)1kg，加入一定比例的水2kg，搅拌均匀后，加柠檬酸调整PH值到4.0，放进50℃水浴恒温振荡器中预热，温度达到后加入一定量的水解酶(纤维素酶用量600U/g，果胶酶700U/g，酸性蛋白酶500U/g)搅拌均匀后，避光震荡进行酶解反应3h。
步骤二、用氢氧化钠溶液(2moL/L)调节PH到7.5均质5min后加入脂肪酶(添加量为700U/g)，和碱性蛋白酶(添加量为500U/g)，搅拌均匀，水浴恒温振荡器上反应2h，均质2min，二次加入脂肪酶(添加量为1000U/g)，搅拌均匀，反应1h。
步骤三、酶解液用超声波粉碎仪处理，总工作时间3min，工作时间/间隔时间15s/30s，功率500W。
步骤四、料液通氮气20min后，升温到80℃，反应4h后过滤。
步骤五、滤渣用乙醇与丙酮(V/V 1:1)在高压装置中进行萃取，萃取压力为6MPa，萃取2次，料液比为1：4(V/V)，萃取时间8min，合并萃取液。
步骤六、滤液经刮膜闪蒸仪浓缩，工作温度55℃将物料浓缩。
步骤七、浓缩物经60℃真空干燥4h得玉米黄质提取物2.5g。
对获取的玉米黄质提取物进行HPLC检测，HPLC检测方法：GB26405-2011，通过检测可知，提取物中玉米黄质含量为80％。
在实施例1-6中：(1)、蛋白酶：用于水解万寿菊中的蛋白质，在一定温度、一定pH值下，能将大分子蛋白质水解为氨基酸和多肽链等产物，从而将玉米黄质酯和叶黄素酯与蛋白质分离，有利于后期反应。
(2)、纤维素酶和果胶酶：用于水解细胞壁中纤维素的β-1,4-葡萄糖苷键，生成可溶性的聚合物及D-葡萄糖，从而破坏细胞壁，有利于目标产物的溶出。
(3)、脂肪酶：是一种脂肪水解酶，用于水解玉米黄质酯和叶黄素酯得到玉米黄质、叶黄素及脂肪酸，替代传统强碱皂化反应。
(4)、超声波粉碎仪，主要是利用声波在液体中产生的空化效应，利于细胞组织的破碎，同时有匀化、乳化和消泡的作用，可以分散及加速物质的溶出。
(5)、刮膜闪蒸仪，利用降膜和刮膜技术优势，使物料液体在刮板的作用下沿加热管壁呈膜状向下流动而进行传热和蒸发，传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，能形成了真空直流、连续进液、瞬间蒸发的快速浓缩设备。
由实施例1-6可知，本发明的玉米黄质的制备方法，采用生物酶解的方法破坏细胞壁，促进目标产物与其他物质像蛋白质，糖类等的结合，更有利于目标产物的溶出且缩短了反应的时间，安全无有害物质的产生，改变了传统的方法工序多、耗时长、高温还会产生部分有害物质的缺点，叶黄素酯水解采用温和的生物方法替代强碱皂化的化学法，脂肪酶水解叶黄素酯、玉米黄酯为游离态的叶黄素和玉米黄，可以提高生产的安全性，减少环境污染，减少有机溶剂的使用，保证产品的稳定性，应用超声波粉碎仪、高压装置和刮膜闪蒸仪利于提高目标产物的得率、减少产物损失、提高产物稳定性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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