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蝦青素的提取純化

發(fā)布日期:2022-11-27 8:36:03 瀏覽次數(shù):85

[摘   要]本文對(duì)從蝦加工廢棄物中提取蝦青素(Astaxanthin)的常用方法進(jìn)行了評(píng)述。堿提法對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,蝦青素易被氧化成為蝦紅素(Astacene);油溶法提取效率高,但提取物不易與高沸點(diǎn)的油分離;低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑如二氯甲烷等是提取蝦青素的有效溶劑,可借助蒸餾技術(shù)將溶劑循環(huán)利用;超臨界萃取法可避免蝦青素的降解,可得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。

[關(guān)鍵詞]蝦青素;蝦紅素;蝦廢棄物;提取;

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蝦青素英文名Astaxanthin,CAS號(hào)472-61-7,中文別名:右旋胡蘿卜素、反式胡蘿卜素、蝦紅素、蝦黃質(zhì)、龍蝦殼色素等;分子量:596.86,外觀紅色或深紅色粉末。

蝦青素大多為全反式結(jié)構(gòu),以游離態(tài)或酯的形式存在。它是自然界中分布廣泛的一種葉黃素,純品為暗紫棕色晶體,熔點(diǎn) 215216℃。對(duì)熱、氧、光敏感,具有獨(dú)特的抗氧化功能和著色功能,且對(duì)環(huán)境友好、生物效價(jià)高,因此它的制備及其應(yīng)用受到人們的青睞。

1. 蝦青素的提取與純化

蝦青素一般有如下來(lái)源:從水產(chǎn)品加工廢棄物中提取蝦青素、利用藻類如雨生紅球藻等生產(chǎn)蝦青素、利用細(xì)菌如乳酸分支桿菌生產(chǎn)蝦青素、利用法夫酵母發(fā)酵生產(chǎn)蝦青素等。以甲殼加工的下腳料為原料提取蝦青素是生產(chǎn)的主要途徑之一,國(guó)內(nèi)外在這方面均有大量的研究[1],且主要采用以下三種提取方法:堿提法、有機(jī)溶劑萃取法和超臨界 CO2萃取法。

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1.1  堿提法

甲殼加工下腳料中的蝦青素是以結(jié)合蛋白的形式存在的。當(dāng)用酸溶解甲殼上的 CaCO3后,再用堿法(NaOHNa2CO3)煮下腳料時(shí),其中的蛋白質(zhì)溶出,而與蛋白質(zhì)結(jié)合的蝦青素也隨之溶出,從而達(dá)到提取蝦青素的目的。Mikalsen 一開始報(bào)道了這種方法:將蝦殼等置于沸堿液中使蝦青素溶出,然后加酸沉淀或冷卻將蝦青素分離出來(lái)[2]。丁純梅等先將龍蝦殼用 1 mol/L HCl 浸泡24 h,然后用 2 mol/L Na OH 回流10 h,過(guò)濾后濾液用酸調(diào) p H 2,析出沉淀,然后再過(guò)濾,沉淀物即為富含蝦青素的提取物[3]。

值得提及的是,堿提的過(guò)程需消耗大量的酸、堿,其廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,而且蝦青素通過(guò)在堿性環(huán)境下的高溫處理,蝦青素已被氧化成為鮮紅色的蝦紅素。筆者的研究表明,堿提法所得到的不是蝦青素而是蝦紅素或?yàn)槲r青素的降解產(chǎn)物。因此,近幾年來(lái),人們研究了不用酸堿的方法,而用有機(jī)溶劑萃取法和超臨界CO2萃取法。

1.2  有機(jī)溶劑萃取法

1.2.1  食用油萃取法

食用油為高沸點(diǎn)的酯類有機(jī)化合物。從蝦青素的分子結(jié)構(gòu)來(lái)看,蝦青素為非極性化合物,故蝦青素具有良好的脂溶性。此外,蝦青素在油中還具有較好的熱穩(wěn)定性。油溶法所用的油脂主要為可食用油脂類,常見的是大豆油,也可用魚油。

油溶法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品制造不危險(xiǎn),提取效率高,而其缺點(diǎn)是提取物不易與高沸點(diǎn)的油分離,產(chǎn)品濃度不高,應(yīng)用范圍受到限制。若要進(jìn)一步分離純化,需采用分子蒸餾等工藝,分離成本高。

 1.2.2  低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑萃取法

低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑是一類提取蝦青素的有效溶劑。由于選擇的萃取劑沸點(diǎn)低,故可借助蒸餾技術(shù)將溶劑回收而循環(huán)利用,并可得到濃度較大的蝦青素油。常見的溶劑有乙醇、氯仿、二氯甲烷等,不同的溶劑提取效果不同。

乙醇對(duì)人、畜沒(méi)有毒,有研究者以它作為提取劑.但是,蝦青素在乙醇等強(qiáng)極性溶劑中的溶解性差,為了提高效率,常需在高溫條件下操作,而蝦青素?zé)岱€(wěn)定性差,這使得該方法的應(yīng)用受到極大的制約。且試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),二氯甲烷為溶劑的提取過(guò)程中,蝦青素在 60℃下結(jié)構(gòu)仍穩(wěn)定。由此可見,二氯甲烷作為蝦青素的萃取劑比較好。為提高提取效率,可以采用減壓回流提取的方法,提取時(shí)的溫度可以控制在60℃左右。

1.3  超臨界 CO2萃取法

超臨界液體萃取由于其提取的產(chǎn)品具有純度高、溶劑殘留少、沒(méi)有毒副作用等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

超臨界萃取技術(shù)與油溶法和有機(jī)溶劑法比較,該法可以避免蝦青素的降解,得到高品質(zhì)的產(chǎn)品,又可以有效地提取蝦青素,但原料體積大,含量低,生產(chǎn)成本高,難適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)。

2. 結(jié)論

以上就是幾種提取純化蝦青素的方法,蝦青素是一種在食品、保健品、醫(yī)藥和著色劑等諸多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值的物質(zhì),所以其需求量在各國(guó)日益增大;我國(guó)海蝦養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá),蝦加工后的廢棄物蝦頭等產(chǎn)量大,且高度集中,適合蝦青素的生產(chǎn),帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

文獻(xiàn)

[1] 姜啟興,夏文水.甲殼類加工下腳料中蝦青素的提取研究[J].食品科技2003(12)85-88

[2] Mikalsen .A  procedure  for  the  production  of  astaxanthin  and  related carotenoids,astaxanthin esters,chitin,proteins and meat from plants,algaebacteria,krill,shrimps and other crayfish and crustacean[P].PCT-International-Patent-ApplicationWO90/05765AL,NO8851501988-11-18

[3] 丁純梅,陶庭先,吳之偉.龍蝦蝦殼的綜合利用(I)蝦殼紅色素的提取及其性質(zhì)研究[J].化學(xué)世界,1995,434(8)444-445

[4] 姜洪峰,錢俊青,楊蘭花.甲殼素廢水絮凝物中蝦青素提取純化[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),200533(3)324

[5] 趙儀,陳興才.木瓜蛋白酶在蝦仁加工廢棄物中提取蝦青素的應(yīng)用[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),200634(3)453-457

[6] 宋光泉,閻杰,王榮輝,施進(jìn).天然蝦青素的提取純化及其應(yīng)用 [J].廣東化工,2007,3411):63-66.


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