專利名稱：從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法
技術領域：
本發明涉及從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，用該方法可以同時得到脂溶性和水溶性兩種類胡蘿卜素。
背景技術：
類胡蘿卜素是全球生態系統中的一大類色素，不僅具有食品著色和營養增補的功效，而且近年來的不斷研究證明天然類胡蘿卜素還具有顯著的預防心血管疾病、防癌抗癌及抗衰老等作用，因此在食品、化妝品和保健品等領域中的應用日漸增長。
類胡蘿卜素的抗氧化性質已經得到公認。目前，研究人員正在對其預防癌癥的作用進行研究，因為它們可調節細胞的生長、基因的表達以及免疫反應。據Business Communications Company一份最新的全球類胡蘿卜素市場報告，目前類胡蘿卜素年交易額為8.87億美元，預計年平均增長率將達到2.9％；至2009年，市場規模將超過10億美元。
黃姜又稱盾葉薯蕷、主要分布于我國重慶、湖北、甘肅、四川、云南等省市。黃姜是一種很有開發價值的植物資源，目前對其利用的主要方式是提取黃姜中的皂素。而黃姜皂素生產的傳統工藝是發酵酸解-汽油提取，需要消耗大量的鹽酸除或硫酸，采用水洗方式除酸又產生大量強酸性廢水，其中含有大量淀粉、纖維n素、糖類等，廢水有機污染嚴重，成為黃姜皂素產地重要的污染源。由于皂素價格和環境保護的限制，單純從黃姜中提取皂素實在難以獲利。黃姜皂素產業面臨生存危機。因此，為黃姜產業尋求出路已成為重要的科研課題。一方面，目前已先后開發出了一些工藝能夠提取黃姜中的淀粉和纖維素，由淀粉進一步發酵得到酒精，纖維素可以作為加工化工產品的原料。但是這些產品的附加值都不高，沒有太大的經濟效益。另一方面，從黃姜中獲取新的天然植物化學品也取得一些進展。據報道提取自黃姜的有價值的產品還包括姜黃素(申請號200310111642.0)和果膠(申請號200310111643.5)。但目前還未發現有從黃姜中提取類胡蘿卜素的報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，這種方法可以同時得到黃姜中的兩類不同類胡蘿卜素，即脂溶性類胡蘿卜素和水溶性類胡蘿卜素，不僅提高了黃姜綜合利用的經濟價值，又為提取天然類胡蘿卜素提供了一種新的資源，還能降低黃姜皂素生產的污染，為黃姜皂素清潔生產提供了新的思路。而且該方法操作方便、成本低廉，容易實施。
實現本發明目的的技術方案為一種從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，采用了如下步驟(1)將黃姜清洗干凈；(2)將黃姜用組織破碎機打漿，破壞黃姜細胞壁，在打漿過程中按每公斤鮮姜加1～2升甲醇的量加入甲醇；(3)離心分離得到濾液和濾渣；(4)用甲醇和丙酮按體積比3∶7～2∶3的比例配制的混合溶劑提取濾渣，進行抽濾，得到提取液；(5)反萃按0.8∶1＜V無水乙醚∶V提取液＜1.2∶1的體積比加無水乙醚到提取液中，振蕩，然后再向其中按0.8∶1＜V水∶V無水乙醚＜1.2∶1的體積比加入水，靜置、分層；上層為無水乙醚，下層是甲醇和丙酮及水的混合液；(6)將上層無水乙醚濃縮回收，蒸餾過程中通氮氣保護，得到脂溶性粗類胡蘿卜素；(7)將甲醇和丙酮及水的混合液與步驟(3)中得到的濾液合并，首先靜置，析出淀粉，然后過濾，將濾液蒸發回收溶劑，得到水溶性類胡蘿卜素而且，按固液質量體積比為1∶17～1∶24的比例將所得脂溶性粗類胡蘿卜素溶于無水乙醚中，再按0.8∶1＜VKOH乙醇溶液∶V無水乙醚＜1.2∶1的比例加入質量百分比濃度為5％的KOH乙醇溶液，然后用氮氣吹除空氣后，密封，室溫下進行水解反應，水解完成后將反應混合液轉移到分液罐，再按0.8∶1＜V乙醚/己烷混合液∶V無水乙醚+KOH乙醇混合液＜1.2∶1的體積比加入乙醚/己烷混合液，乙醚/己烷混合液按體積比3∶4～6∶5的比例配制，分液后再用0.5～2倍有機相體積的水洗滌上層有機相2～4次以除掉堿，再分液，蒸發濃縮上層有機相得皂化后的脂溶性類胡蘿卜素。
而且，其中所用水為去離子水。
本發明提供的技術方案中，打漿過程要將黃姜的細胞壁組織打破才能提取到其所含的類胡蘿卜素。打漿過程中加入甲醇起到兩方面作用首先甲醇可以帶走鮮姜中含有的水分，使后續的提取脂溶性類胡蘿卜素效率得以提高；另外一個好處是如果不加甲醇，直接加水打的漿由于粘度很大很難抽濾。優化的甲醇的添加量是每公斤鮮姜加1～2升甲醇。
步驟(4)中只有用甲醇和丙酮的混合溶劑才可以同時提取脂溶性和水溶性兩種類胡蘿卜素，混合溶劑中優化的甲醇和丙酮的體積比為3∶7～2∶3。
在反萃時，要先加無水乙醚再加水，否則會形成乳狀液，很難分層。
通過對皂化后的脂溶性類胡蘿卜素或水溶性類胡蘿卜素進行純度分析，分析結果顯示皂化后純度可以達到10％左右。
通過液譜質譜聯用方法對所得脂溶性類胡蘿卜素或水溶性類胡蘿卜素進行主成分鑒定得出黃姜中含有的類胡蘿卜素主要是β-胡蘿卜素、螺菌黃素、新黃質以及少量的葉黃素。
從上述技術方案可知，本發明具有以下優點和效果1、從黃姜中可方便的得到類胡蘿卜素，且為天然色素對人體無害；2、所用的有機提取劑為常見溶劑且價格便宜；3、提取劑可以用溶劑回收機回收，進一步降低了成本；4、可以同時得到黃姜中的脂溶性和水溶性兩種類胡蘿卜素，提高了經濟價值。
因此該方法不僅可以從黃姜中提取高經濟價值的類胡蘿卜素，還可以減少后續皂素生產廢水的處理成本，具有廣泛的經濟價值。
具體實施例方式
本發明提供的從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法中總類胡蘿卜素包括兩類不同類胡蘿卜素，即脂溶性類胡蘿卜素和水溶性類胡蘿卜素。
實施例1稱取一公斤清洗干凈的鮮黃姜，加2L甲醇用組織破碎機打漿，離心分離得到濾液和濾渣。分別使用5L甲醇和丙酮按體積比3∶7的比例配制的混合溶劑提取濾渣三次，可以將類胡蘿卜色素提盡，抽濾得到提取液，然后合并提取液，加入13L無水乙醚充分振蕩，然后加入13L去離子水，靜置分層，上層為無水乙醚，下層是甲醇和丙酮及水的混合液，將上層無水乙醚濃縮回收，蒸餾過程中通氮氣保護，得到1.2g深紅色油脂狀脂溶性粗類胡蘿卜素，即脂溶性類胡蘿卜素粗產品。稱0.1000g粗產品溶于100mL無水乙醚，在1cm比色皿中測定454nm處的A1％1cm，然后與標準相除，純度為1.2％。然后將剩余粗產品溶于24ml無水乙醚中，加入24ml質量百分比濃度5％的KOH乙醇液，然后用氮氣吹除空氣，密封，室溫下進行水解2h，然后將反應混合液轉移到分液罐中，轉移時可使用適量乙醇幫助混合液轉移，加43ml按體積比3∶4配制的乙醚/己烷混合液。分液，保留上層有機相，再用與有機相等體積的水洗滌上相溶液3次以除掉堿，蒸發濃縮，得到0.1g純度11％的皂化后的脂溶性類胡蘿卜素產品。
將打漿離心后的濾液和反萃分層得到的甲醇和丙酮及水的混合液相合并，首先靜置，使得水相中含有的淀粉析出，過濾后將濾液蒸餾得到不同沸點的溶劑，回收使用。同時得到0.1g水溶性類胡蘿卜素。
將得到的脂溶性類胡蘿卜素產品作液質聯用打譜，結構鑒定分析主要是β-胡蘿卜素、螺菌黃素、新黃質以及少量的葉黃素。
實施例2稱取一公斤清洗干凈的鮮黃姜，加1.5L甲醇用組織破碎機打漿，離心得到濾液和濾渣。分別使用4L按體積比1∶2的比例配制的甲醇和丙酮混合液提取濾渣三次，可以將類胡蘿卜色素提盡，抽濾得到提取液，然后合并提取液。加入11L無水乙醚充分振蕩，然后加入11L水，靜置分層，上層為無水乙醚，下層是甲醇和丙酮及水的混合液，將上層無水乙醚濃縮回收，蒸餾過程中通氮氣保護，得到1.0g脂溶性類胡蘿卜素粗產品。稱0.1000g粗產品溶于100mL無水乙醚，在1cm比色皿中測定454nm處的A1％1cm，然后與標準相除。純度為1.9％，然后將剩余粗產品溶于21ml無水乙醚中，加入與21ml5％(質量比)的KOH乙醇溶液，然后用氮氣吹除空氣，密封，室溫下進行水解2h，隨后將反應混合液轉移到分液罐中，加入44ml按體積比1∶1配制的乙醚/己烷混合液。分液，保留上層有機相，再用與有機相等體積的水洗滌上相溶液3次以除掉堿，蒸發濃縮，得到0.07g純度21％的皂化后的脂溶性類胡蘿卜素產品。
將打漿離心后的濾液和反萃分層得到的水相合并，首先靜置，使得水相中含有的淀粉析出，過濾后將濾液蒸餾得到不同沸點的溶劑，回收使用。同時得到0.11g水溶性類胡蘿卜素。
實施例3稱取一公斤清洗干凈的鮮黃姜，加2L甲醇用組織破碎機打漿，離心得到濾液和濾渣。分別使用5L按體積比1∶2的比例配制的甲醇和丙酮混合液提取三次，可以將類胡蘿卜色素提盡，抽濾得到提取液，然后合并提取液。加入12L無水乙醚充分振蕩，然后加入12L水，靜置分層，上層為無水乙醚，下層是甲醇和丙酮及水的混合液，將上層無水乙醚濃縮回收，蒸餾過程中通氮氣保護，得到1.3g脂溶性類胡蘿卜素粗產品。稱0.1000g粗產品溶于100mL無水乙醚，在1cm比色皿中測定454nm處的A1％1cm，然后與標準相除，純度為1.5％。然后將剩余粗產品溶于25ml無水乙醚中，加入與25ml5％(質量比)的KOH乙醇液，然后用氮氣吹除空氣，密封，室溫下進行水解2h，隨后將反應混合液轉移到分液漏斗中，加48ml按體積比3∶4配制的乙醚/己烷混合液。分液，保留上層有機相，再用0.8倍有機相體積的水洗滌上相溶液4次以除掉堿，蒸發濃縮，得到0.08g純度19％的脂溶性類胡蘿卜素產品。
柱分離將上面得到的產品溶于甲醇中，進行色譜柱分離。流動相為甲醇∶環己烷∶二氯甲烷＝60∶20∶20(v/v/v)，流速1mL/min，等度洗脫，檢測波長454nm。收集出峰時間在2.65、3.56、5.08、6.03、7.05分鐘的組分，然后在氮氣保護條件下將各組分濃縮，得到純度在40％～45％之間的單一的類胡蘿卜素。
權利要求
1.一種從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，其特征在于采用如下步驟(1)將黃姜清洗干凈；(2)將黃姜用組織破碎機打漿，破壞黃姜細胞壁，在打漿過程中按每公斤鮮姜加1～2升甲醇的量加入甲醇；(3)離心分離得到濾液和濾渣；(4)用甲醇和丙酮按體積比3∶7～2∶3的比例配制的混合溶劑提取濾渣，進行抽濾，得到提取液；(5)反萃按0.8∶1＜V無水乙醚∶V提取液＜1.2∶1的體積比加無水乙醚到提取液中，振蕩，然后再向其中按0.8∶1＜V水∶V無水乙醚＜1.2∶1的體積比加入水，靜置、分層；上層為無水乙醚，下層是甲醇和丙酮及水的混合液；(6)將上層無水乙醚濃縮回收，蒸餾過程中通氮氣保護，得到脂溶性粗類胡蘿卜素；(7)將甲醇和丙酮及水的混合液與步驟(3)中得到的濾液合并，首先靜置，析出淀粉，然后過濾，將濾液蒸發回收溶劑，得到水溶性類胡蘿卜素。
2.根據權利要求1所述的從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，其特征在于按固液質量體積比為1∶17～1∶24的比例將所得脂溶性粗類胡蘿卜素溶于無水乙醚中，再按0.8∶1＜VKOH乙醇溶液∶V無水乙醚＜1.2∶1的比例加入質量百分比濃度為5％的KOH乙醇溶液，然后用氮氣吹除空氣后，密封，室溫下進行水解反應，水解完成后將反應混合液轉移到分液罐，再按0.8∶1＜V乙醚/己烷混合液∶V無水乙醚+KOH乙醇混合液＜1.2∶1的體積比加入乙醚/己烷混合液，乙醚/己烷混合液按體積比3∶4～6∶5的比例配制，分液后再用0.5～2倍有機相體積的水洗滌上層有機相2～4次以除掉堿，再分液，蒸發濃縮上層有機相得皂化后的脂溶性類胡蘿卜素。
3.根據權利要求1或2所述的從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，其特征在于所用水為去離子水。
全文摘要
本發明提供了一種從黃姜中提取總類胡蘿卜素的方法，其具體步驟是將洗凈的黃姜在加入甲醇的條件下打漿，破壞黃姜細胞壁，離心分離得到濾液和濾渣；用甲醇和丙酮混合溶劑提取濾渣得到提取液；加無水乙醚到提取液中，振蕩，再向其中加入水，靜置、分層；上層為無水乙醚，將上層無水乙醚濃縮回收，蒸餾過程中通氮氣保護，得到脂溶性粗類胡蘿卜素；將下層甲醇和丙酮及水的混合液與濾液合并，首先靜置，析出淀粉，然后過濾，將濾液蒸發溶劑回收，得到水溶性類胡蘿卜素。該方法不僅可以從黃姜中提取高經濟價值的類胡蘿卜素，還可以減少后續皂素生產廢水的處理成本。因而，具有廣泛的經濟價值。
文檔編號A61K36/9066GK101054357SQ20071005220
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者吳峰, 張旭, 韋進寶, 肖江 申請人:武漢大學