一種水溶性蝦青素衍生物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于蝦青素加工制備技術領域，具體涉及一種蝦青素琥珀酸二酯衍生物及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] it!下青素（Astaxanthin，3，3，-dihydroxy-4，4 ' -dione-β，β ' -carotene)也被稱為奸 黃質，是一種非維生素 A源的類胡蘿卜素，屬于萜烯類不飽和化合物，其結構式如（III)。
[0003]
[0004] 蝦青素具有著色、抗氧化、光保護、預防心肌損傷、癌癥等慢性疾病等多種功能，極 受國內外食品、醫藥、化妝品、水產養殖等行業的關注。但是，蝦青素由于其結構中存在多個 異戊二烯單元，使其極性降低從而導致其極難溶于水于水，因而大大限制了其在水相溶液 中的研究和應用。同時，由于蝦青素水溶性低，導致其在生物體內的運輸等受到限制從而降 低了蝦青素的生物可接受率和生物利用度。這使得提高蝦青素水溶性或者水相溶液中的分 散度成為其研究的關鍵。
[0005] 目前有很多研究者也在通過結構改良、乳化或微膠囊化等手段增加蝦青素的水溶 性。美國科學家JACKSON.H.L合成的蝦青素的二賴氨酸酯的四鹽酸鹽以及蝦青素甘油和聚 三梨醇酯等衍生物都不同程度地提高了蝦青素的水分散性。對蝦青素水相溶液的開發具有 重要的意義。另外，一些科學家通過微囊化的方法提高蝦青素的水分散性，但是這種方法制 成的一些產品會存在透明度不佳，或者長期儲存會出現穩定性差等問題，例如中華人民共 和國發明專利ZL200810044646.4公開了穩定的水溶性類胡蘿卜素干粉的制備方法，該發明 將溶解有類胡蘿卜素成分的丙酮或異丙醇的有機溶液，在充分攪拌下加入到含有表面活性 劑和穩定輔助劑成分的水相溶液中充分混合，然后除去此混合溶液中的有機溶劑，再向其 中加入類胡蘿卜素成分質量1~12倍的輔助成型輔料，并攪拌均勻后噴霧干燥，得到粉狀產 品。在此大環境下，提高蝦青素水溶性的研究就具有重要的意義。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種水溶性蝦青素衍生物及其制備方法，制備的衍生物改 善了蝦青素本身不溶于水的缺點，增大蝦青素的應用范圍，提高蝦青素的穩定性。
[0007] 本發明首先提供一種蝦青素琥珀酸二酯一 PEG的衍生物，其化學式如下：
[0008]
[0009] 其中η為自然數，其范圍為400~12000。
[0010] 本發明蝦青素衍生物的制備方法，其具體步驟如下：
[0011] 1)首先是使蝦青素與琥珀酸酐反應，生成下述化學結構式的化合物：
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[0013] 具體步驟如下：向蝦青素或者溶解了蝦青素的有機溶劑中加入琥珀酸酐進行加熱 反應，反應結束后加水攪拌，離心后得到沉淀；其中蝦青素與琥珀酸酐的摩爾比為1:10~ 20；
[0014] 2)將步驟1)中制備得到的化合物用有機溶劑溶解后，加入聚乙二醇，通過酯化反 應使兩端結合上聚乙二醇，制成蝦青素的衍生物；
[0015] 所使用的聚乙二醇，其聚合度優選為400~12000;
[0016] 其中步驟1)中的有機溶劑是吡啶、二氯甲烷、丙酮、四氫呋喃和二氧六烷中的一種 或幾種的混合物；
[0017] 步驟2)中的有機溶液是吡啶、二氯甲烷、丙酮、乙醇、四氫呋喃和二氯甲烷中的一 種或幾種的混合物；
[0018] 本發明利用蝦青素、琥珀酸酐和聚乙二醇來制備蝦青素琥珀酸二酯一 PEG衍生物， 在溫和的反應體系中得到蝦青素的衍生物，工藝簡單，綠色環保。另外聚乙二醇、琥珀酸酐 本身不具備生物活性，但其具有雙親的性質可以增大蝦青素在生物體內的利用度，同時也 增大了蝦青素的應用范圍，本發明制備的蝦青素琥珀酸二酯一 PEG衍生物可作為水產、畜禽 等伺料添加劑;可以作為食品著色劑用于糧食、飲料、肉制品、水廣品等彳丁業加工的著色;可 以用于醫藥品和化妝品等行業的加工著色;可作為功能性成分用于保健食品的開發。本發 明方法制備的蝦青素琥珀酸二酯一 PEG衍生物可作為水產、畜禽等飼料添加劑;可以作為食 品著色劑用于糧食、飲料、肉制品、水產品等行業加工的著色；可以用于醫藥品和化妝品等 行業的加工著色;可作為功能性成分用于保健食品的開發。因其良好的水溶性，大大提高了 奸青素的應用范圍。
【附圖說明】
[0019] 圖1:本發明的制備流程圖；其中η代表不同聚合度的聚乙二醇。
[0020] 圖2:本發明中實例1~實例5的蝦青素琥珀酸二酯一 PEG衍生物的薄層色譜圖。
[0021]圖3:本發明中蝦青素琥珀酸二酯一 PEG1000在水溶液和二甲亞砜溶液中的光譜掃 描圖。
[0022]圖4:本發明中實例1~實例5制備的衍生物皂化產物的HPLC圖及二級質譜圖。
[0023]圖5:本發明中蝦青素琥珀酸二酯一 PEG1000的HPLC圖及質譜圖分析圖。
【具體實施方式】
[0024]本發明的蝦青素琥珀酸二酯一 PEG衍生物及其制備方法，具體步驟如下：
[0025] 原料：以蝦青素粉末或是用特定有機溶劑溶解的蝦青素溶液為原料，結構式如式 (III);
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[0027] 1)向原料中，加入琥珀酸酐，蝦青素與琥珀酸酐的摩爾比為1:10~1: 20，加熱，溫 度控制在30°C~100°C，反應時間0.5h~20h;反應完后加入水攪拌，離心收集沉淀物得到羥 基酯化產物（II)。由于琥珀酸酐是一種環狀酸酐，它的羧基是相連的，因此它與羥基反應產 物是以二元酸單酯的形式存在，并引入另外一個羧酸基團。反應后，通過向反應體系中加 水，使生成的蝦青素琥珀酸二酯沉淀析出。
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[0029] 2)將步驟（1)得到的產物（III)與特定的聚合度的聚乙二醇在特定溶劑的反應體 系中反應，特定聚合度的聚乙二醇為上述產物（II)的1~20倍摩爾量，溫度控制在10°C~ 100 °C，反應時間0.5h~20h，反應完成后除去反應體系中的溶劑，收集沉淀，即得到蝦青素 琥珀酸二酯一 PEG的衍生物。
[0030] 下面結合具體的實施例對本發明的方法進行詳細的闡述：
[0031] 實施例1蝦青素琥珀酸二酯一 PEG400衍生物的制備
[0032]稱取lg蝦青素粉末，加入3倍摩爾量的琥珀酸酐，加熱至50°C，反應2h;反應完后向 反應體系中緩慢加入水攪拌，待其出現沉淀，離心收集沉淀物，得到羥基酯化產物;將得到 的羥基酯化產物二氯甲烷，加入15倍摩爾量的聚乙二醇500,50°C條件下，反應2h，反應完成 后，除去體系中二氯甲烷，收集沉淀，得到蝦青素琥珀酸二酯一PEG400衍生物，制得的衍生 物用TLC進行分離表征，結果如圖2中2所示，將圖2中的反應組分進行刮板純化經皂化處理， 采用0.05mol/L的Κ0Η/甲醇溶液反應0.5h，加二氯甲燒萃取，氮吹，用色譜純溶劑復溶后用 液質聯用的方法檢測產物，其結果如圖4所示。
[0033]實施例2蝦青素琥珀酸二酯一 PEG1000衍生物的制備
[0034]稱取10mL含有lg蝦青素的二氧六烷溶液，加入4倍摩爾量的琥珀酸酐，加熱至60 °C，反應1.5h;反應完后向反應體系中緩慢加入水攪拌，待其出現沉淀，離心收集沉淀物，得 到羥基酯化產物;將得到的羥基酯化產物溶于丙酮溶液，加入10倍摩爾