一种从雨生红球藻中提取虾青素的方法技术

本发明专利技术公开了一种从雨生红球藻中提取虾青素的方法，包括藻种培养及预处理，冰醋酸冰浴、匀浆机匀浆和液氮低温处理相结合的细胞破壁方法，以及CO2超临界萃取虾青素等步骤。本方法冰浴条件下冰醋酸可以更快的渗透到雨生红球藻细胞的表层；匀浆过程中的搅拌离心力、挤压力、剪切力对海藻细胞进行破碎，并且物料之间的摩擦力加速细胞表面冰醋酸对细胞壁结构中糖蛋白的破坏；同时，冰浴醋酸的介入避免了匀浆过程中海藻细胞温度升高，最大程度的保护虾青素的理化活性。本发明专利技术所述的破壁方法，细胞的破壁率高达97.7%，虾青素提取物的提取率达到37%，虾青素的提取率达到35.05%，产物中虾青素纯度极高达到95.25%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于生物培养

技术介绍
雨生红球藻是一种生活在淡水中的单细胞绿藻，在特定条件下能积累大量的类胡 萝卜素（可达干重的2% -5%)，其中80%以上为虾青素及其酯类D。雨生红球藻的生活 周期主要分为营养细胞和厚壁孢子，一般认为环境有利时，形成营养孢子；环境不利时，形 成厚壁孢子并大量累积虾青素。虾青素（Astaxanthin)可作为脂溶性的色素，具有艳丽的 红色和强的抗氧化性能；在食品工业中，不仅能有效起到保鲜、保色、保味、保质等作用，而 且能为多类食品着色，增加食品的色泽美感；另外动物实验表明虾青素有抑制肿瘤发生、增 强免疫功能等多方面的生理作用，因此虾青素在功能食品和医药等方面应用广泛。利用有 机溶剂可以直接从雨生红球藻细胞中提取虾青素，但是由于雨生红球藻的厚壁孢子具有坚 韧的细胞壁，若直接利用将导致其生物有效利用率降低，而厚壁孢子结构又阻碍了有机溶 剂进入细胞内提取虾青素，因而虾青素提取率较低。故在虾青素提取前必须先进行孢子态 细胞的破壁处理，以破坏雨生红球藻的细胞结构，特别是其细胞壁的结构，而雨生红球藻的 破壁方法对于虾青素的提取率和质量至关重要。 目前，雨生红球藻的破壁方法主要有物理机械破壁方法、酶解法和化学法：酶解方 法对于虾青素的破坏最小，但是破壁率较低并且增加了后续分离的难度，不适合大规模的 工业化生产；化学方法比较系统，但是在其过程中使用了有机溶剂，不但成本较高并且不环 保，不能达到食品生产的绿色标准；物理机械破壁方法绿色环保，分离简单，适合大规模的 工业化生产，但是目前，细胞的破壁率较低，通常为70%，而达到90%的破壁方法耗能严重、 成本昂贵。 雨生红球藻的物理机械破壁方法主要包括高压匀质方法、超声波法、研磨法、匀 浆法、冻融解冻法和微波破解法，欧阳琴(福州大学学报，2005, 33 (I) :111-115)等研究 后发现，高压匀质方法最适合雨生红球藻的破壁，可以达到92. 9%的破壁率，但是虾青素 的提取率并不理想仅为28. OPg/mg (细胞干重）；而周湘池(海洋与湖沼，2006, 37 (5): 424-428)等研究表明，匀浆法和超声波法对于后续虾青素提取和分离有影响，而直接研磨 在破壁过程中降低了虾青素的活性，加液氮低温研磨法无污染并且最大限度的保留了虾青 素的生理活性，但是液氮低温研磨法只适用于研究室而不适合大规模的工业化生产。专利 CN101691348A采用超临界C02萃取直接提取雨生红球藻干粉，该工艺绿色环保并且对虾青 素的生理活性影响较小，但是该方法所用设备昂贵，成本很高，物特殊的破壁工艺且虾青素 的提取率低。 目前，急需要一种绿色环保、成本低廉、对虾青素生理活性无影响且虾青素提取率 高的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种破壁率高、绿色环保无公害、成本低、适用 于大规模工厂化生产的提取虾青素的方法，通过该方法对雨生红球藻进行破壁，对虾青素 的生理活性影响最低，虾青素的提取率高并且符合食品生产的绿色标准。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案： ，包括以下步骤： (1) 藻种培养及预处理：藻种经BBM培养基在18-20°C、3000-4000Lx条件下培养10d， 在300-500r/min下离心10-15min后弃去上清液，向沉淀中加入缺氮培养基在5000-6000Lx 下继续培养；培养7d后在3000-3500r/min下离心10-15min，去除上清液加入20%甲醇和 5%氢氧化钾混合液在60-65°C下处理10_20min去除叶绿素，最后在300-500r/min条件下 离心5-10min弃上清液得孢子态藻细胞悬浮液； (2) 细胞破壁：将步骤1中所得的孢子态藻细胞悬浮液与冰醋酸混合均匀，在-4-0°C下 冰浴10-20min，然后向上述混合液中加入去离子水并且置于匀浆机中匀浆5-10min得藻浆 液，向藻浆液中加入液氮混匀后静置5-10min后得破壁海藻液； (3) 虾青素提取：将步骤3中所得的破壁海藻液浓缩、干燥成粉末后装于超临界萃取 装置中，分离釜I的温度和压力为30-40°C、5-8MPa，分离釜II的温度和压力为30-40°C、 20-25MPa，CCV流速为10-15L/h，萃取时间为0. 5-lh后得虾青素萃取物。 进一步的，步骤2中，所述的孢子态藻细胞悬浮液与冰醋酸、去离子水的体积比为 1:2-5 :1-3。 进一步的，步骤2中，所述的冰醋酸的浓度为0. 3%_1%。 进一步的，步骤2中，所述的液氮的加入体积为IOOmL藻浆液中加入2-5mL液氮。 进一步的，步骤3中，所述的分离釜I的温度和压力为35°C、7MPa，分离釜II的温 度和压力为40°C、22MPa，0) 2流速为12L/h，萃取时间为0· 5h。 本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果： 冰浴条件下，冰醋酸可以更快的渗透到雨生红球藻细胞的表层；在匀浆过程中，利用螺 旋桨施加的搅拌离心力、挤压力、剪切力对海藻细胞进行破碎,并且物料之间的摩擦力加速 细胞表面的冰醋酸对细胞壁结构中糖蛋白的破坏；同时，由于冰浴的醋酸的介入避免了匀 浆过程中温度的升高，最大程度的保护了虾青素的理化活性，所得的虾青素提取物为暗红 色粘稠物质。本专利技术所述的破壁方法，细胞的破壁率高达97. 7%，虾青素提取物的提取率达 到37%，虾青素的提取率达到35. 05%，产物中虾青素纯度极高达到95. 25%。【具体实施方式】 以下通过实施例进一步阐述本专利技术的有益效果： 实施例1 : ，包括以下步骤： (1)藻种培养及预处理：藻种经BBM培养基在18°C、3000-4000Lx条件下培养10d，在 450r/min下离心IOmin后弃去上清液，向沉淀中加入缺氮培养基在5000-6000Lx下继续培 养；培养7d后在3000r/当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从雨生红球藻中提取虾青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）藻种培养及预处理：藻种经BBM培养基在18‑20℃、3000‑4000Lx条件下培养10d，在300‑500r/min下离心10‑15min后弃去上清液，向沉淀中加入缺氮培养基在5000‑6000Lx下继续培养；培养7d后在3000‑3500r/min下离心10‑15min，之后去除上清液，向沉淀中加入20%甲醇和5%氢氧化钾的混合液在60‑65℃下处理10‑20min去除叶绿素，最后在300‑500r/min条件下离心5‑10min弃上清液得孢子态藻细胞悬浮液；（2）细胞破壁：将步骤1中所得的孢子态藻细胞悬浮液与冰醋酸混合均匀，在‑4‑0℃下冰浴10‑20min，然后向上述混合液中加入去离子水并且置于匀浆机中匀浆5‑10min得藻浆液，向藻浆液中加入液氮混匀后静置5‑10min后得破壁海藻液；（3）虾青素提取：将步骤3中所得的破壁海藻液浓缩、干燥成粉末后装于超临界萃取装置中，分离釜I的温度和压力为30‑40℃、5‑8MPa，分离釜II的温度和压力为30‑40℃、20‑25MPa，CO2流速为10‑15L/h，萃取时间为0.5‑1h。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李本明，
申请(专利权)人：青岛无为保温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37