一种利用微通道反应器酶解制备游离虾青素的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微通道反应器酶解制备游离虾青素的方法，所述方法为：以内径为0.7–1.0mm、长度为5–10m的不锈钢管为微通道反应器，以虾青素油为油相，以脂肪酶水溶液为水相，在油相和水相均以20–150μL/min速度通入、温度30–40℃、油相在微通道中的滞留时间为60–200min的条件下进行酶解反应，获得含游离虾青素的虾青素油。本发明专利技术在微通道反应器中利用脂肪酶催化虾青素酯水解，大大地缩短了反应时间，且具有较高的转化率，虾青素油的游离虾青素含量由2.13mg/g提高到19.7mg/g，提高了8.25倍；降低了反应成本，具有经济高效的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微通道反应器酶解制备游离虾青素的方法(一)
本专利技术属于生物化工
，具体地涉及在微通道反应器内，利用脂肪酶水解虾青素酯生产游离虾青素的方法。(二)
技术介绍
虾青素(astaxanthin，CAS号472-61-7)，也被称为虾黄质、虾黄素和龙虾壳色素，化学结构式为3,3'-二羟基-β,β'-胡萝卜素-4,4'-二酮，是萜烯类不饱和化合物，属于类胡萝卜素的一种。虾青素具有强大的生物功能，包括抗血管细胞损伤，保护细胞免受氧化应激损伤，改善记忆，抗氧化，抗衰老和保护视神经，以及增强免疫系统功能的作用。它还可以预防某些类型的癌症，心血管疾病和糖尿病的发生。关于其抗氧化作用，有文献报道虾青素可以淬灭单线态氧并清除自由基，其抗氧化活性比其他类胡萝卜素(β-胡萝卜素，叶黄素和玉米黄质)高10倍，比维生素E高1000倍。由于这些重要的生物功能，虾青素在食品，化妆品，水产养殖，保健品和医药领域具有良好的应用前景，特别是在功能性保健医药生产领域。虾青素在自然界中分布十分广泛，主要来源于藻类、细菌、浮游植物，以及一些水生物种包括虾蟹在内的甲壳类动物。研究发现很多种类的藻类，如红球藻、雪藻、衣藻、裸藻、伞藻等都含有虾青素，其中雨生红球藻积累虾青素的量最高可达到细胞干重的4％，积累速率和生产总量比其它绿藻类高，是目前公认的生产天然虾青素最好的生物来源，如目前市场上销售的虾青素油，就是由雨生红球藻粉经CO2超临界提取，加入食用红花籽油调和而成，其中的虾青素酯含量为5％左右，但游离虾青素的含量往往较低。由于虾青素性质活泼，在自然界中多以酯化形式存在。有研究表明，相对于游离虾青素，虾青素酯的生物活性较低，在生物体内的吸收率和利用率差。因此，如何把虾青素酯有效转化为游离虾青素，以提高其生物利用率已逐渐成为研究热点。目前，由虾青素酯制备游离虾青素的方法主要有化学法和生物酶法。化学法是在强碱性条件下，将虾青素酯转化为游离虾青素，但此法极易把虾青素氧化为虾红素而导致虾青素大量损失，存在破坏虾青素结构、副产物多等缺点。化学法生产的虾青素己被美国食品与药物管理局(FDA)明确禁止进入保健市场。生物酶法是利用酶的高效专一性，将虾青素酯转化为游离虾青素。该法反应条件绿色温和，化学试剂用量少，操作简便，转化效率高，逐渐成为游离虾青素的主流制备方法，发展前景广阔。目前已有不少利用脂肪酶水解虾青素酯来制备游离虾青素的报道，水解反应中常利用tween80作为乳化剂，让虾青素油和脂肪酶液形成乳化液来增大反应的界面，但是这种乳状液很不稳滴定，乳状液的形成比较依赖振荡或搅拌的转速，对于虾青素的大规模生产来说，这个方法具有较大的局限性；其次，乳化剂的使用也给虾青素的分离纯化带来了困难。微反应器(microreactor)也被称为微通道反应器(microchannelreactor)，从本质上讲是一种连续流动的管道式反应器。反应器中的微通道尺度的尺寸数量级一般为微米甚至纳米，相比于摇瓶或其他反应器，流体在微尺度下，流体间的传质、传热和反应过程变得高效易控，极大提高了反应的可控性。利用这一优势，微流控技术已逐渐应用于生物催化中。相对于传统的反应器，微通道反应器具有反应速率快、转化率高以及试剂损耗少等特点。为了克服现有技术的不足，本专利技术将微通道反应技术应用于酶解虾青素酯制备游离虾青素，避免了常规方法中乳化剂的使用导致的产物分离纯化的困难，且可以获得较高的产率。(三)
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种在微通道反应器中，利用脂肪酶催化虾青素酯制备游离虾青素的新方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种利用微通道反应器酶解制备游离虾青素的方法，所述方法为：以内径为0.7–1.0mm、长度为5–10m的不锈钢管为微通道反应器，且微通道反应器一端设为入口，一端设为出口，入口和出口分别连接一段硅胶软管，其内径等于或大于微通道的内径；以虾青素油为油相，以脂肪酶水溶液为水相，将油相和水相置于原料瓶(即避光棕色容器)中，其中油相位于上层，水相位于下层；将微通道反应器置于水浴锅中，分别通过恒流泵将油相和水相与微通道反应器入口以“T”型方式连接，微通道反应器出口与原料瓶上端连通(即位于原料瓶中油相的上层)；在油相和水相均以20–150μL/min速度通入、温度30–40℃、油相在微通道中的滞留时间为60–200min的条件下进行酶解反应，反应后的酶解液经微通道反应器出口进入原料瓶上端，获得含游离虾青素的虾青素油。进一步，所述水相是将脂肪酶粉用pH6.0–8.0、20mmol/L的磷酸盐缓冲液配成酶活为2000–5000U/mL的脂肪酶水溶液，更优选2000–4000U/mL。进一步，所述原料瓶中加入的油相和水相体积比为1:1，其中油相密度为0.9g/mL；所述原料瓶中水相体积以油相质量计为1.1mL/g；油相和水相流速比为1:1，优选油相和水相流速均为20–50μL/min。进一步，所述微通道反应器内径为1.0mm、长度为5–10m，优选内径为1.0mm、长度5m；入口和出口分别连接一段20–30cm硅胶软管，优选20cm。进一步，所述微通道反应条件为：温度为30℃，油相和水相分别以20μL/min的流速在反应通道内连续流动反应60min。本专利技术所述水浴加热一般是可以容纳微通道的水浴锅，水浴温度的精度控制在±1℃；所述2台恒流泵的流速能够控制在20–150μL/min。所述原料瓶为避光容器，通常是棕色玻璃瓶，要求高径比大于2，以便油相和水相明显分层。本专利技术所述油相为含虾青素酯的虾青素油，是雨生红球藻粉经CO2超临界提取，加入红花籽油或橄榄油调和而成的油状物质，市售商品名称为“虾青素油”，其中虾青素酯的含量为50mg/g，游离虾青素的含量为2.13mg/g，外观棕红色。本专利技术所述脂肪酶为市售商品脂肪酶，来源于黑曲霉，酶活单位为50000U/g。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：本专利技术在微通道反应器中利用脂肪酶催化雨生红球藻油中的虾青素酯水解，该法不仅催化反应时间短，而且具有较高的转化率，虾青素油的游离虾青素含量由2.13mg/g，提高到19.7mg/g，提高了8.25倍；同时，本专利技术首次利用脂肪酶在微通道催化虾青素酯水解制备游离虾青素，降低了反应成本，具有经济高效的优势。(四)附图说明图1：本专利技术采用的微通道反应器的示意图。图2：虾青素浓度标准曲线。图3：标准品虾青素HPLC图谱(溶于丙酮，浓度为0.05g/L)。图4：未酶解的虾青素油HPLC图谱。图5：经酶解的虾青素油HPLC图谱(实施4样品)。(五)具体实施方法下面以具体实施例对本专利技术的保护范围作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1参照图1，本专利技术实施例所用微通道反应器装置包括微通道反应器、2台恒流泵、水浴锅和样品容器。微通道反应器是内径为1.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微通道反应器酶解制备游离虾青素的方法，其特征在于所述方法为：以内径为0.7–1.0mm、长度为5–10m的不锈钢管为微通道反应器，且微通道反应器一端设为入口，一端设为出口，入口和出口分别连接一段硅胶软管；以虾青素油为油相，以脂肪酶水溶液为水相，将油相和水相置于原料瓶中，其中油相位于上层，水相位于下层；将微通道反应器置于水浴锅中，分别通过恒流泵将油相和水相与微通道反应器入口连接，微通道反应器出口与原料瓶上端连通；在油相和水相均以20–150μL/min速度通入、温度30–40℃、油相在微通道中的滞留时间为60–200min的条件下进行酶解反应，反应后的酶解液经微通道反应器出口进入原料瓶上端，获得含游离虾青素的虾青素油。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用微通道反应器酶解制备游离虾青素的方法，其特征在于所述方法为：以内径为0.7–1.0mm、长度为5–10m的不锈钢管为微通道反应器，且微通道反应器一端设为入口，一端设为出口，入口和出口分别连接一段硅胶软管；以虾青素油为油相，以脂肪酶水溶液为水相，将油相和水相置于原料瓶中，其中油相位于上层，水相位于下层；将微通道反应器置于水浴锅中，分别通过恒流泵将油相和水相与微通道反应器入口连接，微通道反应器出口与原料瓶上端连通；在油相和水相均以20–150μL/min速度通入、温度30–40℃、油相在微通道中的滞留时间为60–200min的条件下进行酶解反应，反应后的酶解液经微通道反应器出口进入原料瓶上端，获得含游离虾青素的虾青素油。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述水相是将脂肪酶粉用pH6.0–8.0、20mmol/L的磷酸盐缓冲液配成酶活为2000–5000U/mL的脂肪酶水溶液。


3.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：应国清，赵小云，梅建凤，易喻，陈建澍，张彦璐，王旭东，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33