一种制备水溶性虾青素的方法及由其制得的虾青素水溶液技术

本发明专利技术提供一种制备水溶性虾青素的方法，所述方法通过将含虾青素的原料与含有机酸的溶液混合后进行细胞破碎，再进行浸取，能够实现天然虾青素与原料中天然存在的蛋白质、核酸或多糖等成分间相互作用，从而直接制得水溶性虾青素，无需再对虾青素进行改性，且虾青素来源天然，操作流程简单，设备要求低，生产成本低，绿色安全，无有机溶剂残留，易于工业化实现。

【技术实现步骤摘要】
一种制备水溶性虾青素的方法及由其制得的虾青素水溶液
本专利技术涉及生物化工
，尤其涉及一种制备水溶性虾青素的方法及由其制得的虾青素水溶液。
技术介绍
虾青素具有保护皮肤免受光损伤，预防动脉硬化和相关疾病，抗癌活性，增强免疫系统功能，维护眼睛和中枢神经系统的健康，抗感染等生理活性，在食物、医药、化妆品和养殖业等领域具有广泛的应用，因此相关的虾青素提取和应用技术正引起越来越多人们的关注。目前专利及相关文献研究中，关于虾青素提取的技术主要包括：有机溶剂萃取法、超临界CO2萃取法、酶解法和微波萃取法等，然而这些方法中都存在一些问题。CN110724083A公开了一种有机溶剂萃取法，在萃取时由于虾青素结构不稳定，可能会发生异构化反应而降低其抗氧化活性。且这类有机溶剂萃取法采用的多数有机溶剂都具有一定毒性，萃取之后会有试剂残留问题，限制了产品在食品工业中的应用。CN109608376A公开了一种超临界CO2萃取法，但该方法在生产应用中需要有几十个大气压的耐压能力，设备要求高，资金投入大，生产成本高，且该技术牵涉到耐高压设备的操作，对生产技术要求高，也使其在工业化生产上的应用受到了限制。CN107805215B公开了一种酶解法提取虾青素的方法，虽然在提取过程中使用酶解法对雨生红球藻进行二次破壁，提高了虾青素的提取率，但反应对温度、pH和时间等操作条件要求较高，且操作过程复杂，酶制剂的使用也增加了生产成本。2007年王灵昭等人在有机提取虾青素时加以微波法辅助(参见“微波法提取雨生红球藻中虾青素的工艺研究”，王灵昭等，食品研究与开发，第28卷第12期，第96-100页)，提取率虽有提高，但微波萃取过程中温度升高，会造成虾青素的氧化分解，另外微波萃取的选择性相对较差，也不利于虾青素的分离。上述各技术和方法均只涉及虾青素的提取，然而虾青素虽然具有诸多生理活性，在产品应用上却因为不溶于水而面临很多问题，因而提取出的虾青素往往需要经过再加工才能形成终端产品。因此，改善虾青素在水溶液中分散能力，并提高虾青素的稳定性，成为了虾青素产品化过程中的瓶颈问题。目前，国内外改善虾青素水溶性方面的专利及相关研究主要包括：微胶囊法、乳化剂法、纳米沉淀法和包合法等。CN108403666A公开了一种微胶囊法，该方法虽可以改善生物分子的稳定性和物理性，然而存在着操作不连续，不利于联动化生产，包埋物不易再回收导致制备成本较高等问题。2013年NavidehA等人通过加入亲水性乳化剂(聚山梨酯和蔗糖酯)提高虾青素的水溶性，然而该技术依赖于合适的乳化均质手段和干燥技术，同时经乳化挥发后残留的有机溶剂也会对虾青素制品造成一定的生物安全问题(参见“EffectsofSelectedPolysorbateandSucroseEsterEmulsifiersonthePhysicochemicalPropertiesofAstaxanthinNanodispersions”，NavidehA等，Molecules，第18期，第768-777页)。2007年XiaolinChen等人使用包合物法将虾青素包合在β-环糊精中(参见“Thepreparationandstabilityoftheinclusioncomplexofastaxanthinwithβ-cyclodextrin”，XiaolinChen等，FoodChemistry，第101期，第1580-1584页)，虽提高了虾青素的溶解度和稳定性，然而该方法载药量低，一般仅为9％～14％，造成了资源浪费，提高了生产成本，不利于工业化生产。CN109646425A公开了一种壳聚糖与DNA构建虾青素纳米体系的方法，该方法虽操作简单、对设备要求不高，但是由于聚合物材料的成分大部分是通过人工合成等化学方法得到，导致聚合物材料在生物相容性、可降解能力、细胞毒性以及有机溶剂残留等方面存在一些不足。综上所述，现有的天然虾青素产品制备工艺往往包括提取技术和水溶性虾青素制备技术两步，且两步工艺涉及的各种技术均存在一定的缺陷。因此，需要开发一种能够缓解上述问题的水溶性虾青素制备方法，提高虾青素的水溶性和稳定性。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种制备水溶性虾青素的方法，所述方法克服现有提取技术和水溶性虾青素制备技术两步中存在的技术缺陷，并通过将含虾青素的原料与含有机酸的溶液混合后进行细胞破碎，再进行浸取，实现了天然虾青素与原料中天然存在的蛋白质、核酸或多糖等成分间相互作用，从而实现天然虾青素提取和水溶性虾青素制备一步化耦合，无需再单独对虾青素进行改性，且虾青素来源天然，操作流程简单，设备要求低，生产成本低，绿色安全，无有机溶剂残留，易于工业化实现。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种制备水溶性虾青素的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将含虾青素的原料与含有机酸的溶液混合，进行细胞破碎，得到浸取液；(2)步骤(1)所述浸取液经搅拌浸取，固液分离，得到水溶性虾青素。本专利技术提供的制备水溶性虾青素的方法，通过将含虾青素的原料与含有机酸的溶液混合后再进行细胞破碎，通过有机酸的环境，促进虾青素与含虾青素的原料中天然存在的蛋白质、核算或多糖成分的相互作用，形成自组装形式的水溶性虾青素，其中，这些天然的成分包裹在虾青素的外部，使其呈现稳定的水溶性，制得的虾青素水溶液中的虾青素不发生团聚等现象；而且本方法的虾青素来源天然，操作流程简单，设备要求低，生产成本低，绿色安全，无有机溶剂残留，易于工业化实现。而且本专利技术采用可食用的食品级有机酸，最终得到的虾青素无溶剂残留，可有效保障虾青素在后续食品领域、生物医药领域或化妆品领域等领域的化学品安全性。优选地，所述含虾青素的原料包括雨生红球藻、法夫红酵母、甲壳类动物或小球藻中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：雨生红球藻和法夫红酵母的组合，雨生红球藻和小球藻的组合，法夫红酵母和小球藻的组合，优选为雨生红球藻。本专利技术中的含虾青素的原料优选选自雨生红球藻的湿藻藻泥。优选地，步骤(1)中所述含有机酸的溶液中有机酸的质量浓度为0.1～2.0moL/L，例如可以是0.1moL/L、0.2moL/L、0.5moL/L、0.8moL/L、1moL/L、1.2moL/L、1.3moL/L、1.5moL/L、1.8moL/L或2moL/L等。优选地，所述含有机酸的溶液的pH为3.0～6.5，例如可以是3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8、5.0、5.2、5.5、5.8、6.0、6.2、6.3或6.5等，优选为5.0～6.3。本专利技术中含有机酸的溶液的pH优选为5.0～6.3，能够更好地促进溶液中虾青素与其他天然成分的相互作用，提高浸取率。优选地，所述有机酸包括苹果酸、酒石酸、甘氨酸、草酸或柠檬酸中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：苹果酸和酒石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备水溶性虾青素的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)将含虾青素的原料与含有机酸的溶液混合，进行细胞破碎，得到浸取液；/n(2)步骤(1)所述浸取液经搅拌浸取，固液分离，得到水溶性虾青素。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备水溶性虾青素的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将含虾青素的原料与含有机酸的溶液混合，进行细胞破碎，得到浸取液；
(2)步骤(1)所述浸取液经搅拌浸取，固液分离，得到水溶性虾青素。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含虾青素的原料包括雨生红球藻、法夫红酵母、甲壳类动物或小球藻中的任意一种或至少两种的组合，优选为雨生红球藻。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含有机酸的溶液中有机酸的质量浓度为0.1～2.0moL/L；
优选地，所述含有机酸的溶液的pH为3.0～6.5，优选为5.0～6.3；
优选地，所述有机酸包括苹果酸、酒石酸、甘氨酸、草酸或柠檬酸中的任意一种或至少两种的组合，优选为柠檬酸；
优选地，所述含有机酸的溶液为有机酸pH缓冲液；
优选地，所述有机酸pH缓冲液包括苹果酸和苹果酸钠缓冲液、酒石酸和酒石酸钠缓冲液、甘氨酸和HCl缓冲液、草酸和草酸钠溶液缓冲液或柠檬酸和柠檬酸钠缓冲液中的任意一种或至少两种的组合，优选为柠檬酸和柠檬酸钠缓冲液；
优选地，所述含虾青素的原料与含有机酸的溶液的料液比为0.1～10g:10～40mL。


4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)和/或步骤(2)中加入助剂辅助浸取；
优选地，所述助剂包括蛋白质、核酸或多糖中的任意一种或至少两种的组合。


5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌浸取的时间为6～72h，优选为12～48h；
优选地，所述搅拌浸取的温度为20～35℃；
优选地，所述搅拌浸取在避光封闭条件中进行。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐祥明，梁康琳，黄文灿，毛相朝，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37