一种全反式番茄红素纯晶体及其微囊粉的制备方法

摘要

本发明涉及一种全反式番茄红素纯晶体及其微囊粉的制备方法，包括以下步骤：将三孢布拉氏霉菌发酵所得湿菌丝体加入乙酸乙酯中，以超声波辅助进行提取；将混合提取液过滤除去菌丝体，收集滤液进行低温浓缩；浓缩液低温结晶；板式密闭过滤机过滤，湿晶体采用低温真空干燥，即得全反式番茄红素纯晶体；采用双层包埋法制备全反式番茄红素微囊粉。本发明制备的番茄红素纯晶体含量＞99%，其中全反式结构含量100%；利用该纯晶体制备的番茄红素微囊粉，包埋率＞99%，全反式结构含量＞99%。

说明书

技术领域

本发明属于生物分离、应用领域，涉及一种全反式番茄红素纯晶体及其微囊粉的制备方法。

背景技术

近些年的研究显示，番茄红素对预防各种疾病、防癌抗癌、提高免疫功能、预防衰老等诸多方面，都有较强的生物学功能作用。因最早从番茄中分离，番茄红素被称为“番茄里的黄金”。番茄红素，在分子结构上有11个共轭双键以及2个非共轭双键、共同组成的直链型碳氢化合物，因而化学性质极不稳定，在番茄红素纯晶体的分离提取、纯化、衍生产品制备、存储等过程中极易发生氧化降解、顺反异构化，因此获得高纯度全反式番茄红素晶体是研究者面临的非常大的挑战。

目前生物发酵法生产番茄红素日趋成为研究热点，其中使用三孢布拉氏霉菌的生物发酵法生产番茄红素已实现工业化生产，且具有不受原材料限制、成本低、污染少、操作安全等优势，近几年逐渐成为主流。

专利CN 101417917 B特征在于在三孢布拉氏霉菌湿菌丝体中加入有机溶剂（甲醇、乙醇、丙酮）研磨破壁后，正己烷、环己烷脱油处理，再使用正己烷、环己烷萃取，萃取液冷却结晶，过滤、真空烘干即得高纯度番茄红素晶体，但其反式番茄红素结构含量仅达到90%；并且该工艺缺点是使用了大量的、且多种有机溶剂处理，甲醇、丙酮均具有很大毒性；使用有机溶剂直接接触研磨破壁，存在安全操作风险高，成品晶体中溶剂残留高。专利CN1928098 A制备番茄红素微囊以明胶和蔗糖作为壁材，经喷雾干燥制成番茄红素微囊粉。番茄红素异构化受温度影响，当超过40℃时异构化明显升高。由于其微囊粉仅一层包埋，且其喷雾干燥的进风温度为180~200℃，出风温度为80~100℃，温度过高（超过40℃）促使番茄红素反式结构向顺式结构转化，再加上通风中富含氧气，最终导致喷雾干燥后番茄红素损失率在11.46%~27.27%，平均损失率19.93%。

发明内容

本发明的目的是提供一种全反式番茄红素纯晶体及其微囊粉的制备方法，该制备方法是获得全反式番茄红素纯晶体及其微囊粉。

本发明的制备方法包括以下步骤：（1）将三孢布拉氏霉菌发酵所得湿菌丝体加入乙酸乙酯中，以超声波辅助进行提取；（2）将混合提取液过滤除去菌丝体，收集滤液进行低温浓缩；（3）浓缩液低温结晶；（4）板式密闭过滤机过滤，湿晶体采用低温真空干燥，即得全反式番茄红素纯晶体；（5）采用双层包埋法制备全反式番茄红素微囊粉。

本发明所述的采用乙酸乙酯作为提取溶剂、超声波辅助进行提取的方法。

本发明所述的乙酸乙酯量：湿菌丝体量=15~30：1。

本发明所述的提取与超声波处理同步进行，提取温度为20~25 ℃，提取时间3~4小时，超声功率30-100W，提取次数2-3次。

本发明所述的提取滤液采用三级罗茨泵低温真空浓缩，浓缩温度为25~30℃，真空度-0.0999MPa以上，浓缩终点为固形物含量0.6~0.8%。

本发明所述的低温结晶的温度为2~8℃，时间为12-16小时。

本发明所述的过滤采用板式密闭过滤机，湿晶体采用真空干燥，滤液返回低温真空浓缩。

本发明所述的低温真空干燥的温度＜40℃，真空度-0.09MPa以上，干燥时间2~4小时。

本发明所述的采用双层包埋法制备全反式番茄红素微囊粉。

本发明所述的芯材为番茄红素5-20%，内包壁材为阿拉伯胶20-50%、变性淀粉20-40%、蔗糖5-10%、维生素C 1%、土温80 1%，外包壁材为变性淀粉。

本发明所述的采用纯化水、芯材和内包壁材混合配料，经胶体磨研机磨、高压均质机均质，制备成超细乳液，超细乳液固形物含量30-50%。

本发明所述的微囊粉的干燥采用低温双流加喷雾干燥机，具体步骤为：超细乳液从喷雾干燥机顶端喷雾，经热风干燥形成一次包埋；变性淀粉从喷雾干燥机侧壁喷入，形成二次包埋；热风从下部进风，尾风从上部出风，进风温度105℃，出风温度＜40℃。

本发明具有以下优点：

（1）直接提取微生物湿菌丝体，避免通风（氧气）及高温对番茄红素的异构化和氧化降解。

（2）低温提取、低温浓缩、低温结晶、低温干燥，有效避免了番茄红素的异构化和氧化降解。

（3）获得的番茄红素纯晶含量＞99%，其中全反式结构含量100%，乙酸乙酯残留＜0.5 mg/kg，远低于《中国药典》（2015版）有机溶剂残留限度标准（0.5%）；利用该晶体制备的番茄红素微囊粉，包埋率＞99%，全反式结构含量＞99%。

具体实施方式

以下是通过具体实施例来进一步阐述本发明，但应注意，该实施例中的具体细节仅作为解释本发明，不是对本发明的限制。

实施例1：

取三孢布拉氏霉菌湿菌丝体200kg（含水量70%），置于提取罐内，加入乙酸乙酯（纯度99.99%以上）6000kg，罐顶通入氮气保护。开启冷冻水夹套降温，自动控制提取液温度在24℃。开启超声波（功率100W）作用于罐内，超声波处理与提取时间同步，提取时间4小时。板式密闭过滤机分离，滤渣再次投入提取罐内，共提取3次，滤液通过管道输送至真空浓缩锅内。开启三级罗茨真空泵开始浓缩，真空度控制在-0.0999MPa以上，温度控制在30℃以下。当浓缩至固形物含量在0.6~0.8%时，终止浓缩。将物料转移至结晶罐内，冷冻水夹套降温，控制物料温度在4℃，结晶16小时。板式密闭过滤机分离，湿晶体采用低温真空干燥，真空度为-0.09MPa以上，温度＜40℃，干燥时间4小时；滤液通过管道返回至真空浓缩锅内。即得全反式番茄红素纯晶体1500g，纯度99.5%，乙酸乙酯残留0.13 mg/kg。利用所获得的番茄红素晶体，采用双层包埋法制备全反式番茄红素微囊粉。即将番茄红素10%，阿拉伯胶45%、变性淀粉35%、蔗糖8%、维生素C 1%、土温80 1%，使用纯化水混合配料，经胶体磨研磨、高压均质机均质制备成超细乳液，超细乳液固形物含量45%。将超细乳液泵入低温双流加喷雾干燥机，从喷雾干燥机顶端喷雾，同时变性淀粉从喷雾干燥机侧壁喷入，进风温度105℃，出风温度＜40℃，即可得双层包埋的全反式番茄红素微囊粉，包埋率99.4%，全反式结构含量99.5%。

实施例2：

取三孢布拉氏霉菌湿菌丝体300kg（含水量70%），置于提取罐内，加入乙酸乙酯（纯度99.99%以上）6000kg，罐顶通入氮气保护。开启冷冻水夹套降温，自动控制提取液温度在20℃。开启超声波（功率80W）作用于罐内，超声波处理与提取时间同步，提取时间4小时。板式密闭过滤机分离，滤渣再次投入提取罐内，共提取2次，滤液通过管道输送至真空浓缩锅内。开启三级罗茨真空泵开始浓缩，真空度控制在-0.0999MPa以上，温度控制在30℃以下。当浓缩至固形物含量在0.6~0.8%时，终止浓缩。将物料转移至结晶罐内，冷冻水夹套降温，控制物料温度在4℃，结晶16小时。板式密闭过滤机分离，湿晶体采用低温真空干燥，真空度为-0.09MPa以上，温度＜40℃，干燥时间4小时；滤液通过管道返回至真空浓缩锅内。即得全反式番茄红素纯晶体1960g，纯度99.7%，乙酸乙酯残留0.15 mg/kg。利用所获得的番茄红素晶体，采用双层包埋法制备全反式番茄红素微囊粉。即将番茄红素6%，阿拉伯胶50%、变性淀粉32%、蔗糖10%、维生素C 1%、土温80 1%，使用纯化水混合配料，经胶体磨研磨、高压均质机均质制备成超细乳液，超细乳液固形物含量40%。将超细乳液泵入低温双流加喷雾干燥机，从喷雾干燥机顶端喷雾，同时变性淀粉从喷雾干燥机侧壁喷入，进风温度105℃，出风温度＜40℃，即可得双层包埋的全反式番茄红素微囊粉，包埋率99.4%，全反式结构含量99.4%。

实施例3：

取三孢布拉氏霉菌湿菌丝体300kg（含水量70%），置于提取罐内，加入乙酸乙酯（纯度99.99%以上）4500kg，罐顶通入氮气保护。开启冷冻水夹套降温，自动控制提取液温度在20℃。开启超声波（功率50W）作用于罐内，超声波处理与提取时间同步，提取时间3小时。板式密闭过滤机分离，滤渣再次投入提取罐内，共提取3次，滤液通过管道输送至真空浓缩锅内。开启三级罗茨真空泵开始浓缩，真空度控制在-0.0999MPa以上，温度控制在30℃以下。当浓缩至固形物含量在0.6~0.8%时，终止浓缩。将物料转移至结晶罐内，冷冻水夹套降温，控制物料温度在8℃，结晶12小时。板式密闭过滤机分离，湿晶体采用低温真空干燥，真空度为-0.09MPa以上，温度＜40℃，干燥时间2小时；滤液通过管道返回至真空浓缩锅内。即得全反式番茄红素纯晶体2150g，纯度99.8%，乙酸乙酯残留0.22 mg/kg。利用所获得的番茄红素晶体，采用双层包埋法制备全反式番茄红素微囊粉。即将番茄红素6%，阿拉伯胶42%、变性淀粉40%、蔗糖10%、维生素C 1%、土温80 1%，使用纯化水混合配料，经胶体磨研磨、高压均质机均质制备成超细乳液，超细乳液固形物含量30%。将超细乳液泵入低温双流加喷雾干燥机，从喷雾干燥机顶端喷雾，同时变性淀粉从喷雾干燥机侧壁喷入，进风温度105℃，出风温度＜40℃，即可得双层包埋的全反式番茄红素微囊粉，包埋率99.5%，全反式结构含量99.8%。