CN104447464B - 一种植物来源含天然虾青素的类胡萝卜素化合物及其制备方法和组合物 - Google Patents

一种植物来源含天然虾青素的类胡萝卜素化合物及其制备方法和组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种来源于侧金盏花的高含量类胡萝卜素化合物及其制备方法和组合物，在所述高含量类胡萝卜素化合物中，总类胡萝卜素含量大于95wt%，其中，全反式(3S,3’S)‑虾青素在所述高含量总类胡萝卜素中的比例为80wt%以上。这种类胡萝卜素晶体具有较高的纯度，可以以多种形式应用于人类膳食补充剂、食品添加剂、饲料添加剂和化妆品领域中。同时本发明也提供了一种制备此来源于侧金盏花的高含量类胡萝卜素化合物的制备方法，所述方法简洁可靠，适于工业化生产。

Description

一种植物来源含天然虾青素的类胡萝卜素化合物及其制备方法和组合物
技术领域
本发明涉及一种来源于植物提取物，杂质含量较少，含生物活性高的天然虾青素的类胡萝卜素化合物，及其提取制备方法和组合物，属于生物化学领域。
背景技术
虾青素分子式为C40H52O4，全称3，3’-二羟基-4，4'-二酮基-β,β’-胡萝卜素，广泛存在于生物界中，是类胡萝卜素中一种重要的物质，但比其它类类胡萝素具有更强的生理活性。其分子结构式如下：
虾青素作为一种天然制剂，在医药、养殖、食品、化工等行业有十分广阔的应用和发展前景。
虾青素在体内发挥作用时无需转变为维生素A，其作为一种非维生素A源类胡萝卜素具有诸如保护视网膜和中枢神经***、防紫外线辐射、预防心血管疾病、增强机体免疫力等优异的生物学功能。
首先，虾青素有“超级VE”之称，被认为是目前为止发现的抗氧化能力最强的物质，是天然VE的1000倍。其分子结构中有很长的共轭双键，再加上在碳链末端还有由不饱和的酮基和羟基构成的α-酮羟基，具有活泼的电子效应，从而使虾青素极易与自由基反应并将其清除，具有极强的抗氧化性能。随机、双盲人体试验证明服用虾青素有助于改善红细胞抗氧化性能，降低磷脂氢过氧化物水平。
同时免疫学研究表明，虾青素具有比β-胡萝卜素更强的抑制癌变的能力，能直接作用于免疫***，缩小肿瘤。虾青素具有提高抗肿瘤免疫应答的功能，可以在一定程度上减少小鼠的胃癌、结肠癌、口腔癌和膀胱癌等的发生，降低黄曲霉素的致癌性，并可以作为光保护剂，防止由光辐射引起的皮肤衰老和皮肤癌。
而且，虾青素具有很高的免疫调节活性，可以促进人体免疫球蛋白的产生。与其抗氧化功能结合，可以有效的防止疾病的发生与传播。喂食虾青素能够同时增强抗体反应和体液免疫，减缓免疫能力的下降，增强体内T细胞的功能，增加嗜中性白细胞的数目，参与机体细胞免疫。试验表明喂食虾青素可以增强抗体反应和体液免疫，提高动物的免疫力；增强狗的细胞免疫和体液免疫反应，减轻DNA的损伤及炎症。
另外，虾青素本身是艳丽的红色，生物体内是类胡萝卜素合成的终点，具有极强的色素沉着能力。虾青素进入动物体内后不经修饰或生化转化就可以直接贮存、沉积在组织中，可以作为功能性色素应用于各个工业领域中。大量动物试验表明，在饵料中添加适量的虾青素可改善皮肤和肌肉的颜色，从而提高水产动物的观赏性和商品价值。以南极磷虾和糠虾作为虾青素来源喂食红海鲤的试验发现鱼体皮肤着色效果明显并得以保持。
此外虾青素还能够提高鱼虾存活率，减少传染病，促进胚胎早期发育等；应用于食品工业上可以起到保鲜，防止变色、变味、变质的作用；因其抗氧化、抗皱、防紫外线辐射的作用，在化妆品领域也得以应用；值得一提的是虾青素是迄今为止发现的唯一可以有效阻止糖尿病肾损伤的物质，多项研究发现虾青素还可以预防动脉硬化、白内障、心血管等疾病的发生，还可以起到营养增补剂的作用。
虾青素分子结构式中存在多个双键，对应存在着顺反异构体，一般来说，相对于顺式异构体，全反式虾青素活性最高，由于空间结构的影响，虾青素一般存在9-顺和13-顺两种异构体。
除此之外，由于其分子结构式中还存在四个手性中心，虾青素还有旋光异构体，其主要旋光异构体形式为(3R,3’R)-,(3R,3’S,meso)-及(3S,3’S)-三种形式，这三种异构体分子结构见下图。不同来源虾青素其旋光异构体组成不一样，而且不同构型拥有不同的生理活性，一般来说，动物体内对(3S,3’S)-的生物利用率相对较高，其比(3R,3’R)-构型生物活性要高出15wt%左右，实际上，鲑鱼等动物体内虾青素分子结构式为(3S,3’S)-型式。
目前虾青素的生产主要有化学合成和天然提取两种方式。化学合成的虾青素价格昂贵，并且在分子结构、生物学功能、应用效果及生物安全性能方面和天然虾青素存在显著差异。人工合成的虾青素是3种不同构型的混合物，其中以(3R，3’S)为主，这也决定了其稳定性和抗氧化活性明显低于天然虾青素，生物吸收效果及着色性也差于天然虾青素，在动物体内无法转化为天然虾青素；另一方面人工合成过程中不可避免会产生污染，导致一定安全隐患的产生，安全性能降低。
天然虾青素在生物体内往往与蛋白质结合存在，呈现青、棕等不同颜色；加热使蛋白质变性后，释放出的虾青素是鲜艳的红色；其分子结构式中具有羟基，易与羧基结合生成稳定的虾青素酯，因此大多数天然虾青素是以虾青素酯的状态存在，有的是一元酯，有的则是二元酯。
天然虾青素的来源有6种：细菌、原生动物、真菌、微藻、甲壳类动物及植物提取。其中细菌菌体因其生长慢、合成量极低，基本没有利用价值；而原生动物中的虾青素并不是本身合成所得，也不加考虑。
微藻生产虾青素国内外报道最多的是培养雨生红球藻生产，以此方法得到的天然虾青素以(3S,3’S)-构型为主，与鲑鱼等生物体内虾青素分子结构基本上一致，活性较高，但由于雨生红球藻对环境敏感，容易受到原生动物和细菌污染，很难建立稳定、高效的生产技术体系。
某些真菌如红发夫酵母也可发酵积累虾青素，但为了提高红法夫酵母的虾青素产量，克服含量低的缺点，需要大量添加碳源和氮源尤其是价格很高的有机氮源(酵母膏和蛋白胨等)，因此生产成本增加，不利于商业化生产。目前利用真菌进行虾青素工业生产的研究重点是高产菌株的选育、发酵工艺及规律的探索、廉价发酵底物的研究以及其生理功能等。
甲壳类废弃物如虾壳易腐败变质，体积大，运输成本相对高，再加上虾青素含量低且变化大，以及虾青素的结合态、甲壳的颗粒大小等也限制了虾青素的提取等原因，目前还未找到更好的工业化规模从这些废弃物中生产虾青素的方法。
目前天然虾青素主要通过雨生红球藻培养，红发夫酵母发酵，或虾蟹等水产下脚料中提取等方式得到，但都存在着或者培养条件苛刻，或者成本很高，或者提取工艺困难等方面的困难，难于实现大规模生产。需要说明的是，除了动物和微生物外，某些植物中也含有虾青素和胡萝卜素酮类，特别是在毛茛科植物属系，比如侧金盏花、春侧金盏花、夏侧金盏花、巴勒斯坦侧金盏花等。毛茛科（Ranunculaceae)侧金盏花属(Adonis)系家族中的花瓣中也含有多量的虾青素，通过大面积种植天然虾青素含量高的侧金盏花以提取天然虾青素是一种很有前途的方法。
与上述通过藻类培养、真菌发酵及甲壳类动物提取得到天然虾青素不同，通过从植物组织如侧金盏花（又称“福寿草”）中提取不失为一种非常有前途的生产天然虾青素的方法。一方面，得到的天然虾青素活性高，与鲑鱼等生物体内虾青素分子结构基本上一致；另一方面侧金盏花栽培条件简单，易于实现大规模种植，从而易于实现工业化生产。
侧金盏花（学名：Adonis amurensis），别名福寿草、福寿花，属于侧金盏花属多年生草本植物，主要分布于中国东北、韩国、日本、西伯利亚。花期在2月到4月的早春寒冷时期。侧金盏花一般大多呈现约3cm～4cm左右的黄色花朵，通过基因改良后的花朵直径可能增加，而欧洲品种则为红花较多，另外还有其他少有品种是呈绿色、白色、橙色和重瓣的花朵。侧金盏花中含有天然虾青素，其干花中虾青素含量为2wt%左右。
侧金盏花的类胡萝卜素中包含：75～90wt%为单酯、双酯或游离的虾青素，5～10wt%的黄体素和侧金盏花红素，以及少于1wt%的3-羟基海胆酮、4-羟基海胆酮和β-胡萝卜素等。
一般情况下用有机溶剂或超临界方法将侧金盏花中的类胡萝卜素提取出来得到含虾青素的侧金盏花油树脂(也称“侧金盏花浸膏”)，含量在10wt%以下，此油树脂中虾青素也是以二酯或单酯形式存在，但如前所述，酯化状态的虾青素在动物体内的生物利用率会受到影响，有必要将得到的虾青素进行皂化处理后得到游离型天然虾青素。但由于虾青素是一种非常不稳定的物质，抗氧化活性很高，在碱性环境或有氧存在或受热情况下，非常容易氧化成半虾红素，进而氧化为虾红素，从而影响其生物活性。半虾红素和虾红素的分子结构式如下图所示：
半虾红素(Semiastacene,C40H50O4)
虾红素(Atacene,C40H48O4)
半虾红素和虾红素也是类胡萝卜素中的一种，一些水产动物如虾、螃蟹在活着时呈现青色，但在煮熟后变为红色，就是由于虾、螃蟹壳中的虾青素在受热情况下变成半虾红素和虾红素的缘故，所以人类膳食中存在着大量的半虾红素和虾红素，人体血液中也存在着较多的半虾红素和虾红素，其安全性应该不是问题。但虾青素氧化成半虾红素和虾红素后其抗氧化活性降低，作为膳食补充剂或着色剂时，要尽量防止虾青素在加工过程中转化为半虾红素和虾红素。
所以在将虾青素二酯水解成游离虾青素过程中一定要注意控制好操作条件，如选择合适的溶剂，使碱浓度、皂化时间、反应温度、底物浓度等保持一种平衡，尽量减少反应过程中半虾红素或虾红素的产生，以保持产品虾青素的强抗氧化活性。
另一方面，在侧金盏花的类胡萝卜素组成中存在除虾青素外的其它类胡萝卜素如金盏花红素、黄体素、海胆酮等，这些类胡萝卜素在日常膳食成分及人体血液中存在，但在虾青素的提取和纯化过程中也应尽量去除，以提高虾青素在总类胡萝卜素中的比例。
金盏花红素(Adonirubin,3-hydroxy-β,β’-carotene-4,4’-dinone,C40H52O3)
海胆酮(Echinenone,β,β-Carotene-1-one,C40H54O)
在先前文献中，也有提到通过侧金盏花中提取天然虾青素的报道，如在US2006/0260010A1中提到一种新的改良植物巴勒斯坦侧金盏花的种植，以增加花朵中的虾青素含量，以及从花朵中萃取虾青素的方法，在此申请中，较为详尽地描述了侧金盏花的品种改良，花朵特征、有害物质强心甾成分的含量以及花朵中虾青素的存在形式及其它类胡萝卜素的组成等。其中提到通过超临界CO2法提取得到含虾青素成分的侧金盏花油树脂，含量在5wt%～10wt%之间，但对得到的含虾青素的侧金盏花油树脂或虾青素晶体中杂质成分的去除没有述及，得到产品的纯度不高。
US Pat.5,453,565中揭示了一种通过培育Adonis属侧金盏花，这种侧金盏花每个花头中含至少16个花柱，及从侧金盏花中提取虾青素的方法。此方法中得到的也是侧金盏花油树脂形式，低含量的虾青素侧金盏花油树脂经硅胶柱层析纯化后，产品中总类胡萝卜素含量接近20wt%，其中虾青素以脂肪酸酯的形式存在，占80wt%左右。
中国专利CN101863812A中也公开了一种用丙烷和丁烷混合溶剂浸取福寿草干花颗粒得到含虾青素的油膏，得到的油膏经硅胶柱纯化后得到纯度较高的产品，但此产品中虾青素也是以脂肪酸酯的形式存在。
中国专利CN1234687C中述及了一种从侧金盏花中提取虾青素的方法，最终得到的干燥物中含5wt%的总类胡萝卜素，其中含80wt%的虾青素脂肪酸酯。
上述公开的专利或申请中主要是涉及到植物物种改良，以提高花朵中虾青素含量，或者从侧金盏花中提取得到含较低虾青素含量的侧金盏花油树脂的过程，可能运用硅胶柱层析法纯化侧金盏花油树脂，并且最终得到的油树脂中总类胡萝卜素含量也不高，只有5～10wt%之间，对其中别的活性较低的类胡萝卜素没有研究或界定。
但一方面，由于相对于虾青素脂肪酸酯形式，游离虾青素在动物体内的生物利用率要高，一般要高出15%左右(Johnson and an.Crit.Rev.Biotechnol.1991)，所以如将虾青素脂肪酸酯皂解成游离虾青素会提高其在生物体的生物利用率。另一方面，应在虾青素脂肪酸酯皂解及后续的提纯分离过程中将其它杂质包括其它类类胡萝卜素尽量去除，特别应选择合适的反应条件，减少半虾红素和虾红素的产生，以保持虾青素的抗氧化活性。
发明内容
为了解决上述现有技术不足之处，本发明提供了一种植物来源含天然虾青素的类胡萝卜素化合物及其制备方法，以克服现有技术的缺陷。
根据本发明的一方面，本发明提供了一种来源于侧金盏花的植物的花、茎以及果实的高含量类胡萝卜素化合物，在所述高含量类胡萝卜素化合物中，总类胡萝卜素含量大于95wt%，其中，全反式(3S,3’S)-虾青素在所述总类胡萝卜素中的比例为80wt%以上，所述全反式(3S,3’S)-虾青素具有如式（I）所示的分子结构式：
优选地，所述高含量类胡萝卜素化合物还包括半虾红素、虾红素、以及金盏花红素。
优选地，在所述高含量类胡萝卜素化合物中，所述半虾红素和所述虾红素的总量占所述总类胡萝卜素的比例小于10wt%，所述金盏花红素占所述总类胡萝卜素的比例小于10wt%。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用侧金盏花浸膏为原料制备高含量类胡萝卜素化合物的方法，所述方法包括如下步骤：
（a）将所述侧金盏花浸膏与醇类溶剂充分混合溶解，得到混合溶液；
（b）将步骤（a）得到的混合溶液升温至25～75℃后，滴加碱液进行反应，反应时间为0.5～6.0hr；
（c）在步骤（b）的反应完成后，加入醇类溶剂和水的混合液，终止反应，得到反应液；
（d）过滤步骤（c）得到的反应液，以得到滤饼，再使用醇类溶剂和水的混合液淋洗所述滤饼；以及
（e）真空干燥步骤（d）淋洗后的滤饼，得到所述类胡萝卜素化合物；
其中，在所述类胡萝卜素化合物中，总类胡萝卜素含量在95wt%以上，全反式(3S,3’S)虾青素在所述类胡萝卜素中的比例为80wt%以上，所述全反式(3S,3’S)-虾青素具有如式（I）所示的分子结构式：
优选地，在步骤（a）中，所述醇类溶剂为乙醇、丙二醇或丙三醇。醇类溶剂有利于反应底物虾青素脂肪酸酯的溶解而反应产物虾青素在其中的溶解度小，这有利于反应的进行及反应过程中和反应完成后类胡萝卜素晶体的析出。
优选地，在步骤（a）中，所述醇类溶剂的体积与所述侧金盏花浸膏的质量的比为5-50倍。更优选地，在步骤（a）中，醇类溶剂的体积与侧金盏花浸膏的质量的比为25～40倍。溶剂量太大不利于反应进行，反应时间延长，碱的用量也加大；溶剂量少时，反应物浓度太高，更重要的是，在需要碱量一定情况下会加大碱在反应体系中浓度，从而会使多量的杂质生成，不利于终产品纯度的提高。
优选地，在步骤（b）中，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或甲醇钠溶液中的一种。
优选地，在步骤（b）中，在所述碱液滴加完成后，所述碱液在反应液中浓度为0.01～2.50mol/L。更优选地，在步骤（b）中，在所述碱液滴加完成后，所述碱液在反应液中浓度为1.00～2.00mol/L。反应体系中碱浓度很关键，碱浓度很低时，皂解反应不完全，需要很长的反应时间，碱浓度太高时，很容易造成虾青素氧化为半虾红素甚至虾红素，从而降低终产品中虾青素纯度。因此，本发明的反应体系中碱浓度为0.01～2.50mol/L，优选1.00～2.00mol/L之间。工艺过程中可以采取常规有利于分离的手段如使用助滤剂，改变酸碱性等措施提高分离效率。
优选地，在步骤（c）中，醇类溶剂和水的体积比为1:5～10。优选地，在步骤（d）中，醇类溶剂和水的体积比为2～3:1。通过调整醇类溶剂和水的比例及总用量，可以调节最终产品中总类胡萝卜素含量和其中虾青素比例，混和液用量越大，其中醇类溶剂比例越高，得到终产品中总类胡萝卜素含量越高，虾青素比例也高，但会影响到终产品的收率。
根据本发明的再一个方面，本发明提供了一种包括所述高含量类胡萝卜素化合物的组合物，用于制备食品、饲料添加剂、膳食补充剂、以及化妆品中。优选地，所述组合物还包括植物油、变性淀粉、蔗糖、糊精和其它食品辅料中的一种或几种。
虾青素的应用剂型可以是油剂形式，就是将虾青素分散于植物油中，也可以是粉剂形式，就是将是将虾青素与明胶、变性淀粉、糊精、蔗糖等辅料中的一种或几种混和后，通过微胶囊乳化技术进行包埋，得到稳定性好的虾青素微胶囊干粉形式。
由此可见，本发明的利用侧金盏花浸膏为原料制备高含量类胡萝卜素化合物的方法仅涉及到皂解反应，皂解完成后用水和乙醇的混和液多次淋洗以去除非结晶状态的杂质成分即得含虾青素的类胡萝卜素化合物，经真空干燥后得到高含量的类胡萝卜素化合物。整个过程中不需额外的结晶和纯化步骤，不需先前文献中报道的硅胶柱层析过程，大部分其它类胡萝卜素杂质得以去除，半虾红素和虾红素产生量少，产品保持了较高的生物活性，所以此工艺适于工业化生产。
因此，通过本发明的方法得到的类胡萝卜素化合物中，紫外分光含量大于95wt%，往往大于97wt%，通过HPLC分析，全反式(3S,3’S)-虾青素含量在80wt%以上，其余为金盏花素、半虾红素、虾红素、海胆酮或羟基海胆酮等，这些类胡萝卜素都是膳食来源，在人体血液中都能检测到，在此含量下，不存在安全上的风险。同时，由于工艺中只用到乙醇作为溶剂，没有用到其它任何有毒有害的有机溶剂，没有其它化学杂质，所以产品不存在安全上的问题。另外，除了一步反应外，没有额外的精制步骤如柱分离、多次重结晶等过程，操作方便，适于大规模商业化生产。
具体实施方式
为了进一步阐明本发明，下面给出一系列实施例。需要指出的是，这些实施例完全是例证性的。给出这些实施例的目的是为了充分明示本发明的意义和内容，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
首先，本发明对于晶体中总类胡萝卜素含量检测方法为：用紫外可见光光度法(UV)测定总类胡萝卜素含量。称取待测样品20mg至100ml棕色容量瓶中，加入10ml氯仿溶解，加正己烷定容，摇匀，取1ml上述溶液至100ml容量瓶中，加4ml氯仿，再用正己烷定容至刻度。用紫外可见光吸收光度仪测定470nm处溶液的吸光值，用正己烷作空白。
总类胡萝卜素含量C＝A*10000/(2100*W)，其中A为吸光值，W为样品重量。
此外，本发明对于总类胡萝卜素中虾青素比例检测方法为：HPLC色谱柱：Eclipse XDB-C18,5μm,4.6×150mm；流动相：甲醇/水=95/5(V/V)；流速：1mL/min；柱温：25℃；检测波长：478nm。
本发明对于虾青素的手性测定的方法为：色谱柱：CHIRALPAKIC(0.46cm×25cm×5μm)；流动相:ACN/MtBE=65/35(v/v)；流速：1mL/min；检测波长478nm；柱温25℃。
实施例1
取侧金盏花浸膏（侧金盏花浸膏由侧金盏花干燥颗粒经丙烷和丁烷混和溶剂浸提后将溶剂挥发后得到。）50g(UV含量10.5wt%)，加入到2500ml无水乙醇中，搅拌情况下升温至75℃，保温1.0hr使侧金盏花浸膏充分溶解，滴加质量浓度为45%(w/w)的NaOH溶液432ml，滴加完成后，反应混和溶液中碱浓度为2.0mol/L，在75℃下搅拌反应4.0hr。取5000ml去离子水和1000ml乙醇加入到反应液中，慢速搅拌1.0hr后可以看出暗红色晶体析出，过滤，滤饼用乙醇和去离子水(乙醇和去离子水的比例为2:1)的混和液淋洗两次,每次溶剂用600ml，得到的晶体在真空环境中干燥，最终得3.5g暗紫色的类胡萝卜素晶体。
UV检测类胡萝卜素晶体最大吸收波长在470nm，含量为97.5wt%，HPLC显示其中虾青素比例为82.5wt%，手性HPLC分析后测得虾青素98wt%为(3S,3’S)构型，另外2wt%为(3S,3’R)构型。
同时HPLC/MS分析显示，类胡萝卜素晶体中除了全反式虾青素外，还存在全反式虾红素(6.81wt%)，9-顺半虾红素和13-顺半虾红素(分别为1.65wt%和0.46wt%)，另外还有金盏花红素(7.51wt%)，羟基海胆酮(0.85wt%)，晶体中总类胡萝卜素组成如表1所示。
表1实施例1制得的类胡萝卜素晶体中各种类胡萝卜素的组成
同时，如表2所示，在其它条件不改变的情况下，通过改变溶剂比例和碱的加入量，能够使最终产品类胡萝卜素晶体中各组分相对含量发生变化。
表2溶剂比例和碱液浓度对于各种类胡萝卜素的影响
在比较实施例1中，由于碱浓度高，导致部分半虾红素继续被氧化成为虾红素，同时金盏花红素比例也升高，这可能是部分虾青素降解后，导致其它类胡萝卜素相对含量上升的缘故。在比较实施例3中，虽然半虾红素、金盏花红素等杂质比例较低，全反式虾青素比例较高，但由于碱液浓度过低，6hr后仍有很大一部分原料没有反应完全，终产品的收率偏低。
实施例2
取侧金盏花浸膏100g(UV含量10.5wt%)，加入到3000ml丙三醇中，搅拌情况下升温至60℃，保温1.0hr使侧金盏花浸膏充分溶解，滴加质量浓度为25%(w/w)的CH3ONa溶液1000ml，滴加完成后，反应混和溶液中碱浓度为1.16mol/L，在60℃下搅拌反应0.5hr。取6000ml去离子水和1000ml丙三醇加入到反应液中，慢速搅拌1.0hr后可以看出暗红色晶体析出，过滤，滤饼用丙三醇和去离子水(丙三醇和去离子水的比例为3:1)的混和液淋洗三次,每次溶剂用500ml，得到的晶体在真空环境中干燥，最终得4.8g暗紫色的类胡萝卜素晶体。
UV检测类胡萝卜素晶体最大吸收波长在470nm，含量为98.2wt%，HPLC显示其中虾青素比例为87.1wt%，手性HPLC分析后测得虾青素97wt%为(3S,3’S)构型，另外3wt%为(3S,3’R)构型。
同时HPLC/MS分析显示，类胡萝卜素化合物晶体中除了全反式虾青素外，还存在全反式虾红素(3.81wt%)，9-顺半虾红素和13-顺半虾红素(分别为1.01wt%和0.26wt%)，另外还有金盏花红素(5.81wt%)，羟基海胆酮(0.75wt%)，晶体中总类胡萝卜素组成如表3所示。
表3实施例2制得的类胡萝卜素晶体中各种类胡萝卜素的组成
实施例3
取侧金盏花浸膏100kg(UV含量10.5wt%)，加入到5000L丙二醇中，在25℃搅拌情况下使浸膏充分分散，滴加质量浓度为25%(w/w)的KOH溶液123L，滴加完成后，在25℃下搅拌反应2.5hr。取样HPLC分析，发现未反应完全，继续反应3.5hr，HPLC监测反应完成后，，向反应液中加入取5000L去离子水和500L丙二醇终止反应，慢速搅拌1.0hr后可以看出暗红色晶体析出，压滤，滤饼用丙二醇和去离子水(丙二醇和水的比例为2:1)的混和液淋洗两次,每次溶剂用600L，得到的晶体在真空环境中干燥，最终得6.8Kg暗紫色的类胡萝卜素晶体。
UV检测虾青素最大吸收波长在470nm，含量为94.9wt%，HPLC显示其中虾青素比例为87.4wt%，手性HPLC分析后测得虾青素91wt%为(3S,3’S)构型，另外9wt%为(3S,3’R)构型。
同时HPLC/MS分析显示，类胡萝卜素晶体中除了全反式虾青素外，还存在全反式虾红素(5.23wt%)，9-顺半虾红素和13-顺半虾红素(分别为0.85wt%和0.23wt%)，另外还有侧金盏花红素(4.32wt%)，羟基海胆酮(0.68wt%)，晶体中总类胡萝卜素组成如表4所示。
表4实施例3制得的类胡萝卜素晶体中各种类胡萝卜素的组成
由此可见，本发明在反应完成后，通过加入醇类溶剂和水的混和液，以终止反应，通过调整醇类溶剂和水的比例及总用量，可以调节最终产品中总类胡萝卜素含量和其中虾青素比例，混和液用量越大，其中醇类溶剂比例越高，得到终产品中总类胡萝卜素含量越高，虾青素比例也高，但会影响到终产品的收率。
实施例4
天然虾青素口服制剂的制备
类胡萝卜素是一种脂溶性膳食成分，在人类血液中往往与脂蛋白结合在一起，所以在口服时与少量的植物油脂混合使用，或者与包含有一定量油脂的食物成分同时使用，将会大大增强类胡萝卜素的吸收性和生物利用率。同时通过将类胡萝卜与变性淀粉、油脂等成分混合后经乳化分散得到纳米级粒子后，再经微胶囊技术进行包埋固定，不仅能显著提高类胡萝卜素的稳定性，而且能提高其在动物体内的吸收度和生物利用率。
利用实施例2中得到的含天然虾青素的类胡萝卜素晶体，我们开发出了以下两种应用剂型。
（1）取55g含天然虾青素的类胡萝卜素化合物晶体充分研磨，使其颗粒粒径达3μm左右，后与200g橄榄油混合，搅拌使颗粒均匀分散得油悬浮液。此油悬浮液中总类胡萝卜素含量达2wt0%，其中天然虾青素达175mg/g。充氮密闭包装后，用UV和HPLC方法监测油悬浮液中总类胡萝卜素和虾青素含量变化，发现1个月后，油悬浮液中有效成分含量保持稳定。此包含天然虾青素的油悬浮液可以软胶囊形式服用。
（2）取200g含天然虾青素的类胡萝卜素化合物晶体按CN101177540B提示的方法与变性淀粉、蔗糖等混合后，制备虾青素水溶性微胶囊微粒，此微胶囊微粒具有良好的稳定性，密闭包装情况下，40℃下保温贮存两年时间，保留率可达95%以上。体外试验表明，相对于晶体虾青素，此微胶囊微粒的生物利用率提高了近十倍。此包含天然虾青素的微胶囊微粒可以以片剂或胶囊形式服用。
从以上的实施例中可以看出，本发明首次说明了一种来源于侧金盏花的高含量类胡萝卜素晶体，其中包含多量的全反式(3S,3’S)-虾青素及少量的半虾红素、虾红素、金盏花红素及微量的其它类胡萝卜素，这些类胡萝卜素都是在膳食成分中存在，并且能在人体血液中检测到。这种类胡萝卜素晶体具有较高的纯度，可以以多种形式应用于人类膳食补充剂、食品添加剂、饲料添加剂和化妆品领域中。同时本发明也提供了一种制备此来源于侧金盏花的高含量类胡萝卜素化合物的制备方法，方法简洁可靠，适于工业化生产。
需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种来源于侧金盏花的植物的花、茎以及果实的类胡萝卜素混合物，其特征在于，在所述类胡萝卜素混合物中，总类胡萝卜素含量大于95wt％，其中，全反式(3S,3’S)-虾青素在所述总类胡萝卜素中的比例为80wt％以上，所述全反式(3S,3’S)-虾青素具有如式(I)所示的分子结构式：
其中，所述总类胡萝卜素还包括半虾红素、虾红素以及金盏花红素。
2.如权利要求1所述的类胡萝卜素混合物，其特征在于，所述半虾红素和所述虾红素的总量占所述总类胡萝卜素的比例小于10wt％，所述金盏花红素占所述总类胡萝卜素的比例小于10wt％。
3.一种利用侧金盏花浸膏为原料制备类胡萝卜素混合物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(a)将侧金盏花浸膏与醇类溶剂充分混合溶解，得到混合溶液；
(b)将步骤(a)得到的混合溶液升温至25～75℃后，滴加碱液进行反应，反应时间为0.5～6.0hr；
(c)在步骤(b)的反应完成后，加入醇类溶剂和水的混合液，终止反应，得到反应液
(d)过滤步骤(c)得到的反应液，以得到滤饼，再使用醇类溶剂和水的混合液淋洗所述滤饼；以及
(e)真空干燥步骤(d)淋洗后的滤饼，得到所述类胡萝卜素混合物；
其中，在所述类胡萝卜素混合物中，总类胡萝卜素含量在95wt％以上，全反式(3S,3’S)虾青素在所述类胡萝卜素中的比例为80wt％以上，所述全反式(3S,3’S)-虾青素具有如式(I)所示的分子结构式：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述醇类溶剂的体积与所述侧金盏花浸膏的质量的比为5-50倍。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述醇类溶剂的体积与所述侧金盏花浸膏的质量的比为25～40倍。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，在所述碱液滴加完成后，所述碱液在反应液中浓度为0.01～2.50mol/L。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，在所述碱液滴加完成后，所述碱液在反应液中浓度为1.00～2.00mol/L。
8.如权利要求4、5、6或7所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述醇类溶剂为乙醇、丙二醇或丙三醇；在步骤(b)中，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或甲醇钠溶液。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，醇类溶剂和水的体积比为1:5～10；在步骤(d)中，醇类溶剂和水的体积比为2～3:1。
10.一种包括如权利要求1～2任一所述的类胡萝卜素混合物的组合物。
11.如权利要求10所述的组合物，其特征在于，还包括植物油、变性淀粉、蔗糖、糊精和明胶中的一种或几种。
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