CN105193863A

CN105193863A - 一种高纯度海藻多酚的制备方法

Info

Publication number: CN105193863A
Application number: CN201510648035.0A
Authority: CN
Inventors: 刘翼翔
Original assignee: Jimei University
Current assignee: Xiamen Aiyi Snack Research Institute Co ltd
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2035-10-09
Also published as: CN105193863B

Abstract

本发明公开了一种高纯度海藻多酚的制备方法，包括海藻多糖与海藻渣的分离、海藻渣的酶解破壁、海藻多酚的高效提取、海藻多酚的分离纯化、高纯度海藻多酚的获得等工艺步骤，实现了海藻多糖、海藻多酚、海藻渣的全藻综合利用。

Description

一种高纯度海藻多酚的制备方法

技术领域

本发明涉及海藻多酚的技术领域，尤其涉及一种高纯度海藻多酚的制备方法。

背景技术

海藻是海洋植物多酚的主要来源，其结构与陆源植物多酚存在很大不同：陆源植物多酚是由没食子酸和糅花酸衍生而来；海藻多酚则是间苯三酚的衍生物。研究显示，海藻多酚在抗氧化、改善代谢综合症、防治退行性疾病等方面有特效，且安全无毒。因此，欧美国家已相继投入巨资实施海藻多酚的开发应用。高纯度海藻多酚具有生物活性强、医用价值高、稳定性好等优势，是生物医药领域迫切需求的产品。

然而，由于海藻多酚存在于海藻细胞内部的藻泡中，被藻胶、纤维素等深度包埋，常规萃取技术很难获得高产率，生产成本极高，纯度较低。例如，中国发明专利申请CN102579508A《一种羊栖菜褐藻多酚的制备方法》，公开以羊栖菜为原料，采用甲醇加热提取(40℃)，然后采用不同溶剂萃取及超滤截留手段制备得到褐藻多酚；中国发明专利申请CN102397300A《一种褐藻多酚的提取方法》，公开以新鲜海带、鼠尾藻、海黍子为原料，采用机溶剂提取、大孔树脂纯化制备得到3种褐藻多酚，其产率分别为0.3‰、2.5‰、3‰；中国发明专利申请CN103610704A《一种褐藻多酚的提取方法》，公开以新鲜马尾藻属褐藻或海带为原料，破碎后采用有机溶剂在热水浴中浸提，经大孔树脂纯化、洗脱、浓缩、冷冻干燥后得到褐藻多酚提取物，产率为2.5‰；中国发明专利申请CN104382951A《一种海藻多酚的提取方法》，公开以蛋白核小球藻、裸藻、盐藻三种藻类为原料，以乙醇为溶剂，采用微波联合提取技术，提取液过滤后经冷冻干燥得到3种海藻的多酚提取物；中国发明专利授权CN102935093B《一种海藻多酚的提取方法》，公开以40目的海藻粉为原料，采用微波辅助水提法进行提取，然后经大孔树脂纯化得到纯度75％左右的多酚提取物；中国发明专利授权CN102166230B《微波辅助海藻多酚的方法》，公开以海藻粉为原料，以醇-丙酮-水混合溶剂，结合微波技术提取海藻多酚，经过滤、冷冻干燥得到海藻多酚粗提物，提取率可达2.26％。上述制备海藻多酚的方法缺乏对褐藻胶等主要成分的综合利用，资源浪费严重；同时上述制备海藻多酚的工艺技术还存在以下问题：1)分离效果差，纯度低。海藻多酚易与海藻胶、蛋白以非共价键的形式形成复合物，在后续的纯化过程很难将其分离，导致海藻多酚的回收率低；此外，提取的海藻多酚中还含有大量脂溶性色素，传统柱层析技术无法实现有效分离，导致产品的纯度低。2)结构破坏大，活性低。海藻多酚极不稳定，易氧化，加工过程中的高温、碱性pH值、氧等均会破坏其生物活性。虽然微波技术、超声波辅助萃取技术能够提高海藻洋多酚的得率，但提取过程会产生高温，加上缺乏有效保护措施，在氧的作用下加速了海洋多酚的氧化，导致活性丧失。3)生产工艺复杂，成本高。目前用于加工海藻多酚的工艺包括粉碎、提取、离心、过滤、上柱、洗脱、树脂再生、多次浓缩、干燥等多道工序；常规柱层析纯化海藻多酚还必须配备恒流泵、玻璃柱、收集装置等设备，导致生产时间长，设备要求高，限制了产业化发展。这是导致海藻多酚产业化应用的关键技术瓶颈。

有鉴于此，本发明人研究和设计了一种高纯度海藻多酚的制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯度海藻多酚的制备方法，包括海藻多糖与海藻渣的分离、海藻渣的酶解破壁、海藻多酚的高效提取、海藻多酚的分离纯化、高纯度海藻多酚的获得等工艺步骤，以实现海藻多糖、海藻多酚、海藻渣的全藻综合利用。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种高纯度海藻多酚的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、海藻多糖与海藻渣的分离：首先将含水量为20％的干海藻用自来水浸泡，漂洗除去泥沙杂质后用打浆机打浆；海藻浆送入搅拌机中，并按海藻浆：去离子水体积比为1：5加入去离子水，室温下以120转/min转速搅拌30分钟；海藻浆用低速离心机以1000转/min的转速离心5min，分别收集上清液和海藻渣；海藻渣按上述步骤及条件经搅拌机搅拌、离心机离心处理后，再次分别收集上清液和海藻渣；合并两次上清液，经喷雾干燥后得到海藻多糖；收集海藻渣，用于提取制备海藻多酚；

步骤二、海藻渣的酶解破壁：将由纤维素酶与果胶酶按重量比1：1组成的复合酶按重量比为1:1000加入到所述海藻渣中，室温下水解5h，实现海藻细胞壁破壁；

步骤三、海藻多酚的高效提取：将海藻多酚保护剂溶解于去离子水中，然后与食品级无水乙醇按体积比为1：4混合，并按体积比加入醋酸，使醋酸终体积浓度为0.1％，混匀后为海藻多酚的提取液；所述提取液与海藻渣按体积/重量比为5:1进行混匀，室温下提取1.5h，以3000转/min的转速离心5min，分别收集上清液和海藻渣；海藻渣继续用所述提取液重复前述步骤进行二次提取，分别收集上清液和海藻渣；海藻渣经干燥后用于饲料添加剂原料；合并两次上清液，用于海藻多酚的分离纯化；

步骤四、海藻多酚的分离纯化：将步骤三制得的上清液倒入含有硅胶的吸附池进行静态吸附脱色2h，硅胶吸附的色素进一步用于制备岩藻黄质活性物质；然后采用减压浓缩法在40℃下将海藻多酚提取液浓缩至50％体积后，采用国产XDA-7大孔吸收树脂对海藻多酚进行固相萃取2h；将XDA-7大孔树脂用去离子水快速漂洗，除去糖、小肽杂质；然后将XDA-7大孔树脂用食品级无水乙醇浸泡0.5h，将吸附于大孔树脂上的海藻多酚洗脱并溶解于乙醇中，得到乙醇浸泡液；

步骤五、海藻多酚的制备：将所述乙醇浸泡液在40℃下减压浓缩至干，在50℃下真空干燥2h，得到海藻多酚产品。

作为实施例的优选方式，所述海藻为海带、裙带菜、羊牺菜、海黍子、鼠尾藻和甘苔中的至少一种。

作为实施例的优选方式，所述步骤三的海藻多酚保护剂为维生素C或植酸或由维生素C与植酸组成的复合物。

作为实施例的优选方式，所述步骤三的提取液中含有质量体积比为0.05-0.5％的维生素C。

作为实施例的优选方式，所述步骤三的提取液中含有体积比为0.01-0.1％的植酸。

作为实施例的优选方式，所述步骤三的提取液中含有质量体积比为0.05-0.1％的维生素C及体积比为0.01-0.05％的植酸。

作为实施例的优选方式，所述海藻多酚产品为白色粉末；所述海藻多酚的提取率为1.5-6.5％；纯度为90-95％。

本发明采用以上技术方案后，具有以下有益效果：

1.本发明可实现海藻多糖、海藻多酚、岩藻黄质、海藻渣的全藻资源利用，是海藻加工业迫切需求的核心技术；

2.本发明采用固相萃取技术实现海藻多酚的高效分离纯化，减少常规海藻多酚生产工艺中的过滤、柱层析纯化、浓缩等单元操作，简化工艺流程，缩短生产时间，提高了产品质量，产品纯度均≥90质量％；

3.本发明针对海藻多酚易氧化降解的特点，在提取过程中通过添加保护剂提高了海藻多酚的稳定性，从而提高了提取效率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，本发明的工艺流程图，如图1所示。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

以下实施例所用的复合酶为1:1(w/w)的果胶酶和纤维素酶复合酶；提取液中的保护剂为0.05质量％与0.01体积％植酸。

实施例1：海带制备高纯度海藻多酚

(1)取含水量为20质量％干海带1kg，用自来水浸泡漂洗除去泥沙等杂质后用打浆机打浆，得到海藻浆0.6L；送入搅拌器中，并加入3L去离子水，温下以120转/min转速搅拌30min；海藻浆然后用低速离心机以1000转/min的转速离心5min，分别收集上清液和海藻渣；海藻渣按上述步骤及条件经搅拌机搅拌、离心机离心处理后，再次分别收集上清液和海藻渣。合并两次上清液，经喷雾干燥后得到海藻多糖；收集得到海藻渣342g，用于提取制备海藻多酚。

(2)取上述湿海带渣与1.71g复合酶混合均匀，室温下水解5h，实现海藻细胞壁破壁。

(3)将海藻多酚保护剂溶解于去离子水中，然后与食品级无水乙醇按体积比为1：4(v:v)混合，并按体积比加入醋酸，使醋酸终浓度为0.1％(v:v)，混匀后为海藻多酚的提取液，提取液中含0.05质量％与0.01体积％植酸。1.71L提取液加入到上述酶解破壁的海藻渣中并混匀，室温下提取1.5h；然后以3000转/min的转速离心5min，分别收集上清液和海藻渣。海藻渣继续用上述提取液重复前述步骤进行二次提取，分别收集上清液和海藻渣。海藻渣经干燥后用于饲料添加剂原料；合并两次上清液3.2L，用于海藻多酚的分离纯化。

(4)将上述上清液倒入装有硅胶的吸附池，使液面与硅胶齐平，进行静态吸附脱色2h，硅胶吸附的色素可进一步用于制备岩藻黄质等活性物质；然后采用减压浓缩法在40℃下将海藻多酚提取液浓缩至1.6L体积后，将浓缩液倒入装有国产XDA-7大孔吸收树脂的吸附池，使液面与大孔树脂齐平，对海藻多酚进行固相萃取2h；用滤网将大孔树脂捞出，用去离子水快速漂洗，除去糖、小肽等杂质；然后将大孔树脂放入装有食品级无水乙醇的解吸附池，使乙醇液面与大孔树脂齐平，浸泡0.5h，使吸附于大孔树脂上的海藻多酚洗脱并溶解于乙醇中。解吸附的大孔树脂经去离子水漂洗后再用于下一次海藻多酚的吸附；解吸附池中乙醇可多次反复使用，以达到富集海藻多酚的目的。

(5)上述解吸附的乙醇溶液于40℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于50℃干燥2h，得到高纯度海藻多酚粉末18.4g，产品总酚含量为91.5质量％。

实施例2：裙带菜制备高纯度海藻多酚

(1)取含水量为20质量％干裙带菜1kg，用自来水浸泡、漂洗、打浆，得到海藻浆0.55L；送入搅拌器后加入2.75L去离子水，温下以120转/min转速搅拌30min；然后以1000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣；重复上述步骤，上清液用于制备海藻多糖；收集得到海藻渣313g，用于提取制备海藻多酚。

(2)取上述湿裙带菜渣与1.565g复合酶混合均匀，室温下水解5h，实现海藻细胞壁破壁。

(3)采用含0.05质量％、0.01体积％植酸及0.1体积％醋酸的80体积％乙醇水溶液为提取液。1.565L提取液加入到上述酶解破壁的海藻渣中并混匀，室温下提取1.5h；以3000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣。重复前述步骤进行二次提取。海藻渣经干燥后用于饲料添加剂原料；合并两次上清液3.0L，用于海藻多酚的分离纯化。

(4)将上述上清液倒入装有硅胶的吸附池脱色2h；在40℃下将上清液减压浓缩至1.5L体积后，用国产XDA-7大孔吸收树脂固相萃取2h；大孔树脂用去离子水快速漂洗后，用食品级无水乙醇解吸附，得到富含海藻多酚的乙醇溶液。

(5)上述解吸附的乙醇溶液于40℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于50℃干燥2h，得到高纯度海藻多酚粉末27.6g，产品总酚含量为93.2质量％。

实施例3：海黍子制备高纯度海藻多酚

(1)取含水量为20质量％干海黍子1kg，用自来水浸泡、漂洗、打浆，得到海藻浆0.5L；送入搅拌器后加入2.5L去离子水，温下以120转/min转速搅拌30min；然后以1000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣；重复上述步骤，上清液用于制备海藻多糖；收集得到海藻渣410g，用于提取制备海藻多酚。

(2)取上述湿裙带菜渣与2.05g复合酶混合均匀，室温下水解5h，实现海藻细胞壁破壁。

(3)采用含0.05质量％、0.01体积％植酸及0.1体积％醋酸的80体积％乙醇水溶液为提取液。2.05L提取液加入到上述酶解破壁的海藻渣中并混匀，室温下提取1.5h；以3000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣。重复前述步骤进行二次提取。海藻渣经干燥后用于饲料添加剂原料；合并两次上清液3.8L，用于海藻多酚的分离纯化。

(4)将上述上清液倒入装有硅胶的吸附池脱色2h；在40℃下将上清液减压浓缩至1.9L体积后，用国产XDA-7大孔吸收树脂固相萃取2h；大孔树脂用去离子水快速漂洗后，用食品级无水乙醇解吸附，得到富含海藻多酚的乙醇溶液。

(5)上述解吸附的乙醇溶液于40℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于50℃干燥2h，得到高纯度海藻多酚粉末38.5g，产品总酚含量为90质量％。

实施例4：羊栖菜制备高纯度海藻多酚

(1)取含水量为20质量％干羊栖菜1kg，用自来水浸泡、漂洗、打浆，得到海藻浆0.65L；送入搅拌器后加入3.25L去离子水，温下以120转/min转速搅拌30min；然后以1000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣；重复上述步骤，上清液用于制备海藻多糖；收集得到海藻渣350g，用于提取制备海藻多酚。

(2)取上述湿裙带菜渣与1.75g复合酶混合均匀，室温下水解5h，实现海藻细胞壁破壁。

(3)采用含0.05质量％、0.01体积％植酸及0.1体积％醋酸的80体积％乙醇水溶液为提取液。1.75L提取液加入到上述酶解破壁的海藻渣中并混匀，室温下提取1.5h；以3000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣。重复前述步骤进行二次提取。海藻渣经干燥后用于饲料添加剂原料；合并两次上清液3.4L，用于海藻多酚的分离纯化。

(4)将上述上清液倒入装有硅胶的吸附池脱色2h；在40℃下将上清液减压浓缩至1.7L体积后，用国产XDA-7大孔吸收树脂固相萃取2h；大孔树脂用去离子水快速漂洗后，用食品级无水乙醇解吸附，得到富含海藻多酚的乙醇溶液。

(5)上述解吸附的乙醇溶液于40℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于50℃干燥2h，得到高纯度海藻多酚粉末15.3g，产品总酚含量为94.1质量％。

实施例5：甘苔制备高纯度海藻多酚

(1)取含水量为20质量％干甘苔1kg，用自来水浸泡、漂洗、打浆，得到海藻浆0.8L；送入搅拌器后加入4.0L去离子水，温下以120转/min转速搅拌30min；然后以1000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣；重复上述步骤，上清液用于制备海藻多糖；收集得到海藻渣280g，用于提取制备海藻多酚。

(2)取上述湿裙带菜渣与1.4g复合酶混合均匀，室温下水解5h，实现海藻细胞壁破壁。

(3)采用含0.05质量％、0.01体积％植酸及0.1体积％醋酸的80体积％乙醇水溶液为提取液。1.4L提取液加入到上述酶解破壁的海藻渣中并混匀，室温下提取1.5h；以3000转/min离心5min，分别收集上清液和海藻渣。重复前述步骤进行二次提取。海藻渣经干燥后用于饲料添加剂原料；合并两次上清液2.5L，用于海藻多酚的分离纯化。

(4)将上述上清液倒入装有硅胶的吸附池脱色2h；在40℃下将上清液减压浓缩至1.25L体积后，用国产XDA-7大孔吸收树脂固相萃取2h；大孔树脂用去离子水快速漂洗后，用食品级无水乙醇解吸附，得到富含海藻多酚的乙醇溶液。

(5)上述解吸附的乙醇溶液于40℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于50℃干燥2h，得到高纯度海藻多酚粉末65.2g，产品总酚含量为95质量％。

本发明针对海藻多酚易氧化降解的特点，在提取过程中通过添加保护剂提高了海藻多酚的稳定性，从而提高了提取效率。实验以酶解破壁后的海带渣为原料，对维生素C、植酸及其组成的复合制剂的保护效果进行了对比研究。海带渣与提取液(含0.1％醋酸的80％乙醇水溶液)的固定比为1:5(w：v)，室温下提取1.5h，提取两次，以海藻多酚提取率判断保护剂的效果，结果如表1所示。实验结果发现，在保护剂的作用下，海藻多酚的提取率显著提高。其中，植酸的保护效果要优于维生素C，由二者组成的复合剂效果最佳。通过比较维生素C与植酸的不同浓度组合对海藻多酚的保护作用，发现0.05质量％与0.01体积％植酸的保护效果与其他组合没有显著差异。

表1保护剂对海藻多酚提取率的影响

总之，本发明基于对海藻的全藻资源利用，通过添加保护剂减少生产过程对海藻多酚的破坏，采用生物酶破壁-固相萃取联用技术实现制备海藻多酚的高效率、高纯度目标，减少传统工艺中的柱层析等单元操作，具有绿色环保、低能高效等技术优势。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：所述海藻为海带、裙带菜、羊牺菜、海黍子、鼠尾藻和甘苔中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：所述步骤三的海藻多酚保护剂为维生素C或植酸或由维生素C与植酸组成的复合物。

4.如权利要求1所述的一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：所述步骤三的提取液中含有质量体积比为0.05-0.5％的维生素C。

5.如权利要求1所述的一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：所述步骤三的提取液中含有体积比为0.01-0.1％的植酸。

6.如权利要求1所述的一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：所述步骤三的提取液中含有质量体积比为0.05-0.1％的维生素C及体积比为0.01-0.05％的植酸。

7.如权利要求1所述的一种高纯度海藻多酚的制备方法，其特征在于：所述海藻多酚产品为白色粉末；所述海藻多酚的提取率为1.5-6.5％；纯度为90-95％。