[发明专利]一种采用表面活性离子液体从微藻中提取叶黄素的方法

说明书

发明公开了一种采用表面活性离子液体从微藻中提取叶黄素的方法，属于天然产物提取分离技术领域，经细胞破碎、萃取、结晶等过程实现高纯叶黄素晶体的制备。本发明以绿色、可设计性强、萃取容量大、稳定性好的离子液体为细胞破碎剂和萃取剂，减少了有机溶剂的用量，且流程简单、耗时短、萃取剂可回收、提取效率和产品纯度高。本发明解决了现有叶黄素提取工艺复杂、有毒有害有机溶剂用量多的问题，工艺简单，具有大规模工业化生产潜力。

技术领域

本发明属于天然产物提取分离技术领域，具体涉及一种采用表面活性离子液体从微藻中提取叶黄素的方法。

背景技术

叶黄素属于类胡萝卜素，广泛存在于蔬菜、花卉等植物以及一些藻类生物中。叶黄素具有多烯环氧结构，其分子结构中含有大量的共轭双键，可以用来保护视力、延缓眼睛的老化、缓解视疲劳和预防白内障，并且具有抗氧化、提高免疫力、抗衰老的生物学效应。叶黄素在医药和保健品、食品和饲料、化妆品及水产养殖行业等方面有着广阔的应用前景，需求量与日俱增。

由于化学合成收率低，目前，叶黄素的商业化生产主要以万寿菊花瓣为原料，但万寿菊种植受地域、季节等条件限制。万寿菊中叶黄素主要以叶黄素酯的形式存在，浓度在17-570mg/100g之间，叶黄素或叶黄素酯需要经过多个步骤从万寿菊花瓣中提取。尽管绿色蔬菜、部分种子(如玉米)和水果中也含有叶黄素，但含量较低，不能作为大规模生产的替代材料。与万寿菊相比，一些微藻叶黄素含量较高(5-10mg/g)，是叶黄素生产的一种有前景的替代原料。与万寿菊相比，利用微藻生产叶黄素还有如下优点：(1)微藻的生长速度是陆生植物的5-10倍，大大减少了对土地和水的使用；(2)微藻的培养不受季节限制，一年四季都可养殖；(3)微藻中的叶黄素以游离态出现。因此，从藻类中提取叶黄素具有较高的研究价值。

从微藻中提取叶黄素需要先破坏其细胞壁。常用的细胞破碎技术有机械法(如珠磨、脉冲电场和高压均质)和非机械法(如超声、微波、酸/碱处理和酶)，存在成本高、能耗高、易产热或废水多等问题。其中，珠磨法被认为是一种有效和温和的微藻细胞破碎技术。然而，该技术易将细胞破碎为非常小的颗粒，从而形成稳定的乳剂，影响下游提取和分离工艺。叶黄素的提取大多使用有机溶剂如正己烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃等，存在提取效率低、有机溶剂消耗多、环境污染、产品溶剂残留高等问题。如申请公布号CN111925309 A的专利将浒苔或小球藻低温破碎，经复合酶酶解、复合酶灭活、质量体积比1:100(w/v)的氯仿、正己烷、乙醇、四氢呋喃、石油醚等有机溶剂提取叶黄素，提取率在83.37％～97.36％之间。该工艺步骤多，有机溶剂消耗量大，复合酶成本高，且未重复使用。申请号CN103772253 A的叶黄素提取工艺采用丙酮、四氢呋喃等毒性较大的有机溶剂，而申请号CN105669510 A的方法中叶黄素收率最高仅能达到0.032％，皂化时间6小时，费效比低。

因此，针对传统微藻细胞破碎方法和提取方法的缺陷，开发一种操作简单、能耗低、环境友好、萃取效率高的新方法具有较大的商业价值和实用性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种采用表面活性离子液体从微藻中提取叶黄素的方法，能够解决现有技术工艺操作复杂、能耗高或须使用价格高昂的复合酶、有机溶剂用量大、提取效率和产品纯度较低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种采用表面活性离子液体从微藻中提取叶黄素的方法，包括：以新鲜微藻为原料，以表面活性离子液体的乙醇溶液为细胞破碎剂和萃取剂，进行细胞破碎、萃取，收集萃取液，在低温下结晶析出叶黄素晶体，经过滤、水洗、冻干，制得目标产物叶黄素。

优选地，所述微藻采用普通小球藻、索罗金小球藻、原始小球藻、极微小球藻、嗜酸小球藻、嗜酸微藻或盐生杜氏藻。

优选地，所述离子液体是由阴离子和阳离子组成的室温熔融盐；其中：