蝦青素的提取純化

[摘   要]本文對從蝦加工廢棄物中提取蝦青素(Astaxanthin)的常用方法進行了評述。堿提法對環(huán)境污染嚴重，蝦青素易被氧化成為蝦紅素(Astacene)；油溶法提取效率高，但提取物不易與高沸點的油分離；低沸點有機溶劑如二氯甲烷等是提取蝦青素的有效溶劑，可借助蒸餾技術(shù)將溶劑循環(huán)利用；超臨界萃取法可避免蝦青素的降解，可得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。

[關(guān)鍵詞]蝦青素；蝦紅素；蝦廢棄物；提取；

蝦青素，英文名Astaxanthin，CAS號472-61-7，中文別名：右旋胡蘿卜素、反式胡蘿卜素、蝦紅素、蝦黃質(zhì)、龍蝦殼色素等；分子量：596.86，外觀紅色或深紅色粉末。

蝦青素大多為全反式結(jié)構(gòu)，以游離態(tài)或酯的形式存在。它是自然界中分布廣泛的一種葉黃素，純品為暗紫棕色晶體，熔點 215～216℃。對熱、氧、光敏感，具有獨特的抗氧化功能和著色功能，且對環(huán)境友好、生物效價高，因此它的制備及其應用受到人們的青睞。

1. 蝦青素的提取與純化

蝦青素一般有如下來源：從水產(chǎn)品加工廢棄物中提取蝦青素、利用藻類如雨生紅球藻等生產(chǎn)蝦青素、利用細菌如乳酸分支桿菌生產(chǎn)蝦青素、利用法夫酵母發(fā)酵生產(chǎn)蝦青素等。以甲殼加工的下腳料為原料提取蝦青素是生產(chǎn)的主要途徑之一，國內(nèi)外在這方面均有大量的研究^[1]，且主要采用以下三種提取方法：堿提法、有機溶劑萃取法和超臨界 CO2萃取法。

1.1  堿提法

甲殼加工下腳料中的蝦青素是以結(jié)合蛋白的形式存在的。當用酸溶解甲殼上的 CaCO3后，再用堿法(NaOH＋Na2CO3)煮下腳料時，其中的蛋白質(zhì)溶出，而與蛋白質(zhì)結(jié)合的蝦青素也隨之溶出，從而達到提取蝦青素的目的。Mikalsen 一開始報道了這種方法：將蝦殼等置于沸堿液中使蝦青素溶出，然后加酸沉淀或冷卻將蝦青素分離出來^[2]。丁純梅等先將龍蝦殼用 1 mol/L HCl 浸泡24 h，然后用 2 mol/L Na OH 回流10 h，過濾后濾液用酸調(diào) p H 至2，析出沉淀，然后再過濾，沉淀物即為富含蝦青素的提取物^[3]。

值得提及的是，堿提的過程需消耗大量的酸、堿，其廢水對環(huán)境污染嚴重，而且蝦青素通過在堿性環(huán)境下的高溫處理，蝦青素已被氧化成為鮮紅色的蝦紅素。筆者的研究表明，堿提法所得到的不是蝦青素而是蝦紅素或為蝦青素的降解產(chǎn)物。因此，近幾年來，人們研究了不用酸堿的方法，而用有機溶劑萃取法和超臨界CO2萃取法。

1.2  有機溶劑萃取法

1.2.1  食用油萃取法

食用油為高沸點的酯類有機化合物。從蝦青素的分子結(jié)構(gòu)來看，蝦青素為非極性化合物，故蝦青素具有良好的脂溶性。此外，蝦青素在油中還具有較好的熱穩(wěn)定性。油溶法所用的油脂主要為可食用油脂類，較常見的是大豆油，也可用魚油。

油溶法的優(yōu)點是產(chǎn)品制造不危險，提取效率高，而其缺點是提取物不易與高沸點的油分離，產(chǎn)品濃度不高，應用范圍受到限制。若要進一步分離純化，需采用分子蒸餾等工藝，分離成本高。

 1.2.2  低沸點有機溶劑萃取法

低沸點有機溶劑是一類提取蝦青素的有效溶劑。由于選擇的萃取劑沸點低，故可借助蒸餾技術(shù)將溶劑回收而循環(huán)利用，并可得到濃度較大的蝦青素油。常見的溶劑有乙醇、氯仿、二氯甲烷等，不同的溶劑提取效果不同。

乙醇對人、畜沒有毒，有研究者以它作為提取劑.但是，蝦青素在乙醇等強極性溶劑中的溶解性差，為了提高效率，常需在高溫條件下操作，而蝦青素熱穩(wěn)定性差，這使得該方法的應用受到極大的制約。且試驗發(fā)現(xiàn)，二氯甲烷為溶劑的提取過程中，蝦青素在 60℃下結(jié)構(gòu)仍穩(wěn)定。由此可見，二氯甲烷作為蝦青素的萃取劑比較好。為提高提取效率，可以采用減壓回流提取的方法，提取時的溫度可以控制在60℃左右。

1.3  超臨界 CO2萃取法

超臨界液體萃取由于其提取的產(chǎn)品具有純度高、溶劑殘留少、沒有毒副作用等優(yōu)點，越來越受到人們的關(guān)注。

超臨界萃取技術(shù)與油溶法和有機溶劑法比較，該法可以避免蝦青素的降解，得到高品質(zhì)的產(chǎn)品，又可以有效地提取蝦青素，但原料體積大，含量低，生產(chǎn)成本高，難適應于工業(yè)化生產(chǎn)。

2. 結(jié)論

以上就是幾種提取純化蝦青素的方法，蝦青素是一種在食品、保健品、醫(yī)藥和著色劑等諸多領(lǐng)域具有重要應用價值的物質(zhì)，所以其需求量在各國日益增大；我國海蝦養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達，蝦加工后的廢棄物蝦頭等產(chǎn)量大，且高度集中，適合蝦青素的生產(chǎn)，帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。

文獻

[1] 姜啟興，夏文水．甲殼類加工下腳料中蝦青素的提取研究［J］．食品科技2003，(12)：85-88．

[2] Mikalsen .A  procedure  for  the  production  of  astaxanthin  and  related carotenoids，astaxanthin esters，chitin，proteins and meat from plants，algae，bacteria，krill，shrimps and other crayfish and crustacean[P].PCT-International-Patent-Application，WO90/05765AL，NO885150．1988-11-18．

[3] 丁純梅，陶庭先，吳之偉．龍蝦蝦殼的綜合利用(I)蝦殼紅色素的提取及其性質(zhì)研究[J]．化學世界，1995，434(8)：444-445．

[4] 姜洪峰，錢俊青，楊蘭花．甲殼素廢水絮凝物中蝦青素提取純化[J]．浙江工業(yè)大學學報，2005，33(3)：324．

[5] 趙儀，陳興才．木瓜蛋白酶在蝦仁加工廢棄物中提取蝦青素的應用[J]．福州大學學報(自然科學版)，2006，34(3)：453-457．

[6] 宋光泉，閻杰，王榮輝，施進.天然蝦青素的提取純化及其應用 [J].廣東化工，2007，34（11）：63-66.