Что такое метод экстракции порошка ß Carotene?

Бета-каротин является одним из каротеноидов и оранжево-желтым жирорастворимым соединением- да. Это самый распространенный и стабильный натуральный пигмент в природе и широко встречается в различных растениях, водорослях, грибах и бактериях. Обширные эксперименты доказали, что грау-каротин является антиоксидантом, имеет детоксикационные свойства и является важным питательным веществом для поддержания хорошего здоровья. Он оказывает значительное влияние на профилактику рака, сердечно-сосудистых заболеваний, катаракты и окисления, а также может предотвратить многие дегенеративные заболевания, вызванные старением и старением.

Кроме того, грау-каротин также оказывает положительное влияние на развитие и рост животных. Он может предотвращать и устранять свободные радикалы, возникающие в ходе физиологического метаболизма в организме, и является сильнейшим «врагом» свободных от кислорода радикалов.

Бета-каротин встречается в изобилии в естественных растениях. Его антиоксидантные и цветные функции широко используются в медицине, пищевой, косметической и других областях, и имеют большое значение для здоровья человека. В последние годы открытие новых медицинских и лечебных функций бета-каротина и рост спроса на натуральные пищевые добавки привели к ежегодному росту спроса на бета-каротин [1]. В настоящем документе кратко описываются физические и химические свойства и биологическая деятельность "грау-каротин" с уделением особого внимания исследовательским очагам и тенденциям развития различных процессов добычи с целью обеспечения основы для разработки и использования ресурсов "грау-каротин".

1 физические и химические свойства грава-каротина

1.1 физические и химические свойства

Бета-каротин представляет собой тетратерпеновое соединение с несколькими изомерами. Его молекулярная формула C40H56, а относительная молекулярная масса 535,88. Он часто сосуществует с хлорофилом в растениях и водорослях [2]. Бета-каротин представляет собой блестящий, темно-красный до темно-красный, косый шестиугольник, пластины, как микрокристалл или кристаллический порошок с небольшим особым или посторонним запахом. Он нестабилен в присутствии кислорода, тепла и света, но стабилен в слабых щелочных слоях. Она нерастворима в воде, пропиленгликоле, глицерине, кислотах и щелочных слоях, но растворима в двуокиси углерода, бензоле, хлороформе, гексане и растительном масле и почти нерастворима в метаноле и этаноле. Это свойство может быть использовано для выбора подходящего экстракционного растворителя для экстракции грава-каротина из растений.

2 процесс экстракции грау-каротина

К числу распространенных методов экстракции грава-каротина относятся сверхкритическая экстракция CO2, ультразвуковая экстракция, микроволновая экстракция, экстракция органических растворителей, высокопроизводительная жидкостная хроматография и т.д.

2.1 сверхкритическая добыча CO2

Сверхкритическая экстракция CO2 является наиболее распространенным методом экстракции сверхкритической жидкости. Он использует отличную растворимость CO2 в конкретных условиях для разделения, извлечения и концентрации веществ и имеет преимущества, которые не могут быть сопоставимы с другими методами. Принцип экстракции и разделения сверхкритических жидкостей заключается в Том, что сверхкритические жидкости оказывают особое растворяющее воздействие на такие вещества, как жирные кислоты, алкалоиды, эфиры и пигменты. В этом процессе используется взаимосвязь между растворимостью сверхкритических жидкостей и их плотностью, т.е. влиянием давления и температуры на растворимость сверхкритических жидкостей. Она характеризуется высокой эффективностью и высокой доходностью.

Сверхкритическая добыча CO2 является новой технологией разделения и очистки, которая является нетоксичной и не загрязняет окружающую среду. Широко используется в пищевой и фармацевтической промышленности. Например, лю йинфен и другие успешно извлекали грау-каротин из порошка соленых водорослей, используя сверхкритическую экстракцию CO2. Результаты показали, что чем выше давление и температура экстракции, тем выше скорость экстракции. Условия обработки: рабочее давление 35мпа, температура 50°C. В этих условиях добыча грава-каротина превысила 90%, а содержание составило 14,4% [3].

Сверхкритическая добыча CO2 подходит не только для растений, но и для грибов. Например, Wang S.L. et al. использовали сверхкритическое извлечение CO2 для извлечения грава-каротина из красных дрожжей, результаты показали, что после того, как красные дрожжи были сорваны кислотной тепловой обработки, скорость извлечения может достичь 0,83% при оптимальных условиях извлечения определены: давление всасывания 30MPa, температура 40 β C, расход CO2 20kg/h, время извлечения 90min[4].

Сверхкритическая экстракция жидкости имеет такие преимущества, как отсутствие остатков растворителя, отсутствие загрязнения и низкие затраты на экстракцию. Он также избегает денатурации экстракта при высоких температурах, имеет высокую скорость теплопередачи, легкий температурный контроль, и в настоящее время является более идеальным методомИзвлечение грау-каротина.

2.2 ультразвуковая экстракция

Ультразвуковая экстракция является энергосберегающим и эффективным методом экстракции, который появился в последние годы. Для экстракции используется ультразвуковой растворитель. С помощью чередочного цикла положительного и отрицательного давления, возникающего при передаче ультразвуковой энергии при ультразвуковом действии, образуется кавитация между растворителем и образцом. В то же время специальные функции ультразвуковых волн, такие как дробление и перемешивание, разрушают клеточные стенки растений, позволяя растворителю проникать в экстракционную среду и проникать в клетки для извлечения целевого продукта. Экстракт фильтруется и центрифугируется, затем концентрируется под пониженным давлением и, наконец, высохнет, чтобы получить сырой экстракт грава-каротена.

Ультразвуковая экстракция является широко исследованным процессом экстракции. Например, сюн и другие лица использовали ультразвуковую экстракцию для извлечения грау-каротина из моркови и определяли ее содержание с использованием ПЖК в качестве показателя оценки. Оптимальный процесс, полученный с помощью однородного эксперимента, — это ультразвуковая мощность 60%, соотношение жидкости и твердого тела 15:1, время экстракции 60 мин, температура экстракции 40 градусов, экстракция в 3 раза [5]. Ультразвуковая экстракция имеет характеристики короткого времени экстракции, высокой урожайности и не требует нагрева, что делает его очень подходящим для экстракции грава-каротина.

Например, жаою жи и др. оптимизировали ультразвуковой экстракционный процесс каротиноидов из пшеничных саженцев и использовали колонну обмена оксида магния для отделения и очистки грау-каротина. Высокопроизводительная жидкостная хроматография была использована для градиентного элюляции, чтобы отделить и определить массовую концентрацию грава-каротина и его содержание в процессе очистки. Результаты показали, что оптимальными параметрами процесса ультразвуковой экстракции каротиноидов из пшеничных саженц являются соотношение жидкости к жидкости 1:50 (г/мл), нефтяной эфир: ацетон 95:5 (в/в), ультразвуковой мощностью 300 вт, временем экстракции 50 мин и тремя экстракциями при комнатной температуре, что дает содержание гравитационного каротина 4,86 мг/г [6].

Ультразвуковой метод имеет преимущества высокой эффективности экстракции, низкой температуры экстракции и широкой применимости. Полученный сырой продукт имеет мало примесей, а эффективные ингредиенты легко отделить и очистить. В последние годы исследования очагов ультразвуковой терапии были направлены в основном на оптимизацию технологических условий. В сочетании с другими методами, такими как высокопроизводительная жидкостная хроматография и ультразвуковые микроволны этанола, результаты будут еще лучше. Тем не менее, существует не так много исследовательских докладов по этому вопросу, и это должно привлечь внимание исследователей. Благодаря короткому циклу и простой работе ультразвуковой экстракции грава-каротина, коэффициент экстракции высок. Поэтому, как очень эффективный метод извлечения грава-каротина, он широко используется в промышленности в последние годы.

2.3 метод экстракции с помощью микроволн

Высокочастотные электромагнитные волны, возникающие в ходе микроволнового действия, ускоряют скорость диффузии экстракта в растворитель. В то же время высокоэнергетические микроволны приводят к быстрому росту температуры внутри клеток, увеличению теплового движения молекул и увеличению внутреннего давления клеток до максимального отрицательного давления, которое могут выдержать стенки клеток. Клетки распадаются в больших количествах, эффективные ингредиенты в клетках выпускаются из клеток. Кроме того, электромагнитное поле, создаваемое микроволнами, ускоряет рассеивание гравитационного каротина изнутри и снаружи, тем самым повышая урожайность.

Благодаря преимуществам быстрого нагрева, простоты работы, низкого потребления энергии и экономии растворителей, микроволновая экстракция занимает место в экстракции натуральных продуктов. Ван ин и др. использовали смесь этилацетата и абсолютного этанола в качестве экстракционного растворителя для экстракции грава-каротена из моркови с помощью микроволновой печи и изучали влияние соотношения жидкости к твердости, времени микроволновой связи и мощности микроволновой печи на скорость экстракции. Результаты показали, что оптимальными условиями процесса экстракции грава-каротины являются соотношение жидкости и твердого тела 1:5 (г/мл), время микроволновой связи 40 с и мощность микроволновой связи 400 вт. При оптимальных условиях добыча может достигать 47,8% [7]. Chen Lei et al. использовали микроволновую экстракцию для извлечения грава-каротина из вольфберри, а также проверяли растворитель для экстракции грава-каротина и изучали влияние микроволновой экстракционной энергии, времени экстракции, соотношения твердого и жидкого компонентов и температуры экстракции на скорость экстракции грава-каротина. Результаты показали, что оптимальным процессом микроволновой экстракции грава-каротена является: микроволновая мощность 400W, время 80s, температура 25 грава, соотношение твердого и жидкого 1:15. В этих условиях коэффициент извлечения грава-каротина составил 0,55% [8].

Микроволновая экстракция грава-каротина имеет преимущества энергосбережения и высокой эффективности, хорошей избирательности, экономии растворителей, высокого качества продукции, хорошей воспроизводимости и простоты оборудования. Однако экстракция с помощью микроволн имеет фатальный недостаток неконтролируемого повышения температуры. Если не работать должным образом, грау-каротин ухудшится. Поэтому микроволновая экстракция требует строгого контроля за работой, особенно за температурой. С развитием технологии автоматического управления в определенной степени улучшились температурные характеристики микроволновых реакторов, и микроволновая экстракция будет все шире использоваться для экстракции различных веществ.

2.4 метод экстракции органических растворителей

Метод экстракции органических растворителей основан главным образом на разнице в полярности между извлеченными компонентами сырья и физико-химическими свойствами сосуществующих примесей в соответствии с принципом подобных растворов. Органические растворители добавляются в сырье для обеспечения процесса массовой передачи активных ингредиентов, перемещающихся с поверхности или внутри ткани сырья на растворитель. Широко используется для извлечения водорастворимых пигментов, полисахаридов и т.д.

Использование принципа подобных растворов, подобных переносу активных ингредиентов, является наиболее эффективной особенностью экстракции растворителей. Например, чжан ян и другие использовали экстракцию растворителей для извлечения грау-каротина из порошка цветов белого лотоса. Они использовали однофакторные и ортогональные эксперименты для изучения влияния таких факторов, как время экстракции, растворитель экстракции, температура экстракции, соотношение жидкости к материалу и количество экстракций на скорость экстракции. Результаты показали, что оптимальными условиями экстракции грава-каротина из порошка белого лотоса были следующие: этилацетат в качестве органического экстракционного растворителя, время экстракции 180мин, 45 гравитация, соотношение жидкости и твердого твердого 1:6, время экстракции 2, скорость экстракции грава-каротина 679,864мкг/г [9].

Например, ван хайин и др. извлекли из водорослей грау-каротин. Изучив влияние экстракционного агента, температуры, времени и соотношения твердой жидкости на скорость экстракции грава-каротина, они пришли к выводу, что оптимальными условиями экстракции грава-каротина из сухого спирулинного порошка являются следующие: использование этилацетата в качестве экстракционного агента, соотношение твердой жидкости 1:10 (мг/мл), а также постоянная температурная обработка 65 грация в течение 6 ч. Скорость экстракции 0,85 мг/г [10].

Метод экстракции органических растворителей прост в использовании и недорогостоящий, однако коэффициент экстракции относительно низок. В настоящее время метод органического растворителя используется главным образом для экстракции природного грава-каротина, однако существуют проблемы, связанные с источником сырья, устаревшей технологией экстракции, высоким содержанием тяжелых металлов и серьезным ущербом, наносимым организму человека остатками органических растворителей. Это приводит к низкой экономической эффективности и затрудняет крупномасштабное производство.

Высокопроизводительная жидкостная хроматография, также известная как жидкостная хроматография высокого давления или высокоскоростная жидкостная хроматография, является важной отраслью хроматографии, которая использует жидкостную мобильную фазу и систему вливания высокого давления. Он использует нагнетательный насос высокого давления для закачки в хроматографическую колонку, содержащую стационарную фазу, подвижного компонента одного растворителя с различными характеристиками или смешанного растворителя с различными пропорциями, буферного раствора и т.д. Образец, подлежащий испытанию, вводят через впрыскивающий клапан и переносят в колонку в передвижной фазе. После разделения элементов в колонке они, в свою очередь, вводят детектор для обнаружения, тем самым обеспечивая анализ образца. Однако из-за сложности операции и высокой стоимости анализа жидкие хроматографии стоят дорого при покупке и обслуживании. Поэтому этот метод редко используется в промышленном производстве.

3. Перспективы на будущее

В обществе, где каждый ценит свое здоровье, многие выдающиеся свойства бета-каротина становятся все более очевидными, особенно с точки зрения клеточных антиоксидантов. Она стала одним из незаменимых сырьевых материалов в здравоохранении. Для людей, еда продуктов, богатых бета-каротин может достичь очень хорошего антиоксидантного эффекта. Поэтому добыча и очистка грау-каротина приобретает особое значение. Микроволновая экстракция имеет очевидные преимущества. Будущие исследования должны быть направлены на проведение дальнейших экспериментальных исследований и развитие и поощрение этого процесса. Высокопроизводительная жидкостная хроматография и сверхкритическая добыча CO2 ограничены высокими затратами и другими факторами и еще не готовы к промышленному производству. Однако сверхкритическая добыча CO2 может быть использована для производства грава-каротина с высокой степенью чистоты. Процесс экстракции органических растворителей является относительно зрелым, но постепенно прекращается из-за таких недостатков, как большое количество используемого растворителя и высокая вязкость экстракта.

В последние годы спрос на него- о, каротинВ области пищевых добавок, медицинского обслуживания, косметики и в других областях наблюдается рост. В настоящее время задача состоит в Том, чтобы найти подходящие методы для крупномасштабного промышленного производства, удовлетворяющего потребности людей#39;s требование о грау-каротине. Поэтому мы должны сосредоточиться на разработке изделий, связанных с производством гравитационных каротинов, одновременно укрепляя исследования по их безопасности для расширения сферы их применения. Считается, что с постоянным совершенствованием технологии добычи и очистки грау-каротин будет играть более важную роль.

Ссылки на статьи

[1] Chen Lei, Hou Hongbo, Li Ningning. Научно-исследовательский прогресс в производстве грава-каротина [J]. Современные сельскохозяйственные науки и технологии, 2011 (7): 362 — 363.

[2] ян юнцин, чжун сицион, чэнь хунсюй и др. Исследование прогресса природных каротеноидов в плодах Tribulus terrestris [J]. Наука о еде, 2012, 33 (15): 339~343.

[3] лю йинфэнь, синь найхон, лю хунгян и др. Исследования по применению сверхкритической технологии извлечения CO2 при добыче грау-каротина [J]. Инновационные технологии, 2011 (5): 14~16.

[4] ван силиу, у сяозун, ван хайсян и др. Экстракция красных дрожжей из грава-каротина с использованием сверхкритической технологии CO2 [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2011 (1), 32 (1): 4~6.

[5] сюн кэ, ся янбин, лю жун. Ультразвуковая расширенная экстракция процесса грава-каротина [J]. Наука и техника о продовольствии, 2008 (5): 160~163.

[6] цзяо южи, жай вейвей и др. Извлечение и очистка грава-каротина из семян пшеницы с высоким содержанием Селена [J]. Наука и техника о продовольствии, 2011 (22): 124 — 127.

[7] ван ин, чэнь ху, ван чживэй. Исследование и оптимизация микроволновой экстракции грава-каротина [J]. Прикладная химическая промышленность, 2011, 40(12): 2160~2162.

[8] чэнь лей, хоу хунбо, ли ниннинг и др. Исследование процесса извлечения грава-каротина из вольфберри [J]. Guangdong Chemical Industry, 2012, 39(1): 31~32.

[9] чжан ян, ши вэй, у янь и др. Оптимизация условий извлечения грава-каротина из порошка цветка белого лотоса [J]. Технология пищевых продуктов и ферментации, 2011, 49(3): 68 — 71.

[10] ван хайин, дю веймин, ли вен и др. Исследование по вопросу о процессе экстракции грава-каротина из сухого порошка спирулины [J]. Китайская еда и питание, 2010(6): 64-66.