虾青素的提取纯化

[摘   要]本文对从虾加工废弃物中提取虾青素(Astaxanthin)的常用方法进行了评述。碱提法对环境污染严重，虾青素易被氧化成为虾红素(Astacene)；油溶法提取效率高，但提取物不易与高沸点的油分离；低沸点有机溶剂如二氯甲烷等是提取虾青素的有效溶剂，可借助蒸馏技术将溶剂循环利用；超临界萃取法可避免虾青素的降解，可得到高品质的产品。

[关键词]虾青素；虾红素；虾废弃物；提取；

虾青素，英文名Astaxanthin，CAS号472-61-7，中文别名：右旋胡萝卜素、反式胡萝卜素、虾红素、虾黄质、龙虾壳色素等；分子量：596.86，外观红色或深红色粉末。

虾青素大多为全反式结构，以游离态或酯的形式存在。它是自然界中分布广泛的一种叶黄素，纯品为暗紫棕色晶体，熔点 215～216℃。对热、氧、光敏感，具有独特的抗氧化功能和着色功能，且对环境友好、生物效价高，因此它的制备及其应用受到人们的青睐。

1. 虾青素的提取与纯化

虾青素一般有如下来源：从水产品加工废弃物中提取虾青素、利用藻类如雨生红球藻等生产虾青素、利用细菌如乳酸分支杆菌生产虾青素、利用法夫酵母发酵生产虾青素等。以甲壳加工的下脚料为原料提取虾青素是生产的主要途径之一，国内外在这方面均有大量的研究^[1]，且主要采用以下三种提取方法：碱提法、有机溶剂萃取法和超临界 CO2萃取法。

1.1  碱提法

甲壳加工下脚料中的虾青素是以结合蛋白的形式存在的。当用酸溶解甲壳上的 CaCO3后，再用碱法(NaOH＋Na2CO3)煮下脚料时，其中的蛋白质溶出，而与蛋白质结合的虾青素也随之溶出，从而达到提取虾青素的目的。Mikalsen 一开始报道了这种方法：将虾壳等置于沸碱液中使虾青素溶出，然后加酸沉淀或冷却将虾青素分离出来^[2]。丁纯梅等先将龙虾壳用 1 mol/L HCl 浸泡24 h，然后用 2 mol/L Na OH 回流10 h，过滤后滤液用酸调 p H 至2，析出沉淀，然后再过滤，沉淀物即为富含虾青素的提取物^[3]。

值得提及的是，碱提的过程需消耗大量的酸、碱，其废水对环境污染严重，而且虾青素通过在碱性环境下的高温处理，虾青素已被氧化成为鲜红色的虾红素。笔者的研究表明，碱提法所得到的不是虾青素而是虾红素或为虾青素的降解产物。因此，近几年来，人们研究了不用酸碱的方法，而用有机溶剂萃取法和超临界CO2萃取法。

1.2  有机溶剂萃取法

1.2.1  食用油萃取法

食用油为高沸点的酯类有机化合物。从虾青素的分子结构来看，虾青素为非极性化合物，故虾青素具有良好的脂溶性。此外，虾青素在油中还具有较好的热稳定性。油溶法所用的油脂主要为可食用油脂类，较常见的是大豆油，也可用鱼油。

油溶法的优点是产品制造不危险，提取效率高，而其缺点是提取物不易与高沸点的油分离，产品浓度不高，应用范围受到限制。若要进一步分离纯化，需采用分子蒸馏等工艺，分离成本高。

 1.2.2  低沸点有机溶剂萃取法

低沸点有机溶剂是一类提取虾青素的有效溶剂。由于选择的萃取剂沸点低，故可借助蒸馏技术将溶剂回收而循环利用，并可得到浓度较大的虾青素油。常见的溶剂有乙醇、氯仿、二氯甲烷等，不同的溶剂提取效果不同。

乙醇对人、畜没有毒，有研究者以它作为提取剂.但是，虾青素在乙醇等强极性溶剂中的溶解性差，为了提高效率，常需在高温条件下操作，而虾青素热稳定性差，这使得该方法的应用受到极大的制约。且试验发现，二氯甲烷为溶剂的提取过程中，虾青素在 60℃下结构仍稳定。由此可见，二氯甲烷作为虾青素的萃取剂比较好。为提高提取效率，可以采用减压回流提取的方法，提取时的温度可以控制在60℃左右。

1.3  超临界 CO2萃取法

超临界液体萃取由于其提取的产品具有纯度高、溶剂残留少、没有毒副作用等优点，越来越受到人们的关注。

超临界萃取技术与油溶法和有机溶剂法比较，该法可以避免虾青素的降解，得到高品质的产品，又可以有效地提取虾青素，但原料体积大，含量低，生产成本高，难适应于工业化生产。

2. 结论

以上就是几种提取纯化虾青素的方法，虾青素是一种在食品、保健品、医药和着色剂等诸多领域具有重要应用价值的物质，所以其需求量在各国日益增大；我国海虾养殖业发达，虾加工后的废弃物虾头等产量大，且高度集中，适合虾青素的生产，带动当地经济发展。

文献

[1] 姜启兴，夏文水．甲壳类加工下脚料中虾青素的提取研究［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] 丁纯梅，陶庭先，吴之伟．龙虾虾壳的综合利用(I)虾壳红色素的提取及其性质研究[J]．化学世界，1995，434(8)：444-445．

[4] 姜洪峰，钱俊青，杨兰花．甲壳素废水絮凝物中虾青素提取纯化[J]．浙江工业大学学报，2005，33(3)：324．

[5] 赵仪，陈兴才．木瓜蛋白酶在虾仁加工废弃物中提取虾青素的应用[J]．福州大学学报(自然科学版)，2006，34(3)：453-457．

[6] 宋光泉，阎杰，王荣辉，施进.天然虾青素的提取纯化及其应用 [J].广东化工，2007，34（11）：63-66.