虾蟹废弃物中虾青素的分离纯化研究进展

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1、虾蟹废弃物中虾青素的分离纯化研究进展摘要：概述了天然虾青素的来源和存在形式，并探讨碱提法、油溶法、有机溶剂萃取法、超临界CO2萃取、酶解法、亚临界流体萃取法等常用提取方法，对其效果进行评述。关键词：虾青素；存在形式；提取方法TheResearchProgressonSeparationandPurificationofAstaxanthinfromShrimpWastesAbstract:inthispaper,thesourcesandexistenceformsweresummarized.Andthecommonmethodswhi

2、chwereusuallyadoptedtoextractastaxanthinsuchasalkaliformulation,oilysolventmethod,organicsolventextraction,supercriticalCO2extraction,enzymolysismethodandSubcriticalfluidextractionhadbeendescribed.Keywords:actaxanthin;form;extractionmethod虾青素(Astaxanthin)分子式为Ｃ４０Ｈ５２Ｏ４，全称为３

3、,３’-二羟基-４,４’-二酮基-β,β’-胡萝卜素，是一种天然非维生素A源的类胡萝卜素[1]，它广泛存在于虾、蟹、鱼中，比类胡萝卜素更容易被人体吸收和积累。虾青素分子中存在长共轭不饱和双键,使得它的性质极不稳定。终端环结构上存在羟基和不饱和酮基以及羟基和酮基所构成的A-羟基酮[2]，使虾青素具有抑制肿瘤、抗氧化、抗癌变、增强免疫功能等多方面的生理作用，可用作抗癌变的预防治疗剂、抗衰老剂、食品着色剂等等，虾青素是一种具有很大发展前途的生物工程产品，在食品添加剂、水产养殖、化妆品、保健品和医药工业等诸多方面有着广阔的应用前景[3]。目前虾青

4、素的生产主要有化学合成和天然提取两种方式。化学合成的虾青素是３种不同构型的混合物，其中以3R，3S（右旋）为主，其稳定性和抗氧化活性明显低于天然虾青素，并且其价格昂贵，应用效果及生物安全性能等方面和天然虾青素也存在显著差异。目前国内外每年会产生大量虾蟹加工业的甲壳类废弃物，从甲壳类废弃料中提取回收虾青素成为生产天然虾青素的主要途径之一。甲壳动物（如虾及蟹）的壳内中的虾青素主要有3种存在形式：(1)蛋白质结合形式；(2)酯化形式；(3)游离态形式。其中游离态最不稳定，酯化形式存在最多，实际提取过程中主要是将酯化形式的虾青素进行有效分离纯化。

5、近年来，挪威等国家在处理过程中加入无机酸或有机酸，破坏虾青素与蛋白质或骨骼的部分结合，增加虾青素的释放量，回收率可以达到180μg/g，且纯度大大提高，但仍无法满足市场需求。1　天然虾青素的分离提纯用于甲壳类加工下脚料中提取回收虾青素的方法主要有五种：碱提法、油溶法、有机溶剂法、超临界CO2流体萃取法和酶法。1.1　碱提法天然虾青素大多与蛋白质结合，以类胡萝卜素蛋白结合物的形式存在。碱提法的原理是利用酸将其中的CaCO３溶解，再利用碱(NaOH+Na2CO3)将虾青素分离，从而将蛋白质溶出，达到提取虾青素的目的。李子江[4]等发现碳酸钠洗

6、涤浓度0.025g/mL，温度25℃，时间6min，虾青素的提取量为375μg/g。杜云建等[5]研究发现最佳的提取条件为固液比1B4(m:V)、氢氧化钠浓度0.5mol/L、提取温度50℃，该条件下虾青素的提取率为9.31%。牛生洋等[6]用无水乙醇作为提取剂，利用响应面法优化提取工艺后，最佳工艺参数为温度39.5℃，时间62min，pH值5.87，在此工艺下，虾青素含量较高，其OD500为0.44。近年来对酸碱提取虾青素的研究报道较少，主要是因为碱提法需要消耗大量的酸、碱，易造成环境污染；而且虾青素在碱性环境下经过高温处理很容易被氧化

7、为虾红素，导致颜色发生改变。1.2　油溶法虾青素是脂溶性物质，这为油溶法提取虾青素奠定了基础。所谓油溶法主要是采用可食用油脂提取，最常见的是大豆油，也可采用步鱼油、鲱鱼油、鳕鱼肝油等鱼油；相同的工艺条件下大豆油优于步鱼油和鲱鱼油的提取效果明显；此外油的种类、用量和提取温度都会影响虾青素的提取。油溶法提取虾青素虽然安全无毒，提取效率高；但浓度较低，需要采用柱层析方法进一步纯化；而且油提取温度一般较高(60-90℃),而较高的温度会影响虾青素的稳定性，因此该法提取虾青素的应用范围受到限制。1.3　有机溶剂萃取法虾青素分子结构中仅有两个羟基，却

8、存在大量的疏水基团，因此虾青素不溶于水而溶于有机溶剂，这一性质为有机溶剂萃取虾青素提供了基础。通常用有机溶剂提取后可将溶剂蒸发，从而将虾青素浓缩，得到浓度较大的虾青素油，同时溶剂也可回收循环利