CN103342669A - 一种提取天然牛磺酸的简易方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种提取天然牛磺酸的简易方法。其特征在于，它包括：原料预处理：将贝类清洗干净后，于高温下蒸煮，收集汤汁后浓缩；乙醇除杂：往所述浓缩汤汁中添加乙醇得到沉淀物和上清液；上清液浓缩得到浓缩液；结晶：往所述浓缩液中加入3～4倍体积的无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4℃静置结晶24h以上，经抽滤后将固形物烘干即得到牛磺酸粗晶体；如要提高牛磺酸的纯度，还可以根据需要进行一次或多次重结晶的步骤。采用本发明的方法，可有效利用贝类加工副产物，提高海洋资源利用率。本发明工艺简单、提取成本低、提取率高、节能环保。方法中用到的乙醇可以回收利用，有利于产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及海洋产品加工领域，更具体涉及一种从贝类蒸煮得到的汤汁中提取天然牛磺酸的方法。
背景技术
牛磺酸是一种含硫非蛋白质氨基酸，化学名为2﹣氨基乙磺酸，是人体所必需的营养素。研究表明，牛磺酸有增加细胞抗氧化、抗自由基损伤及抗病毒侵害的能力。它是良好的护肝剂，具有增加视力、促进大脑发育、解除疲劳、降低胆固醇、消炎、镇痛的作用，同时具有一定抗肿瘤活性。牛磺酸广泛添加于婴幼儿和老年人食品。随着人们生活水平的不断提高和对牛磺酸功能的逐渐认识，牛磺酸生产的市场潜力巨大，经济效益十分可观。
目前，牛磺酸的生产方法主要有人工合成法和生物提取法。人工合成法具有原料毒性大、工艺操作复杂、生产设备投资高、环境污染等问题。利用海洋产品加工副产物提取牛磺酸，不仅原料来源安全，还可提高海洋资源的利用率，减少环境污染。但是，由于生产工艺的原因，目前国际市场上天然提取的牛磺酸价格远高于化学合成品，因此，建立高效简便的天然牛磺酸生产工艺将具有巨大的社会效益和良好的经济效益。
目前，国内大多采用离子交换法提取天然牛磺酸。这个工艺需要大规模的设备，成本较高。而且离子交换树脂再生需要大量的酸和碱，对环境的污染大。因此，急需探索一种简易、成本低、节能环保的提取方法。
据中国渔业年鉴统计数据，2011年全国贝类产量约1180万吨。目前，贝类的加工方法主要是冷冻加工、蒸煮后冷冻、蒸煮后干制、蒸煮后腌制、蒸煮后罐制等，在加工过程中会产生大量汤汁。这些汤汁除少量被用于生产调味料外，大部分被作为废水排放。而汤汁中牛磺酸和游离氨基酸含量很高，急需开发一种将废弃汤汁利用起来的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单、成本低、废物利用、节能环保的牛磺酸提取方法。
为实现上述目的，本发明提供一种提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
原料预处理：将贝类清洗干净后，于高温下蒸煮，收集汤汁浓缩至固形物含量为5~10%后用于牛磺酸制备；
乙醇除杂：向所述浓缩汤汁中添加乙醇得到沉淀物和上清液，优选添加95 %乙醇至终浓度为50～80 %（v/v）；
上清液浓缩得到浓缩液；
结晶：往所述浓缩液中加入3～4倍体积无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4 ℃静置结晶24 h以上，抽滤烘干得到牛磺酸粗晶体。
本发明的方法还可以包括重结晶的步骤，具体为往所述牛磺酸粗晶体中加入2～5倍重量体积比的热水，溶解后加入活性炭搅拌，抽滤除去活性炭，得到的滤液加入3～4倍体积无水乙醇后置于4 ℃静置结晶24 h以上，抽滤烘干即得高纯度的牛磺酸晶体；任选的，可以重复一次以上重结晶步骤。该步骤可以根据对纯度的要求进行选择，可以一次重结晶，也可以根据纯度要求多次重结晶。
所述高温蒸煮温度为80-120 ℃蒸煮时间为20-60 min，优选100 ℃下蒸煮40 min。
所述原料预处理的汤汁浓缩至固形物含量为5~10%后用于牛磺酸制备。
所述乙醇除杂为往汤汁中添加乙醇至终浓度为50～80 %（v/v）后，室温放置2～4天或者70～80 ℃搅拌40～120 min，得到沉淀物和上清液；任选的，可以重复将沉淀物进行2～3次乙醇除杂操作以提高牛磺酸得率。
所述浓缩采用所述上清液用常压浓缩或减压浓缩法浓缩至可溶性固形物含量为40～60%，浓缩过程中，优先采用减压浓缩法浓缩，加热温度保持在70～80℃，真空度保持在-0.1~0.09 Mpa。
所述贝类包括蚬、文蛤、杂色蛤、牡蛎等。
本发明还保护根据本发明方法制备得到的牛磺酸。
本发明的方法中：
原料预处理，获取提取所需的原料汤汁。
乙醇除杂，除掉蛋白质、盐类和一部分多糖。
结晶和/或重结晶，除掉其他游离氨基酸，比如甘氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸。还除掉剩余的多糖。
解决现有天然牛磺酸提取工艺所用原料成本高、提取工艺需要大规模设备、成本高、会产生污染的问题。该提取工艺简单、提取成本低、提取率高、节能环保。
采用上述技术方案后，可有效利用水产品加工副产物，提高海洋资源利用率。本发明工艺简单、提取成本低、提取率高、环保。
本发明贝类蒸煮后得到的汤汁中含有大量蛋白质、强电解质盐类和多糖等杂质，采用乙醇除杂后，能有效去除蛋白质、盐类和多糖。所以本发明采用乙醇除杂。
本发明最突出的优点是工艺简单，不需要复杂的设备投入，只需要很简易的设备；本发明只需要用到乙醇，而且乙醇可以回收利用，生产成本低，更有利于产业化。本发明结晶一次可得到纯度为73%的牛磺酸，重结晶一次得到纯度为93%的牛磺酸。进一步增加重结晶的次数，可以达到98%以上的纯度。
本发明以贝类加工后的废弃汤汁为原料提取天然牛磺酸，能大大减少生产成本，有效提高水产品加工副产物的附加值。
附图说明
图1是牛磺酸标准品的HPLC检测图；
图2是纯度为92.92%的牛磺酸晶体HPLC检测图 。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1： 天然牛磺酸的提取
（1）原料预处理：将蚬清洗干净后，于80 ℃下蒸煮60 min，收集汤汁，将汤汁加热浓缩至固形物含量为8%后作为提取原料；
（2）乙醇除杂：取蚬浓缩汤汁150 mL，添加450 mL 95 %乙醇，在70 ℃下搅拌40 min，抽滤得到滤液和沉淀物。往得到的沉淀物中加入100 mL水和450 mL乙醇，70 ℃搅拌40 min，抽滤得到滤液和沉淀物。合并两次滤液得到上清液；
（3）浓缩：上清液用减压浓缩法浓缩至可溶性固形物含量为44.5 %。减压浓缩过程中，温度保持在70~80℃，真空度保持在-0.1~0.09 Mpa；
（4）结晶：往浓缩液中加入3倍体积无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4 ℃静置结晶24 h以上。抽滤烘干即得纯度为73.26 %的牛磺酸0.89 g。
纯度用HPLC检测：色谱柱：Discovery C18 流动相：甲醇-0.05mol/L 乙酸钠缓冲液（pH 5.3）(50:50) 流速：1 mL/min 进样量：20 μL 检测波长：330 nm 柱温：室温。
实施例2：天然牛磺酸的提取
（1）原料预处理：将文蛤进行吐沙与清洗后，于100 ℃下蒸煮40 min，收集汤汁，将汤汁加热浓缩至固形物含量为7%后作为提取原料；
（2） 乙醇除杂：取文蛤浓缩汤汁300 mL，添加900 mL 95 %乙醇，在70 ℃搅拌120 min,得到沉淀物和滤液。滤液用活性炭处理后得到上清液；
（3）浓缩：上清液用减压浓缩法浓缩至可溶性固形物含量为48%。减压浓缩过程中，温度保持在70~80℃，真空度保持在-0.1~0.09 Mpa；
（4）结晶：往浓缩液中加入3倍体积无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4 ℃静置结晶24 h以上。抽滤烘干即得纯度为79.04 %的牛磺酸1.25 g。
纯度用HPLC检测：色谱柱：Discovery C18 流动相：甲醇-0.05mol/L乙酸钠缓冲液（pH 5.3）(50:50) 流速：1 mL/min 进样量：20 μL 检测波长：330 nm 柱温：室温。
实施例3：天然牛磺酸的提取
（1）原料预处理：将杂色蛤进行吐沙与清洗后，于120 ℃下蒸煮20 min，收集汤汁，将汤汁加热浓缩至固形物含量为8%后作为提取原料；
（2）乙醇除杂：取杂色蛤浓缩汤汁600 mL，添加1800 mL 95 %乙醇，在70 ℃搅拌40 min，得到沉淀物和上清液；
（3）浓缩：上清液用减压浓缩法浓缩至可溶性固形物含量为45.5 %。减压浓缩过程中，温度保持在70~80℃，真空度保持在-0.1~0.09 Mpa；
（4）结晶：往浓缩液中加入3倍体积无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4 ℃静置结晶24 h以上。抽滤烘干即得牛磺酸粗晶体1.31 g；
（5）重结晶：往烘干的牛磺酸粗晶体1.31 g中加入5倍（g/mL）80℃的热水溶解后加入活性炭搅拌，抽滤除去活性炭。得到的滤液加入3倍体积无水乙醇后置于4 ℃静置结晶24 h以上。抽滤烘干即得纯度为92.92%的牛磺酸晶体0.54 g。
纯度用HPLC检测：色谱柱：Discovery C18 流动相：甲醇-0.05mol/L 乙酸钠缓冲液（pH 5.3）(50:50) 流速：1mL/min 进样量：20μL 检测波长：330nm 柱温：室温。
图2是牛磺酸晶体的HPLC检测图；图1是牛磺酸标准品（Sigma公司）的HPLC检测图。从图中可以看出：图1中牛磺酸标准品的出峰时间为5.796 min，图2中牛磺酸的出峰时间为5.803 min，并且图2没有杂峰，说明得到的晶体是高纯度的牛磺酸。
实施例4：天然牛磺酸的提取
（1）原料预处理：将牡蛎清洗干净后，于100 ℃下蒸煮40 min，收集汤汁，将汤汁加热浓缩至固形物含量为9%后作为提取原料；
（2）乙醇除杂：取牡蛎浓缩汤汁1500 mL，添加4.5 L 95 %乙醇，室温放置3天，分离得到沉淀物和上清液；
（3）浓缩：上清液用减压浓缩法浓缩至可溶性固形物含量为46 %。减压浓缩过程中，温度保持在70~80℃，真空度保持在-0.1~0.09 Mpa；
（4）结晶：往浓缩液中加入3倍体积无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4 ℃静置结晶24 h以上。抽滤烘干即得牛磺酸粗晶体16.96 g；
（5）重结晶：往烘干的牛磺酸粗晶体16.96 g中加入3倍（g/mL）80℃的热水，溶解后加入活性炭搅拌，抽滤除去活性炭。得到的滤液加入3倍体积无水乙醇后置于4 ℃静置结晶24 h以上。抽滤烘干即得纯度为90.46%的牛磺酸晶体6.43 g。
重复重结晶步骤两次，得到纯度为98.3%的牛磺酸晶体1.93 g。
纯度用HPLC检测：色谱柱：Discovery C18 流动相：甲醇-0.05mol/L 乙酸钠缓冲液（pH 5.3）(50:50) 流速：1 mL/min 进样量：20 μL 检测波长：330 nm 柱温：室温。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
原料预处理：将贝类清洗干净后，于高温下蒸煮，收集汤汁，将其浓缩至固形物重量含量为5~10%；
乙醇除杂：向所述汤汁添加乙醇得到沉淀物和上清液，优选添加浓度为95 %以上的乙醇至终浓度为50～80 %（v/v）；
将上清液浓缩得到浓缩液；
结晶：往所述浓缩液中加入3～4倍体积无水乙醇后立即抽滤除杂，滤液置于4 ℃静置结晶24 h以上，经抽滤后将固形物烘干即得到牛磺酸粗晶体。
2.权利要求1的提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，还包括重结晶的步骤，具体为往所述牛磺酸粗晶体中加入2～5倍重量体积比的70-80 ℃热水，溶解后加入活性炭搅拌，抽滤除去活性炭，得到的滤液加入3～4倍体积无水乙醇后置于4 ℃静置结晶24 h以上，经抽滤后将固形物烘干即得高纯度的牛磺酸晶体；任选的，可以重复一次以上重结晶步骤。
3.权利要求1或2的提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，所述高温蒸煮温度为80-120 ℃，蒸煮时间为20-60 min，优选100 ℃下蒸煮40 min。
4.权利要求1或2的提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，所述乙醇除杂为往汤汁中添加乙醇至终浓度为50～80 %（v/v）后，室温放置2～4天或者70～80 ℃搅拌40～120 min，得到上清液和沉淀物；任选的，可以重复将沉淀物进行2～3次乙醇除杂操作以提高牛磺酸得率。
5.权利要求1或2的提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，所述浓缩采用所述上清液用常压浓缩或减压浓缩法浓缩至可溶性固形物含量为40～60%，浓缩过程中，加热温度保持在70～80℃，真空度保持在-0.1~0.09 Mpa。
6.权利要求1或2的提取天然牛磺酸的方法，其特征在于，所述贝类包括蚬、文蛤、杂色蛤、牡蛎等。
7.权利要求1-6任一所述方法制备得到的牛磺酸。
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