摘要: 本發(fā)明公開(kāi)了一種葉黃素和玉米黃素聯(lián)產(chǎn)的塔式萃取設(shè)備與工藝，本發(fā)明涉及天然產(chǎn)物提取及分離技術(shù)領(lǐng)域，將氯化鐵和氯化亞鐵加入到去離子水中，將溶液加熱，加熱完成后開(kāi)啟攪拌裝置進(jìn)行攪拌，攪拌完成后加入氨水，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)采用共沉淀法制備四氧化三鐵磁性納米粒子作為磁性納米材料，使其具備在外加磁場(chǎng)下快速聚集的特性，在破乳后的分離過(guò)程中，該磁性納米材料能夠在外加磁場(chǎng)作用下迅速聚集，極大地加速了兩相分離過(guò)程，使分離操作更加便捷高效，當(dāng)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象時(shí)，破乳劑中的表面活性離子液體迅速降低界面張力，促使乳化結(jié)構(gòu)快速瓦解，不僅顯著提高了萃取效率，還能有效避免對(duì)葉黃素和玉米黃素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生不良影響。

葉黃素，又稱(chēng)植物黃體素，是一種廣泛存在于蔬菜、花卉、水果等植物中的天然色素，它具有強(qiáng)大的抗氧化性能，能夠保護(hù)細(xì)胞免受自由基的損傷，在人體中，葉黃素主要積累在視網(wǎng)膜黃斑區(qū)域，可有效過(guò)濾藍(lán)光，預(yù)防視網(wǎng)膜、黃斑疾病的發(fā)生，對(duì)眼睛健康起著至關(guān)重要的作用，玉米黃素與葉黃素結(jié)構(gòu)相似，具有相近的生理功能，它也是一種高效的抗氧化劑，能減少氧化應(yīng)激對(duì)身體的損害，在眼部保健方面，玉米黃素與葉黃素協(xié)同作用，共同維護(hù)視網(wǎng)膜的健康，在食品領(lǐng)域，玉米黃素可作為天然色素使用，并且因其良好的穩(wěn)定性和安全性，受到越來(lái)越多食品企業(yè)的青睞，在醫(yī)藥領(lǐng)域，研究表明玉米黃素對(duì)某些慢性疾病的預(yù)防和治療具有潛在作用，如對(duì)心血管疾病的預(yù)防等；

現(xiàn)有技術(shù)存在一定的缺陷，首先，在液-液萃取體系中容易出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，乳化會(huì)導(dǎo)致萃取相和萃余相難以分離，降低萃取效率，增加后續(xù)處理難度，目前常用的破乳方法如加熱、離心等效果有限，且可能會(huì)對(duì)葉黃素和玉米黃素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生不良影響，若能開(kāi)發(fā)一種新型的高效破乳劑，能夠快速、溫和地消除乳化現(xiàn)象，使兩相順利分離，同時(shí)不影響目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量，將對(duì)萃取工藝有極大的改進(jìn)，其次就是在葉黃素和玉米黃素的結(jié)晶過(guò)程中，現(xiàn)有的方法往往難以獲得理想的晶體形態(tài)和粒度分布，自發(fā)結(jié)晶可能會(huì)導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)緩慢、晶型不規(guī)則，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和后續(xù)加工性能，若能制備一種新型的晶種誘導(dǎo)劑，能夠有效地引導(dǎo)葉黃素和玉米黃素形成規(guī)則、均勻的晶體，控制晶體的生長(zhǎng)速度和粒度，將提高結(jié)晶效率和產(chǎn)品質(zhì)量，滿(mǎn)足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品晶體形態(tài)的要求，為此，我們提出一種葉黃素和玉米黃素聯(lián)產(chǎn)的塔式萃取設(shè)備與工藝。

一種葉黃素和玉米黃素聯(lián)產(chǎn)的塔式萃取工藝，其特征在于，所述塔式萃取工藝包括以下具備步驟：

步驟一、將氯化鐵和氯化亞鐵緩慢加入到去離子水中，將溶液進(jìn)行加熱，加熱完成后開(kāi)啟攪拌裝置進(jìn)行攪拌，攪拌完成后加入氨水，同時(shí)加入聚乙烯吡咯烷酮，持續(xù)攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，使用去離子水和無(wú)水乙醇交替對(duì)沉淀物進(jìn)行洗滌，每次洗滌后通過(guò)外加磁場(chǎng)將沉淀分離出來(lái)，最后將分離出的沉淀放置在真空干燥箱中干燥，得到磁性納米材料；

步驟二、取N-甲基咪唑和溴代十二烷作為原料，將它們加入到無(wú)水乙醇中，控制反應(yīng)體系的溫度，隨后開(kāi)啟攪拌進(jìn)行攪拌，得到咪唑類(lèi)離子液體，接著，向咪唑類(lèi)離子液體中加入1-丁基-3-甲基咪唑?qū)妆交撬猁}繼續(xù)進(jìn)行攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完成后，向體系中加入氟化鈉繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去乙醇，得到表面活性離子液體；

步驟三、將制備好的磁性納米材料與表面活性離子液體進(jìn)行混合，然后加入去離子水，再加入海藻酸鈉溶液，將混合體系轉(zhuǎn)移至超聲儀中進(jìn)行超聲分散處理，使磁性納米材料與表面活性離子液體均勻分散在水中，得到破乳劑；

步驟四、稱(chēng)取對(duì)苯二甲酸將其溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，配制成對(duì)苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液，另取硝酸鋅溶解在去離子水中，得到硝酸鋅溶液，然后進(jìn)行攪拌處理，將硝酸鋅溶液緩慢滴加到對(duì)苯二甲酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，同時(shí)加入2,5-噻吩二甲酸作為第二有機(jī)配體，滴加完畢后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，隨后使用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇依次對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌，每次洗滌后離心分離，最后將產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理，得到金屬有機(jī)框架材料；

步驟五、選取金屬有機(jī)框架材料和β-胡蘿卜素衍生物，將它們加入到含有1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和1,3-二環(huán)己基碳二亞胺以及二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮的混合溶劑中，隨后對(duì)其進(jìn)行攪拌反應(yīng)，使β-胡蘿卜素衍生物與金屬有機(jī)框架材料通過(guò)共價(jià)鍵發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至離心管中進(jìn)行離心處理，隨后收集沉淀，并用二甲基亞砜洗滌沉淀，得到晶種誘導(dǎo)劑；

步驟六、對(duì)萬(wàn)壽菊鮮花作為原料進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的萬(wàn)壽菊原料投入塔式萃取設(shè)備中，選擇乙酸乙酯和正丁醇混合溶劑作為萃取劑進(jìn)行萃取，在萃取過(guò)程中，向乳化體系中加入破乳劑，輕輕攪拌均勻后靜置，然后施加外加磁場(chǎng)使破乳劑快速分離，同時(shí)，在萃取體系中通入二氧化碳?xì)怏w，萃取完成后，對(duì)萃取相進(jìn)行處理，使其達(dá)到結(jié)晶的過(guò)飽和狀態(tài)，接著向溶液中加入晶種誘導(dǎo)劑后繼續(xù)進(jìn)行攪拌，使葉黃素和玉米黃素形成規(guī)則、均勻的晶體，隨后進(jìn)行過(guò)濾操作，采用微孔濾膜進(jìn)行減壓抽濾，將晶體與母液分離，最后進(jìn)行干燥操作，得到高純度的葉黃素和玉米黃素產(chǎn)品，完成整個(gè)聯(lián)產(chǎn)塔式萃取及結(jié)晶工藝。

采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明通過(guò)采用共沉淀法制備四氧化三鐵磁性納米粒子作為磁性納米材料，使其具備在外加磁場(chǎng)下快速聚集的特性，在破乳后的分離過(guò)程中，該磁性納米材料能夠在外加磁場(chǎng)作用下迅速聚集，極大地加速了兩相分離過(guò)程，使分離操作更加便捷高效，通過(guò)選取N-甲基咪唑和鹵代烷烴反應(yīng)制備咪唑類(lèi)離子液體，再與含磺酸基的化合物反應(yīng)，得到具有獨(dú)特陰陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)的表面活性離子液體，這種結(jié)構(gòu)賦予了表面活性離子液體強(qiáng)大的降低界面張力的能力，使其對(duì)乳化體系具有更強(qiáng)的破壞作用，相較于傳統(tǒng)破乳劑，該表面活性離子液體能夠更迅速、徹底地破壞乳化結(jié)構(gòu)，大大提高破乳效率，將磁性納米材料與表面活性離子液體進(jìn)行復(fù)配，制備出破乳劑，在葉黃素和玉米黃素的液-液萃取中，當(dāng)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象時(shí)，破乳劑中的表面活性離子液體迅速降低界面張力，促使乳化結(jié)構(gòu)快速瓦解，而且，借助磁性納米材料的特性，通過(guò)外加磁場(chǎng)可使破乳劑快速聚集分離，不僅顯著提高了萃取效率，還能有效避免對(duì)葉黃素和玉米黃素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)產(chǎn)生不良影響，確保了產(chǎn)品的高品質(zhì)；

2.本發(fā)明通過(guò)選取對(duì)苯二甲酸和硝酸鋅為原料制備金屬有機(jī)框架材料，使其具備高度有序的孔道結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)為葉黃素和玉米黃素分子提供了豐富的吸附位點(diǎn)，能夠大量吸附目標(biāo)分子，為晶體的生長(zhǎng)提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)，通過(guò)將與葉黃素和玉米黃素結(jié)構(gòu)相似的β-胡蘿卜素衍生物與金屬有機(jī)框架材料進(jìn)行偶聯(lián)，由于生物小分子與目標(biāo)分子具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和相互作用模式，使得生物小分子能夠特異性地引導(dǎo)葉黃素和玉米黃素分子在孔道內(nèi)有序排列生長(zhǎng)，這種特異性的引導(dǎo)作用，能夠有效控制晶體的生長(zhǎng)方向和速度，避免了晶體的無(wú)序生長(zhǎng)，將偶聯(lián)生物小分子的金屬有機(jī)框架材料作為晶種誘導(dǎo)劑應(yīng)用于葉黃素和玉米黃素的結(jié)晶過(guò)程，在結(jié)晶溶液達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)后加入該誘導(dǎo)劑，在其作用下，葉黃素和玉米黃素分子能夠在孔道內(nèi)有序生長(zhǎng)，形成粒度均勻、晶型良好的晶體，相較于傳統(tǒng)結(jié)晶方式，該晶種誘導(dǎo)劑顯著提高了結(jié)晶效率，減少了晶體生長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)，獲得的高質(zhì)量晶體提升了產(chǎn)品的品質(zhì)，滿(mǎn)足了不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)w形態(tài)和質(zhì)量的嚴(yán)格要求。