摘要: 本發(fā)明公開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下快速聚集的特性，在破乳后的分離過程中，該磁性納米材料能夠在外加磁場作用下迅速聚集，極大地加速了兩相分離過程，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，控制晶體的生長速度和粒度，將提高結(jié)晶效率和產(chǎn)品質(zhì)量，滿足不同應(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，使用去離子水和無水乙醇交替對(duì)沉淀物進(jìn)行洗滌，每次洗滌后通過外加磁場將沉淀分離出來，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，將它們加入到無水乙醇中，控制反應(yīng)體系的溫度，隨后開啟攪拌進(jìn)行攪拌，得到咪唑類離子液體，接著，向咪唑類離子液體中加入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)萬壽菊鮮花作為原料進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的萬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下快速聚集的特性，在破乳后的分離過程中，該磁性納米材料能夠在外加磁場作用下迅速聚集，極大地加速了兩相分離過程，使分離操作更加便捷高效，通過選取N-甲基咪唑和鹵代烷烴反應(yīng)制備咪唑類離子液體，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，通過外加磁場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，為晶體的生長提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)，通過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，這種特異性的引導(dǎo)作用，能夠有效控制晶體的生長方向和速度，避免了晶體的無序生長，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)晶過程，在結(jié)晶溶液達(dá)到過飽和狀態(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，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。