CN100516143C - 栀子蓝色素的生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栀子蓝色素的生产工艺方法，其特征在于包括黑曲霉菌种制种、发酵、发酵液分离、渗透液呈色、喷雾干燥等步骤，得到栀子蓝色素固体粉末。采用谷氨酸或亮氨酸或其混合物作为显色剂，本发明的生产工艺简单，成本低、产率高，产品色价高。

Description

栀子蓝色素的生产工艺方法

技术领域

本发明属于一种天然色素的提取工艺方法，具体是一种从栀子苷母液中提取栀子蓝色素的生产工艺方法。

背景技术

栀子系传统中药，亦属我国卫生部颁布的第一批药食两用资源，具有护肝、利胆、降压、止血、清热、利寒、止泻等作用，在中医临床上常用于治疗黄疸型肝炎、扭挫伤、消化道出血、高血压、糖尿病、感冒高热等症。栀子果主要含有呈黄色的藏花素类、具有显著疗效的栀子苷类及多元酚等。从栀子果中可以提制多种色素，将它们用于食品着色，不仅色泽能与相应的合成色素媲美，而且还具有疗效作用。它安全、无毒、无副作用，是功能性的天然着色剂，该色素单独或与其他红黄品系的天然色素调和后能产生出一系列蓝绿变化的色调，可以应用于食品、医药、化妆品等领域以弥补天然蓝绿色素品种开发之不足，应用十分广泛。

目前国内栀子蓝色素的生产厂家很少，产量也不高。栀子蓝的生产工艺可以分为两大类：一步发酵法和两步发酵法。一步发酵法即是在发酵过程中同时完成栀子苷的水解和水解产物的显色；两步发酵法就是将栀子苷的水解产物显色分成两步，先水解，再显色。再对显色液进行分离纯化。到目前为止，高纯度的栀子蓝色素的生产仍停留在实验室规模上，工业生产上，栀子蓝色素的生产工艺都没有太多的沉积，一些研发机构只能生产出灰暗带绿的栀子蓝。总体上，国内生产的栀子蓝色素大多色价低、成本高，生产工艺不适合大规模工业化生产。因此，利用现代分离方法，探索栀子蓝色素新的生产工艺条件，获得高色价低成本栀子蓝色素产品将会具有良好的前景。

通过对现有理论和工艺的解读再加上自己的实践，申请人认为，要想生成出蓝色纯正明快的栀子蓝，必须解决三个方面的问题：(1)原料的精制。主要除去异栀子苷、α藏花素、杂环氨基酸、多元酚等不利于生成蓝色素的化学成分；(2)呈色反应条件的优化。对发酵温度、发酵pH值、发酵时间、显色剂添加量、显色时间和显色温度等条件进行优化，得到高色价的栀子蓝色素；(3)呈色后的保护措施。研究如何对发酵后失活的酶、剩余的氨基酸和单糖及紫外线等影响色价稳定性的因素进行控制，以保证栀子蓝色素的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种栀子蓝色素的生产工艺方法，应用新型发酵技术、膜分离技术和喷雾干燥技术相结合的方法，并通过优化工艺参数，有效的精制了原料、降低了有碍呈色反应的底物、调节了微生物酶系的分泌，生产成本低、产率高，产品色价高于国内水平。

该技术采用两步法生产栀子蓝色素，即先通过微生物发酵获得栀子苷的水解产物，再将水解产物与氨基酸进行呈色反应生成栀子蓝色素，最后利用膜分离进行纯化获得高色价的栀子蓝粉剂。

本发明的技术方案如下：

栀子蓝色素的生产工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、制种：黑曲霉菌种斜面培养，制备孢子悬液；

(2)、发酵：将孢子悬液和栀子苷母液加入发酵培养基中好氧发酵；

(3)、分离：将发酵液进行粗过滤后再经超滤膜分离收集渗透液，使渗透液中有效成分的分子量达到800以下；

(4)、呈色：按渗透液的0.8％-1.8％质量分数加入谷氨酸或亮氨酸或其混合物作为显色剂，75-83℃下保温4-6小时；PH值控制在6.5-8.0之间。

(5)、喷雾干燥：呈色液浓缩后喷雾干燥得到栀子蓝色素固体粉末。

所述的第(2)步骤中发酵培养基的组份为：麸皮1--2％；米糠1.5--3％；(NH₄)₂SO₄0.2％；KH₂PO₄ 0.1％；MgSO₄·7H₂O 0.05％；CaCl₂ 0.2％，其余为水；好氧发酵开始时，发酵液中栀子苷终浓度为3--4％；好氧发酵条件：30--34℃，42-48小时好氧发酵。

所述的第(4)步骤中，按渗透液的0.8％-1.2％质量分数加入谷氨酸或亮氨酸或者其任意混合物作为显色剂，80℃下保温5小时；PH值控制在6.5-7.5之间。

关键技术说明

发酵培养基的配方及发酵工艺参数：

培养基是发酵工艺的三要素之一，也是发酵工艺的核心机密，培养基中各组分对最后产品的质量有非常大的影响。该工艺的培养基及发酵参数可最大限度的提高栀子苷的水解速率并最小限度的干扰栀子蓝的呈色，有利于在降低生产成本的同时提高产品质量，带来可观的经济效益。

膜分离浓缩

膜分离技术是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的分离和浓缩的目的。

根据栀子苷水解产物与其它杂质的分子量、表观分子量和分子结构等性质的不同，通过改变膜孔径、膜材料、膜操作参数等达到对目标产物的分离、浓缩。通过膜处理的料液纯度高，含量可达20％以上。将膜分离应用于栀子苷水解产物的提取技术上，在节约能耗、提高品质、优化工艺等方面有着显著优势。

呈色反应条件

呈色反应是整个工艺的关键步骤，直接决定了最终产品的质量。呈色反应中包含了四个要素：氨基酸种类、反应温度、反应时间以及pH值。

栀子苷水解物和不同的氨基酸结合会呈现出一系列不同的显色反应，如亮蓝色、暗蓝色、蓝绿色甚至紫红色。反应温度、反应时间以及pH值对产品的色泽和稳定性也有不同程度的影响。因此，只有通过大量的正交试验才能最终得到本发明合适的呈色反应条件。

本发明的优点：

生产工艺简单，成本低、产率高，产品色价高。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

参见附图。

本发明生产工艺流程及工艺参数如下：

①发酵培养基：

麸皮1--2％；米糠1.5--3％；(NH₄)₂SO₄ 0.2％；KH₂PO₄ 0.1％；MgSO₄·7H₂O 0.05％；CaCl₂ 0.2％。

②菌种：黑曲霉

种子制备：出发菌株接种PDA斜面，置28℃培养4d待孢子长满。接种时以无菌水制成孢子悬液接入发酵培养基中。

③栀子苷处理：将栀子苷粉剂溶于水制成30％的母液，除菌，发酵开始前加入发酵培养基中至终浓度3--4％。

④发酵条件：30--34℃，48h好氧发酵。

⑤膜分离浓缩：将发酵液进行粗过滤处理后，经微滤、二级超滤和反渗透三级膜分离浓缩，使渗透液中有效成分的分子量达到800以下；

⑥呈色：按渗透液的1％质量分数加入谷氨酸或亮氨酸作为显色剂，80℃保温5h。

⑦喷雾干燥：进风温度为160℃。

表1  栀子蓝产品理化指标

项目	企业标准	本产品质量指标
			最大吸收波长入max，nm	595-605nm	595-605nm
色价：E<sub>1cm</sub><sup>1％</sup>595nm≥	60	70
			含水量：％≤	20.0	10
灰分：≤	1.0％	0.5％
			砷(以As计)mg/kg：≤	2	2
重金属(以Pb计)mg/kg：≤	30	30
			铅Pb mg/kg：≤	0.5	0.5

表2  栀子蓝产品微生物指标

项目	企业标准
		菌落总数/(cfu/g)≤	1000
大肠菌群/(MPN/100g)≤	30

致病菌(肠道致病菌和致病性球菌)	不得检出
		霉菌计数/(cfu/g)≤	50

Claims (3)

1、栀子蓝色素的生产工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、制种：黑曲霉菌种斜面培养，制备孢子悬液；

(2)、发酵：将孢子悬液和栀子苷母液加入发酵培养基中好氧发酵；

(3)、分离：将发酵液进行粗过滤后再经超滤膜分离收集渗透液，使渗透液中有效成分的分子量达到800以下；

(4)、呈色：按渗透液的0.8％-1.8％质量分数加入谷氨酸或亮氨酸或其混合物作为显色剂，75-83℃下保温4-6小时；pH值控制在6.5-8.0之间；

(5)、喷雾干燥：呈色液浓缩后喷雾干燥得到栀子蓝色素固体粉末。

2、根据权利要求1所述的栀子蓝色素的生产工艺方法，其特征在于所述的第(2)步骤中发酵培养基的组份为：麸皮1--2％；米糠1.5--3％；(NH₄)₂SO₄0.2％；KH₂PO₄0.1％；MgSO₄·7H₂O 0.05％；CaCl₂ 0.2％，其余为水；好氧发酵开始时，发酵液中栀子苷终浓度为3--4％；好氧发酵条件：30--34℃，42--48小时好氧发酵。

3、根据权利要求1所述的栀子蓝色素的生产工艺方法，其特征在于所述的第(4)步骤中，按渗透液的0.8％-1.2％质量分数加入谷氨酸或亮氨酸或者其任意混合物作为显色剂，80℃下保温5小时；pH值控制在6.5-7.5之间。

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