CN101948628A

CN101948628A - 一种高纯度降胭脂树橙的制备方法

Info

Publication number: CN101948628A
Application number: CN2010102707381A
Authority: CN
Inventors: 王辉; 樊书旗; 杨贵国
Original assignee: HEBEI FOOD ADDIITIVE CO Ltd
Current assignee: Hebei Zehua Biotechnology Co. Ltd.
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: CN101948628B

Abstract

本发明公开了一种高纯度降胭脂树橙的制备方法，将胭脂树种子加入乙醇或丙酮的水溶液中，搅拌、固液分离得到胭脂树橙提取液；提取液通过吸附树脂富集解吸；解吸液经浓缩，干燥，得到胭脂树橙结晶，在胭脂树橙结晶中加入乙醇-碱水溶液溶解后，调节pH值析出降胭脂树橙结晶，再经固液分离得到本发明。由于采用大孔吸附树脂富集，可去除大部分极性大的杂质，提高了提取液的澄清度和质量。解吸过程采用非连续梯度解吸法，低浓度的乙醇冲洗树脂柱可除去多糖和强极性杂质，采用高浓度的乙醇解吸，使解吸液质量大幅提高，有利于后续的结晶。经检测HPLC含量大于95％，收率达80％以上，为生产药用级原料提供了更加安全的技术保障，提取成本低，适用于工业化生产。

Description

一种高纯度降胭脂树橙的制备方法

技术领域

本发明属于植物化学技术领域，具体涉及从红木种子制备高纯度降胭脂树橙的方法。

背景技术

胭脂树橙(红木色素)是从热带植物胭脂树的种子假外种皮上提取得到的无毒无味的天然色素，它染着性好，可提供黄色、橘黄色、橘红色三种色调，不仅可作为日用品、食品、化妆品的着色剂广泛应用，且还具有一定的药理作用，在西方国家已经应用千年，是国际上通用的功能食用色素，通过了FAO/WHO和JECFA评审，其产品行销167个国家或地区。在我国也已被列入国家标准食品添加剂使用卫生标准(GB2760-1996)，国内也早已有众多商家在经营和使用红木色素。

目前，国外对天然色素的研究开发与应用力度更大。据估计，全球天然色素市场规模约为2.5亿美元(其中美国占1.0亿美元)，仿天然色素为1.9亿美元，市场年增长率约为5％～10％。在日本市场，天然色素已成为色素的主流。在1995年5月食品卫生法修改后的目录中，日本许可使用的天然色素有97种。天然色素市场规模达到200多亿日元，占食用色素市场的90％。我国食品行业是国民经济的支柱产业之一，每年的产值几千亿。现在食用色素还主要以合成色素为主，随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，食品中天然色素的比重将会越来越大。

从胭脂树成熟种子假种皮中提取的胭脂树橙色素，属类胡萝卜色素，其主要着色成分为降胭脂树橙(norbixin)及胭脂树橙(bixin)，它们均以顺反异构体形式存在于胭脂树种子的皮中。降胭脂树橙和胭脂树橙的结构分别如下：

目前，已有的降胭脂树橙制备工艺具有产物纯度低、收率低等诸多缺点。如日本专利JP60184566(1985)中描述了降胭脂树橙的提取方法。该方法是将胭脂树种子粉碎后加入pH值为12的NaOH溶液，搅拌后抽滤。滤液加入10％的H₂SO₄·H₂O溶液调pH值为6，放置析晶。得到60克色素。色素在80℃热风干燥5小时后，得到色素粉末色价为11200，含量在25％左右。该方法存在很多缺点：(1)由于直接采用碱水为提取溶剂，导致提取液中含有大量的糖、蛋白等极性大杂质；(2)提取液未经柱层析纯化，而是直接酸沉析晶，导致得到的降胭脂树橙纯度低。

我国对胭脂树色素的开发仍处于起步阶段，技术水平落后，由于资源、信息、技术等方面的限制，尽管有多家高校和科研院所对胭脂树橙色素有过研究，但研究水平和深度尚处于起步阶段，所得色素产品基本上都是粗品，限制了其应用范围。目前国内没有胭脂树橙进入商品化阶段的产品问世，完全信赖进口。因而，加快红木农业产业化开发研究工作，带动整个红木农业产业化链条有效运转，填补我国胭脂树橙产品的空白，成为当务之急。

发明内容

本发明旨在克服现有技术不足，提供一种从胭脂树种子中分离纯化制备高纯度降胭脂树橙的方法。

本发明目的是这样实现的：将胭脂树种子用有机溶剂提取，提取液加水分散后依次经吸附、解吸、浓缩、结晶、干燥，得到胭脂树橙纯品。再将胭脂树橙用醇-碱水溶解，酸化，沉淀结晶，干燥得到降胭脂树橙纯品。

本发明制备降胭脂树橙的方法包括下述步骤：

a.将胭脂树种子加入2～10倍量的乙醇或丙酮的水溶液中，在30℃～60℃条件下，搅拌0.5～2小时后固液分离得到胭脂树橙提取液；

b.将上述胭脂树橙提取液以1～3BV/h的吸附流速通过吸附树脂富集后用甲醇、丙酮或乙醇解吸剂解吸；

c.将上述解吸液在50～65℃条件下减压浓缩，当浓缩液体积为解吸液体积的1/40～1/60时，缓慢降温到-5℃～0℃，养晶10小时后再经固液分离得到胭脂树橙结晶；

d.在上述胭脂树橙结晶中加入10～50倍量的乙醇-碱水溶液搅拌溶解后，调节溶液pH值为9.0～12.0，得到降胭脂树橙转化液；

e.常温下用盐酸、磷酸或乙酸调节上述降胭脂树橙转化液pH值至2.5～5.0时，析出降胭脂树橙结晶，再经固液分离得到降胭脂树橙结晶。

其中，上述步骤a中提取温度优选为40℃～50℃，向红木种子中加入的乙醇或丙酮水溶液的溶剂，优选质量百分比浓度为60～70％的乙醇水溶液或60～70％的丙酮水溶液，该溶剂的用量最好为红木种子的4～6倍(重量/体积)，搅拌提取时间优选为1～2小时。

上述步骤b中所述的吸附树脂采用XAD-16、HZ801、D1300、CAD-40、X-5、D312、LX700或HZ818树脂。其中优选D312或HZ818树脂。其中解吸剂优选体积浓度为95％的乙醇水溶液，采用非连续梯度解吸法进行树脂解吸，吸附树脂用量为胭脂树橙提取液的0.05～0.3倍(重量/体积)，优选为0.1～0.2倍(重量/体积)。树脂柱高径比为2∶1～5∶1，优选为3∶1～4∶1，吸附流速优选1.5～2BV/h。

上述步骤c中所述的减压浓缩温度优选为55℃～60℃，浓缩液体积最好为解吸液体积的1/50～1/55时降温、固液分离。

上述步骤e所述的降胭脂树橙转化，转化溶剂的加入量为胭脂树橙结晶的10～50倍(重量/体积)，优选为20～30倍。转化溶剂乙醇-碱水溶液中的乙醇质量百分比为60～90％，优选为70～75％。碱水溶液为pH值为9.0～12.0的氢氧化钾、氢氧化钠、氨水或三乙胺水溶液，优选pH值为10.0～11.0的氢氧化钠水溶液。

本发明取得的技术进步：1、由于采用大孔吸附树脂富集胭脂树橙，因而可去除大部分极性大的杂质，提高了提取液的澄清度和质量。2、由于在解吸过程采用非连续梯度解吸法，低浓度的乙醇冲洗树脂柱可除去树脂吸附上的大部分多糖和强极性杂质，之后采用高浓度的乙醇解吸，使解吸液质量大幅提高，因而有利于后续的结晶。3、采用树脂结合结晶的工艺使胭脂树橙得到了行之有效的提取分离，并经过简单的转化，得到高纯度降胭脂树橙，HPLC含量大于95％，收率高达80％以上，为生产药用级原料提供了更加安全的技术保障，提取成本低，适用于工业化生产。

附图说明

图1为本发明降胭脂树橙液相色谱图。

具体实施方式

下述实施例仅用于阐述实现本发明的方法，不应理解为对本发明的限制。

本发明所使用的胭脂树橙种子采自云南。大孔树脂D312、HZ816、HZ801树脂为上海华震公司生产；大孔树脂X-5为安徽三星树脂厂生产；XAD-16为罗门哈斯公司生产；LX700树脂为西安蓝晓公司生产。

实施例1：将胭脂树种子加入2～10倍(v/w)量的乙醇或丙酮的水溶液中，即胭脂树种子以重量克或千克为计量单位，乙醇或丙酮的水溶液以体积升或毫升为计量单位，本实施例取胭脂树种子1000克(胭脂树橙含量为2.5％)，加入体积浓度60％的乙醇4000ml，40℃下搅拌1小时后过滤，所得胭脂树橙提取滤液加水稀释至乙醇浓度为50％时，以1BV/h的流速通过高径比为3∶1，装量为400ml的D312、XAD-16或X-5大孔树脂吸附柱进行胭脂树橙的捕获及富集，吸附流速控制在1.5～2BV/h，吸附后用体积浓度70％乙醇水溶液进行饱和树脂柱净化，除去大部分糖和其它极性大的杂质后，再用95％的乙醇水溶液(或甲醇或丙酮)采用非连续梯度解吸法进行树脂解吸，解吸流速控制在0.5BV/h，HPLC检测当有胭脂树橙流出时开始收集解吸液，解吸液中无胭脂树橙时解吸完毕，合并解吸液后在50～65℃条件下真空浓缩至解吸液体积的1/40～1/60时，此时胭脂树橙浓度为60g/l，缓慢降温到-5～0℃，养晶12小时后固液分离结晶液得到胭脂树橙滤饼，用石油醚洗涤滤饼1～2次后，在50℃～55℃条件下真空干燥滤饼，干燥时间4h～6h后，得到HPLC含量为97.5％的深红色胭脂树橙结晶20g。取其中10g胭脂树橙结晶，加入150ml质量百分比浓度为95％的乙醇，50mlpH值为10.0的氢氧化钠溶液，搅拌，待胭脂树橙完全溶解转化为降胭脂树橙后过滤，降胭脂树橙转化液加入盐酸调节pH值为3.0，放置结晶10小时后抽滤得到降胭脂树橙滤饼，用乙醇洗涤滤饼1～2次后，在50℃～55℃条件下真空干燥滤饼，干燥4h～6h后，得到HPLC含量为96.8％的深红色降胭脂树橙结晶9.1g，转化率为91.0％，有关液相色谱分析见图1。

实施例2：本实施例与实施例1不同之处是，取胭脂树种子10公斤(胭脂树橙含量为2.5％)，加入体积浓度65％的乙醇50L，45℃下搅拌1.5小时后过滤。所得胭脂树橙提取滤液加入水稀释至乙醇浓度为50％时，以1.5BV/h的流速通过高径比为4∶1，装量为7500ml的CAD-40或LX700大孔树脂树脂吸附柱进行胭脂树橙的捕获及富集，吸附流速控制在1.5～2BV/h，吸附后用70％乙醇水溶液进行饱和树脂柱净化，除去大部分糖和其它极性大的杂质后，再用95％的乙醇水溶液(或甲醇或丙酮)采用非连续梯度解吸法进行树脂解吸，解吸流速控制在0.5BV/h，HPLC检测有胭脂树橙流出时开始收集解吸液，解吸液中无胭脂树橙市解吸完毕，合并解吸液后在50～65℃条件下真空浓缩至解吸液体积的1/40～1/60时，此时胭脂树橙浓度65g/l，缓慢降温到-5～0℃，养晶12小时后固液分离结晶液得到胭脂树橙滤饼，用石油醚洗涤滤饼1～2次后，在50℃～55℃条件下真空干燥滤饼，干燥4h～6h后得到HPLC含量为98.2％的深红色胭脂树橙结晶205g。取其中100克胭脂树橙结晶，加入1920ml质量百分比浓度为95％的乙醇，580mlpH值为10.5的氢氧化钾溶液，搅拌，待胭脂树橙完全溶解转化为降胭脂树橙后过滤，降胭脂树橙转化液加入磷酸调节pH值为3.5，放置结晶10小时后抽滤得到降胭脂树橙滤饼，用乙醇洗涤滤饼1～2次后，在50～55℃条件下真空干燥滤饼，干燥4h～6h后，得到HPLC含量为97.3％的深红色降胭脂树橙结晶90.1g，转化率为90.1％。

实施例3：本实施例与实施例1不同之处是，取胭脂树种子100公斤(胭脂树橙含量为2.5％)，加入体积浓度70％的乙醇600L，50℃下搅拌2小时后过滤。所得胭脂树橙提取滤液加入水稀释至乙醇浓度为50％时，以2BV/h的流速通过高径比为4∶1，HZ818或HZ801或D1300大孔树脂装量为120L的吸附柱进行胭脂树橙的捕获及富集，吸附流速控制在1.5～2BV/h，吸附后用70％乙醇水溶液进行饱和树脂柱净化，除去大部分糖和其他极性大的杂质后，再用95％的乙醇水溶液(或甲醇或丙酮)采用非连续梯度解吸法进行树脂解吸，解吸流速控制在0.5BV/h，HPLC检测有胭脂树橙流出时开始收集解吸液，解吸液中无胭脂树橙市解吸完毕，合并解吸液后在50～65℃条件下真空浓缩至解吸液体积的1/40～1/60时，此时胭脂树橙浓度70g/l，缓慢降温到-5～0℃，养晶12小时后固液分离结晶液得到胭脂树橙滤饼，用石油醚洗涤滤饼1～2次后，在50℃～55℃条件下真空干燥滤饼，干燥4h～6h后得到HPLC含量为98.5％的深红色胭脂树橙结晶2.12kg。取其中1000克胭脂树橙结晶，加入23.7L质量百分比浓度为95％的乙醇，6.3LpH值为10.5的氨水溶液，搅拌，待胭脂树橙完全溶解转化为降胭脂树橙后过滤，降胭脂树橙转化液中加入乙酸调节pH值为4.0，放置结晶10小时后抽滤得到降胭脂树橙滤饼，用乙醇洗涤滤饼1～2次后，在50℃～55℃条件下真空干燥滤饼，干燥4h～6h后，得到HPLC含量为98.1％的深红色降胭脂树橙结晶912g，转化率为91.2％。

Claims

1.一种高纯度降胭脂树橙的制备方法，其特征在于它包括下述步骤：

c.将上述解吸液在50～65℃条件下减压浓缩，当浓缩液体积为解吸液体积的1/40～1/60时，缓慢降温到-5℃～0℃，养晶10小时后经浓缩、结晶、干燥，得到胭脂树橙结晶；

2.根据权利要求1所述的高纯度降胭脂树橙的制备方法，其特征在于上述步骤a中乙醇或丙酮水溶液的体积百分比浓度分别为60～70％。

3.根据权利要求1所述的高纯度降胭脂树橙的制备方法，其特征在于上述步骤b中所述吸附树脂采用XAD-16、HZ801、D1300、CAD-40、X-5、D312、LX700或HZ818树脂，所述解吸剂为甲醇、丙酮或体积百分比浓度为95％的乙醇。

4.根据权利要求1所述的高纯度降胭脂树橙的制备方法，其特征在于所述吸附树脂用量为胭脂树橙提取液的0.05～0.3倍，树脂柱高径比为2∶1～5∶1。

5.根据权利要求1所述的高纯度降胭脂树橙的制备方法，其特征在于所述乙醇-碱水溶液中的乙醇体积百分比浓度为60～90％，碱水溶液采用pH值为9.0～12.0的氢氧化钾、氢氧化钠、氨水或三乙胺水溶液。