CN102311980A - 一种制备天然栀子蓝色素的方法 - Google Patents

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尹燕
苏记
王晓云
蒋德生
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Abstract

本发明公开了一种制备天然栀子蓝色素的方法。包括菌悬液的制备、固体培养基的制备、微生物固体发酵、栀子蓝的制备，反应液大孔吸附树脂精制，精制液浓缩、灭菌、喷雾干燥等步骤。最终得到深蓝色固体粉末栀子蓝色素。本发明采用固体发酵技术，生产工艺简单，操作方面，投资小，成本低，得率高，所得产品色价高于160，具有良好的应用前景。

Description

一种制备天然栀子蓝色素的方法
技术领域
本发明属于天然色素制取技术领域，具体是涉及一种以栀子苷为底物，利用微生物固体发酵技术生产天然栀子蓝色素的方法。
背景技术
茜草科(Rubiaceae)植物栀子(Gardenia jasminoides Ellis)为传统中药，属卫生部颁布的第一批药食两用资源，具有泻火除烦、清热利尿、凉血解毒的功效，用于热病心烦、黄疽尿赤、血淋涩痛、血热吐衄、目赤肿痛、火毒疮疡，外用治扭挫伤痛。栀子在我国分布广泛、资源十分丰富，主要分布于江苏、安徽、江西、广东、广西、云南、河南、贵州、四川、湖北、福建、台湾等地。栀子主要含有环烯醚萜类、西红花酸类、有机酸酯类、黄酮类等成分，具有利胆、抗炎、镇痛、降压、抗病毒等作用。
随着我国食品工业的发展和人民生活水平的提高，对自身的健康要求也越来越高，因此食品安全问题也逐步成为焦点。色素在食品加工中应用非常广泛，一些人工合成色素由于安全问题备受争议，世界上许多国家禁止使用某些人工合成色素。因此，开发和利用安全无毒的天然色素日益受到全世界的重视。天然色素多为红、黄两类颜色，而在红、黄、蓝三原色中，天然蓝色素却很稀少，缺少了蓝色素就调配不出绿色、紫色、棕色等颜色，也就满足不了许多食品上的配色、着色需要。
现有技术中，天然栀子蓝色素的生产中微生物培养发酵主要采用液体深层发酵法，但该方法很难生产出色价高于140的产品。为此，研究开发一种能够得到高色价天然栀子蓝色素、并且便于工业化生产的加工方法就成为现有技术中亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新的天然栀子蓝色素制备方法，采用微生物固体发酵技术并结合大孔吸附树脂精制，以实现高色价天然栀子蓝色素的规模化生产。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
一种制备天然栀子蓝色素的方法，包括以下步骤：
(1)菌悬液的制备：米曲霉菌种用PDA培养基于28～33℃下活化，并制备成菌悬液；
(2)固体培养基的制备：麦麸中加入营养液以湿润麦麸，营养液用量为麦麸重量的1.5～2.0倍，搅拌均匀后于121℃下灭菌20min，冷却后得到所需的固体培养基，备用；所述的营养液的组成比例为：2.0～3.0％(NH4)2SO4，2.8～3.8％KH2PO4，0.008～0.010％MgSO4.7H2O，0.008～0.010％ZnSO4.7H2O和0.018～0.020％CaCl2，其余为水；
(3)微生物固体发酵：在制备好的固体培养基中加入4～5％的步骤(1)所得菌悬液，发酵培养96～108小时，培养温度为28～33℃；
(4)栀子蓝的制备：将栀子苷配制成含量为3.0～6.0％的水溶液，并加热至46℃，加入0.6～1.2％的步骤(3)所得固体发酵产物，在100～180r/min搅拌速度下、于40～50℃反应6小时后加入味精，添加量为栀子苷的50～70％，继续反应40～46小时后升温至80～90℃，保温2小时，然后冷却至室温，过滤；
(5)精制、干燥：步骤(4)所得滤液先用大孔吸附树脂进行精制，精制液浓缩，在90℃下保温30分钟，再经喷雾干燥后即得到所需的天然栀子蓝色素，喷雾干燥的进口温度160～190℃，出口温度65～80℃。
其中，步骤(5)所述的大孔吸附树脂为鲁抗立科的DM-2、罗门哈斯的XDA16、XDA16N、或是西安蓝晓的LSA-21、LSA-40。
本发明以栀子苷为底物，利用固体发酵技术，并采用大孔吸附树脂精制，制备得到的天然栀子蓝色素色价
Figure BDA0000080630360000031
其生产工艺简单，操作方便，投资小，成本低，得率高，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
制备天然栀子蓝色素，生产流程如图1所示。
(1)菌种及菌悬液的制备
将米曲霉菌种(购自云南省微生物研究所，编号ym3051)接种于PDA培养基上，于29～30℃下培养，待有大量褐色孢子生成后存放于0～5℃冰箱中保存。使用前用无菌生理盐水将活化好的菌株制成菌悬液，使其浓度为107～108cfu/mL。
(2)固体发酵培养基制备
将30g麦麸置于150mm的培养皿内，加入45mL营养液，混匀后于121℃下灭菌20min，冷却至30℃左右，备用。
营养液配方：2.3％(NH4)2SO4，3.0％KH2PO4，0.010％MgSO4.7H2O，0.010％ZnSO4.7H2O，0.020％CaCl2，其余为水。
(3)微生物固体发酵
固体培养基在超净工作台内接入菌悬液3.0mL，用预先灭菌的玻璃棒搅拌均匀，于30～31℃恒温培养箱中培养96小时。
(4)栀子蓝的制备
将含量为40％的栀子苷300g，配制成3000g溶液，平均分装于20个250mL三角烧瓶中，加热至46℃，向各瓶中分别加入1.5g步骤(3)中的固体发酵产物，置于恒温摇床内，在45℃、125～130r/min下反应6小时后，各加入3.0g味精，继续反应42小时，反应液用水浴加热至90℃，并保温2小时，然后冷却至室温，过滤，滤液合并。
(5)栀子蓝的精制
滤液用大孔吸附树脂LSA-21进行精制。
(6)喷雾干燥
精制液浓缩，于90℃下保温30分钟后进行喷雾干燥得到80.1g深蓝色固体粉末(喷雾干燥的进口温度160～190℃，出口温度65～80℃)。
实施例2
(1)菌种及菌悬液的制备
将米曲霉菌种接种于PDA培养基上，于31～32℃下培养，待有大量褐色孢子生成后存放于0～5℃冰箱中保存。使用前用无菌生理盐水将活化好的菌株制成菌悬液，使其浓度为107～108cfu/mL。
(2)固体培养基的制备
向1kg麦麸中加入2kg营养液并搅拌均匀，使其润湿，然后将润湿的麦麸装入不锈钢盘中，料层厚度约1.5cm，于121℃下灭菌20min，冷却至30℃左右，备用。
营养液配方：2.0％(NH4)2SO4，2.8％KH2PO4，0.008％MgSO4.7H2O，0.008％ZnSO4.7H2O，0.018％CaCl2，其余为水。
(3)微生物固体发酵
固体培养基于超净工作台内接入菌悬液150mL，用预先灭菌的玻璃棒搅拌均匀，于30～31℃恒温培养箱中培养108小时。
(4)栀子蓝的制备
在300L的发酵罐内，将含量为40％的栀子苷20kg，配制成200kg溶液，加热至46℃，加入1.6kg步骤(3)中的固体发酵产物，于42～45℃、175～180r/min反应6小时后，加入4kg的味精，继续反应45小时后加热至80℃，并保温2小时，然后冷却至室温，过滤。
(5)栀子蓝的精制
滤液用大孔吸附树脂DM-2进行精制。
(6)喷雾干燥
精制液浓缩，于90℃下保温30分钟后进行喷雾干燥得到6.1kg深蓝色固体粉末(喷粉进口温度160～190℃，出口温度65～80℃)。
对实施例1、2所得栀子蓝色素产品进行理化检测，其结果见表1。
表1栀子蓝色素产品的理化及微生物指标
Figure BDA0000080630360000051
由表1可知，采用本专利技术生产出的栀子蓝色素产品，其色价
Figure BDA0000080630360000052
均不低于160，明显比现有液体发酵法生产的栀子蓝色素的色价高；其他理化及微生物指标也达到食品添加剂相关的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种制备天然栀子蓝色素的方法，包括以下步骤：
(1)菌悬液的制备：米曲霉菌种用PDA培养基于28～33℃下活化，并制备成菌悬液；
(2)固体培养基的制备：麦麸中加入营养液以湿润麦麸，营养液用量为麦麸重量的1.5～2.0倍，搅拌均匀后于121℃下灭菌20min，冷却后得到所需的固体培养基，备用；所述的营养液的组成比例为：2.0～3.0％(NH4)2SO4，2.8～3.8％KH2PO4，0.008～0.010％MgSO4.7H2O，0.008～0.010％ZnSO4.7H2O和0.018～0.020％CaCl2，其余为水；
(3)微生物固体发酵：在制备好的固体培养基中加入4～5％的步骤(1)所得菌悬液，发酵培养96～108小时，培养温度为28～33℃；
(4)栀子蓝的制备：将栀子苷配制成含量为3.0～6.0％的水溶液，并加热至46℃，加入0.6～1.2％的步骤(3)所得固体发酵产物，在100～180r/min搅拌速度下、于40～50℃反应6小时后加入味精，添加量为栀子苷的50～70％，继续反应40～46小时后升温至80～90℃，保温2小时，然后冷却至室温，过滤；
(5)精制、干燥：步骤(4)所得滤液先用大孔吸附树脂进行精制，精制液浓缩，在90℃下保温30分钟，再经喷雾干燥后即得到所需的天然栀子蓝色素，喷雾干燥的进口温度160～190℃，出口温度65～80℃。
2.根据权利要求1所述的制备天然栀子蓝色素的方法，其特征在于：步骤(5)所述的大孔吸附树脂为鲁抗立科的DM-2、罗门哈斯的XDA16、XDA16N、或是西安蓝晓的LSA-21、LSA-40。
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