CN102337043A

CN102337043A - 一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺

Info

Publication number: CN102337043A
Application number: CN2011102778343A
Authority: CN
Inventors: 申京宇; 尹花仙; 鲍诚; 汤海宾
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，是以冷冻紫甘薯为原料，经双酶法制得紫甘薯酶解液，之后用大孔树脂纯化，得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。本发明工艺流程简单，成本低，最终产品澄清透明，无薯味，纯度高，易于保存，色价相对较高。

Description

一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺

技术领域

本发明涉及一种紫甘薯花色苷的提取方法，属于天然食用色素的提取技术领域。涉及以冷冻紫甘薯为原料，采用α-淀粉酶和果胶酶进行双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺。

背景技术

20世纪初，随着毒理及生物学研究的不断深入，发现合成食用色素中，多数种类对人体都会产生不同程度的伤害，甚至具有致癌、致畸变等毒性作用，其中以偶氮类的致癌作用最明显。相较之下，天然食用色素不仅无毒副作用、色泽自然且兼具药用功效，因此日益受到人们的推崇。

天然食用色素种类繁多，其中备受人们关注，应用广泛的红紫色系列主要包括：辣椒红素、红曲红素、焦糖色素以及花色素等。

花色素是一类广泛存在于自然界植物中的水溶性色素，属于类黄酮化合物。在自然状态下，通常与糖通过糖苷键结合形成糖苷，称为花色苷。因其安全、色泽鲜亮自然、无特殊气味兼具抗氧化、保护肝脏等保健功效，受到广泛关注，现已投入工业化生产。

紫甘薯，花色苷含量高，易栽培，产量高，已成为获取天然花色苷的理想作物。因此，紫甘薯中花色苷的开发和利用成为一大研究热点。近年来，对紫甘薯花色苷提取方法的研究很多，包括溶剂提取法、发酵法、酶解法等。

申请公布号CN 101735646 A（申请号200910263045. 7）的中国专利文献公开了一种紫甘薯花色苷的分离提取方法：将新鲜紫甘薯清洗后打浆破碎;然后放入酸性乙醇水溶液中，采用超声波辅助浸提;浸提液经过滤、减压浓缩后，采用非极性大孔吸附树脂NKA吸附，用水洗杂，用酸性乙醇水溶液洗脱;洗脱液浓缩干燥得紫甘薯花色苷产品。申请公布号CN 101735644 A（申请号200910234497. 2）的中国专利文献公开了一种紫甘薯花色苷的提取方法。将紫甘薯进行微波烘烤置熟后，然置于酸性电解水中反复匀浆萃取，再经过滤、分离和干燥处理，制成花色苷粉末。公开号CN 101343298A（申请号200810054180.6）的中国专利文献涉及一种阳离子交换树脂二次纯化紫甘薯花色苷的制各方法，主要技术特点是以紫甘薯花色苷的一次精制产品作为原料，一次精制产品用阳离子交换树脂吸附、除杂、洗脱，冷冻干燥的方法获得二次精制紫甘薯花色苷产品。

但包括上述专利文献在内的现有的提取方法都存在各自的缺点，例如，酸化水溶液提取法会造成大量的废酸液排放，污染环境；发酵法工艺复杂，生产成本高，不利于大规模工业生产；单一酶提取法，提取效率低，产品色价很难提高，其提取率和产品色价都相对较低。本专利方法是对现有的提取方法研究比较后，得到的色素含量和色价都较高的提取方法。

发明内容

本发明的目的在于避免上述提取方法中的不足之处，采用经济、安全、高效、无污染的提取方法从紫甘薯中提取花色苷，充分利用紫甘薯资源，为食用色素行业提供一种新型的提取工艺。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，是以冷冻紫甘薯为原料，经双酶法制得紫甘薯酶解液，之后用大孔树脂纯化，得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所述的双酶法为依次使用α-淀粉酶和果胶酶进行酶解。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所述的双酶法具体步骤如下：

（1）冷冻紫甘薯去皮破碎，与水混合得混合液，加入异Vc钠、柠檬酸，护色40~60min；

（2）经糊化、打浆，调节pH至4.5~5.5，加入α-淀粉酶酶解后，再加入果胶酶继续酶解2~2.5h；

（3）离心（优选的离心转速为4000r/min）20~30min，90~95℃条件下灭酶10~20min；

（4）冷却后将pH调至2~3，制得紫甘薯酶解液。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所述的步骤（1）按料水比1:14~16（优选1:14.5-15.5）的比例将冷冻紫甘薯与水混合，得混合液。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所用异Vc钠的用量为混合液质量的0.1~0.2%（优选0.12~0.16%），所用柠檬酸的用量为混合液质量的0.4~0.5%（优选0.42~0.46%）。

前面所述的工艺，优选的方案在于：步骤（2）中所述的糊化条件为于70~76℃（优选72-75℃）下糊化5~10min（优选6-8min）。

前面所述的工艺，优选的方案在于：步骤（2）中所述的α-淀粉酶的规格为4~6U/g，在40~55℃下酶解1~1.5h后，再加入果胶酶继续酶解，所用果胶酶的规格为5~15U/g。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所述大孔树脂纯化使用AB-8型大孔树脂进行纯化。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所述大孔树脂纯化具体步骤是：将紫甘薯酶解液浓缩，采用AB-8型大孔树脂上样，用乙醇解析，解析液经浓缩后得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。

前面所述的工艺，优选的方案在于：所述大孔树脂纯化具体步骤是：将紫甘薯酶解液浓缩至花色苷浓度为0.2~0.3mg/mL，采用AB-8型大孔树脂，以1~2 mL/min的流速上样，用乙醇（优选使用pH 为3、质量浓度为60~70%的乙醇）以2~3 mL/min流速进行解析，解析液经浓缩后得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。

本发明涉及一种天然紫甘薯花色苷的酶法提取工艺，其特征是以冷冻紫甘薯为原料，经去皮破碎、护色糊化、打浆后、调至适宜pH及温度，依次加入α-淀粉酶，果胶酶进行酶解，酶解液经离心、灭酶、纯化、浓缩等工艺，得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。本发明工艺流程简单，成本低，最终产品澄清透明，无薯味，纯度高，易于保存，色价可达50。是一种良好的天然食用色素产品。

本发明与现有的紫甘薯花色苷提取工艺相比有如下优点：

1.工艺简便：采用α-淀粉酶和果胶酶进行双酶法提取工艺，虽然两种酶各自最适的酶解条件不同，但经研究得到了双酶法酶解的适中条件，使工艺大大简化，便于工业化生产。

2.安全无污染：采用水作为提取溶剂，避免了有机溶剂对花色苷结构的破坏，而且减少了废液排放带来的环境污染。

3.产品色价高：本发明创新的采用了双酶法提取紫甘薯中的花色苷，解决了单一酶法提取率和产品色价都相对较低的问题。

附图说明

图1为实施例1所得紫甘薯花色苷的紫外光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。实施例中所用设备或原料皆可从市场获得，比如所用α-淀粉酶购自北京奥博星生物技术有限责任公司，果胶酶购自帝斯曼食品有限公司。所用异Vc钠购自江西省德兴市百勤异Vc钠有限公司、柠檬酸自天津博迪化工股份有限公司，所用AB-8型大孔树脂为上海蓝季科技发展有限公司提供。

参照王智勇（《紫甘薯色素提取纯化工艺及性质研究》西南大学硕士学位论文 2008）的方法，对各实施例所得产品的花色苷含量和得率进行测定，得到的计算公式如下，花色苷含量： C=26.201A+0.0301，R²=0.9985；花色苷得率： W（mg/g）=C×V×10^-3/M，式中：C为花色苷含量，μg/mL；V为样液总体积，mL；M为紫甘薯取样量，g。

参照杨朝霞（《紫甘薯花色苷提取纯化工艺研究及组分分析》青岛大学硕士学位论文 2004）的方法，对产品色价进行测定，公式如下：色价=（A/M）×K，式中：A为吸光度值；M为样品质量，g；K为稀释倍数。

实施例1：一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，是以冷冻紫甘薯为原料，经双酶法制得紫甘薯酶解液，之后用大孔树脂纯化，得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。所述的双酶法为依次使用α-淀粉酶和果胶酶进行酶解。所述大孔树脂纯化使用AB-8型大孔树脂进行纯化。具体步骤是：

双酶法提取工艺为：选用冻藏的无病虫害及腐烂的紫甘薯，洗净后解冻，去皮破碎后，按料水比为1:14混合得到混合液，向混合溶液中加入占总重0.1%的异Vc钠、0.4%的柠檬酸，护色40min；将原料置于70℃条件下糊化5min；打浆后，将料液调至酶解所需pH4.5，加入4~6U/g的α-淀粉酶，在40℃条件下，酶解1h，再加入5~15U/g的果胶酶继续酶解2h。酶解后在4000r/min转速下，离心20min后，在90℃条件下，灭酶10min。冷却后，将酶解液pH调至2。

大孔树脂纯化工艺为：

酶解液经减压蒸馏，浓缩至花色苷浓度0.2mg/mL，采用AB-8型大孔树脂进行纯化，以1 mL/min流速上样，吸附饱和后，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液（pH=3）洗去极性较大的杂质后，用pH 3、质量浓度为60%的乙醇，以2 mL/min流速进行解析。解析液经浓缩后得到高纯度、高色价的紫甘薯花色苷浓缩液。

最终产品色价为51.23，花色苷浓度为14.92mg/ml，得率为2.08mg/g。

图1为所得紫甘薯花色苷的紫外光谱图，采用TU-1900双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司），由此可见，紫甘薯花色苷在297nm~298nm（苯甲酰基组成的交叉共轭体系）和326nm~334nm（桂皮酰基组成的交叉共轭体系）处分别有一个吸收峰，证明花色苷的酰基结构未被破坏。

实施例2：一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，基本步骤可参照实施例1，但与之不同的是：

双酶法提取工艺为：选用冻藏的无病虫害及腐烂的紫甘薯，洗净后解冻，去皮破碎后，按料水比为1:16混合，向溶液中加入占溶液总重0.2%的异Vc钠、0.5%的柠檬酸，护色60min；将原料置于76℃条件下糊化10min；打浆后，将料液调至酶解所需pH5.5，加入4~6U/g的α-淀粉酶，在55℃条件下，酶解1.5h，再加入5~15U/g的果胶酶继续酶解2.5h。酶解后在4000r/min转速下，离心30min后，在95℃条件下，灭酶20min。冷却后，将酶解液pH调至3。

大孔树脂纯化工艺为：

酶解液经减压蒸馏，浓缩至花色苷浓度0.3mg/mL，采用AB-8型大孔树脂进行纯化，以2 mL/min流速上样，吸附饱和后，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液（pH=3）洗去极性较大的杂质后，用pH 3、质量浓度为70%乙醇，以3 mL/min流速进行解析。解析液经浓缩后得到高纯度、高色价的紫甘薯花色苷浓缩液。

最终产品色价为51.32，花色苷浓度为15.01mg/ml，得率为2.22mg/g。

实施例3：一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，基本步骤可参照实施例1，但与之不同的是：

双酶法提取工艺为：选用冻藏的无病虫害及腐烂的紫甘薯，洗净后解冻，去皮破碎后，按料水比为1:14.5混合，向溶液中加入占溶液总重0.12%的异Vc钠、0.42%的柠檬酸，护色50min；将原料置于72℃条件下糊化6min；打浆后，将料液调至酶解所需pH5.0，加入4~6U/g的α-淀粉酶，在45℃条件下，酶解1.2h，再加入5~15U/g的果胶酶继续酶解2.2h。酶解后在4000r/min转速下，离心25min后，在92℃条件下，灭酶15min。冷却后，将酶解液pH调至2.5。

大孔树脂纯化工艺为：

酶解液经减压蒸馏，浓缩至花色苷浓度0.25mg/mL，采用AB-8型大孔树脂进行纯化，以1.5 mL/min流速上样，吸附饱和后，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液（pH=3）洗去极性较大的杂质后，用pH 3、 65%乙醇，以2.5 mL/min流速进行解析。解析液经浓缩后得到高纯度、高色价的紫甘薯花色苷浓缩液。

最终产品色价为51.31，花色苷浓度为14.98mg/ml，得率为2.33mg/g。

实施例4：一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，基本步骤可参照实施例1，但与之不同的是：

双酶法提取工艺为：选用冻藏的无病虫害及腐烂的紫甘薯，洗净后解冻，去皮破碎后，按料水比为1:15.5混合，向溶液中加入占溶液总重0.16%的异Vc钠、0.46%的柠檬酸，护色45min；将原料置于75℃条件下糊化8min；打浆后，将料液调至酶解所需pH5.5，加入4~6U/g的α-淀粉酶，在50℃条件下，酶解1.5h，再加入5~15U/g的果胶酶继续酶解2.5h。酶解后在4000r/min转速下，离心30min后，在92℃条件下，灭酶15min。冷却后，将酶解液pH调至3。

大孔树脂纯化工艺为：

酶解液经减压蒸馏，浓缩至花色苷浓度0.28mg/mL，采用AB-8型大孔树脂进行纯化，以1.8 mL/min流速上样，吸附饱和后，用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液（pH=3）洗去极性较大的杂质后，用pH 3、 68%乙醇，以2.8 mL/min流速进行解析。解析液经浓缩后得到高纯度、高色价的紫甘薯花色苷浓缩液。

最终产品色价为51.52，花色苷浓度为15.04mg/ml，得率为2.28mg/g。

Claims

1.一种双酶法提取紫甘薯花色苷的工艺，其特征在于：以冷冻紫甘薯为原料，经双酶法制得紫甘薯酶解液，之后用大孔树脂纯化，得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的双酶法为依次使用α-淀粉酶和果胶酶进行酶解。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述的双酶法具体步骤如下：

（3）离心（优选的，离心转速为4000r/min）20~30min，90~95℃条件下灭酶10~20min；

（4）冷却后将pH调至2~3，制得紫甘薯酶解液。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：所述的步骤（1）按料水比1:14~16（优选1:14.5-15.5）的比例将冷冻紫甘薯与水混合，得混合液。

5.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：所用异Vc钠的用量为混合液质量的0.1~0.2%（优选0.12~0.16%），所用柠檬酸的用量为混合液质量的0.4~0.5%（优选0.42~0.46%）。

6.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的糊化条件为于70~76℃（优选72-75℃）下糊化5~10min（优选6-8min）。

7.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的α-淀粉酶的规格为4~6U/g，在40~55℃下酶解1~1.5h后，再加入果胶酶继续酶解，所用果胶酶的规格为5~15U/g。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述大孔树脂纯化使用AB-8型大孔树脂进行纯化。

9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述大孔树脂纯化具体步骤是：将紫甘薯酶解液浓缩，采用AB-8型大孔树脂上样，用乙醇解析，解析液经浓缩后得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于：所述大孔树脂纯化具体步骤是：将紫甘薯酶解液浓缩至花色苷浓度为0.2~0.3mg/mL，采用AB-8型大孔树脂，以1~2 mL/min的流速上样，用乙醇（优选使用pH 为3、质量浓度为60~70%的乙醇）以2~3 mL/min流速进行解析，解析液经浓缩后得到高纯度的紫甘薯花色苷浓缩液。