CN102352121A - 一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于黑色素的提取方法，更具体地说，涉及一种从黑糯玉米中提取黑色素的方法，是以整穗干黑糯玉米为原料，先采用弱极性溶剂进行脱脂，后用0.05mol/HCL溶液以样品与浸提剂比为1∶12浸提12h，在60℃下二次浸提后，在温度为60℃、真空度为0.9Mpa条件下减压浓缩少量，加水溶解，通过大孔树脂纯化后，先用蒸馏水洗脱至无色后，用50％～70％浓度的乙醇溶液做为洗脱剂进行洗脱，所得到的乙醇洗脱液经减压浓缩得浸膏，干燥后得到黑色素成品。所得黑色素纯度比提纯成有明显提高，提取率可达到9.62％。本发明不仅得到纯度较好的黑色素，制备方法科学合理，简单易行，同时变废为宝，解决了玉米芯废弃物的处理问题，提供了玉米芯的新用途。

Description

一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法

【技术领域】

本发明属于黑色素的提取方法，更具体地说，涉及一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法。

【背景技术】

黑糯玉米是特色的玉米品种，质地柔软口感细腻、香味浓厚，含钙、镁等多种矿质元素，还含有丰富的天然黑色素，具有极高的营养保健价值，从黑糯玉米整穗和籽粒果皮中提取的天然黑色素，是纯天然黄酮类化合物，属花色苷色素，为水溶性。该色素在人体内具有抗氧化、清除自由基的作用，具有增强人体免疫力、抗衰老、软化血管、防癌抗癌等功能。该色素与亚硝酸比在1∶3时，能抑制99％的亚硝酸致癌物得形成。

目前国内外市场对天然色素需要量日益增加，每年呈4％～5％的增长速速。尽管合成色素色泽鲜艳、着色力强、性质稳定，但合成色素无营养，存在化学毒性。从营养保健效果看，黑糯玉米的色素为新产品，适于作食品添加剂，综合经济效益高，出口竞争力强，产品供不应求，因而具有合成色素无法比拟的功效和市场开发前景。

《食品科学》(2009，Vol.30，No.04，103页)公开了一篇论文《超级黑糯玉米色素提取及稳定性研究》(作者：盛玮，薛建平，谢笔钧)，公开了一种超级黑糯玉米色素最佳的提取工艺提取工艺：超：提取剂为95％乙醇与0.1mol/L HCl(1∶1)混合液，料液比1∶10，提取温度60℃，提取次数3次，提取时间120min。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种从黑糯玉米整穗为原料，提取黑色素的加工方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

a)以成熟的黑糯玉米整穗为原料，干燥至含水量低于14％，粉碎；

b)用石油醚或乙酸乙酯对粉碎的原料进行脱脂，干燥；

c)对上述脱脂后的原料用浸提溶剂浸提，按照原料与提取溶剂重量比为1∶5～1∶20投料，浸提二至四次，每次10h～15h，收集浸提液，在温度50～80℃、真空度为0.9Mpa条件下减压浓缩；

d)浓缩液用少量水溶解，过大孔树脂纯化后，先用蒸馏水洗脱至无色后，用50％～70％浓度的乙醇溶液做为洗脱剂进行洗脱；

e)收集乙醇洗脱液经减压浓缩得浸膏，干燥后得到黑色素成品。

发明原理：本工艺采用酸性水为溶媒提取，采用大孔树脂纯化黑色素成分，黑糯玉米含有大量的蛋白质，脂溶性成分，采用石油醚等极性小的溶媒先期提取，去除杂质成分，为纯化提供较纯的样品，提高大孔树脂的使用寿命及较好的分离纯化黑色素，石油醚(60～90℃)浸提除去脂溶性成分，乙酸乙酯除去弱极性成分。黑糯玉米黑色素属水溶性花青苷，在酸性条件下稳定且显示出感官舒服的红色，采用酸性水提取比酸性醇提取的优点为提高生产的安全性及成本的降低。

本发明的有益效果和优点是：

1.本发明利用黑糯玉米整穗提取黑色素整个工业十分简单，制备容易，而且色素品质较高。

2.本发明生产周期短，生产成本低，经济效益显著。

3.本发明变费为宝，解决了玉米芯废弃物的处理问题，提供了玉米芯的新用途。。

【具体实施方式】

通过以下具体实施事例，可以进一步了解本发明，但以下实例不是对本发明的限定。

本发明所涉及的从黑糯玉米整穗提取黑色素的工艺方法，其步骤为：

1.以成熟的黑糯玉米整穗为原料，干燥至含水量低于14％，粉碎；

2.以石油醚(60℃～90℃)对粉碎的原料进行脱脂，干燥；

3.用12倍0.05mol/HCL溶液浸提二次，每次12h，收集浸提液，减压浓缩；

4.浓缩液用少量水溶解，过D101大孔树脂纯化后，先用蒸馏水洗脱至无色后，用50％浓度的乙醇溶液做为洗脱剂进行洗脱；

5.收集洗脱液减压回收乙醇，60℃减压干燥，得产品。

具体的实施过程为：

黑色素的提取：

1.1黑糯玉米的脱脂

以弱极性溶剂(石油醚60℃～90℃)对原料进行超声提取，滤过，对原料进行干燥，去除原料中的脂溶性物质和弱极性物质。

1.2色素的溶解性

在室温下将干燥黑糯玉米破碎，分别用不同试剂进行可溶性实验，结果见表1。

表1：色素的可溶性实验

由表1可知，该色素属于水溶性色素，在酸性和碱性条件下都溶解。

1.3提取溶剂的选择

称取10g黑糯玉米和不同的提取溶剂50g，搅拌、振荡，放入封口瓶中，静置48h后，取上清液。在510nm处测定吸光度(A)值，得到的数据见表2。

表2：浸提剂对黑糯玉米中色素的提取效率影响

从表2结果可知，从黑糯玉米中浸提色素的最有效的浸提剂为0.05mol/L盐酸溶液。

1.4提取溶剂用量的考察

称取10g黑糯玉米，按物料与不同比例的浸提剂进行提取，在室温下振摇，放入封口瓶中，静置48h后，取上清液，在510nm处测定吸光度A值，结果见表3。

表3：不同提取溶剂用量对黑糯玉米中色素的提取效率影响

由表3结果可知，物料与提取溶剂按重量比为1∶12投料，提取效率高。

1.5提取温度的选择

称取10g黑糯玉米，按黑糯玉米与浸提溶剂1∶12投料，在室温在振摇，在不同温度下温浸6h后，取上清液，在510nm处测定吸光度A，结果见表4。

表4：不同浸提温度对黑糯玉米中色素的提取效率影响

由表4结果可知，温度对提取效率影响明显，随温度的升高，提取率明显增加，但温度超过了60℃提取率下降，故提取效率选择60℃。

1.6提取时间的选择

取10g黑糯玉米，按黑糯玉米与浸提溶剂1∶12，60℃条件下温浸不同的时间，取上清液，在510nm处测定吸光度A，结果见表5。

表5：不同浸提时间对黑糯玉米中色素的提取效率影响

由表5结果可知，浸提12h后，黑色素的提取能够接近提取完全，虽15h的A比12h稍大一些，但从实际生产成本考虑，优选12h为提取时间。

1.7提取次数的选择

取10g黑糯玉米，按黑糯玉米与浸提溶剂1∶12，60℃条件下温浸12h分别浸提不同的次数，取上清液，在510nm处测定吸光度A，结果见表6。

表6：不同浸提次数对黑糯玉米中色素的提取效率影响

由结果可知，随着浸提时间的增长，黑色素的提取也在增加，但随之时间的增加，杂质成分也相应的增加，同时时间过长，也不利于实际的生产，综合考虑优选2次。

由以上实验可知，从黑糯玉米中提取黑色素的工艺为：是以整穗干黑糯玉米为原料，先采用弱极性溶剂进行脱脂后用0.05mol/HCL溶液以样品与浸提剂比＝1∶12在60℃下浸提二次，每次12h，我们用此条件称取10g黑糯玉米进行了3次重复实验，实验结果如表7。

表7

由三次实验可知，本工艺的方法稳定，重复性好。

2、黑色素的纯化

[0040]大孔吸附树脂起源于20世纪70年代，是一种具有多孔立体结构人工合成的聚合物吸附剂，利用它巨大的表面积进行物理吸附，在实际应用中对一些与其骨架结构相近的分子如芳香族环状化合物具有很强的吸附能力，广泛应用于制药及天然植物中活性成分如皂苷、黄酮、内酯、生物碱等大分子化合物的提取分离。

[0041]大孔树脂的预处理：取市售新的D101、D201、AB-8、H103、S-8等五种大孔吸附树脂，分别用95％酒精浸泡数小时，用大量蒸馏水洗净。以湿法在搅拌下将树脂加入到层析柱中，等树脂沉降后再将水放出，用95％的乙醇通过树脂层，至流出液加适量蒸馏水无白色浑浊现象，再用蒸馏水以同样的流速洗至中性，备用。

[0042]2.1纯化率的测定

[0043]取黑色素溶液在400-800nm范围内测定吸收峰，由结果可知，黑色素在510nm处有最大吸收，参考文献报道可判断510nm处的物质为花色苷类物质，将纯化后溶液于510nm处测定吸光度作为纯化指标。

[0044]2.2结果与分析

2.2.1大孔吸附树脂的筛选

取提取的黑色素溶液，加水溶解。将浓度为50mg/ml的黑色素水溶液分别通过5种不同型号的已预处理好的树脂柱，进行吸附量测定。流出液利用黑色素特征吸收峰510nm处测定吸光密度(A)值，判断是否有黑色素流出，当结果出现阳性，表明已有黑色素流出，树脂吸附达到饱和，停止上样，记录上柱量，计算黑色素吸附量，单位为mg/ml。结果见表8。

表8：不同树脂对整穗干黑糯玉米中黑色素的吸附量

上样后的树脂柱先用水洗至无色，改用50％乙醇洗脱至无色，收集50％乙醇洗脱液，经减压浓缩，真空干燥，得红色晶体，测定吸收光度(A)值，结果(见表9)表明，D101树脂对黑糯玉米中黑色素具有较好的选择吸附性和解吸能力，所以选用D101树脂进行本实验的工艺研究。

表9：不同树脂对整穗干黑糯玉米中黑色素的解析量

2.2.2洗脱剂及其浓度的选择

取一定量的黑糯玉米提取水溶液，上柱，先用蒸馏水洗脱至无色后，依次用50mL 10％～80％浓度的乙醇溶液进行洗脱，收集不同浓度的乙醇洗脱液并定容至50ml，取其中3ml洗脱液稀释至10ml后测定黑色素的吸收光度(A)值，以确定最佳的洗脱剂浓度，测定结果见表10。

表10：不同浓度乙醇对整穗干黑糯玉米中黑色素的洗脱影响

由试验结果(表10)可知，乙醇浓度增大，相对的洗脱产物也随之增加，但由黑色素的量的固定，浓度超过50％，杂质也随之增加，黑色素的吸收光度(A)变小，所以选择50％浓度的乙醇作为树脂的洗脱剂。

2.2.3大孔吸附树脂纯化黑色素前后的比较

取一定量的黑糯玉米萃取物水溶液于上柱前后测定黑色素的吸收光度(A)值，结果见表11。

表11：整穗干黑糯玉米中黑色素纯化前后的比较

由上表数据可知，黑色素上柱后的A值大于上柱前的，A值越大，说明色素纯度越高，由此可判断黑色素提纯后的纯度明显提高。

2.3大孔吸附树脂纯化黑色素的结论与分析：

大孔吸附树脂纯化黑色素的工艺确定为：取黑糯玉米水溶液经大孔吸附树脂层析分离，树脂与原料比为1∶1(W/W)，先用水洗脱至无色，再用50％的乙醇做为洗脱剂洗脱，减压浓缩乙醇洗脱液得浸膏，干燥得产品的收率为9.62％，含量为98.1％。

Claims (8)

1.一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于具有以下步骤：

a)以成熟的黑糯玉米整穗为原料，干燥至含水量低于14％，粉碎；

b)用石油醚或乙酸乙酯对粉碎的原料进行脱脂，干燥；

c)对上述脱脂后的原料用浸提溶剂浸提，按照原料与提取溶剂重量比为1∶5～1∶20投料，浸提二至四次，每次10h～15h，收集浸提液，在温度50～80℃、真空度为0.9Mpa条件下减压浓缩；

d)浓缩液用少量水溶解，过大孔树脂纯化后，先用蒸馏水洗脱至无色后，用50％～70％浓度的乙醇溶液做为洗脱剂进行洗脱；

e)收集乙醇洗脱液经减压浓缩得浸膏，干燥后得到黑色素成品。

2.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤c中所述浸提溶剂为0.05mol/L盐酸溶液。

3.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤c中原料与提取溶剂重量比为1∶12。

4.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤c中浸提时间为12h。

5.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤c中浸提次数为二次。

6.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤c中所述方法步骤c中减压浓缩温度为60℃。

7.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤d中所述大孔树脂型号为D101。

8.根据权利要求1所述一种从黑糯玉米整穗中提取黑色素的方法，其特征在于所述方法步骤d中所述洗脱剂为50％浓度的乙醇溶液。