CN102702777A - 一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法 - Google Patents

一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明利用酶法水解的方法从胡萝卜、番茄、红辣椒和万寿菊等植物中提取水溶性类胡萝卜素。首先将新鲜的植物原料加水匀浆、超声波破碎，然后与纤维素酶和果胶酶混合搅拌，同时加入表面活性剂。酶解处理后，用过滤机过滤，再将滤液真空干燥，即得到水溶性类胡萝卜素。

Description

一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法
技术领域
本发明属于食品生物技术领域，特别涉及一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法。
背景技术
食品的色、香、味和形式是评价食品表现质量的四大基本参数，也是消费者选择食品的重要依据。为了保持和改善食品的色泽，在食品加工过程中往往需要对食品进行人工着色。食用色素就是使食品着色和改善食品色泽的一类添加剂，也常称为着色剂。
食用色素按其来源和性质可分为食用合成色素和食用天然色素两大类。食用合成色素是用化学合成方法所得到的色素，而食用天然色素则是来源于天然原料，经过分离纯化得到的色素。由于食用合成色素有的毒性较大，会直接危害人体健康，甚至有些合成色素有致癌或诱导染色体畸变的作用，因此相继从各国许可使用色素的名单上撤除，有些国家甚至完全禁止使用合成色素。
纵观我国近十年来食用色素的发展趋势，天然食用色素越来越受欢迎，主要原因是天然色素具有以下优点：(1)绝大多数天然色素无毒和无副作用，安全性高；(2)很多天然色素中含有人体必需的营养物质，或其本身就是维生素或具有维生素性质的物质，如核黄素、β-胡萝卜素等；(3)有的天然色素具有一定的药理功效，对某些疾病有预防治疗作用；(4)天然色素的着色色调比较自然。(欧阳杰等，天然食用色素的稳定化技术研究进展，食品科技，2006，8：182-184)。
类胡萝卜素是存在于自然界的一大类色素，颜色从亮黄到暗红不等，当它们与蛋白质结合形成复合物时，可呈现绿色或蓝色。类胡萝卜素也是自然界存在最广泛的色素类群，有六百多种化学结构(黄洋等，类胡萝卜素的生物利用率，食品科学，2002，10：152-155)。
类胡萝卜素只能被一些植物和微生物合成，动物不能在体内合成类胡萝卜素(靳远祥等.家蚕体内的类胡萝卜素及其结合蛋白.科技通报，2003，19(6)：516-520)。自然界的类胡萝卜素大多以稳定的中介物形式存在，从而保护它免受氧化或其它因素的降解。例如：类胡萝卜素能与蛋白质、脂肪以及糖类等稳定中介物结合。结合后的蛋白质-类胡萝卜素被称为色蛋白，除了保护类胡萝卜素外，这些稳定中介物同样能影响到类胡萝卜素的稳定性，尤其是水溶性。然而，传统的类胡萝卜素提取方法都是以有机溶剂作为提取剂，将色素从原料中萃取出来，萃取出的色素天然结合状态已被破坏，稳定性也被破坏，遇酸、碱、热等容易降解。因此，利用酶法水解将色素以其和蛋白质、脂肪、糖类等结合的天然状态释放出来能极大提高其稳定性。关于纤维素酶和果胶酶破坏样品细胞壁并且释放出叶绿体和细胞液中的类胡萝卜素的研究较少，而以超声波破碎、表面活性剂辅助破碎植物细胞的研究更少(Ronald L.Thomas，et al.Exaction of pigment from plantmaterial，1998，US Patent 5,830,738)。当将类胡萝卜素以酶法水解的方法提取出来后，它们仍以与蛋白质、脂肪、糖类等结合的自然形式存在着，并依据色素的结构以共价键或者微弱的关系结合，这种结合的结构保护色素免受氧化并且影响其颜色(Inci Cinar，Storage stability ofenzyme extracted carotenoid pigments from carrots.Electronic Journal ofEnvironmental，Agricultural and Food Chemistry，2004，3(1)：609-616)。
胡萝卜、番茄、红辣椒、万寿菊等植物中含有丰富的类胡萝卜素，以它们作为原料来提取β-胡萝卜素、番茄红素、辣椒红素、叶黄素等都已实现工业化生产，但都是以正己烷等有机溶剂萃取的方法进行提取，提取的只是纯类胡萝卜素部分。本发明是以酶法水解的方法，提取以类胡萝卜素-蛋白质结合状态存在的水溶性类胡萝卜素，尽可能地保存类胡萝卜素的天然状态，增加稳定性并保持其生理功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法。首先将新鲜植物原料和水用匀浆机匀浆，用超声波破碎机破碎；再加入纤维素酶、果胶酶和表面活性剂进行酶解，然后在酶解液中加入硅藻土，过滤后将滤液真空干燥，即得到水溶性类胡萝卜素。
本发明的实施方案如下：
一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其步骤如下：
1)取100份新鲜植物原料，加入30-300份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；
2)在破碎后的匀浆液中加入0.2-8.0份果胶酶和0.2-8.0份纤维素酶以及0.01-0.20份表面活性剂；
3)将上述混合好的液体在搅拌状态下于20-60℃，pH 3.0-11.0酶解24小时；
4)在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，即得到水溶性类胡萝卜素。
步骤(1)所述的植物原料为含有类胡萝卜素的胡萝卜、番茄、红辣椒、万寿菊。
步骤(1)中，加入50-150份水。
步骤(2)中，果胶酶的加入量为1.0-6.0份，纤维素酶的加入量为1.0-6.0份，表面活性剂的加入量为0.05-0.15份。
步骤(2)中所述的表面活性剂选自以下的一种或多种：吐温-20、吐温-60、吐温-80、司班-20、司班-40、司班-60、十二烷基硫酸钠。
步骤(3)中，酶解条件为30-50℃，pH 6.0-9.0。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明作进一步的解释，但是本发明并不仅仅局限于这些实施例，这些实施例不以任何方式限制本发明的范围。本领域的技术人员在权利要求的范围内所做出的某些改变和调整也应认为属于本发明的范围。
实施例1：
取100份新鲜胡萝卜，加入30份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入0.2份果胶酶、0.2份纤维素酶、0.01份吐温-20；将混好的液体在搅拌状态下于20℃，pH 3.0酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为7.3μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例2：
取100份的新鲜胡萝卜，加入300份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入8.0份果胶酶、8.0份纤维素酶、0.2份吐温-40；将混好的液体在搅拌状态下于40℃，pH6.0酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为15.6μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例3：
取100份的新鲜胡萝卜，加入150份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入4.0份果胶酶、4.0份纤维素酶、0.1份吐温-60；将混好的液体在搅拌状态下于50℃，pH5.5酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为12.5μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例4：
取100份新鲜番茄，加入50份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入3.0份果胶酶、6.0份纤维素酶、0.1份吐温-80和0.05份司班-20；将混好的液体在搅拌状态下于55℃，pH6.0酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为6.9μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例5：
取100份新鲜红辣椒，加入100份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入8.0份果胶酶、4.0份纤维素酶、0.2份司班-60；将混好的液体在搅拌状态下于60℃，pH7.8酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为11.8μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例6：
取100份新鲜万寿菊，加入120份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入6.0份果胶酶、1.0份纤维素酶、0.2份十二烷基硫酸钠；将混好的液体在搅拌状态下于45℃，pH8.8酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为13.2μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例7：
取100份新鲜红辣椒，加入180份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入0.5份果胶酶、5.0份纤维素酶、0.15份吐温-60；将混合好的液体在搅拌状态下于55℃，pH11.0酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为11.3μg/g水溶性类胡萝卜素。
实施例8：
取100份新鲜万寿菊，加入250份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；在破碎后的匀浆液中加入0.2份果胶酶、8.0份纤维素酶、0.2份司盘-40和0.1份十二烷基硫酸钠；将混合好的液体在搅拌状态下于45℃，pH8.5酶解24小时；在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，得到提取率为9.4μg/g水溶性类胡萝卜素。

Claims (6)

1.一种酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其步骤如下：
1)取100份新鲜植物原料，加入30-300份水，用匀浆机匀浆10分钟，然后用超声波破碎机破碎5分钟；
2)在破碎后的匀浆液中加入0.2-8.0份果胶酶和0.2-8.0份纤维素酶以及0.01-0.20份表面活性剂；
3)将上述混合好的液体在搅拌状态下于20-60℃，pH 3.0-11.0酶解24小时；
4)在酶解后的溶液中加入2份硅藻土，用过滤机过滤，再将得到的滤液真空干燥，即得到水溶性类胡萝卜素。
2.按权利要求1所述的酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其特征在于，步骤(1)所述的植物原料为含有类胡萝卜素的胡萝卜、番茄、红辣椒、万寿菊。
3.按权利要求1所述的酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其特征在于，在步骤(1)中，加入50-150份水。
4.按权利要求1所述的酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其特征在于，在步骤(2)中，果胶酶的加入量为1.0-6.0份，纤维素酶的加入量为1.0-6.0份，表面活性剂的加入量为0.05-0.15份。
5.按权利要求1所述的酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其特征在于，在步骤(2)中所述的表面活性剂选自以下的一种或多种：吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、司班-20、司班-40、司班-60、十二烷基硫酸钠。
6.按权利要求1所述的酶法水解从植物原料中提取水溶性类胡萝卜素的方法，其特征在于，在步骤(3)中，酶解条件为30-50℃，pH 6.0-9.0。
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