CN102924422A

CN102924422A - 脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法

Info

Publication number: CN102924422A
Application number: CN2012103328413A
Authority: CN
Inventors: 曾新安; 赵丹; 孙大文; 韩忠
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN102924422B

Abstract

本发明公开了脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，该方法以高聚原花青素为原料，利用脉冲电场辅助降解制备低聚原花青素。具体是高聚原花青素溶解、添加亚硫酸盐、脉冲电场处理、分离、醇洗脱杂、纯化、浓缩、干燥得低聚原花青素。脉冲电场处理是将高聚原花青素溶液泵入脉冲处理室中进行处理，电场强度为40-60kV/cm，脉冲宽度为50-120μs，脉冲频率为100-3000Hz，脉冲波形为平方波，脉冲处理时间为3-20ms；本发明的制备方法可行、电场处理时间短，实用性强、节能环保、从而拓展了高聚原花青素在药品、食品、化妆品及保健品领域的应用的范围。

Description

脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法

技术领域

本发明涉及一种低聚原花青素的制备方法，特别涉及一种采用高强脉冲电场处理制备低聚原花青素的方法。

背景技术

原花青素是黄烷-3-醇单体通过C₄-C₈或C₄-C₆位连接成一定聚合度的原花青素分子，其基本单元主要是儿茶素、表儿茶素以及表儿茶素没食子酸酯等。按聚合度的大小，通常将二-五聚体称为低聚体(OPC)，将五聚体以上称为高聚体(PPC)。广泛存在于葡萄籽、柏树、松树、银杏中，因其特殊的生理活性和功能，在化妆品、革糅等领域有广泛的用途，其中在医药业中的应用最为突出，医药上原花青素具有抗氧化、止血愈伤、抑菌抗过敏、抗癌变、防止心脑血管疾病的功效。已有实验证明，OPC的抗自由基氧化能力是维生素E的50倍，维生素C的20倍，是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂。而高聚原花青素因其分子量较大和位阻效应影响了酚羟基的活性，导致其抗氧化活性降低，所以有必要将高聚原花青素降解为低聚原花青素，变废为宝。

目前，原花青素高聚体的降解方法有：a.氧化降解法，例如中国发明专利CN1654463A公开了“一种低聚体原花青素及制备方法和应用”，采用浓度为20-60％的双氧水或氯酸钾为氧化剂进行氧化降解；b.酸或碱降解法，例如中国发明专利CN101012216A公开了“一种低聚原花青素的制备方法”，采用酸性树脂作催化剂，在固定床中进行降解反应；c.催化氢解法，例如中国发明专利CN101544703A公开了“金荞麦高聚原花青素的提取及其催化降解制备低聚原花青素的方法”；d.亚硫酸盐降解法，例如中国发明专利CN102432580A公开了“高聚原花青素的降解方法”，其条件相对温和。

脉冲电场处理技术是近年来新兴的一种食品绿色非热加工技术，主要应用于食品的灭菌、钝酶以及目标物提取等方面。a.灭菌，例如中国发明专利CN1354018A公开了“高压脉冲电场灭菌方法及其装置”，利用高压脉冲电场灭菌，在强电磁场力作用下，导致细胞膜不可逆穿孔极化，菌体死亡；b.催陈，例如中国发明专利CN1635100A公开了“一种电磁场加速白兰地酒橡木陈酿的方法”，将内装待陈酿白兰地酒的橡木桶置于电磁场中进行催陈处理，加速了白兰地酒的陈酿，缩短陈酿时间；c.壳聚糖降解，例如中国发明专利CN101508790A公开了“一种利用脉冲电场制备低分子量壳聚糖的方法”，采用强脉冲电场处理制备低分子量的壳聚糖，大大缩短了反应时间；d.其他，例如中国发明专利CN1807271A公开了“高压脉冲电场中填料床去除水中难降解有机物的方法”，利用高压脉冲放电去除水中的有机物。到目前为止尚未见到利用脉冲电场辅助降解高聚原花青素方法的报道。

现有技术主要缺点在于：

(1)氧化降解法，在使用和储藏过程中不稳定、易分解，容易引起酚羟基被氧化成羧基导致产品失活；

(2)酸或碱降解法，在操作过程中，酸性溶液或碱性溶液均会对设备造成腐蚀，污染环境；

(3)催化氢解法，反应要求高，需要高温高压，操作不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作方便、产品纯度高、品质稳定、生产成本低、对环境友好、污染少，适合工业化生产的利用脉冲电场快速降解制备低聚原花青素的方法。

本发明所用的亚硫酸盐是常用的亲核试剂，高聚原花青素的聚合部分C₄-C₈键可以在亲核试剂的进攻下断裂，从而达到降解的目的。在高强脉冲电场作用下，高聚原花青素发生极化，分子间的氢键等被打破，使得高聚原花青素部分展开，利于亲核试剂的进攻，从而提高原花青素的降解效率。

本发明可以通过以下技术方案予以实现：

脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法：将聚合度大于5的高聚原花青素溶解于6-10体积倍的质量百分含量为1-6％的亚硫酸盐水溶液或亚硫酸氢盐水溶液中，在40-60℃下，脉冲电场连续处理3-20ms，然后分离、醇洗脱杂、纯化，最后浓缩、干燥得低聚原花青素。

为进一步实现本发明目的，所述的亚硫酸盐优选为亚硫酸钠，亚硫酸氢盐优选为亚硫酸氢钠。

所述脉冲电场连续处理的电场场强优选为40-60kV/cm，频率优选为100-3000Hz，脉宽优选为50-120μs，波形为双极性平方波形。

所述的纯化为D 101树脂吸附，首先用2-3倍柱体积蒸馏水洗涤，再用2-4倍柱体积的体积百分比浓度为40-70％的乙醇水溶液洗脱，收集洗脱液。

所述的干燥是指将纯化后的物料冷冻干燥或喷雾干燥。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)采用脉冲电场法降解高聚原花青素，可缩短化学反应时间，具有很好的辅助效果。有利于降低生产成本，且产品纯度高，品质稳定，以满足日益增长的市场需求；

2)脉冲处理过程在较低温度下进行，条件相对温和，对比于高温加热的方法不仅消耗能量少，且不会破坏其活性，对环境无污染，属于绿色清洁生产加工。

3)工艺过程简单，实施过程对设备要求不高，适用于低聚原花青素的规模化、连续化生产。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

将高聚原花青素(聚合度为6.8)，加入质量百分含量为3％的亚硫酸钠水溶液中，控制高聚原花青素的质量浓度为16％，并将温度控制在50℃，用连续恒流泵将混合物泵入脉冲电场装置，同时调节电场强度为45kV/cm，脉宽50μs，脉冲频率为3kHz，双极性窄脉冲平方波形，脉冲处理时间为12ms，冷却、离心、醇沉除杂、D101大孔树脂吸附、2倍柱体积蒸馏水洗涤、4倍柱体积的体积百分比浓度为40％乙醇水溶液洗脱后收集洗脱液、减压浓缩、冷冻干燥后得到低聚原花青素，经测试，所得原花青素的平均聚合度为3.29，产率为94％。

实施例2

将高聚原花青素(聚合度为8.2)，加入质量百分含量为6％的亚硫酸钠水溶液，控制高聚原花青素的质量浓度为12％，并将温度控制在50℃，用连续恒流泵将混合物泵入脉冲电场装置，同时调节电场强度为45kV/cm，脉宽80μs，脉冲频率为1.08kHz，双极性平方波形，脉冲处理时间为15ms，冷却、离心、醇沉除杂、D101大孔树脂吸附、水洗、2倍柱体积的体积百分比浓度为70％乙醇水溶液洗脱后收集洗脱液、减压浓缩、冷冻干燥得到低聚原花青素，经测试，所得原花青素的平均聚合度为2.47，产率为95％。

实施例3

将高聚原花青素(聚合度为8.2)，加入质量百分含量为1％的亚硫酸钠水溶液，控制高聚原花青素的质量浓度为10％，并将温度控制在40℃，用连续恒流泵将混合物泵入脉冲电场装置，同时调节电场强度为40kV/cm，脉宽100μs，脉冲频率为800Hz，双极性平方波形，脉冲处理时间为10ms，冷却、离心、醇沉除杂、D101大孔树脂吸附、3倍柱体积蒸馏水洗涤、3倍柱体积的体积百分比浓度为60％乙醇水溶液洗脱后收集洗脱液、减压浓缩、冷冻干燥得到低聚原花青素，经测试，所得原花青素的平均聚合度为3.67，产率为93.8％。

实施例4

将高聚原花青素(聚合度为8.2)，加入质量百分含量为6％的亚硫酸钠水溶液，控制高聚原花青素的质量浓度为10％，并将温度控制在50℃，用连续恒流泵将原花青素泵入脉冲电场装置，同时调节电场强度为60kV/cm，脉宽120μs，脉冲频率为300Hz，双极性窄脉冲电场波形，脉冲处理时间为20ms，冷却、离心、醇沉除杂、D101大孔树脂吸附、3倍柱体积蒸馏水洗涤、4倍柱体积的体积百分比浓度为50％乙醇水溶液洗脱后收集洗脱液、减压浓缩、喷雾干燥得到低聚原花青素，经测试，所得原花青素的平均聚合度为2.20，产率为92.3％。

实施例5

将高聚原花青素(聚合度为6.8)，加入质量百分含量为6％的亚硫酸钠水溶液，控制高聚原花青素的质量浓度为10％，并将温度控制在50℃，用连续恒流泵将混合物入脉冲电场装置，同时调节电场强度为45kV/cm，脉宽80μs，脉冲频率为100Hz，双极性平方波形，脉冲处理时间为3ms，冷却、离心、醇沉除杂、D101大孔树脂吸附、2倍柱体积蒸馏水洗涤、3倍柱体积的体积百分比浓度为60％乙醇水溶液洗脱后收集洗脱液、减压浓缩、喷雾干燥得到低聚原花青素，经测试，所得原花青素的平均聚合度为3.59，产率为91.8％。

上述实施例采用脉冲电场法制备低聚原花青素，制备时间短，脉冲时间为3-20ms，短于常规化学法所需要的数小时的化学反应时间；脉冲电场处理过程在较低温度下进行，对比于高温加热的方法，不仅消耗能量小，而且不会破坏其活性。

Claims

1.脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，其特征在于：将聚合度大于5的高聚原花青素溶解于6-10体积倍的质量百分含量为1-6％的亚硫酸盐水溶液或亚硫酸氢盐水溶液中，在40-60℃下，脉冲电场连续处理3-20ms，然后分离、醇洗脱杂、纯化，最后浓缩、干燥得低聚原花青素。

2.根据权利要求1所述的脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述的亚硫酸盐为亚硫酸钠，亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠。

3.根据权利要求1所述的脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述脉冲电场连续处理的电场场强为40-60kV/cm，频率为100-3000Hz，脉宽为50-120μs，波形为双极性平方波形。

4.根据权利要求1所述的脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述的纯化为D 101树脂吸附，首先用2-3倍柱体积蒸馏水洗涤，再用2-4倍柱体积的体积百分比浓度为40-70％的乙醇水溶液洗脱，收集洗脱液。

5.根据权利要求1所述的脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述的干燥是指将纯化后的物料冷冻干燥或喷雾干燥。