CN102924423A - 一种从香蕉皮中提取花青素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从香蕉皮中提取花青素的方法。是采用超声波辅助微生物发酵法从青香蕉皮中提取花青素，利用微生物发酵法通过黑曲霉代谢产物对香蕉皮细胞壁的破坏，再通过超声波产生的空化作用，使得花青素充分释放。然后经过离心渣液分离、膜过滤分离、层析纯化、超速冷冻和真空干燥等处理，获得纯度超过94%的花青素。超速冷冻具有品质好、冰晶小、干燥速度快等特点，被广泛的应用于食品加工过程中。本发明将其与真空干燥技术相结合，在冻结状态下脱水彻底、成分损失少、品质优异、保存时间长。本发明操作简单，高产高效，生成过程清洁无害，且能耗小，效益高，花青素的得率大、纯度高，适合规模化的生产应用，具有极大的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物花青素的提取方法，具体是一种以青香蕉皮为原料利用微生物发酵法提取花青素的方法，属于食用色素加工领域。
背景技术
香蕉与荔枝、菠萝、椰子称为热带和亚热带“四大果品”，是世界上栽培最为广泛的热带水果之一，而且香蕉资源丰富，产量巨大。随着农业产业化结构的调整，深加工产业迅速发展，青香蕉果肉用量大增，与此同时产生了大量的废弃青香蕉皮。香蕉皮约占香蕉果实重量的30%，含有酚类、油脂类、有机酸、缩合鞣质、蛋白质和糖类，还有多种维生素和无机盐等营养成分，Ca、Mg、P、K的含量也非常丰富，因此香蕉皮具有很大的开发和利用价值。
花青素又称花色素，是自然界中一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，是植物中的一种主要呈色物质，具有多种生物活性作用，与人类的日常生活和健康密切相关，在营养食品、医药卫生、保健等科学领域的应用越来越受到人们的关注。据研究报道，花青素具有很强的清除自由基能力，其清除作用比VC、VE更强，可以用来增强人体免疫力、延缓衰老、预防心脑血管疾病、防癌抗癌等；花青素也具有改善视力的功能，同时在提高整体视觉和夜视上也有一定功效，也可用来治疗白内障、视网膜黄斑变性症等眼部疾病；花青素还可以减轻毛细血管的脆化，在渗透、抗炎、抗水肿等方面也具有巨大潜力；花青素还享有“皮肤维生素”、“口服化妆品”的美誉，具有皮肤保健和美容的作用；此外，花青素还可用来抗突变、抗辐射以及治疗乳房囊肿等。
目前食品工业上使用的色素多为合成色素，而香蕉等植物中富含花青素，从植物中提取的花青素是一种天然食用色素，不仅安全、无毒、资源丰富，还具有一定生理和生化功能。在人们崇尚“天然、营养、保健”的今天，利用简便、安全、高效的方法对花青素进行提取至关重要。目前常用的花青素的提取方法主要有：有机溶剂萃取法、水溶液提取法、超临界流体萃取法、微生物发酵提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法等。其中有机溶剂萃取法和水溶液提取法是花青素提取的传统方法，但二者提取率较低、获得产品的纯度也较低；超临界流体萃取法虽提取率高，但设备成本过高。近年来，在传统提取方法基础上，一些新技术或经过改良的提取方法开始出现。微生物发酵法就是一种绿色提取技术，该提取法利用微生物发酵或酶解使花青素充分溶入到提取液中，从而增加提取的得率和速率，此法将现代生物技术与化工生产之间有效结合，具有稳定强和可靠性高、对环境友好等优点。但此法提取的花青素相对纯度较低，需进一步纯化。
发明内容
本发明的目的在于克服现行各种提取花青素方法的缺陷，而公开一种从香蕉皮中提取花青素的方法。
本发明的具体操作步骤如下：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠2-4份、氯化钠2-4份、柠檬酸1-3份，蒸馏水990-980份充分混合；
b.备料：取刚采摘的青香蕉去茎，去除香蕉果肉，将青香蕉皮切成1cm2的青香蕉皮块；
c.护色、打浆：将青香蕉皮块浸没于护色液中浸泡10-15分钟，然后将青香蕉皮块与护色液按1:1重量份混合打浆，形成香蕉皮浆；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.4-0.8份，纤维素酶0.4-0.8份，香蕉皮浆900-1000份，酶解时间为2-3.5h，酶解温度为40-50℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备发酵液：山芋粉30-40份，蔗糖120-150份，硝酸铵1-2份，磷酸二氢钾1-2份，硫酸镁0.15-0.25份，蒸馏水900-1000份充分混合；
f.接种、发酵：在超净工作台上进行无菌操作，先将酶解上清液加入到发酵液中，酶解上清液与发酵液的配比为1：16，再将黑曲霉接入灭过菌的培养液中，黑曲霉与培养液的配比为1:1000，接入后置于30℃培养箱培养72h；
g.提取：将培养液进行超声振荡处理，温度为40℃，超声波频率为20kHz，处理时间为40min，使花青素充分释放；
h.过滤：采用低温超速离心机进行过滤分离，弃掉沉淀，取花青素溶液部分；
i.分离、纯化：将花青素溶液放入3000Da的膜分离设备中，操作压力为0.2MPa，采用流动水冷却，保持溶液温度为室温，去除残留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附树脂在层析柱中进行动态吸附，然后用4倍体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用60%乙醇洗脱液洗脱柱子，以2ml/min为最佳的流速，得纯度较高的花青素洗脱液；
j.干燥：将花青素洗脱液进行液浸式超速冷冻处理，-35℃，20min，再将其进行真空干燥，真空度为0.076MPa，干燥时间为24h，得纯度较高的花青素成品。
本发明采用超声波辅助微生物发酵法从青香蕉皮中提取花青素，利用微生物发酵法通过黑曲霉代谢产物对香蕉皮细胞壁的破坏，再通过超声波产生的空化作用，使得花青素充分释放。然后经过离心渣液分离、膜过滤分离、层析纯化、超速冷冻和真空干燥等处理，获得纯度超过94%的花青素。超速冷冻是目前被公认的最先进的食品加工技术，具有品质好、冰晶小、干燥速度快等特点，被广泛的应用于食品加工过程中。故本发明将其与真空干燥技术相结合，在冻结状态下脱水彻底、成分损失少、品质优异、保存时间长。本发明采用的提取方法应用前景好、操作简单，高产高效，生成过程清洁无害，且能耗小，效益高，花青素的得率大、纯度高，适合规模化的生产应用，具有极大的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。下述实施例中所使用的方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例一：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠2份、氯化钠3份、柠檬酸3份，蒸馏水990份充分混合；
b.备料：取刚采摘的青香蕉去茎，去除香蕉果肉，将青香蕉皮切成1cm2的青香蕉皮块；
c.护色、打浆：将青香蕉皮块浸没于护色液中浸泡15分钟，然后将青香蕉皮块与护色液按1:1重量份混合打浆，形成香蕉皮浆；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.8份，纤维素酶0.8份，香蕉皮浆1000份，酶解时间为3.5h，酶解温度为50℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备培养液：山芋粉30份，蔗糖120份，硝酸铵2份，磷酸二氢钾1份，硫酸镁0.15份，蒸馏水900份充分混合；
f.接种、发酵：在超净工作台上进行无菌操作，先将酶解上清液加入到发酵液中，酶解上清液与发酵液的配比为1：16，再将黑曲霉接入灭过菌的培养液中，黑曲霉与培养液的配比为1:1000，接入后置于30℃培养箱培养72h；
g.提取：将培养液进行超声振荡处理，温度为40℃，超声波频率为20kHz，处理时间为40min，使花青素充分释放；
h.过滤：采用低温超速离心机进行过滤分离，弃掉沉淀，取花青素溶液部分；
i.分离、纯化：将花青素溶液放入3000Da的膜分离设备中，操作压力为0.2MPa，采用流动水冷却，保持溶液温度为室温，去除残留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附树脂在层析柱中进行动态吸附，然后用4倍体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用60%乙醇洗脱液洗脱柱子，以2ml/min为最佳的流速，得纯度较高的花青素洗脱液；
j.干燥：将花青素洗脱液进行液浸式超速冷冻处理，-35℃，20min，再将其进行真空干燥，真空度为0.076MPa，干燥时间为24h，得纯度为94.7%的花青素成品。
实施例二：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠3份、氯化钠2份、柠檬酸2份，蒸馏水990份充分混合；
b.备料：取刚采摘的青香蕉去茎，去除香蕉果肉，将青香蕉皮切成1cm2青香蕉皮块；
c.护色、打浆：将青香蕉皮块浸没于护色液中浸泡15分钟，然后将青香蕉皮块与护色液按1:1重量份混合打浆，形成香蕉皮浆；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.6份，纤维素酶0.6，香蕉皮浆1000份，酶解时间为3h，酶解温度为45℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备培养液：山芋粉35份，蔗糖150份，硝酸铵2份，磷酸二氢钾1份，硫酸镁0.25份，蒸馏水1000份充分混合；
f.接种、发酵：在超净工作台上进行无菌操作，先将酶解上清液加入到发酵液中，酶解上清液与发酵液的配比为1：16，再将黑曲霉接入灭过菌的培养液中，黑曲霉与培养液的配比为1:1000，接入后置于30℃培养箱培养72h；
g.提取：将培养液进行超声振荡处理，温度为40℃，超声波频率为20kHz，处理时间为40min，使花青素充分释放；
h.过滤：采用低温超速离心机进行过滤分离，弃掉沉淀，取花青素溶液部分；
i.分离、纯化：将花青素溶液放入3000Da的膜分离设备中，操作压力为0.2MPa，采用流动水冷却，保持溶液温度为室温，去除残留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附树脂在层析柱中进行动态吸附，然后用4倍体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用60%乙醇洗脱液洗脱柱子，以2ml/min为最佳的流速，得纯度较高的花青素洗脱液；
j.干燥：将花青素洗脱液进行液浸式超速冷冻处理，-35℃，20min，再将其进行真空干燥，真空度为0.076MPa，干燥时间为24h，得纯度为94.2%的花青素成品。
实施例三：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠4份、氯化钠4份、柠檬酸3份，蒸馏水990份充分混合；
b.备料：取刚采摘的青香蕉去茎，去除香蕉果肉，将青香蕉皮切成1cm2青香蕉皮块；
c.护色、打浆：将青香蕉皮块浸没于护色液中浸泡10分钟，将青香蕉皮块与护色液按1:1重量份混合打浆，形成香蕉皮浆；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.4份，纤维素酶0.4份，香蕉皮浆900份，酶解时间为2.5h，酶解温度为40℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备培养液：山芋粉37.5份，蔗糖150份，硝酸铵2份，磷酸二氢钾1份，硫酸镁0.25份，蒸馏水1000份充分混合；
f.接种、发酵：在超净工作台上进行无菌操作，先将酶解上清液加入到发酵液中，酶解上清液与发酵液的配比为1：16，再将黑曲霉接入灭过菌的培养液中，黑曲霉与培养液的配比为1:1000，接入后置于30℃培养箱培养72h；
g.提取：将培养液进行超声振荡处理，温度为40℃，超声波频率为20kHz，处理时间为40min，使花青素充分释放；
h.过滤：采用低温超速离心机进行过滤分离，弃掉沉淀，取花青素溶液部分；
i.分离、纯化：将花青素溶液放入3000Da的膜分离设备中，操作压力为0.2MPa，采用流动水冷却，保持溶液温度为室温，去除残留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附树脂在层析柱中进行动态吸附，然后用4倍体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用60%乙醇洗脱液洗脱柱子，以2ml/min为最佳的流速，得纯度较高的花青素洗脱液；
j.干燥：将花青素洗脱液进行液浸式超速冷冻处理，-35℃，20min，再将其进行真空干燥，真空度为0.076MPa，干燥时间为24h，得纯度为94.1%的花青素成品。
Claims (4)
1.一种从香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于是按以下操作步骤进行：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠2-4份、氯化钠2-4份、柠檬酸1-3份，蒸馏水990-980份充分混合；
b.备料：取刚采摘的青香蕉去茎，去除香蕉果肉，将青香蕉皮切成1cm2的青香蕉皮块；
c.护色、打浆：将青香蕉皮块浸没于护色液中浸泡10-15分钟，然后将青香蕉皮块与护色液按1:1重量份混合打浆，形成香蕉皮浆；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.4-0.8份，纤维素酶0.4-0.8份，香蕉皮浆900-1000份，酶解时间为2-3.5h，酶解温度为40-50℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备发酵液：山芋粉30-40份，蔗糖120-150份，硝酸铵1-2份，磷酸二氢钾1-2份，硫酸镁0.15-0.25份，蒸馏水900-1000份充分混合；
f.接种、发酵：在超净工作台上进行无菌操作，先将酶解上清液加入到发酵液中，酶解上清液与发酵液的配比为1：16，再将黑曲霉接入灭过菌的培养液中，黑曲霉与培养液的配比为1:1000，接入后置于30℃培养箱培养72h；
g.提取：将培养液进行超声振荡处理，温度为40℃，超声波频率为20kHz，处理时间为40min，使花青素充分释放；
h.过滤：采用低温超速离心机进行过滤分离，弃掉沉淀，取花青素溶液部分；
i.分离、纯化：将花青素溶液放入3000Da的膜分离设备中，操作压力为0.2MPa，采用流动水冷却，保持溶液温度为室温，去除残留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附树脂在层析柱中进行动态吸附，然后用4倍体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用60%乙醇洗脱液洗脱柱子，以2ml/min为最佳的流速，得纯度较高的花青素洗脱液；
j.干燥：将花青素洗脱液进行液浸式超速冷冻处理，-35℃，20min，再将其进行真空干燥，真空度为0.076MPa，干燥时间为24h，得纯度较高的花青素成品。
2.根据权利要求1所述的一种从香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠2份、氯化钠3份、柠檬酸3份，蒸馏水990份充分混合；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.8份，纤维素酶0.8份，香蕉皮浆1000份，酶解时间为3.5h，酶解温度为50℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备培养液：山芋粉30份，蔗糖120份，硝酸铵2份，磷酸二氢钾1份，硫酸镁0.15份，蒸馏水900份充分混合。
3.根据权利要求1所述的一种从香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠3份、氯化钠2份、柠檬酸2份，蒸馏水990份充分混合；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.6份，纤维素酶0.6，香蕉皮浆1000份，酶解时间为3h，酶解温度为45℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备培养液：山芋粉35份，蔗糖150份，硝酸铵2份，磷酸二氢钾1份，硫酸镁0.25份，蒸馏水1000份充分混合。
4.根据权利要求1所述的一种从香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于：
a.按以下组分及重量份制备护色液：亚硫酸氢钠4份、氯化钠4份、柠檬酸3份，蒸馏水990份充分混合；
d.酶解：将香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶进行酶解处理，香蕉皮浆与果胶酶和纤维素酶的重量份配比为：果胶酶0.4份，纤维素酶0.4份，香蕉皮浆900份，酶解时间为2.5h，酶解温度为40℃，离心，保留上清液；
e.按以下组分及重量份制备培养液：山芋粉37.5份，蔗糖150份，硝酸铵2份，磷酸二氢钾1份，硫酸镁0.25份，蒸馏水1000份充分混合。
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