CN103159727A

CN103159727A - 一种从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法

Info

Publication number: CN103159727A
Application number: CN2011104249185A
Authority: CN
Inventors: 付玉杰; 魏作富; 高畅; 王微; 祖元刚
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-19

Abstract

本发明涉及一种从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的绿色方法。该方法以蓝莓果渣为原料，酶水溶液为提取溶剂，利用负压空化强化提取技术和大孔吸附树脂富集分离技术，获得蓝莓花青素产品和多糖产品。该技术获得的产品花青素含量26％～40％，多糖含量12.6％～13.8％。木发明综合利用蓝莓副产物，设备简单，节约环保，符合当今发展潮流，适合产业化应用。

Description

一种从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法

技术领域

本发明涉及一种从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法，属于天然产物和食品领域。

背景技术

蓝莓(Blueberry)为杜鹃花科越橘属多年生落叶或常绿果树，是地球上少有的蓝色食品之一。果实为小浆果，成熟后为蓝紫色，球形或椭圆形，果皮有白霜，我国主要产在大兴安岭和小兴安岭林区尤其是大兴安岭中部，而且都是纯野生的。果实中含有丰富的黄酮类、多酚类和多糖类化合物等多种功能因子，具有较高的保健价值所以风靡世界，是世界粮农组织推荐的五大健康水果之一。

花青素是一种天然水溶性色素，属于类黄酮类。美国农业部(USDA)人类营养研究中心和美国国家医学研究院(NIH)等研究机构发现蓝莓是果蔬中花青素含量最高、抗氧化能力最强的水果。蓝莓花青素主要是由飞燕草色素、矢车菊色素、牵牛花色素、芍药色素和锦葵色素5种色素与葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖各自结合形成的花色苷和乙酰化花色素苷组成。其保健功能尤其突出，具有抗菌活性和很强的抗氧化活性，并可以改善大脑记忆，减少人体胆固醇积累，促进视黄素再合成等(杨磊，2009)。日木科学家的研究成果表明蓝莓花青素提取物对改进人的弱视及提高夜间视力有非常专一的功效；欧美一些国家已将蓝莓列为学生保护视力的营养配餐食品，并有蓝莓花青素制剂出售。

多糖无甜味，在水中不能形成真溶液，只能形成胶体，无还原性，无变旋性，但有旋光性。20世纪50年代发现真菌多糖具有抗癌作用，后来又发现地衣、花粉及许多植物均含有多糖类化合物，并进行分离提纯，确定了其化学结构和药理活性，尤其对多糖类化合物的抗肿瘤和免疫增强作用进行了深入研究。国外对于蓝莓中活性成分的研究主要集中在花青素上，对其多糖的研究较少。孟宪军关于蓝莓多糖的活性研究表明，蓝莓多糖对羟自由基和DPPH自由基有较强的清除作用，且对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、啤酒酵母均有一定的抑制作用(孟宪军，2010)。

我国的蓝莓果实除少量被鲜食外，一部分冷冻出口，经济效益不高。对于加工方面多数是初加工产品，蓝莓饮料和蓝莓酒。这个过程产生的大量蓝莓果渣中仍含有大量花青素和多糖，如不能对这部分加以充分合理利用，势必造成蓝莓果的大量浪费，因此对这部分副产物综合利用从中提取分离花青素和多糖是很有意义的。

目前，蓝莓中花青素的提取方法有水提取、有机溶剂提取、超临界流体提取和酶辅助提取等方法。单纯水提法成本低，但提取率差，原料利用率不高，资源浪费严重；有机溶剂易对环境及操作者产生危害；超临界流体法虽提取率高，但因设备昂贵，普及受限制；蓝莓果含有大量的纤维素和果胶，它们会阻碍花青素和多糖的提取。所以利用纤维素酶和果胶酶对其进行生物降解，将有助于花青素和多糖从胞内到胞外的快速传质。虽然酶辅助提取蓝莓果中的花青素和多糖已有报道，但是所采用的方法耗时、费力或不适于放大应用。初步提取得到的花青素产品，通常品质较低、稳定性较差，因此有必要进一步对其分离纯化。为了获得高纯度的花青素，往往需要两次甚至多次分离纯化，工艺比较复杂，投入较大，难以规模化生产，这也使得高纯度花青素产品价格极其昂贵。

本发明旨在建立一种传质速度快，提取率高，低成本，绿色环保，适于产业化应用的方法，达到提取分离蓝莓果渣中的花青素和多糖的目的。该方法综合利用副产物，有效成分提效率高，减少有机试剂使用，设备简单，节约环保，适合产业化应用。

发明内容

本发明提出一种以水为提取溶剂从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法，工艺操作简单、成本低、提取率高、环境友好、适于产业化应用，为深度开发利用蓝莓加工副产物奠定基础。

本发明技术方案为：以蓝莓果渣为原料，酶水溶液为提取溶剂，利用负压空化技术进行强化提取，提取液浓缩后经大孔吸附树脂富集分离，得到花青素洗脱液和多糖洗脱液，经浓缩干燥，最后获得花青素产品和多糖产品。

上述的从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖方法，其特征在于：所述的提取溶剂为pH1.5～5.5的酶水溶液，酶为纤维素酶、果胶酶或两者按照质量比1∶2～8∶1组成的复合酶，酶与蓝莓果渣用量比为1.0～7.0mg/g，调节pH值所用酸为盐酸、冰乙酸或柠檬酸。

上述的从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖方法，其特征在于：所述的负压空化提取技术，酶水溶液与果渣的液固比为7～20mL/g，提取温度室温～55℃，连续提取1～3次，每次10～30min提取压力-0.02MPa～-0.09MPa，所得提取液减压浓缩至所用提取溶剂总体积的1/7。

上述的从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖方法，其特征在于：所述的大孔吸附树脂富集分离过程，所用树脂包括ADS-5、ADS-8、NKA-9、D3520，D4020，ADS-17、D14、D16、HPD-100、HPD-300、HPD-400和HPD-700型大孔吸附树脂，层析树脂柱的径高比为1∶5～1∶30，上样体积为3～8BV，流速为2～5BV/h，吸附平衡后以4～10BV/h的流速用2～4BV水洗脱多糖，3～9BV10％～30％乙醇洗脱花青素，所得洗脱溶液经减压浓缩，冷冻干燥后得蓝莓果渣多糖和花青素产品。

本发明具有如下优点：

(1)采用酶辅助负压空化强化水提取方法，节约有机试剂，传质速度快，提取效率高，达到花青素和多糖的同时提取；

(2)所用材料为蓝莓加工废弃物，成本低，环境友好；

(3)产品附加值高，可用于功能性食品开发；

(4)工艺操作简单，适于产业化生产。

具体实施方式

实施例1

取蓝莓果渣50g，加入纤维素酶300mg和用盐酸调至pH3.0的蒸馏水500mL，在-0.07MPa负压和40℃下进行负压空化强化提取两次，每次15min，过滤，合并滤液，减压浓缩至所用提取溶剂总体积的1/7，以3BV/h流速流经径高比为1∶20的NKA-9大孔吸附树脂柱进行吸附上样，上样量为5BV，吸附平衡后以4BV/h的流速用3BV蒸馏水冲洗树脂柱，6BV 10％乙醇溶液洗脱花青素。未吸附部分溶液与蒸馏水冲洗部分合并得多糖溶液，收集10％乙醇溶液洗脱部分得花青素溶液，分别减压浓缩，冷冻干燥，得蓝莓果渣多糖和花青素。多糖和花青素提取率为23.51和5.10mg/g，在浸膏中含量为12.3％和2.67％。富集纯化后多糖和花青素含量分别提高到13.7％和38.3％，回收率分别为95.3％和72.9％。

实施例2

取蓝莓果渣50g，加入纤维素酶与果胶酶按照质量比1∶1组成的复合酶200mg和用柠檬酸调至pH4.5的蒸馏水350mL，在-0.03MPa负压和45℃下进行负压空化强化提取两次，每次10min，过滤，合并滤液，减压浓缩至所用提取溶剂总体积的1/7，以1.5BV/h流速流经径高比为1∶15的D14大孔吸附树脂柱进行吸附上样，上样量为3BV，吸附平衡后以6BV/h的流速用2BV蒸馏水冲洗树脂柱，5BV 20％乙醇溶液洗脱花青素。未吸附部分溶液与蒸馏水冲洗部分合并得多糖溶液，收集20％乙醇溶液洗脱部分得花青素溶液，分别减压浓缩，冷冻干燥，得蓝莓果渣多糖和花青素。多糖和花青素提取率为20.84和4.16mg/g，在浸膏中含量为11.8％和2.35％。富集纯化后多糖和花青素含量分别提高到13.3％和26.6％，回收率分别为92.2％和79.9％。

Claims

1.一种从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法，其特征在于：蓝莓果渣先经负压空化提取技术提取，将得到的提取液浓缩，然后经大孔吸附树脂富集分离技术分离，所得花青素洗脱液和多糖洗脱液再经减压浓缩，冷冻干燥，最后获得蓝莓花青素产品和多糖产品。

2.按照权利要求1所述的从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法，其特征在于：所述的提取液为pH为1.5～5.5的酶水溶液，酶为纤维素酶、果胶酶或两者按照质量比1∶2～8∶1组成的复合酶，酶与蓝莓果渣用量比为1.0～7.0mg/g，调节pH值所用酸为盐酸、冰乙酸或柠檬酸。

3.按照权利要求1所述的从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法，其特征在于：所述的负压空化提取技术，酶水溶液与果渣的液固比为7～20mL/g，提取温度室温～55℃，连续提取1～3次，每次10～30min，提取压力-0.02MPa～-0.09MPa，所得提取液减压浓缩至所用提取溶剂总体积的1/7。

4.按照权利要求1所述的从蓝莓果渣中提取分离花青素和多糖的方法，其特征在于：所述的大孔吸附树脂富集分离技术，所用树脂包括ADS-5、ADS-8、NKA-9、D3520，D4020，ADS-17、D14、D16、HPD-100、HPD-300、HPD-400和HPD-700型大孔吸附树脂，层析树脂柱的径高比为1∶5～1∶30，上样体积为3～8BV，上样流速为2～5BV/h，吸附平衡后以4～10BV/h的流速用2～4BV水洗脱多糖，3～9BV10％～30％乙醇洗脱花青素，所得洗脱溶液经减压浓缩，冷冻干燥后得蓝莓果渣多糖和花青素产品。