CN103160137A - 一种葡萄皮色素及其提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种葡萄皮色素的提取工艺：(1)将干燥的葡萄皮粉与95wt％乙醇混合，用柠檬酸水溶液调pH值至2-4，室温下，高速预处理，均质提取，过滤；(2)将过滤后的滤渣与95wt％乙醇混合，用柠檬酸水溶液调节pH值至2-4，再次均质提取，过滤；(3)将滤液离心，收集上清液，冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素；所述高速预处理为以5000-10000转/分钟处理5分钟以上；所述均质提取为以1000-4000转/分钟处理10分钟以上。本发明还公开了由该方法得到的葡萄皮色素。本发明的提取工艺简单，对生产设备要求低，提取效率高，提取时间大大缩短，明显优于传统溶剂提取法。获得的葡萄皮色素水溶性好，外观色泽好，性状稳定，适于作为食品添加剂和保健食品原料。

Description

一种葡萄皮色素及其提取工艺

技术领域

本发明属于天然色素的提取技术领域，具体涉及一种葡萄皮色素及其提取工艺。

背景技术

我国葡萄酿造业每年都产生大量的葡萄皮渣，按出皮在20-25％计，每年至少产生几十万吨的皮渣。这些皮渣主要用于饲料、肥料工业，导致附加值很低，而且有相当大部分没有被利用而污染环境。

研究发现葡萄皮渣中含有较多的天然色素，含量一般在3.7％(质量分数)以上，其红色素含量更是多在300mg/100g以上，并且含有丰富的花色苷成分，其不仅色泽鲜艳，染色优良，可广泛用于果酱、酸性饮料和果酒中，且与合成色素相比具有一定的营养作用，具有改善肝脏、防御身体过氧化、防止动脉硬化以及提高视力等生理功能，是一种重要的天然食用色素和理想的食品添加剂，因此对其色素进行提取与利用显得异常重要。

作为天然色素，葡萄皮色素提取方法有溶剂浸提法、超声波萃取法、超临界CO₂萃取法、微波辐射诱导萃取法和酶法提取等。溶剂浸提法由于其操作简单、方便，提取温度低、品质好，使用最早，也最为广泛，许多学者都对其进也行了研究，如李艳平，马西平.葡萄皮色素提取工艺研究[J].中国南方果树，2010，39(6)：57-58。其中以无水乙醇为溶剂进行提取时，最佳工艺条件为无水乙醇用量35mL，提取pH值3，80℃下提取60分钟效果最好。邓洁红，谭兴和，郭时印等.响应面法优化刺葡萄皮色素提取工艺参数[J].湖南农业大学学报(自然科学版)，2007，12，33(6)：694-699.所报道的以含0.03％盐酸的70％乙醇为提取剂时，经条件优化后料液比1∶16.7时，色素的提取率由90.18％提升到97.35％。周雯雯，陈卫平，方旻轩.葡萄皮色素提取工艺的研究[J].安徽农业科学，2008，36(14)：5703-5704，5741.所报道的在优化条件下提取2h后，提取率最高达97％。

传统的以乙醇为溶剂浸提色素有着其优点，但缺点也不少，如李艳平所报道的提取工艺，但色素产量很低；邓洁红的优化工艺提取时所用溶液量大，容易造成浪费，而且后溶剂的回收也增加了一定的成本，经济适用性较低；周雯雯所报道的优化工艺提取时间较长，一定程度上也增加的提取的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了传统的提取葡萄皮色素的方法。提取耗时长、溶剂耗量大、提取量低、成本高等缺点，从而提供了一种新的葡萄皮色素的提取方法，改进了传统醇浸提法，在不增加提取成本的同时提高了葡萄皮色素提取产量，缩短了提取时间，减少了溶剂的使用量，为扩大葡萄皮色素的产业应用价值打下基础。

本发明提供了一种葡萄皮色素的提取工艺，包括如下步骤：

(1)将干燥的葡萄皮粉与95wt％乙醇混合，用柠檬酸水溶液调pH值至2-4，室温下，高速预处理，均质提取，过滤；

(2)将过滤后的滤渣与95wt％乙醇混合，用柠檬酸水溶液调节pH值至2-4，室温下，均质提取，过滤；

(3)将步骤(1)和(2)的滤液离心，收集上清液，冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素；

其中，步骤(1)中所述高速预处理为以5000-10000转/分钟处理5分钟以上，较佳地为5-20分钟；步骤(1)或(2)中的均质提取为以1000-4000转/分钟处理10分钟以上，较佳地为10-60分钟。

其中，所述葡萄皮粉的尺寸较佳为能够过100目的筛。

其中，所述葡萄皮粉可根据本领域常规方法获得，本发明中由下述步骤制得：取新鲜葡萄皮经水洗、干燥、粉碎后过筛即可；所述的过筛较佳地为过100目筛。

步骤(1)中，所述葡萄皮粉与所述95wt％乙醇的质量体积比较佳地为1g/mL～1g/10mL，更佳地为1g/5mL～1g/10mL。

步骤(2)中，所述滤渣与所述95wt％乙醇的质量体积比较佳地为1g/mL～1g/10mL，更佳地为1g/5mL～1g/10mL。

本发明对于步骤(1)或(2)的柠檬酸水溶液的浓度没有特殊限定，只要能够使柠檬酸固体溶解即可，如柠檬酸水溶液的浓度可为0.1mol/L。

在本发明一更佳的实施方式中，所述的高速预处理为以9000-10000转/分钟处理5-10分钟，步骤(1)和步骤(2)所述的均质提取为以3000转/分钟处理10-30分钟。

本发明中，所述高速预处理和所述均质提取均可在均质机中进行。

步骤(3)中，所述离心的转速较佳地为200-2000转/分钟，更佳地为1000转/分钟。所述离心的时间较佳地为5分钟以上，更佳地为5-30分钟，最佳地为5-15分钟。

在本发明一较佳的实施方式中，所述的离心条件为：以1000转/分钟离心5-15分钟。

较佳地，将步骤(3)的上清液先进行浓缩再冷冻干燥。所述的浓缩采用本领域常规的操作步骤，一般采用真空浓缩的方式，从而更有利于冷冻干燥。一般浓缩至所述上清液中固形物含量达到30％以上即可。

本发明还提供了一种由上述工艺提取得到的葡萄皮色素。

本发明所述的室温为本领域对室温的常规理解，一般指5-40℃。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明使用的试剂、原料和设备皆市售可得，且所用化学试剂纯度至少均为食品级。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明葡萄皮色素的提取是在高剪切均质机的辅助下分两阶段进行，第一阶段的高速预处理将葡萄皮的小颗粒变的更小，使其更容易均匀地分布于溶液中，达到提取效果比较均匀，提取比较彻底；而较低速率下的均质提取阶段，也较静置提取或其他提取方法具有更高的色素提取率。

(2)本发明用柠檬酸水溶液调节pH值，减少了利用盐酸等酸的刺激性，同时柠檬酸可作为色素的酸味剂与防腐剂，增加了色素作为饲料利用的可靠性。

(3)本发明的提取工艺简单，对生产设备要求低，提取效率高，提取时间短，明显优于传统溶剂提取法。并且所述的提取工艺能够在室温下进行，不需要进行加热提取。

(4)本发明工艺提取的葡萄皮色素水溶性好，产品外观色泽好，性状稳定，适于作为食品添加剂和保健食品原料。

附图说明

图1为本发明提取方法的工艺流程图。

图2实施例3获得的葡萄皮色素在0.1％盐酸甲醇溶液中的UV-Vis光谱图。

图3为实施例3获得的葡萄皮色素的HPLC图谱。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制，实施例中的原料均为常规市售产品。

实施例1

1)取新鲜皮经水洗后烘干至恒重，最后粉碎过100目筛子制成葡萄皮粉，称取上述葡萄皮粉100克，备用。

2)加入95wt％乙醇(葡萄皮粉∶95wt％乙醇＝1g∶5mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至2.0，于室温下，以10000转/分钟高速预处理5分钟，再以3000转/分钟均质提取30分钟后过滤。

3)收集滤液，在滤渣中加入95wt％乙醇(滤渣∶95wt％乙醇＝1g∶5mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至2.0，于室温下，以3000转/分钟均质提取30分钟后过滤。

4)合并两次滤液，在室温下，以1000转/分钟离心10分钟，去沉淀，收集上清后进行冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素3.26克，颜色：紫红色。

实施例2

1)取新鲜皮经水洗后烘干至恒重，粉碎过100目筛，制成葡萄皮粉，称取上述葡萄皮粉100克，备用。

2)加入95wt％乙醇(葡萄皮粉∶95wt％乙醇＝1g∶7mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至3.0，于室温下，以10000转/分钟高速预处理10分钟，再以3000转/分钟均质提取20分钟后过滤。

3)收集滤液，在滤渣中加入95wt％乙醇(滤渣∶95wt％乙醇＝1g∶7mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至3.0，于室温下以3000转/分钟均质提取20分钟后过滤。

4)合并两次滤液，在室温下，以1000转/分钟离心15分钟，去沉淀，收集上清后进行冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素3.35克，颜色：紫红色。

实施例3

1)取新鲜皮经水洗后烘干至恒重，粉碎过100目筛，制成葡萄皮粉，称取上述葡萄皮粉100克，备用。

2)加入95wt％乙醇(葡萄皮粉∶95wt％乙醇＝1g∶10mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至4.0，于室温下，以10000转/分钟高速预处理10分钟，再以3000转/分钟均质提取10分钟后过滤。

3)收集滤液，在滤渣中加入95wt％乙醇(滤渣∶95wt％乙醇＝1g∶10mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至4.0，于室温下以3000转/分钟均质提取10分钟后过滤。

4)合并两次滤液，在室温下，以1000转/分钟离心15分钟，去沉淀，收集上清后进行冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素3.31克，颜色：紫红色。

实施例4

1)取新鲜皮经水洗后烘干至恒重，最后粉碎过100目筛子制成葡萄皮粉，称取上述葡萄皮粉100克，备用。

2)加入95wt％乙醇(葡萄皮粉∶95wt％乙醇＝1g∶10mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至2.0，于室温下，5000转/分钟高速预处理20分钟，再以1000转/分钟均质提取60分钟后过滤。

3)收集滤液，在滤渣中加入95wt％乙醇(滤渣∶95wt％乙醇＝1g∶10mL)，并用0.1摩尔/升的柠檬酸溶液调节pH值至2.0，于室温下，以1000转/分钟均质提取60分钟后过滤。

4)合并两次滤液，在室温下，以200转/分钟离心30分钟，去沉淀，收集上清后浓缩至固形物含量为30％，冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素3.30克，颜色：紫红色。

效果实施例1

将实施例1-4的产品过硅胶柱层析后，纸层析展开，分出两个斑点，依次编号为1#与2#，其中1#为紫红色斑点，2#为深红色斑点，用0.1％盐酸的甲醇洗下，合并颜色相同溶液，浓缩备用。

而据记载：花色苷在0.1％盐酸的甲醇溶液中呈现的颜色从橘红到紫色，按结构排列顺序为：天竺葵素(橘红)、矢车菊素(浅红)、芍药色素(深红)、锦葵色素(紫红)、牵牛色素(紫红)和飞燕草素(紫红)的衍生物，且Rf1#＝0.269，Rf2#＝0.471。

将实施例的葡萄皮色素经上述步骤处理后，置于含0.1％盐酸的甲醇溶液，测定其UV-Vis光谱图。图2为实施例3的UV-Vis光谱图，其他实施例的光谱图同图2。由图2可见，本发明的产品在200-600nm有特征吸收峰，在可见光区最大吸收峰为538nm，在紫外光区276nm处有最大吸收峰，可见该产品的主要成分为花色苷，且1#色素可能是牵牛色素或锦葵色素的衍生物，2#色素可能是芍药色素或矢车菊素的衍生物。其他实施例的UV-Vis图同图2。

效果实施例2高效液相色谱检测

对实施例1-4的葡萄皮色素进行HPLC检测，测试条件：采用hypersilODS柱(4.6mm*250mm)，粒径5μm；柱温30℃，流速1.2mL/min；流动相A∶V(甲酸)∶V(水)＝1∶9；流动相B∶V(甲酸)∶V(水)∶V(甲醇)＝1∶4∶5；梯度洗脱条件：0-5min，10％-30％B；5-10min，30％B；10-15min，30％-100％B；15-25min，100％B；25-28min，100％-10％B。Prostar320PDA检测器，检测波长520nm，20μL定量环。

实施例3的检测结果见图3，其他实施例的检测结果同图3。图3中在保留时间为12.128min处的物质含量占85％左右，在17.989min处的物质含量占1.36％，20.134min处的物质含量占11.84％，这三个峰皆为葡萄皮色素的特征峰，由此可见最终产物中杂质含量很低。其他实施例的HPLC图同图3。

Claims (10)

1.一种葡萄皮色素的提取工艺，包括如下步骤：

(1)将干燥的葡萄皮粉与95wt％乙醇混合，用柠檬酸水溶液调pH值至2-4，室温下，高速预处理，均质提取，过滤；

(2)将过滤后的滤渣与95wt％乙醇混合，用柠檬酸水溶液调节pH值至2-4，室温下，均质提取，过滤；

(3)将步骤(1)和(2)的滤液离心，收集上清液，冷冻干燥成粉末状，即得到葡萄皮色素；

其中，所述高速预处理为以5000-10000转/分钟处理5分钟以上；步骤(1)或(2)中的均质提取为以1000-4000转/分钟处理10分钟以上。

2.如权利要求1所述的提取工艺，其特征在于：所述高速预处理的时间为5-20分钟；步骤(1)或(2)中均质提取的时间为10-60分钟。

3.如权利要求1所述的提取工艺，其特征在于：所述的高速预处理为以9000-10000转/分钟处理5-10分钟，步骤(1)和步骤(2)所述的均质提取为以3000转/分钟处理10-30分钟。

4.如权利要求1所述的提取工艺，其特征在于：所述葡萄皮粉的尺寸为能够过100目的筛；所述葡萄皮粉较佳地由下述方法制得：取新鲜葡萄皮经水洗、干燥、粉碎后过筛即可。

5.如权利要求1～4中任一项所述的提取工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述葡萄皮粉与所述95wt％乙醇的质量体积比为1g/mL～1g/10mL，较佳地为1g/5mL～1g/10mL；步骤(2)中，所述滤渣与所述95wt％乙醇的质量体积比为1g/mL～1g/10mL，较佳地为1g/5mL～1g/10mL。

6.如权利要求1所述的提取工艺，其特征在于：步骤(1)或(2)所述的柠檬酸水溶液的浓度为0.1mol/L。

7.如权利要求1～4中任一项所述的提取工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述离心的转速为200-2000转/分钟，较佳地为1000转/分钟；所述离心的时间为5分钟以上，较佳地为5-30分钟，更佳地为5-15分钟。

8.如权利要求7所述的提取工艺，其特征在于：所述的离心条件为：以1000转/分钟离心5-15分钟。

9.如权利要求1所述的提取工艺，其特征在于：将步骤(3)的上清液先进行浓缩再冷冻干燥；所述的浓缩较佳地为将所述上清液浓缩至固形物含量达到30％以上。

10.一种由权利要求1～9中任一项所述的提取工艺提取得到的葡萄皮色素。

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