CN103265824A - 一种栀子红色素的生产和精制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种栀子红色素的生产和精制方法，属于天然色素的研究领域。本发明的方法包括以下步骤：栀子黄水提液经大孔树脂吸附平衡后，上柱，经去离子水和20%乙醇洗脱得到栀子苷液；栀子苷液浓缩去醇后加入氢氧化钠进行碱解反应，再加入柠檬酸进行酸化；将预处理后的栀子苷和谷氨酸钠加到黑曲霉发酵液中，保温反应得到栀子红色素转化液；栀子红转化液用沸水浴灭酶，自然冷却，离心，取上清液待用；用酸调沉淀法或树脂法将灭酶后的栀子红色素转化液上清液进行精制得到栀子红色素粉末。本发明的方法每一单元操作都非常简便，能耗低，节约人力物力，整个生产工艺可进行连续化，实现高效率工业化生产，既经济又环保，产品色泽鲜亮，纯度高。
Description
技术领域
本发明属于天然色素的研究领域，具体涉及一种栀子红色素的生产和精制方法。
背景技术
栀子，别名黄栀子、山栀、白蟾，是茜草科植物栀子的果实。目前，栀子的果实是传统中药，属卫生部颁布的第l批药食两用资源，具有护肝、利胆、降压、镇静、止血、消肿等作用。在中医临床常用于治疗黄疸型肝炎、扭挫伤 、高血压、糖尿病等症。栀子果可用来生产栀子黄、栀子蓝、栀子红系列色素，可广泛应用于对面条，糖果，饼干，饮料，酒类等食品着色，又可用于药品、化妆品等着色，也可适用于对玩具，衣物等染色，颜色鲜艳，无异味。栀子红色素颜色鲜艳，安全性及稳定性好，易溶于水，使用方便。
食用色素分为天然色素和合成色素，鉴于合成色素对人体健康的影响，从动植物、微生物中开发安全的天然食用色素备受人们关注。作为天然色素的栀子系列色素的开发不仅迎合了天然色素这一发展趋势，而且也解决了栀子资源开发带来废液排放问题。栀子红色素在日本已达到商业化的水平，国内极少相关的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种栀子红色素的生产和精制方法，使栀子黄色素废液（栀子苷液）具有高附加值。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种栀子红色素的生产和精制方法，包括以下步骤：
（1）栀子苷的制备：栀子黄水提液经大孔树脂吸附平衡后，上柱，经去离子水和20%（V/V）乙醇洗脱得到栀子苷液（两种洗脱液都收集）；再用6.5倍树脂床体积的60%（V/V）乙醇洗脱栀子黄色素，收集栀子黄色素洗脱液；
（2）栀子苷的预处理：栀子苷液浓缩去醇后加入氢氧化钠进行碱解反应，再加入柠檬酸进行酸化，将栀子苷转化为京尼平酸；
（3）栀子红的转化：将预处理后的栀子苷和谷氨酸钠加到黑曲霉发酵液中，保温反应得到栀子红色素转化液；
（4）灭酶：栀子红转化液用沸水浴灭酶，自然冷却，离心，取上清液待用；
（5）精制：用酸调沉淀法或树脂法将灭酶后的栀子红色素转化液上清液进行精制得到栀子红色素粉末。
步骤（1）中所述的栀子黄水提液优选通过如下方法得到：栀子果经粉碎过40目筛，称取15g栀子果粉末加150mL去离子水，60℃水浴30min，过滤得一次提取液；滤渣加入100mL水再次浸提，过滤得二次提取液；滤渣加50mL水，进行第三次浸提，过滤得三次提取液，将提取液混合，抽滤得到栀子黄水提液。
步骤（1）中所述的大孔树脂优选为AB-8型大孔树脂；所述的洗脱的条件优选为：洗脱流速为1.5mL/min，去离子水、20%乙醇用量分别为AB-8型大孔树脂床体积BV的4倍和5倍。
步骤（2）中所述的浓醇去醇优选为将350mL栀子苷液在温度60℃、真空度-0.09MPa、转速30r/min条件下用旋转蒸发仪浓缩至50mL左右，用手持糖量计测浓缩后栀子苷糖度要大于3°BX。
步骤（2）栀子苷的预处理具体为：每100mL浓缩去醇后的糖度大于3°BX的栀子苷中添加10-14g氢氧化钠，40-70℃磁力搅拌3-8h进行碱解反应后，再添加25-30g柠檬酸，搅拌至柠檬酸溶解后，4℃静置10h以上备用；优选的，每100mL浓缩去醇后的糖度为3.2°BX的栀子苷中加10g氢氧化钠，40℃磁力搅拌3h进行碱解反应后，再添加25g柠檬酸，搅拌至柠檬酸溶解后，4℃静置10h以上备用。
步骤（3）中所述的黑曲霉发酵液优选为通过如下方法制备得到：
1）菌种活化：黑曲霉菌种接种到PDA斜面培养基上，30℃培养3-5d至孢子成熟；
2）种子液制备：从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；所述的种子培养基优选为包含如下按质量百分比计的成分：葡萄糖 1%，酵母膏 0.5%，NaNO3 0.3%，MgSO4·7H2O 0.2%，KH2PO4 0.2%，余量为水；
3）发酵液制备：将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养3-5d；所述的发酵培养基优选为包含如下按质量百分比计的成分：麸皮2%，硫酸铵0.3%，KH2PO4 0.2%，MgSO4·7H2O 0.2%，余量为水；每100mL发酵培养基的配制如下：称取2g麸皮，加少于100mL的水煮沸15min，经4层纱布过滤，得到滤液，加入硫酸铵0.3g，KH2PO4 0.2g，MgSO4·7H2O 0.2g，再加水至100mL。
步骤（3）中所述的预处理后的栀子苷添加量与发酵液体积比为1:5-7:5，优选为3:5；谷氨酸钠添加量与添加的预处理后的栀子苷液固液质量比为4:30-7:30，优选为6:30；所述的保温反应的条件为40-70℃真空保温10-30h，优选为50℃真空保温25h。
步骤（4）中所述灭酶具体条件为：栀子红转化液沸水浴0.5-3h，冷却，6000r离心18min，取上清液待用；栀子红转化液沸水浴灭酶得高色价栀子红色素液，沸水浴灭酶是关键，栀子红色素在灭酶后色价大幅度升高。
步骤（5）中所述的酸调沉淀法具体为：将灭酶后的栀子红色素转化液上清液与水进行1:1比例混合后再用质量分数为18%的盐酸调pH至2.8-3.0，静置1d后，10000r离心20min，沉淀物于60℃烘箱干燥得到栀子红色素粉末；所述的树脂法具体为：将灭酶后的栀子红色素转化液上清液上柱，经大孔树脂吸附平衡后，用去离子水洗脱至洗脱液无色，再分别用70%（V/V）乙醇和含碳酸氢钠1‰（质量浓度）的60%（V/V）乙醇进行洗脱，收集洗脱液（两种洗脱液都收集），浓缩干燥得到栀子红色素粉末；所述的大孔树脂优选为GDX-103大孔树脂。
本发明生产的栀子红色素是利用生产栀子黄色素的废液中的栀子苷，进行预处理，在碱性条件下发生酯水解，脱去甲氧基，生成京尼苷酸，再经微生物产生的β-葡萄糖苷酶水解脱去一分子葡萄糖，生成京尼平酸，京尼平酸可与伯氨基化合物反应，生成红色化合物。本发明将预处理后的栀子苷与谷氨酸钠反应，生成栀子红色素，精制后，色泽鲜亮纯度高。
本发明具有以下优点：
（1）栀子苷的制备：栀子苷液由栀子黄色素经AB-8型大孔树脂吸附，经去离子水和20%乙醇洗脱得到，洗脱液中栀子苷含量高。栀子苷液经浓缩去醇后可直接使用；与传统方法中需对栀子苷粗品进一步上柱洗脱，超滤膜精制相比，操作简便，大大降低能耗；
（2）栀子苷的预处理：栀子苷液浓缩去醇后加入氢氧化钠进行40℃磁力搅拌碱解反应，再加入柠檬酸进行酸化，尽可能将栀子苷转化为京尼平酸；与传统方法中需以吸附栀子苷的树脂为反应介质，将碱酸泵入循环处理或需进行pH调节相比，处理方法十分简单，处理设备简易，大大降低人力物力，适于大批量预处理，为栀子红色素工业化生产奠定基础；
（3）酶液制备：通过菌株发酵产酶，高酶活无需另外购买酶制剂；生产工艺可连续化，形成独特的制备工艺；
（4）栀子红的转化：将预处理后的栀子苷直接加到发酵液（酶液）中，补加谷氨酸钠后厌氧保温反应20h左右，高温灭酶后即可得到栀子红色素转化液；与传统方法中需调节pH或需将酶液泵入反应介质中相比，又进一步节省人力物力；
（5）栀子红的精制：将栀子红色素转化液先进行离心去杂，再进行酸调得沉淀物，干燥后即为栀子红色素粉末；或将栀子红色素转化液经树脂吸附再洗脱，将洗脱液浓缩干燥后得栀子红色素粉末；与传统的精制方法相比，无需调节pH或再经超滤精制，即可得高色价栀子红色素。
本发明生产栀子红色素的方法，每一单元操作都非常简便，能耗低，节约人力物力，整个生产工艺可进行连续化，实现高效率工业化生产，既经济又环保，产品色泽鲜亮，纯度高。
附图说明
图1是栀子红色素的生产流程图。
图2是栀子红色素吸收光谱图，最大吸收波长为528nm。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的工艺作进一步描述，但是本发明并不限于这些实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本发明栀子红色素的生产流程图如图1所示。
（1）黑曲霉发酵液的制备：
种子培养基为包含如下按质量百分比计的成分：葡萄糖 1%，酵母膏 0.5%，NaNO3 0.3%，MgSO4·7H2O 0.2%，KH2PO4 0.2%，余量为水；每100mL发酵培养基的配制如下：称取2g麸皮，加少于100mL的水煮沸15min，经4层纱布过滤，得到滤液，加入硫酸铵0.3g，KH2PO4 0.2g，MgSO4·7H2O 0.2g，再加水至100mL。
从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d得到发酵液。
（2）栀子苷的制备：
将栀子果粉碎后过40目筛，称取15g栀子果粉末加150mL去离子水，60℃水浴30min，过滤得一次提取液；滤渣加入100mL水再次浸提，过滤得二次提取液；滤渣加50mL水，进行第三次浸提，过滤得三次提取液，将提取液混合，抽滤得到栀子黄水提液；栀子黄水提液经AB-8型大孔树脂吸附平衡后，上柱，经4倍AB-8型大孔树脂床体积的去离子水和5倍AB-8型大孔树脂床体积的20%（V/V）乙醇洗脱，洗脱流速为1.5mL/min，得到栀子苷液；再用6.5倍树脂床体积的60%乙醇洗脱栀子黄色素，收集栀子黄色素洗脱液。
（3）栀子苷的预处理：将栀子苷液浓缩去醇（将700mL栀子苷液在温度60℃、真空度-0.09MPa、转速30r/min条件下用旋转蒸发仪浓缩至100mL）后，用手持糖量计测浓缩后栀子苷糖度为3.2°BX；往100mL浓缩去醇后的糖度为3.2°BX的栀子苷中加入10g氢氧化钠，40℃磁力搅拌3h进行碱解反应，加入25g柠檬酸溶解后4℃静置10h以上备用。
（4）栀子红的转化：取预处理后的栀子苷30mL和5g谷氨酸钠加到50mL黑曲霉发酵液中，50℃真空保温反应20h，得到栀子红色素转化液。
（5）灭酶：将栀子红色素转化液沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液待用。
（6）栀子红的精制：
将灭酶后的栀子红色素转化液上清液与水进行1:1比例混合后再用质量分数为18%的盐酸调pH至3.0，静置后10000r离心20min，弃上清液，取沉淀于60℃烘箱干燥，得栀子红色素粉末，其色价E1% 1cm为53；
将灭酶后的栀子红色素转化液上清液经GDX-103大孔树脂吸附平衡后，用去离子水洗脱至洗脱液无色，再分别用70%（V/V）乙醇和60%（V/V）乙醇（含碳酸氢钠1‰，质量浓度）进行洗脱，收集洗脱液，浓缩干燥得到栀子红色素粉末，其色价E1% 1cm为63。栀子红色素吸收光谱见图2。
实施例2 栀子苷不同预处理及添加方式
栀子苷最优预处理及添加方式实验：分别向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入6g氢氧化钠，分别置于50℃磁力搅拌器和50℃恒温水浴锅中碱解5h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30mL预处理后的未离心的和离心后栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加5g谷氨酸钠，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表1；从表1中可以看出，水浴处理栀子苷比磁力搅拌处理效果差，离心后添加预处理后的栀子苷比未离心的效果差，因此栀子苷的预处理及添加方式采用磁力搅拌，不离心添加。
表1栀子苷不同预处理及添加方式结果
| 碱解处理方式 | 碱解处理条件 | 酸调处理条件 | 添加方式 | 结果：颜色和A528nm |
| 磁力搅拌 | 50℃ 5h | 室温搅拌至溶解 | 未离心 | 红色0.600 |
| 磁力搅拌 | 50℃ 5h | 室温搅拌至溶解 | 离心 | 红色0.519 |
| 水浴加热 | 50℃ 5h | 室温搅拌至溶解 | 未离心 | 红色0.562 |
实施例3 栀子苷预处理最优碱酸种类实验
栀子苷预处理最优碱酸种类实验：分别向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中分别加入6g氢氧化钠、6g氢氧化钾、6g碳酸氢钠，置于50℃磁力搅拌碱解5h，再添加不同的酸进行酸调，加12.5g柠檬酸或质量分数36%的浓盐酸12.5mL，搅拌混溶后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加5g谷氨酸钠，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表2；从表2中可以看出，栀子苷用氢氧化钠进行碱解后再用柠檬酸进行酸调预处理后，转红效果最好，红色鲜亮，吸光度值最高，A528nm=0.600。
表2 栀子苷预处理最优碱酸种类实验结果
| 碱 | 碱处理方式 | 酸 | 结果：颜色和A528nm |
| 氢氧化钠 | 磁力搅拌50℃ 5h | 柠檬酸 | 红色0.600 |
| 氢氧化钠 | 磁力搅拌50℃ 5h | 浓盐酸 | 黄色 --- |
| 氢氧化钾 | 磁力搅拌50℃ 5h | 柠檬酸 | 红色0.576 |
| 氢氧化钾 | 磁力搅拌50℃ 5h | 浓盐酸 | 黄色 --- |
| 碳酸氢钠 | 磁力搅拌50℃ 5h | 浓盐酸 | 黄色 --- |
| 碳酸氢钠 | 磁力搅拌50℃ 5h | 柠檬酸 | 红色0.562 |
实施例3 栀子苷预处理最优碱酸添加量实验
栀子苷预处理最优碱酸添加量实验：分别向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠4g，5g，6g，7g，置于50℃磁力搅拌碱解5h，再添加柠檬酸进行酸调，加8g，10g，12.5g，15g柠檬酸，搅拌混溶后，4℃保存备用，具体对应的添加的碱量和酸量见表3。从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加5g谷氨酸钠，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表3；从表3中可以看出，每50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液加5g氢氧化钠进行碱解后再用12.5g柠檬酸进行酸调预处理后，转化的栀子红色素色泽鲜亮，吸光度最高，A528nm=0.546。
表3 栀子苷预处理最优碱酸添加量实验结果
| 氢氧化钠量g | 碱处理方式 | 柠檬酸酸量g | 结果：颜色和A528nm |
| 6 | 磁力搅拌50℃ 5h | 10 | 橙色 --- |
| 6 | 磁力搅拌50℃ 5h | 12.5 | 红色 0.366 |
| 6 | 磁力搅拌50℃ 5h | 15 | 红色 0.540 |
| 5 | 磁力搅拌50℃ 5h | 12.5 | 红色 0.546 |
| 7 | 磁力搅拌50℃ 5h | 12.5 | 红色 0.358 |
| 4 | 磁力搅拌50℃ 5h | 8 | 暗红色 0.518 |
实施例4 栀子苷最优预处理温度实验
栀子苷最优处理温度实验：分别向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃、50℃、60℃、70℃磁力搅拌5h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加5g谷氨酸钠，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表4；从表4中可以看出，每50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液加5g氢氧化钠，40℃磁力搅拌5h，再添加12.5g柠檬酸进行酸调预处理后，转化的栀子红色素色泽鲜亮，吸光度值最高，A528nm=0.361。
表4 栀子苷最优预处理温度实验结果
| 预处理温度℃ | 结果：颜色和A528nm |
| 40 | 红色 0.361 |
| 50 | 红色 0.299 |
| 60 | 红色 0.223 |
| 70 | 红色 0.279 |
实施例5 栀子苷最优碱解时间实验
栀子苷最优碱解时间实验：分别向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，4h，5h，6h，7h，8h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加5g谷氨酸钠，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表5；从表5中可以看出，碱解时间为7h时，栀子红色素转化效果最好，吸光度值为0.446；碱解时间为3h时，栀子红色素的转化效果较好，吸光度值为 0.435，与碱解7h相比，碱解3h的转红效果差别不大，且时间节约了一半，可提高效率利于扩大生产，所以选择碱解时间为3h。
表5 栀子苷最优碱解时间实验结果
| 减解时间h | 结果：颜色和A528nm |
| 3 | 红色 0.435 |
| 4 | 红色 0.332 |
| 5 | 红色 0.367 |
| 6 | 红色 0.370 |
| 7 | 红色 0.446 |
| 8 | 红色 0.353 |
实施例6 最优栀子苷添加量实验
最优栀子苷添加量实验：向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取10mL，30mL，50mL，70mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加谷氨酸钠，谷氨酸钠质量：预处理后的栀子苷液为1:6，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表6；从表6中可以看出，栀子苷添加量为50mL时，栀子红的转化效果最好；但栀子苷添加量为30mL时，栀子红色素的吸光度值与栀子苷添加量为50mL时相差不大，从原料节约考虑选择栀子苷添加量为30mL更优。
表6 最优栀子苷添加量实验结果
| 预处理后的栀子苷mL | 谷氨酸钠量g | 结果：颜色和A528nm |
| 10 | 1.7 | 红色 0.423 |
| 30 | 5 | 红色 0.592 |
| 50 | 8.3 | 红色 0.602 |
| 70 | 11.7 | 红色 0.381 |
实施例7 最优谷氨酸钠添加量实验
最优谷氨酸钠添加量实验：向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30 mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加谷氨酸钠，谷氨酸钠添加量：预处理后的栀子苷量为4:30，5:30，6:30，7:30，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表7；从表7中可以看出，谷氨酸钠添加量为6g时，即谷氨酸钠质量：预处理后的栀子苷液为6:30时，栀子红色素的转化效果最优，吸光度值最高，A528nm=0.728。
表7 最优谷氨酸钠添加量实验结果
| 预处理后的栀子苷mL | 谷氨酸钠量g | 结果：颜色和A528nm |
| 30 | 4 | 红色 0.710 |
| 30 | 5 | 红色 0.714 |
| 30 | 6 | 红色 0.728 |
| 30 | 7 | 红色 0.723 |
实施例8 最优真空保温温度实验
最优真空保温温度实验：向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30 mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再补加谷氨酸钠，谷氨酸钠添加量：预处理后的栀子苷量为6:30，分别置于40℃，50℃，60℃，70℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表8；从表8中可以看出，真空保温温度为50℃时栀子红色素的转化效果最优，吸光度值最高，A528nm=0.713。
表8 最优真空保温温度实验结果
| 真空保温温度℃ | 结果：颜色和A528nm |
| 40 | 红色 0.689 |
| 50 | 红色 0.713 |
| 60 | 红色 0.702 |
| 70 | 红色 0.681 |
实施例9 最优真空保温时间实验
最优真空保温时间实验：向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30 mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再补加谷氨酸钠，谷氨酸钠添加量：预处理后的栀子苷量为6:30，分别50℃真空保温反应10h，15h，20h，25h，30h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表9；从表9中可以看出，真空保温时间为25h时栀子红色素的转化效果最优，吸光度值最高，A528nm=0.716。
表9 最优真空保温时间实验结果
| 真空保温时间h | 结果：颜色和A528nm |
| 10 | 红色 0.566 |
| 15 | 红色 0.634 |
| 20 | 红色 0.656 |
| 25 | 红色 0.716 |
| 30 | 红色 0.710 |
实施例10 最优灭酶时间实验
最优灭酶时间实验：向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30 mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再补加谷氨酸钠，谷氨酸钠添加量：预处理后的栀子苷量为6:30，分别50℃真空保温反应25h后，分别沸水浴灭酶0.5h，1h，1.5h，2h，2.5h，3h，冷却后，6000r离心18min，取上清液经适当稀释后测栀子红色素的吸光度值A528nm，结果见表10；从表10中可以看出，灭酶时间为2h时得到的栀子红色素最优，吸光度值最高，A528nm=0.767。
表10最优灭酶时间实验结果
| 灭酶时间h | 结果：颜色和A528nm |
| 0.5 | 红色 0.631 |
| 1 | 红色 0.653 |
| 1.5 | 红色 0.664 |
| 2 | 红色 0.767 |
| 2.5 | 红色 0.754 |
| 3 | 红色 0.744 |
实施例11 酸沉精制条件实验
酸沉精制条件实验：向50mL浓缩后的糖度为3.2°BX栀子苷液中加入氢氧化钠5g，40℃磁力搅拌3h，再分别添加12.5g柠檬酸溶解后，4℃保存备用；从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养5d；分别取30mL预处理后的未离心的栀子苷加到50mL发酵液中，再分别补加5g谷氨酸钠，50℃真空保温反应20h后，沸水浴灭酶1h，冷却，6000r离心18min，取上清液待用；将灭酶后的栀子红色素转化液上清液原液及50%稀释液（50%稀释液为上清液与水进行1:1比例混合后得到）分别用18%的盐酸和柠檬酸晶体调pH至2.98-2.99，静置后10000r，20min离心，弃上清液，取沉淀于60℃干燥，得栀子红色素粉末，结果见表5；从表5中可以看出，灭酶后的栀子红色素转化液上清液与水进行1:1比例混合后的50%稀释液，用18wt%盐酸调pH后，得到的栀子红色素沉淀干燥后色价最高，E1% 1cm(528nm) =53。
表5 酸沉精制条件实验结果
| 栀子红色素转化液 | 酸调pH | 色价E1% 1cm(528nm) |
| 原液 | 18wt%盐酸 | 42 |
| 50%稀释液 | 18wt%盐酸 | 53 |
| 50%稀释液 | 柠檬酸晶体 | 49 |
本发明中所描述的具体实施例仅仅对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采取类似的方式替代，但是并不会偏离本发明的精神或者超越所附权力要求书定义的范围。
尽管对本发明己作出了详细的说明并引证了一些具体的实例，但是对本领熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或者修正。
Claims (10)
1.一种栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）栀子苷的制备：栀子黄水提液经大孔树脂吸附平衡后，上柱，经去离子水和20%乙醇洗脱得到栀子苷液；
（2）栀子苷的预处理：栀子苷液浓缩去醇后加入氢氧化钠进行碱解反应，再加入柠檬酸进行酸化；
（3）栀子红的转化：将预处理后的栀子苷和谷氨酸钠加到黑曲霉发酵液中，保温反应得到栀子红色素转化液；
（4）灭酶：栀子红转化液用沸水浴灭酶，自然冷却，离心，取上清液待用；
（5）精制：用酸调沉淀法或树脂法将灭酶后的栀子红色素转化液上清液进行精制得到栀子红色素粉末。
2.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于：
步骤（1）中所述的栀子黄水提液通过如下方法得到：栀子果经粉碎过40目筛，称取15g栀子果粉末加150mL去离子水，60℃水浴30min，过滤得一次提取液；滤渣加入100mL水再次浸提，过滤得二次提取液；滤渣加50mL水，进行第三次浸提，过滤得三次提取液，将提取液混合，抽滤得到栀子黄水提液；
步骤（1）中所述的大孔树脂为AB-8型大孔树脂；所述的洗脱的条件为：洗脱流速为1.5mL/min，去离子水、20%乙醇用量分别为AB-8型大孔树脂床体积BV的4倍和5倍。
3.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于：步骤（2）中所述的浓醇去醇为将350mL栀子苷液在温度60℃、真空度-0.09MPa、转速30r/min条件下用旋转蒸发仪浓缩至50mL左右，用手持糖量计测浓缩后栀子苷糖度要大于3°BX。
4.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于步骤（2）栀子苷的预处理为：每100mL浓缩去醇后的糖度大于3°BX的栀子苷中添加10-14g氢氧化钠，40-70℃磁力搅拌3-8h进行碱解反应后，再添加25-30g柠檬酸，搅拌至柠檬酸溶解后，4℃静置10h以上备用。
5.根据权利要求4所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于栀子苷的预处理为：每100mL浓缩去醇后的糖度为3.2°BX的栀子苷中加10g氢氧化钠，40℃磁力搅拌3h进行碱解反应后，再添加25g柠檬酸，搅拌至柠檬酸溶解后，4℃静置10h以上备用。
6.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于步骤（3）中所述的黑曲霉发酵液为通过如下方法制备得到：
1）菌种活化：黑曲霉菌种接种到PDA斜面培养基上，30℃培养3-5d至孢子成熟；2）种子液制备：从PDA斜面上取3环黑曲霉接入种子培养基中，30℃，180r/min摇床培养3d；所述的种子培养基包含如下按质量百分比计的成分：葡萄糖 1%，酵母膏 0.5%，NaNO3 0.3%，MgSO4·7H2O 0.2%，KH2PO4 0.2%，余量为水；3）发酵液制备：将种子液接入发酵培养基中，30℃，180r/min摇床培养3-5d；所述的发酵培养基包含如下按质量百分比计的成分：麸皮2%，硫酸铵0.3%，KH2PO4 0.2%，MgSO4·7H2O 0.2%，余量为水。
7.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于步骤（3）中所述的预处理后的栀子苷添加量与发酵液体积比为1:5-7:5，谷氨酸钠添加量与添加的预处理后的栀子苷液固液质量比为4:30-7:30，保温反应的条件为40-70℃真空保温10-30h。
8.根据权利要求7所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于：所述的预处理后的栀子苷添加量与发酵液体积比为3:5，谷氨酸钠添加量与添加的预处理后的栀子苷液固液质量比为6:30，保温反应的条件为50℃真空保温25h。
9.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于：步骤（4）中所述灭酶的条件为：栀子红转化液沸水浴0.5-3h，冷却，6000r离心18min，取上清液待用。
10.根据权利要求1所述的栀子红色素的生产和精制方法，其特征在于：
步骤（5）中所述的酸调沉淀法具体为：将灭酶后的栀子红色素转化液上清液与水进行1:1比例混合后再用质量分数为18%的盐酸调pH至2.8-3.0，静置1d后，10000r离心20min，沉淀物于60℃烘箱干燥得到栀子红色素粉末；
步骤（5）中所述的树脂法具体为：将灭酶后的栀子红色素转化液上清液上柱，经大孔树脂吸附平衡后，用去离子水洗脱至洗脱液无色，再分别用70%乙醇和含碳酸氢钠1‰的60%乙醇进行洗脱，收集洗脱液，浓缩干燥得到栀子红色素粉末；所述的大孔树脂优选为GDX-103大孔树脂。
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