CN103420970A - 一种花青素的提取纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够高效提取纯化花青素的方法，包括以下步骤：以榨汁后的蓝莓果皮和渣为原料，以水为提取溶剂得到提取液A；浓缩后调节pH值至酸性，得到溶液B；经过模拟移动床色谱进行分离提纯，得到富含花青素的溶液C，浓缩得溶液D；经过喷雾干燥，获得花青素粉末；本发明的技术方案得到的花青素总收率为85%以上，所得产品含花青素25%以上；本发明方法操作简便，产率与产品纯度较高，产业上应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种花青素的提取纯化方法。
背景技术
花青素(Anthocyanidin)，又称花色素，是一类水溶性天然色素，属类黄酮化合物。花青素作为植物体内的一种次生代谢物质，广泛存在于植物花瓣、果实的细胞液组织及茎叶的表面细胞中。自然条件下游离状态的花青素极少见，主要以糖苷形式存在，已知天然存在的花色苷有250多种。花青素不仅有利于植物授粉和种子传播，以及预防植物被紫外线照射损伤等功能，同时花青素的生理功能得到了国内外研究人员的广泛关注，主要包括抗氧化、清除自由基、抑癌、改善循环系统、增进皮肤的光滑度、保护肝脏及抗炎、抑菌等方面。近几年国外对于花青素保健功能的研究集中在抗癌，心血管保护和美容方面。因此花青素在食品、保健品、医药等产业方面都有着广阔的应用前景。
花青素常采用传统的有机溶剂提取，近年来研究发现，单纯的试剂提取很难充分萃取植物中的花青素，逐渐发展一些辅助方法，包括微波、超声、加压、超临界CO2、酶法等技术，以提高花青素的得率，缩短提取时间，改善提取物的质量。
在分离纯化步骤，目前常见的多是采用大孔吸附树脂将花青素粗提物进行分离纯化。CN103113341A公开了一种蓝莓花青素提取工艺，其中纯化步骤是将萃取液分别经过两次树脂柱，用乙醇洗脱。
模拟移动床色谱技术是将模拟移动床的设计思想引入液相制备色谱中，既保持了液相制备色谱的消耗小、分离纯度高，以及可变温操作等优点，又克服了通常液相制备色谱不能连续操作的缺点，使其具有分离能力强，设备体积小，投资成本低，并特别有利于分离热敏性高及难分离的物系等特点。
发明内容
本发明旨在提供一种能够高效的提取纯化花青素的方法。
本发明涉及一种花青素的提取纯化方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴ 以榨汁后的蓝莓果皮和渣为原料，以水为提取溶剂进行提取，提取后离心除杂，得到提取液A；
⑵ 将步骤⑴得到的提取液A浓缩，然后调节pH值至酸性，得到溶液B；
⑶ 将步骤⑵得到的溶液B经过模拟移动床色谱进行分离提纯，得到富含花青素的组分溶液C，将溶液C浓缩得浓缩液D；
⑷ 将步骤⑶中得到的浓缩液D经过喷雾干燥，得到花青素粉末。
所述步骤⑴中，水提取时，所用水的体积与蓝莓果皮和渣质量之比为5～10L/kg，同时可以在提取溶剂水中加入10%的硫酸溶液，硫酸溶液加入的体积为提取溶剂体积的0.00%～0.05%；加热温度为30℃～50℃；离心机转速1500r/min，时间15min。提取可以是加热提取、微波辅助提取、超声辅助提取。
所述步骤⑵中，浓缩采用减压浓缩，浓缩使花青素的浓度控制在1～2g/L，浓缩后用浓度10%的硫酸或盐酸调节浓缩液pH值为1。
所述步骤⑶中，模拟移动床色谱填充的吸附剂为非极性大孔吸附树脂，例如HPD100；吸附区流速1～2BV/h；水洗区为纯化水，用来除去杂质，其用量为树脂体积的1～2倍，流速为1～3BV/h；解吸剂为20%～30%的乙醇溶液，其用量是树脂体积的2～4倍，流速1～3BV/h；树脂再生溶剂为95%乙醇，流速2～3BV/h；切换时间为600～800s；温度控制在40℃～50℃；压力控制在0.2MPa～0.6MPa。
所述步骤⑷中，将浓缩液D进行离心喷雾干燥的参数为：进风温度100～130℃，出风温度40～60℃，进料质量百分比浓度为30wt.%。
进一步地，所述步骤⑴中，提取温度优选35℃。
进一步地，所述步骤⑴中，在提取溶剂中加入10%硫酸溶液的量优选为提取溶剂体积的0.05%。
进一步地，所述步骤⑶中，水洗区纯化水用量是树脂体积的1倍，解吸剂为20%乙醇，其用量是树脂体积的2倍；树脂再生溶剂为95%乙醇；吸附流速1.5BV/h；水洗流速2BV/h；洗脱流速2BV/h；再生流速3BV/h；切换时间为800s；温度控制在50℃；压力控制在0.4MPa。
本发明还提供了一种花青素提取液的分离纯化方法，所述方法是将花青素提取液浓缩至花青素的浓度为1～2g/L，并用10%的硫酸或盐酸调节浓缩液pH值为1左右，即可采用模拟移动床色谱对花青素粗提物进行分离纯化。模拟移动床色谱分离花青素粗提物的参数为：吸附剂为非极性大孔吸附树脂，例如HPD100；吸附区流速1～2BV/h；水洗区为纯化水，用来除去杂质，其用量为树脂体积的1～2倍，流速为1～3BV/h；解吸剂为20%～30%的乙醇溶液，其用量是树脂体积的2～4倍，流速1～3BV/h；树脂再生溶剂为95%乙醇，流速2～3BV/h；切换时间为600～800s；温度控制在40℃～50℃；压力控制在0.2MPa～0.6MPa。将得到的富含花青素的组分溶液通过离心喷雾干燥而得到终产物。离心喷雾干燥的参数为：进风温度100～130℃，出风温度40～60℃，进料质量百分比浓度为30wt.%。
本发明所述花青素的提取与纯化方法，操作简便，产业上应用前景好，产率与产品纯度较高，以本发明的技术方案得到的花青素总收率为85%以上，所得产品含花青素25%以上。
附图说明
图1为花青素标准品HPLC谱图。
图2为本发明实施例2所得花青素产品的HPLC谱图。
具体实施方式
下面结合以下具体实施方式对本发明作更为详细地说明。
实施例1
以本发明所述方法得到的花青素终产物可采用分光光度法检测花青素的含量：
⑴仪器与试剂：紫外可见分光光度计；盐酸甲醇溶液：取5ml 浓盐酸加甲醇至100ml；
⑵样品溶液制备：精密称取花青素样品约10mg于100ml烧瓶中，加入80ml盐酸甲醇溶液，80℃水浴中加热回流60min，放凉转移至100ml容量瓶中，用盐酸甲醇溶液定容，再吸取1ml用盐酸甲醇溶液稀释至25ml作为供试样品溶液；
⑶样品测定：用1cm比色皿，以盐酸甲醇溶液做空白在535nm处测其吸光度A 。计算公式如下（以飞燕草素delphinidin计）：
式中：A---供试样品溶液的吸光度； W---样品称样量，单位g ；1020---飞燕草素delphinidin的吸收系数。
实施例2
称取10kg蓝莓果皮和渣，加入50L 水及250ml 10%的硫酸溶液，35℃下提取2h，离心除杂后得45L提取液A。将提取液A在浓缩器中减压浓缩至10L，含花青素为1.12g/L，再加入10%硫酸溶液调节pH值为1，得到溶液B。溶液B进入模拟移动床色谱，吸附剂为HPD100大孔树脂，水洗用量是树脂体积的1倍，解吸剂为20%乙醇，其用量是树脂体积的2倍；树脂再生溶剂为95%乙醇；吸附流速1.5BV/h；水洗流速2BV/h；洗脱流速2BV/h；再生流速3BV/h；切换时间为800s；温度控制在50℃；压力控制在0.4MPa。分离后得到富含花青素的组分溶液C，溶液C经浓缩得到浓缩液D，同时回收乙醇。浓缩液D经喷雾干燥，得到含花青素为26.0%的产物40.8g。喷雾干燥的参数为进风温度140℃，出风温度50℃，进料质量百分比浓度30wt.%。产品总收率为86.6%。
实施例3
称取10kg蓝莓果皮和渣，加入70L 水及350ml 10%的硫酸溶液，40℃下提取2h，离心得66L提取液A。将提取液A在浓缩器中减压浓缩至10L，含花青素为1.18g/L，再加入10%硫酸溶液调节pH值为1，得到溶液B。溶液B进入模拟移动床色谱，吸附剂为HPD100大孔树脂，水洗用量是树脂体积的1倍，解吸剂为20%乙醇，其用量是树脂体积的2倍；树脂再生溶剂为95%乙醇；吸附流速1.5BV/h；水洗流速2BV/h；洗脱流速2BV/h；再生流速3BV/h；切换时间为800s；温度控制在50℃；压力控制在0.4MPa。分离后得到富含花青素的组分溶液C，溶液C经浓缩得到浓缩液D，同时回收乙醇。浓缩液D经喷雾干燥，得到含花青素为26.5%的产物41.3g。喷雾干燥的参数为进风温度140℃，出风温度50℃，进料质量百分比浓度30wt.%。产品总收率为89.3%。
实施例4
称取10kg蓝莓果皮和渣，加入70L 水及350ml 10%的硫酸溶液，在超声波辅助的条件下，35℃下提取50min，离心得65L提取液A。将提取液A在浓缩器中减压浓缩至10L，含花青素为1.21g/L，再加入10%硫酸溶液调节pH值为1，得到溶液B。溶液B进入模拟移动床色谱，吸附剂为HPD100大孔树脂，水洗用量是树脂体积的1倍，解吸剂为20%乙醇，其用量是树脂体积的2倍；树脂再生溶剂为95%乙醇；吸附流速1.5BV/h；水洗流速2BV/h；洗脱流速2BV/h；再生流速3BV/h；切换时间为800s；温度控制在50℃；压力控制在0.4MPa。分离后得到富含花青素的组分溶液C，溶液C经浓缩得到浓缩液D，同时回收乙醇。浓缩液D经喷雾干燥，得到含花青素为27.2%的产物41.2g。喷雾干燥的参数为进风温度140℃，出风温度50℃，进料质量百分比浓度30wt.%。产品总收率为91.5%。
Claims (10)
1.一种花青素的提取纯化方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴ 以榨汁后的蓝莓果皮和渣为原料，以水为提取溶剂进行提取，提取后离心除杂，得到提取液A；
⑵ 将步骤⑴得到的提取液A浓缩，然后调节浓缩液pH值至酸性，得到溶液B；
⑶ 将步骤⑵得到的溶液B经过模拟移动床色谱进行分离提纯，得到富含花青素的组分溶液C，将溶液C浓缩得浓缩液D；
⑷ 将步骤⑶中得到的浓缩液D经过喷雾干燥，得到花青素粉末。
2.如权利要求1所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑴中，水提取时，所用水的体积与蓝莓果皮及渣质量之比为5～10L/kg，所用的水为纯化水或蒸馏水；加热温度为30℃～50℃；离心机转速1500r/min，时间15min; 提取可以是加热提取、微波辅助提取、超声辅助提取。
3. 如权利要求1或2所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑴中，水提取时，可以在提取溶剂水中加入10%的硫酸溶液，硫酸溶液加入的体积为提取溶剂体积的0.00%～0.05%。
4. 如权利要求3所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑵中，采用减压浓缩使浓缩液中花青素的浓度控制在1～2g/L，浓缩后用浓度10%的硫酸或盐酸调节浓缩液pH值为1。
5. 如权利要求1、2或4所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑶中，模拟移动床色谱填充的吸附剂为非极性大孔吸附树脂；吸附区流速1～2BV/h；水洗区为纯化水，用来除去杂质，其用量为树脂体积的1～2倍，流速为1～3BV/h；解吸剂为20%～30%的乙醇溶液，其用量是树脂体积的2～4倍，流速1～3BV/h；树脂再生溶剂为95%乙醇，流速2～3BV/h；切换时间为600～800s；温度控制在40℃～50℃；压力控制在0.2MPa～0.6MPa。
6. 如权利要求5所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑷中，离心喷雾干燥的进风温度100～130℃，出风温度40～60℃，进料质量百分比浓度为30wt.%。
7. 如权利要求1、2、4或6所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑴中，提取温度为35℃。
8. 如权利要求1、2、4或6所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑴中，在提取溶剂中加入10%硫酸溶液的量为提取溶剂体积的0.05%。
9. 如权利要求1、2、4或6所述的一种花青素的提取纯化方法，其特征在于：所述步骤⑶中，水洗区纯化水用量是树脂体积的1倍，解吸剂为20%乙醇，其用量是树脂体积的2倍；树脂再生溶剂为95%乙醇；吸附流速1.5BV/h；水洗流速2BV/h；洗脱流速2BV/h；再生流速3BV/h；切换时间为800s；温度控制在50℃；压力控制在0.4MPa。
10. 一种花青素提取液的分离纯化方法，其特征在于：将花青素提取液浓缩至花青素的浓度为1～2g/L，再用10%的硫酸或盐酸调节浓缩液pH值为1左右，之后进入模拟移动床色谱进行分离纯化，得到富含花青素的组分溶液；模拟移动床色谱的吸附剂为非极性大孔吸附树脂，吸附区流速1～2BV/h；水洗区为纯化水，其用量为树脂体积的1～2倍，流速为1～3BV/h；解吸剂为20%～30%的乙醇溶液，其用量是树脂体积的2～4倍，流速1～3BV/h；树脂再生溶剂为95%乙醇，流速2～3BV/h；切换时间为600～800s；温度控制在40℃～50℃；压力控制在0.2MPa～0.6MPa；将分离得到的富含花青素的组分溶液通过离心喷雾干燥而得到花青素终产物；离心喷雾干燥的进风温度100～130℃，出风温度40～60℃，进料质量百分比浓度为30wt.%。
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