CN103880805B - 一种从花生红衣中提取原花青素的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物技术领域，公开了一种从花生红衣中提取原花青素的工艺，包括如下步骤：原料准备→加料→浸提→输浸提液→真空浓缩→真空干燥。本发明中原花青素的提取回收率较高，并且操作比较简单，适合大规模工业化生产，具备市场应用前景。

Description

一种从花生红衣中提取原花青素的工艺

技术领域

本申请属于生物技术领域，涉及一种从花生红衣中提取原花青素的工艺。

背景技术

花生红衣是花生的内种皮，一般为红色或粉红色。现在有人育成彩色花生，其种皮颜色有黑色、白色、红白相间等。花生红衣是花生工业的副产物，含有较高含量的蛋白质（约17%）和脂肪（约5%）主要用于饲料，价格也非常便宜，且利用率很低。花生红衣为红棕色、膜质，其主要成分质量分数为：纤维素37%～42%，脂肪10%～14%，蛋白质1%～18%，灰分8%～21%，此外，还含有约17%的单宁及多种色素。花生红衣味甘、微苦、性平，有止血散瘀、消肿之功，且有一定的营养价值及药用价值。有研究表明，花生红衣的药用效力比花生米强50倍。同时花生红衣还含有大量原花青素类物质。

花生红衣中有一类丰富的功能成分是原花青素（Procyanidins，简称PC），是植物界广泛存在的一种原花青素类化合物，是黄烷-3-醇衍生物的总称，广泛存在于各种水果的皮、核、梗以及草柑、可乐果树等植物中，它是由儿茶素、表儿茶素聚合而成，包括二聚体、三聚体、四聚体直至十聚体。低聚原花青素为棕红色无定形粉末，能很好的溶于丙酮、乙酸乙酯、乙醇、冰醋酸，不溶于苯、氯仿、石油醚等。其结构中引入的羟基最多，在水中的溶解度越大，而氰基甲基化后则增加其在有机溶剂中的溶解度。花生红衣中含有丰富的原花青素，含量约占花生皮干重的17%，其中50%左右为生物活性较高的低聚物。Lou等（1999）鉴定出6种A型原花青素存在于花生皮中的水溶性成分。B型原花青素二聚体、三聚体、四聚体及更高程度的原花青素则存在于花生皮色素中。低聚原花青素具有很强的抗氧化能力，其抗氧化能力比VE、VC都高。它还具有强有力的清除自由基和对人体微循环改善的双重作用。以高效、低毒高生物利用率而著称。动物实验表明，原花青素能有效抑制化学因素诱导的脂质过氧化和DNA损伤。人体试验表明，食用原花青素，抑制了低密度脂肪酸的脂质过氧化，并增强了其清除自由基的能力。近十年来，它已在北美保健品行业及化妆品业得到广泛的应用。另外，欧洲已将原花青素用作治疗血液循环疾病，减轻浮肿与动脉曲张用药。植物中的原花青素是由不同数量的单体缩合而成的聚原花青素类混合物，其单体有（+）-儿茶素、（-）-表儿茶素、（+）-儿茶素没食子酸酯4种结构。这4种单体通过C4-C8和C4-C6键合形成二聚体、三聚体或多聚体，一般把二～四聚体称为低聚原花青素（Oligomerieproanthoyanidins，OPA），五～十聚体称为高聚原花青素（PolymericProanthoeyanidins，PPA）。在各类原花青素中，二聚体分布最广，研究最多，是最重要的一类原花青素。

目前，国内外关于原花青素的提取研究已有相关报道，温志英等人研究了微波辅助提取花生种皮原花青素，但原花青素提取率较低，仅为11%；王辉宪等人对夹带剂提取葡萄籽中原花青素的提取工艺的有关影响因素进行了研究；薛昆鹏等人采用超声微波酶法萃取技术，研究了从油茶壳中提取原花青素的工艺。但是，目前关于从花生种皮中提取原花青素的研究仍处于初步阶段，存在提取率低、杂质多等诸多问题。目前采用的多酚类提取物提取工艺大致为以下几种方法：

①超声波辅助热浸提法：在专利《一种利用超声波辅助化学法浸提花生壳黄酮的方法》中公开了采用超声波辅助化学法浸提花生壳黄酮，是目前比较新的方法。其原理是超声波可在液体中产生“空穴作用”，而“空穴作用”产生的冲击波和射流可以破坏植物细胞和细胞膜结构，从而增加细胞内容物通过细胞膜的穿透能力，有助于黄酮类化合物的释放与溶出。但是反应不容易控制，有副反应发生，同时不能工业化生产，因此限制了它的应用。

②有机溶剂提取法：主要用于提取脂溶性基团占优势的黄酮类物质，在专利《艾纳香总黄酮提取物及其提取方法和药物应用》中公开了一种采用含水或不含水的有机溶剂做提取溶剂来提取黄酮，但是本方法提取时间长、耗能高，不利于成本的节约。

③大孔树脂吸附法：吸附树脂是近年来发展起来的一类有机高分子聚合物吸附剂，它具有物理化学稳定性高、吸附选择性独特、不受无机物存在的影响，使用周期长、宜于构成闭路循环，节省费用等诸多优点，避免了用有机溶剂提取分离而造成的有机溶剂回收难、易燃易爆、对环境污染严重等缺点，现已用于黄酮类物质的提取。但是大孔树脂使用过程中破碎严重，使用寿命短，样品预处理难度大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种从花生红衣中提取原花青素的工艺，该工艺提取效率高，并且设计多步提取工艺进行最大程度的提高提取率，确定最佳工艺参数。

本发明的技术方案是通过如下方式来实现的：

一种从花生红衣中提取原花青素的工艺，其包括如下步骤：

原料准备→加料→浸提→输浸提液→真空浓缩→真空干燥；

具体包括如下步骤：

1）原料准备：

将花生红衣放入载物盘，置于烘箱中，在40℃恒温下烘干4h，然后将温度升至60℃继续烘干2h后取出，粉碎，过60目筛，密封备用；

2）投料和微波辐照：

花生红衣重量与70%乙醇体积的比值为1：8（kg/L）；

取3.75kg花生红衣和70%乙醇30L；将花生红衣和70%乙醇分别平均分成两份；首先向浸提罐中打入一份乙醇和一份花生红衣，然后再加入另一份乙醇和另一份花生红衣，搅拌均匀，即投料完毕；然后微波辐照1min，微波功率为500W；

3）浸提：

将浸提罐的温度升至65℃，然后关闭输油泵，开始计时，浸提2h；同时打开冷凝水直至浸提过程结束；

4）输送浸提液：

浸提完成后，打开输料泵，将浸提液打入浓缩罐中，控制液面在罐体积2/3以下；

5）真空浓缩：

打开输油泵给浓缩罐加热，将温度升至65℃，然后关闭输油泵，当温度产生变化时，通过打开输油泵进行调节；然后再打开真空泵，保持真空度在-0.05KPa左右，当真空度产生变化时，通过浓缩罐上的控制阀进行调节；

6）真空干燥：

首先用离心机将所得浓缩液离心，离心速度为3000r/min，时间为20min，收集沉淀物和上清液，将上清液组再次进行浓缩离心，离心速度为3000r/min，时间为10min，得到二次沉淀物，合并上述沉淀物进行真空干燥，即得。

优选地，第一次真空浓缩完毕后，乙醇可回到浸提罐中，进行二次浸提，实现了乙醇的再次利用。

本发明取得的有益效果主要包括：

1、本项目采用微波技术和负压空化技术相结合，从花生种皮中提取花生原花青素，具有较高的创新性，解决了传统工艺原花青素提取率低，耗时长等问题，确定了负压空化提取花生原花青素的最佳工艺条件，使原花青素的提取率达到了30%以上，明显高于国内外相关报道的花生原花青素的提取率。

2、对提取浓缩过程中温度、压力要求不高，实现起来比较容易，适合大规模的生产；样品干燥及试剂回收比较容易；原料来源广，价格低廉，所需的成本低。

3.本发明研究不同乙醇浓度，负压空化压力、时间、温度对原花青素提取率的影响，设计多步提取工艺进行最大程度的提高提取率，确定最佳工艺参数。

具体实施方式

以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。

实施例1

一种从花生红衣中提取原花青素的工艺，其包括如下步骤：

原料准备→加料和微波辐照→浸提→输浸提液→真空浓缩→真空干燥；

具体包括：

1）原料准备：

将花生红衣放入载物盘，置于烘箱中，在40℃恒温下烘干4h，然后将温度升至60℃继续烘干2h后取出，粉碎，过60目筛，密封备用；

2）投料和微波辐照：

花生红衣重量与70%乙醇体积的比值为1：8；

量取3.75kg花生红衣和70%乙醇30L；将花生红衣和70%乙醇分别平均分成两份；首先向浸提罐中打入一份乙醇和一份花生红衣，然后再加入另一份乙醇和另一份花生红衣，搅拌均匀，即投料完毕；然后微波辐照1min，微波功率为500W；

3）浸提：

将浸提罐的温度升至65℃，然后关闭输油泵，开始计时，浸提2h，得到浸提液；浸提过程中温度始终保持在65℃；

4）输送浸提液：

浸提完成后，打开输料泵，将浸提液打入浓缩罐中，控制液面在罐体积2/3以下；

5）真空浓缩：

打开输油泵给浓缩罐加热，将温度升至65℃，然后关闭输油泵，当温度产生变化时，通过打开输油泵进行调节；再打开真空泵，保持真空度在-0.05KPa左右，当真空度产生变化时，通过浓缩罐上的控制阀进行调节；整个浓缩过程温度控制在65℃，真空度控制在在-0.05Kpa，浓缩时间为1h；

6）真空干燥：

首先用离心机将所得浓缩液离心，离心速度为3000r/min，时间为20min，收集沉淀物和上清液，将上清液组再次进行浓缩离心，离心速度为3000r/min，时间为10min，得到二次沉淀物，合并上述沉淀物进行真空干燥，即得。

试验结果：

原料花生红衣样品中原花青素含量为：16.79%。

花生红衣中总原花青素的重量：16.79%×3750g=629.625g

沉淀干燥物中原花青素重量：219.5g

原花青素回收率：219.5/629.625=34.8%。

花生红衣年加工量5000吨可生产花生衣原花青素300吨；

原花青素初步市场估价为200-300元/公斤，项目达产后年加工量5000吨生产规模估算投资额为1200万，可实现年销售收入6000-9000万元，实现利税2160万元。

实施例2

各反应步骤和参数对原花青素提取回收率的影响：

1.乙醇浓度对花生红衣中原花青素提取率的影响

浸提时间2h，料液比为1：8，提取温度为65℃，选取不同的乙醇浓度40%、50%、60%、70%、80%、90%来进行提取，抽滤后定容至50ml，稀释适当倍数后测其吸光度，确定乙醇浓度对提取效果的影响；将检测发现，70%的乙醇的浸提效果最佳，具体结果见表1：

表1

乙醇	40%	50%	60%	70%	80%	90%
							回收率%	19	23	26	33	24	22

2.提取温度对花生红衣中原花青素提取率的影响

其他参数固定，选取不同的浸提温度45℃、55℃、65℃、75℃、85℃进行浸提，抽滤后定容至50ml，稀释适当倍数后测其吸光度，确定水浴温度对提取效果的影响，发现65℃下浸提效果最佳，明显优于其他温度。

3．提取时间对花生红衣中原花青素提取率的影响

其他参数固定，选取不同的提取时间1h、2h、3h、4h、5h进行浸提，抽滤后定容至50ml，稀释适当倍数后测其吸光度，确定提取时间对提取效果的影响，发现2h浸提效果最佳，具体见表2：

表2

时间h	1	2	3	4	5
						回收率%	21	33	24	16	14

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种从花生红衣中提取原花青素的工艺，其特征在于包括如下步骤：

1）原料准备：

将花生红衣放入载物盘，置于烘箱中，在40℃恒温下烘干4h，然后将温度升至60℃，继续烘干2h后取出，粉碎，过60目筛，密封备用；

2）投料和微波辐照：

花生红衣重量与70%乙醇体积的比值为1kg：8L；首先将花生红衣和70%乙醇分别平均分成两份；然后向浸提罐中打入一份乙醇和一份花生红衣，最后再加入另一份乙醇和另一份花生红衣，搅拌均匀，即投料完毕；然后微波辐照1min，微波功率为500W；

3）浸提：

将浸提罐的温度升至65℃，开始计时，浸提时间为2h，得到浸提液；浸提过程中温度始终保持在65℃；

4）输送浸提液：

浸提完成后，打开输料泵，将浸提液打入浓缩罐中，控制液面在罐体积2/3以下；

5）真空浓缩：

给浓缩罐加热，将温度升至65℃，对浸提液进行了真空浓缩；整个浓缩过程温度控制在65℃，真空度控制在在-0.05Kpa，浓缩时间为1h；

6）真空干燥：

首先用离心机将步骤5）得到的浓缩液离心，离心速度为3000r/min，时间为20min，收集沉淀物和上清液，将所述上清液组再次进行浓缩离心，离心速度为3000r/min，时间为10min，得到二次沉淀物，合并上述沉淀物进行真空干燥，即得。