CN103952011B - 一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，属于天然色素技术领域。它包括以下步骤：a、取火龙果，加入冰沙，打浆，过滤，得果汁；b、向所述果汁中加入活性炭或硅藻土，搅拌，离心，过滤，得色素溶液；c、将所述色素溶液上样于MCI？gel层析柱，然后用水洗脱，收集洗脱液，干燥，得甜菜红色素。本发明的有益效果是：该方法所制得的甜菜红色素杂质低、色价高，且制备方法简便，生产成本低。

Description

一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法

技术领域

本发明属于天然色素技术领域，具体涉及一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法。

背景技术

甜菜红色素(Betalains)是一种甜菜苷类天然红色素，具有无毒、安全、着色性好等特点，且具有抗氧化、预防心血管疾病等功效，在食品、药品、化妆品等领域有广阔的应用前景。

目前，甜菜红色素主要来自甜菜、盐地碱蓬以及商陆浆果。因甜菜含糖量高，萃取液中含有大量糖类等杂质，使得所得甜菜红色素纯度低、异味大；盐地碱蓬生长环境特殊，无法人工培育，使得原料产量受限；商陆浆果提取的红色素中含有商陆皂苷，过量食用商陆皂苷会引发腹泻等症状。作为提取甜菜红色素的优质资源，红皮红肉火龙果从果皮到果肉颜色呈玫瑰红到紫红色，含有大量的甜菜红色素，现已作为经济作物大规模种植。同时，火龙果果皮占果重比例较大，是火龙果食用以及加工的副产物，从中提取天然色素，不但可以变废为宝、综合利用，还可提高火龙果的附加值，提高火龙果种植业产业链竞争力。

现有甜菜红色素提取技术为鲜果经热烫灭酶后用酸性水溶液或乙醇水溶液萃取，经离心、浓缩、干燥得到甜菜红色素提取物。该技术路线的缺陷是甜菜红色素热稳定性差，在长时间、高温灭酶处理过程中易分解；如未能完全灭酶也会导致色素损失。如果在提取过程中加入酸等酶活性抑制剂，则会引入新的物质，也会增加后续工序的处理难度。在精制过程中，经过超滤技术不能有效除去小分子杂质；而采用大孔吸附树脂技术，虽然能除去大部分杂质，富集色素有效部位，但不能实现各色素间的精细分离。因此，针对现有技术缺陷，在色素提取、精制过程中采用新方法和新手段，降低生产成本，提高产品色价品质，是火龙果中甜菜红色素产业化的关键技术，具有巨大的商业前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，该方法所制得的甜菜红色素杂质低、色价高，且制备方法简便，生产成本低。

本发明所采取的技术方案是一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，包括以下步骤：

a、取火龙果，加入冰沙，打浆，过滤，得果汁；

b、向所述果汁中加入活性炭或硅藻土，搅拌，离心，过滤，得色素溶液；

c、将所述色素溶液上样于MCIgel层析柱，然后用水洗脱，收集洗脱液，干燥，得甜菜红色素。

优选的，所述步骤a中火龙果选自火龙果的果皮或果肉中的一种，或它们的混合物。

优选的，所述步骤a中冰沙的加入量为所述火龙果重量的0.1～2倍重量；特别优选的，所述步骤a中冰沙的加入量为所述火龙果重量的0.2倍重量、0.4倍重量、0.6倍重量、0.8倍重量、1倍重量、1.2倍重量、1.4倍重量、1.6倍重量和1.8倍重量。

优选的，所述步骤b中活性炭或硅藻土的加入量按照每100体积份所述果汁加入0.1～3重量份来进行的。特别优选的，所述步骤b中活性炭或硅藻土的加入量按照每100体积份所述果汁加入0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份。

优选的，所述步骤b中搅拌的时间为5～30分钟。

优选的，为有效除去果汁中的蛋白质等杂质，所述步骤b中离心的次数为2次，其中第一次离心是在转速为2000～4000r/min的条件下进行的，第二次离心是在转速为16000～50000r/min的条件下进行的。

优选的，所述步骤c中MCIgel为聚苯乙烯型填料；特别优选的，MCIgel选自MCIGELCHP20P、MCIGELCHP20Y、MCIGELCHP20SS或MCIGELCHP2MGY中的一种。

优选的，所述步骤c中干燥选自冷冻干燥、喷雾干燥或低温干燥中的一种。

优选的，所述低温干燥的温度≤40℃。

本发明还提供一种所述制备高色价甜菜红色素方法制得的甜菜红色素。

本发明中加入冰沙或冰块，一方面能抑制火龙果中的酶活性，保证色素的品质及提高甜菜红色素的回收率；另一方面，能使火龙果的细胞发生冻融破裂，使火龙果中的甜菜红色素能最大限度地提取出来。

本发明在果汁中加入活性炭，能有效地将果汁中的叶绿素等脂溶性杂质除去，且不会导致甜菜红色素的收率及理化性质发生变化，也无新物质引入；同时活性炭还能吸附蛋白质等杂质。

本发明的有益效果在于：本发明以火龙果果肉、果皮为原料，通过低温冷冻，操作简便、低成本、高效率抑制酶活性，同时避免了常规热烫灭酶法造成的红色素损失，最大程度地保留了火龙果中天然色素活性物质。采用活性炭吸附除去叶绿素等脂溶性杂质，再采用高速离心方法除去大部分果胶及高分子蛋白杂质，减少后续分离的难度。本发明采用日本三菱公司开发的精细分离填料MCIgel，不但能除去糖类、氨基酸等杂质，还能实现近似结构色素间的有效分离，且不使用有机溶剂洗脱。所得甜菜红色素杂质低、色价高，该工艺操作简单、生产成本低，易于产业化。

具体实施方式

为使本领域技术人员详细了解本发明的生产工艺和技术效果，下面以具体的生产实例来进一步介绍本发明的应用和技术效果。

实施例1：

a、取50kg火龙果的果肉，加入50kg冰沙，打浆，过滤，分别得滤液和滤渣，滤渣经压榨机压榨得到的汁液与滤液合并，得果汁；

b、按照每100体积份果汁加入0.8重量份活性炭的量，向果汁中加入活性炭，搅拌10分钟，经离心机在4000r/min转速下离心，过滤，滤液再经管式离心机在16000r/min转速下离心，过滤，得色素溶液；

c、将所述色素溶液上样于型号为MCIGELCHP20P的层析柱，随后用纯净水洗脱，收集洗脱液，冷冻干燥，得甜菜红色素，经检测，其单位色价535nm为130。在用水洗脱时，可先用水洗脱1-2个柱体积后，再收集洗脱液，收集2-3个柱体积即可。

实施例2：

a、取30kg火龙果的果皮，加入3kg冰沙，打浆，过滤，分别得滤液和滤渣，滤渣经压榨机压榨得到的汁液与滤液合并，得果汁；

b、按照每100体积份果汁加入1.5重量份活性炭的量，向果汁中加入活性炭，搅拌30分钟，经离心机在4000r/min转速下离心，过滤，滤液再经管式离心机在30000r/min转速下离心，过滤，得色素溶液；

c、将所述色素溶液上样于型号为MCIGELCHP20Y的层析柱，随后用纯净水洗脱，收集洗脱液，冷冻干燥，得甜菜红色素，经检测，其单位色价E11c%m535nm为131。在用水洗脱时，可先用水洗脱1-2个柱体积后，再收集洗脱液，收集2-3个柱体积即可。

实施例3：

a、取30kg火龙果的果肉和20kg火龙果的果皮，混合，加入100kg冰块，打浆，过滤，分别得滤液和滤渣，滤渣经压榨机压榨得到的汁液与滤液合并，得果汁；

b、按照每100体积份果汁加入3重量份活性炭的量，向果汁中加入活性炭，搅拌5分钟，经离心机在2000r/min转速下离心，过滤，滤液再经管式离心机在50000r/min转速下离心，过滤，得色素溶液；

c、将所述色素溶液上样于型号为MCIGELCHP20SS的层析柱，随后用纯净水洗脱，收集洗脱液，喷雾干燥，得甜菜红色素，经检测，其单位色价535nm为128。在用水洗脱时，可先用水洗脱1-2个柱体积后，再收集洗脱液，收集2-3个柱体积即可。

实施例4：

a、取10kg火龙果的果肉和40kg火龙果的果皮，混合，加入40kg冰块，打浆，过滤，分别得滤液和滤渣，滤渣经压榨机压榨得到的汁液与滤液合并，得果汁；

b、按照每100体积份果汁加入0.1重量份硅藻土的量，向果汁中加入硅藻土，搅拌20分钟，经离心机在3000r/min转速下离心，过滤，滤液再经管式离心机在30000r/min转速下离心，过滤，得色素溶液；

c、将所述色素溶液上样于型号为MCIGELCHP2MGY的层析柱，随后用纯净水洗脱，收集洗脱液，于30℃的条件下低温干燥，得甜菜红色素，经检测，其单位色价535nm为129。在用水洗脱时，可先用水洗脱1-2个柱体积后，再收集洗脱液，收集2-3个柱体积即可。

对比例1：

将新鲜火龙果加水浸提5min，用布袋过滤，再用滤纸过滤，得色素溶液。将所得色素溶液分别在-40、-20、0、20、40、60、80℃下恒温5min，取样测定吸光度A值，并换算氧化酶活性。结果表明，20℃多酚氧化酶活力在50%左右，随温度升高活力上升，在60℃达到最高，之后随温度升高酶活力急剧下降；在0℃以下，随温度降低，酶活性骤降。该结果表明，低温抑制酶活性具有与高温同样的效果。

本发明中通过添加冰沙或冰块，应用低温抑制酶活性，可避免高温灭酶时甜菜红素分解，收率降低的缺点。新鲜火龙果中所含多酚氧化酶是破坏甜菜红色素的主要因素，而酶活性受到温度的显著影响和控制。因此，通过控制火龙果提取溶液温度，即可保证甜菜红色素不被酶分解破坏。

对比例2：

取7份等量红皮红肉火龙果，清洗后在不同温度下匀浆提取10min，分别测定所得色素提取液在535nm下的吸光度，结果见图1。由图1可知，不同温度下所得色素溶液吸光度有所不同，温度为零下20℃、30℃时吸光度最高，40℃次之，之后随着温度升高，甜菜红素得率有较大程度降低。低温时甜菜红色素稳定，且酶活性受到抑制；加冰沙与火龙果进行匀浆过程中火龙果发生冻融破壁，因此，甜菜红色素得到了更大程度的提取和保留。

对比例3：

将新鲜火龙果加水浸提5min，用布袋过滤，再用滤纸过滤，得色素溶液。选取两份相同色素溶液，一份加入适量活性炭，搅拌30min，另一份为空白试验，30min后分别测定两组色素溶液在535nm、663nm下的吸光度，并采用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白含量。结果显示，加入活性炭后，色素溶液在535nm下的吸光度值没有明显变化，说明活性炭对甜菜红素的吸附量可以忽略不计，而在叶绿素最大吸收峰663nm处的吸光度值明显下降，说明活性炭对于叶绿素的吸附很有效。测定加入活性炭组与对照组的可溶性蛋白含量结果显示，加入活性炭后，可溶性蛋白含量明显降低，活性炭对于可溶性蛋白也有较强吸附。

对比例4：

选取现有报道中用于甜菜红色素精制的大孔吸附树脂的常用型号与MCIGELCHP20P进行对比试验，将以上填料分别置于甜菜红色素提取液（将新鲜火龙果加水浸提5min，用布袋过滤，再用滤纸过滤，得到。），恒温震荡8h，分别测定吸附前后样品在535nm处的吸光度，计算静态吸附率，结果见表1。

从表中可以看出MCIGELCHP20P对甜菜红色素的吸附性能最好。

表1不同填料对甜菜红色素的静态吸附率

在以上试验基础上，选取吸附率较高的HPD-100A、D301大孔吸附树脂与MCIGELCHP20P对等量甜菜红素粗提液（将新鲜火龙果加水浸提5min，用布袋过滤，再用滤纸过滤，得到。）进行精制，将所得甜菜红素用HPLC进行分析，并计算色价以及收率，结果显示：经MCIGELCHP20P分离得到的甜菜红色素纯度及色价显著高于HPD-100A、D301大孔吸附树脂，且收率也有大幅度提高，详见表2。

表2不同填料对甜菜红色素的精制结果

填料种类	单位色价	收率（%）
			HPD-100A	75	63
D301	68	71
			MCI GEL CHP20P	102	90

本发明所述用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法也适用于其他水溶性色素的制备，详见表3。

表3采用本发明所述方法制备的水溶性色素及其色价

色素名称	单位色价
		甜菜红色素	不低于100
紫色玉米芯花色苷	不低于15
		栀子黄色素	不低于600

紫薯花色苷	不低于10
		红花黄色素	不低于1500
背天葵红色素	不低于25
		小蜡果皮红色素	不低于10
姜黄色素	不低于350
		黑豆皮色素	不低于80
苋菜红色素	不低于600

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、取火龙果，加入冰沙，打浆，过滤，得果汁；

b、向所述果汁中加入活性炭或硅藻土，搅拌，离心，过滤，得色素溶液；

c、将所述色素溶液上样于MCIgel层析柱，然后用水洗脱，收集洗脱液，干燥，得甜菜红色素；

所述步骤b中活性炭或硅藻土的加入量按照每100体积份所述果汁加入0.1～3重量份来进行的；

所述步骤c中MCIgel选自MCIGELCHP20P、MCIGELCHP20Y、MCIGELCHP20SS或MCIGELCHP2MGY中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：所述步骤a中火龙果选自火龙果的果皮或果肉中的一种，或它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：所述步骤a中冰沙的加入量为所述火龙果重量的0.1～2倍重量。

4.根据权利要求1所述的一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：所述步骤b中搅拌的时间为5～30分钟。

5.根据权利要求1所述的一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：所述步骤b中离心的次数为2次，其中第一次离心是在转速为2000～4000r/min的条件下进行的，第二次离心是在转速为16000～50000r/min的条件下进行的。

6.根据权利要求1所述的一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：所述步骤c中干燥选自冷冻干燥、喷雾干燥或低温干燥中的一种。

7.根据权利要求6所述的一种用火龙果制备高色价甜菜红色素的方法，其特征在于：所述低温干燥的温度≤40℃。

8.一种基于权利要求1～7中任一项所述制备高色价甜菜红色素方法制得的甜菜红色素。