CN103992300B - 一种从苦荞麸皮中提取原花青素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，该方法包括：（1）将苦荞麸皮粉碎过筛；（2）加入纤维素酶和醋酸—醋酸钠缓冲溶液，进行酶解；（3）将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中大部分的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；（4）在浓缩悬浊液中加入乙醇溶液，混合均匀后先进行微波处理，再进行提取；（5）过滤得到原花青素粗提液；（6）对粗提液进行分离和纯化，得到原花青素提取物。本发明的提取方法提高了原花青素的得率和纯度，成本低廉，耗时短；工艺简便，安全性高，废液排放量少。本发明还提供了一种使用该提取方法所得的原青花素用作抗衰老保健品和护肤品有效成分的用途。
Description
技术领域
本发明属于天然产物提取的技术领域，具体涉及一种从苦荞麸皮中提取原花青素的方法。
背景技术
苦荞麦[Fagopyrumtataricum(L)Gaertn]属蓼科荞麦属，为一种重要的杂粮作物和药食同源植物，含有多种维生素、矿物质等营养成分和生物活性成分，而苦荞麸皮是这些成分含量最高的部位，特别是其原花青素的含量尤为丰富，最高可达5%左右。
原花青素（Procyanidins）是一种由黄烷-3-醇单体缩合而成的聚多酚类物质,因在酸性介质中加热可产生相应的花色素而得名。
原花青素具有极强的抗氧化活性,是一种良好的氧游离基清除剂和脂质过氧化抑制剂，是迄今为止人类所发现的最强、最有效的自由基清除剂之一,尤其是其体内活性,是其他抗氧化剂不可比拟的。同时，它还具有抗肿瘤、保护血管内皮细胞、降血压、抗炎、抗过敏等生物活性。另外，因其独特的化学和生理活性，原花青素在护肤美容方面也中有着极其广泛的用途，例如抗衰老、抗紫外线、抗辐射、增白、保湿等，对多种因素造成的皮肤老化都有独特的功效。
近年来国内外学者在原花青素的提取分离上进行了大量的研究工作。原花青素现有的提取方法包括水提法、有机溶剂提取法、超临界流体萃取法等方法。然而水提法和有机溶剂提取法具有提取时间长、提取效率低等缺点，而来超临界流体萃取法虽然提取效率较高，但其所需的设备昂贵，导致所得的原花青素成本较高。
为此，研制开发一种以苦荞麸皮为原料，提取时间较短而提取率高，并且成本较低的原花青素提取方法。
发明内容
本发明第一目的在于提供一种从苦荞麸皮中提取原花青素的方法；第二目的在于提供一种使用该提取方法所得的原青花素用作抗衰老保健品和护肤品有效成分的用途。
本发明第一目的这样实现的，苦荞麸皮原花青素的提取方法包括如下步骤：
（1）将苦荞麸皮粉碎过70～90目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；
（2）在原料中加入0.1～0.7mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和料液比为1:10（g/mL，苦荞麸皮原料的质量计算）的醋酸—醋酸钠缓冲溶液，并调节溶液pH至4.8～5.5，进行酶解反应，酶解温度为40～50℃，酶解时间为30～90min；
（3）将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%～80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；
（4）在浓缩悬浊液中加入料液比为1:15～1:30（g/mL，苦荞麸皮原料的质量计算）的50%～70%（体积分数）乙醇水溶液，混合均匀后先进行微波处理，后进行提取。微波处理采用2450Mhz，180～500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为30～90s。
（5）过滤乙醇提取液，得到原花青素粗提液；
（6）对粗提液进行分离和纯化，得到原花青素提取物。
本发明第二目的这样实现的，使用该提取方法所得的原青花素用作抗衰老保健品和护肤品有效成分的用途。
本发明采用酶解—微波辅助提取法提取原花青素。酶解辅助提取工艺的原理是利用纤维素酶水解纤维素的功能，对植物细胞壁进行降解和破坏，增加细胞内容物的溶出。而微波辅助提取工艺的原理则是利用微波的穿透式加热，使细胞内部温度迅速上升，当其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力时，细胞破裂，使得细胞内的有效成分流出。本发明先使用纤维素酶作用于苦荞麸皮细胞壁外部，对其进行降解，在醇溶剂提取的过程中，再使用微波加热，使细胞内部温度迅速上升，从内部胀破细胞壁，使细胞内的有效成分进一步流出。相比传统的提取方法，本发明不但提高了原花青素的提取效率和纯度，而且无需反复提取，缩短了提取时间。
因此，本发明的有益效果为：
（1）提高了原花青素的提取效率和纯度；
（2）成本相对低廉，提取时间短；
（3）工艺简便，安全性高，废液排放量少。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图中：实线框为必要步骤，虚线框为可选步骤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明保护范围。
本发明所述的苦荞麸皮原花青素的提取方法，具体步骤如下：
（1）将苦荞麸皮粉碎过70～90目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；
作为本发明技术方案的一种优选，将苦荞麸皮粉碎过80目筛。另外，可对经步骤（1）得到的苦荞麸皮粉末原料进行脱脂处理，然后再进行酶解处理。脱脂处理能进一步提高原花青素的得率，但脱脂处理比较耗时，会延长整个提取时间。脱脂处理一般采用碱液、石油醚或乙醚浸泡或者碱性脂肪酶酶解脱脂等常规方法。
（2）在原料中加入0.3～0.7mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和料液比为1:10（g/mL，苦荞麸皮原料的质量计算）的醋酸—醋酸钠缓冲溶液，并调节溶液pH至4.8，进行酶解反应，酶解温度为40～50℃，酶解时间为50～90min；
作为本发明技术方案的一种优选，加入0.5mg/g的纤维素酶。
作为本发明技术方案的一种优选，酶解温度为45℃。
（3）将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%～80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；
（4）在浓缩悬浊液中加入料液比为1:15～1:30（g/mL，苦荞麸皮原料的质量计算）的50%～70%（体积分数）乙醇水溶液，混合均匀后先进行微波处理，后进行提取；
作为本发明技术方案的一种优选，乙醇溶液的体积分数为60%。
作为本发明技术方案的一种优选，料液比为1:20～1:25。
事实上，甲醇、丙酮、乙醇和乙酸乙酯均为提取葡萄籽原花青常用的有机溶剂,它们对原花青素有很好的溶解性，们的极性大小顺序为甲醇>乙醇>丙酮>乙酸乙酯。其中尤以70%的丙酮水溶液的提取效果最佳，乙醇水溶液次之。乙酸乙酯极小，有效成分的提取不完全，丙酮和甲醇具有一定的毒性和刺激性，相比之下，乙醇价格低廉，安全性高，可以回收再利用，是十分理想的提取溶剂。
微波处理方法为：选用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为30～90s。事实上，180～2000W的微波功率均可采用，但是微波功率小，处理的时间相对延长，并且不利于有效成分的流出，微波功率大则可能会破坏原花青素的活性，因此选用500W的微波处理。
提取采用回流提取法，水浴温度为45～60℃，回流2次，每次1h；提取完毕后，合并2次提取液。
（5）过滤乙醇提取液，得到原花青素粗提液；
（6）对粗提液进行分离和纯化，得到原花青素提取物。
分离纯化的方法可采用大孔树脂吸附法，具体为粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍量蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在1.5～2.0BV/h，解析流速控制在0.8～1.0BV/h，再将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。另外，上述的分离纯化方法还可用膜分离技术，或者大孔树脂吸附—膜分离联合技术等替代。
利用本发明技术方案所得的原青花素的用途为抗衰老保健品和护肤品的有效成分。
实施例1
将苦荞麸皮粉碎过70目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.3mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为40℃，酶解时间为90min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入2.5L的50%乙醇溶液（料液比1:25），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为90s。然后在45℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例2
将苦荞麸皮粉碎过80目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.3mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为45℃，酶解时间为70min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入1.5L的60%乙醇溶液（料液比1:15），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为30s。然后在55℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例3
将苦荞麸皮粉碎过90目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.3mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为50℃，酶解时间为50min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入3L的70%乙醇溶液（料液比1:30），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在60℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例4
将苦荞麸皮粉碎过70目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.5mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为40℃，酶解时间为50min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入2L的50%乙醇溶液（料液比1:20），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为90s。然后在45℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例5
将苦荞麸皮粉碎过70目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.5mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为40℃，酶解时间为70min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入2.5L的60%乙醇溶液（料液比1:25），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在50℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例6
将苦荞麸皮粉碎过80目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.5mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为40℃，酶解时间为90min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入1.5L的70%乙醇溶液（料液比1:15），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为30s。然后在50℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例7
将苦荞麸皮粉碎过90目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.5mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为50℃，酶解时间为50min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入3L的50%乙醇溶液（料液比1:30），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在55℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例8
将苦荞麸皮粉碎过70目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.5mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为45℃，酶解时间为70min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入2L的60%乙醇溶液（料液比1:20），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在60℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例9
将苦荞麸皮粉碎过80目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.5mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为45℃，酶解时间为90min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入2.5L的60%乙醇溶液（料液比1:25），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在55℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例10
将苦荞麸皮粉碎过90目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.7mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为40℃，酶解时间为50min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入2.5L的70%乙醇溶液（料液比1:25），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在50℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例11
将苦荞麸皮粉碎过80目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.7mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为50℃，酶解时间为70min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入3L的50%乙醇溶液（料液比1:30），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为60s。然后在55℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例12
将苦荞麸皮粉碎过70目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；取该原料100g，加入0.7mg/g（以苦荞麸皮原料的质量计算）纤维素酶和1L醋酸—醋酸钠缓冲溶液（料液比1:10），并调节溶液pH至4.8，酶解温度为50℃，酶解时间为90min；将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；在浓缩悬浊液中加入1.5L的60%乙醇溶液（料液比1:15），混合均匀后，先用2450Mhz，500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间的总和为30s。然后在60℃下，提取2h；过滤，得到原花青素粗提液；粗提液上AB-8大孔吸附树脂，采用10倍体积的蒸馏水和50%的乙醇分步洗脱，吸附流速控制在2.0BV/h，解析流速控制在1.0BV/h，将洗脱液浓缩干燥，得到原花青素提取物。
实施例13——增加脱脂处理步骤
其他工艺流程与实施例12相同，只在苦荞麸皮原料粉碎过筛后，增加一步脱脂处理过程。脱脂处理的具体步骤为：将过筛的苦荞麸皮浸入水中，在36℃下，加入氢氧化钠溶液调节pH至9.0，加碱性脂肪酶20U/g（以苦荞麸皮原料的质量计算），作用1h后用清水冲洗至中性，滤纸过滤，烘干。
实施例14——铁盐催化比色法测定原花青素含量
以葡萄籽原花青素为标准品，分别配制质量浓度为0，10,25,50,100,150,200μg/mL的标准甲醇溶液,将样品配成1.0mg/mL的甲醇溶液，采用铁盐催化比色法在550nm处比色，测定苦荞麸皮样品中原花青素含量。做标准曲线并得回归方程为y=0.00385x+0.005473，r 2=0.99992。并按下列公式计算出得率和纯度。
得率(%)=(样品中原花青素质量/苦荞麸皮质量)×100%
纯度(%)=(样品中原花青素质量/样品质量)×100%
实施例1～13的得率和纯度如下表所示：
Claims (6)
1.一种从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将苦荞麸皮粉碎过70~90目筛，得到苦荞麸皮粉末原料；
（2）在原料中加入纤维素酶和醋酸—醋酸钠缓冲溶液，并调节溶液pH至4.8，进行酶解反应，酶解温度为40~50℃，酶解时间为50~90min；纤维素酶和醋酸—醋酸钠缓冲溶液加入量以苦荞麸皮原料质量计算，纤维素酶的加入量为0.3~0.7mg/g，苦荞麸皮原料与醋酸—醋酸钠缓冲溶液的料液比为1g:10mL；
（3）将酶解后的悬浊液过滤，并将滤液中70%~80%的水分蒸发，再与滤渣混合，得到浓缩悬浊液；
（4）在浓缩悬浊液中加入体积分数50%~70%的乙醇水溶液，混合均匀后先进行微波处理，后进行提取；以苦荞麸皮原料质量计算，苦荞麸皮原料与乙醇水溶液的料液比为1g:15mL~1g:30mL；微波处理为2450Mhz、500W的微波短时间歇处理，每处理30s，停止1min，处理时间总和为30~90s；提取方法为回流提取法，水浴温度为45~60℃，回流2次，每次1h；提取完毕后，合并2次提取液；
（5）过滤乙醇提取液，得到原花青素粗提液；
（6）对粗提液进行分离和纯化，得到原花青素提取物。
2.根据权利要求1所述的从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，其特征在于步骤（1）苦荞麸皮粉碎后过80目筛。
3.根据权利要求1所述的从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，其特征在于对步骤（1）所述的苦荞麸皮粉末原料进行脱脂处理。
4.根据权利要求1所述的从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，其特征在于步骤（4）加入体积分数60%的乙醇水溶液。
5.根据权利要求1所述的从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，其特征在于步骤（4）所述苦荞麸皮原料与乙醇水溶液的料液比为1g:20mL~1g:25mL。
6.根据权利要求1所述的从苦荞麸皮中提取原花青素的方法，其特征在于步骤（6）分离和纯化的方法为大孔树脂吸附法。
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