CN105218504A - 一种紫薯花青素提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紫薯花青素提取方法。采用的技术方案是:取紫薯粉,加入适量盐酸-乙醇浸提液,在水浴摇床上恒温搅拌提取,离心,收集上清液;将上清液过大孔树脂吸附,用洗脱剂洗脱,收集洗脱液,将洗脱液旋转蒸发去除乙醇,浓缩,真空冷冻干燥。本发明以浸提液法结合大孔树脂吸附法提取紫薯花青素,克服了提取过程中甲醇及丙酮残留对花青素应用的负面影响,能够快速有效的提取出紫薯中的花青素,同时保护了花青素的稳定性。本发明的方法紫薯花青素的提取率高,可达3.521mg/g,三提后可达4.371mg/g。
Description
技术领域
本发明属于天然药物提取技术和食品深加工领域,具体涉及一种以盐酸-乙醇三提法结合大孔树脂吸附法提取纯化紫薯花青素的方法。
背景技术
花青素属类黄酮物质,是一类在自然界广泛存在的水溶性天然色素,不但可作为食用色素,还具有多种保健和医药功能。目前已发现的花青素约有20种,食品中存在的主要有6种。花青素是药用价值很高的天然强效自由基清除剂,具有清除自由基、抗氧化、抗肿瘤、预防和治疗心血管疾病、抑菌等多种药用功能。
紫薯花青素是从紫薯块茎中提取的天然色素的总称,研究证明其为花青素类色素,又称紫薯红色素、紫薯花色苷等。紫薯色素是一种原料来源广,色素含量丰富型食品添加剂和保健食品,价格低廉,且紫薯中的花青素具有较强耐热性和耐光性,稳定性好,抗突变性较强,抗氧化能力和活性氧消除能力很强,对动物的肝功能障碍具有缓解作用。从紫薯中提取花青素色素解决了以往工业生产中葡萄、草莓等原料呈季节性强、造价高等不足,是一类极具前途的功能食品基料,因而成为近年研究的热点。
对于紫薯色素提取纯化国内研究较少,目前紫薯花青素的提取主要是浸提法,这是国内外最广泛使用的提取方法。但多数选择甲醇、乙酮、丙酮等混合溶剂对材料进行溶解过滤。然而,大多数有机溶剂毒副作用大且产物提取率低。
发明内容
针对花青素提取剂以甲醇、乙酮、丙酮等有机溶剂为主,考虑到提取过程中甲醇及丙酮残留对花青素应用的负面影响,以及工业生产中原料的利用率及提取率低的问题,本发明提供一种通过盐酸-乙醇法,结合大孔树脂吸附法,可有效提高紫薯花青素提取效率的紫薯花青素的提取方法。
为了实现上述目的,本发明采取如下技术方案:一种紫薯花青素提取方法,包括如下步骤:取紫薯粉,加入适量盐酸-乙醇浸提液,在水浴摇床上恒温搅拌提取,离心,收集上清液;将上清液过大孔树脂吸附,用洗脱剂洗脱,收集洗脱液,将洗脱液旋转蒸发,浓缩,真空冷冻干燥。
上述的紫薯花青素提取方法,紫薯粉与盐酸-乙醇浸提液的物料比为1:15-50,优选的物料比为1:20。
上述的紫薯花青素提取方法,所述的盐酸-乙醇浸提液,按体积比,盐酸:乙醇=30-50:50。优选的,盐酸:乙醇=40-50:50,更优选的,盐酸:乙醇=50:50。
上述的紫薯花青素提取方法,在水浴摇床上于30-60℃下搅拌提取,优选的,提取温度为60℃。
上述的紫薯花青素提取方法,提取时间为15-75min。优选的,提取时间为75min。
上述的紫薯花青素提取方法,所述的大孔树脂是AB-8大孔树脂。
上述的紫薯花青素提取方法,所述的洗脱剂是体积百分浓度为60%-80%的乙醇,调节pH为2-4。
上述的紫薯花青素提取方法,洗脱剂的洗脱速度是1-3mL/min。
本发明的有益效果是:本发明以浸提液三提法结合大孔树脂吸附法提取紫薯花青素,克服了提取过程中甲醇及丙酮残留对花青素应用的负面影响,能够快速有效的提取出紫薯中的花青素,同时保护了花青素的稳定性。本发明的方法紫薯花青素的提取率高,可达3.521mg/g,三提后可达4.371mg/g。
附图说明
图1是洗脱液的浓度对提取效果的影响。
图2是洗脱液的pH对提取效果的影响。
具体实施方式
实施例1浸提液对紫薯花青素提取率的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)如表1,按体积比,取90%(v/v)的乙醇和1%(v/v)盐酸制成不同比例的盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入20mL盐酸-乙醇浸提液,在50℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌40min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速1-2mL/min,上样3次。洗脱剂为70%(v/v)乙醇,调节pH为3,控制流速1-2mL/min进行洗脱,收集洗脱液。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。
表1.盐酸与乙醇添加量对花青素(PSPA)提取效果的影响
1%盐酸(mL) | 35 | 40 | 45 | 50 |
90%乙醇(mL) | 50 | 50 | 50 | 50 |
花青素提取率(mg/g) | 1.777 | 2.906 | 2.001 | 1.867 |
实施例2物料比对紫薯花青素提取率的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇50mL和1%(v/v)盐酸40mL制成盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1g紫薯粉,按表2加入盐酸-乙醇浸提液,在50℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌40min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速1-2mL/min,上样3次。洗脱剂为70%(v/v)的乙醇,调节pH为3,控制流速1-2mL/min进行洗脱,得洗脱液。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。
表2物料比对紫薯花青素提取率的影响
浸提液(mL) | 15 | 20 | 30 | 40 |
花青素提取率(mg/g) | 1.549 | 2.880 | 2.589 | 2.164 |
实施例3提取温度对紫薯花青素提取率的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇50mL和1%(v/v)盐酸40mL制成盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入20mL盐酸-乙醇浸提液,在30-60℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌50min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速1-2mL/min,上样2-3次。洗脱剂为70%(v/v)的乙醇,调节pH为3,控制流速1-2mL/min进行洗脱,得洗脱液。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。
表3提取温度对紫薯花青素提取率的影响
温度(℃) | 30 | 40 | 50 | 60 |
花青素提取率(mg/g) | 1.588 | 2.381 | 2.583 | 2.012 |
实施例4提取时间对紫薯花青素提取率的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇50mL和1%(v/v)盐酸40mL制成盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入20mL盐酸-乙醇浸提液,在50℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌15-75min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速1-2mL/min,上样2-3次。洗脱剂为70%(v/v)的乙醇,调节pH为3,控制流速1-2mL/min进行洗脱,得洗脱液。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。
表4提取时间对紫薯花青素提取率的影响
时间(min) | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 |
花青素提取率(mg/g) | 1.643 | 1.889 | 2.013 | 2.024 | 1.945 |
实施例5各因素相互作用对PSPA提取的影响
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇和1%(v/v)盐酸制成不同浓度比例盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入15-30mL盐酸-乙醇浸提液,在40-60℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌45-75min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。结果如正交表5。
表5
由表5可以看出,在影响花青素提取效率的4个影响因素中,提取时间影响最小,影响主要顺序为D>A>B>C。按正交最佳提取条件:盐酸乙醇比为50:50、物料比为1:20、提取时间为75min、提取温度为60℃,提取花青素含量为3.521mg/g。紫薯提取后残渣经两次重复提取,总花青素含量可达4.371mg/g。
实施例6洗脱液浓度对提取的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇50mL和1%(v/v)盐酸50mL制成1:1盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入20mL盐酸-乙醇浸提液,在60℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌75min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速2mL/min,上样3次。洗脱剂为50%-90%(v/v)的乙醇,调节pH为3,控制流速2mL/min进行洗脱,得洗脱液。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。
结果如图1所示,由图1可见,随着洗脱剂浓度的提高,花青素的提取率先升高再下降。优选洗脱剂的浓度为60-80%。
实施例7洗脱剂pH对提取的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇50mL和1%(v/v)盐酸50mL制成盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入20mL盐酸-乙醇浸提液,在60℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌75min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速2mL/min,上样3次。洗脱剂为60%(v/v)的乙醇,调节pH为2-5,控制流速2mL/min进行洗脱,得洗脱液。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。结果如图2。
由图2可见,随着pH的升高,花青素的提取率先升高在下降,优选pH为3-4。
实施例8吸附和解析流速对提取的影响
方法如下:
1)将新鲜紫薯洗净沥干,切成3mm薄片,放入烘箱中干燥至恒重,粉碎,过80目筛,得到紫薯粉。
2)按体积比,取90%(v/v)的乙醇50mL和1%(v/v)盐酸50mL制成盐酸-乙醇浸提液。
3)称取1.0g紫薯粉,加入20ml盐酸-乙醇浸提液,在60℃下100r/min的水浴摇床上研磨搅拌75min,离心后,沉淀重复上述步骤以等量浸提液再次提取两次,合并上清液,得紫薯花青素粗提液。
4)取AB-8大孔树脂10g装柱,将得到的紫薯花青素粗提液过柱,控制流速2mL/min,上样1-4次。结果如表6。洗脱剂为60%(v/v)的乙醇,调节pH为3,控制流速1-3mL/min进行洗脱,得洗脱液。结果如表7。
5)将洗脱液上旋转蒸发器,蒸除乙醇,浓缩,于真空冷冻干燥机干燥,得花青素粉末。
表6
表7
通过实施例1-8可知,提取紫薯花青素的含量随提取时间先增大后保持不变或略有减小。在流速为1mL/min和2mL/min的条件下,均可以对紫薯花青素进行较好的吸附,3mL/min则较差。吸附的次数越多吸附效果越好,但如果吸附次数过多会使树脂中已经吸附的花青素损失,反而使得吸附的效果变差。随着乙醇浓度的不断增大,对应的解吸液吸光度呈先升高后减小的变化趋势,而随着其pH的增加,解吸液对应的吸光度先增大后减小,说明pH对解吸的效果影响很大。
盐酸-乙醇法结合AB-8大孔树脂吸附纯化提取紫薯花青素,另水浴提取时间75min。而一般情况下,流速过快,则色素溶液通过树脂柱速度较快,与树脂内表面接触不够充分,吸附效率大大降低。在低流速的情况时,色素在树脂柱中充分扩散,使吸附率提高。综合工艺生产考虑,确定2mL/min为最佳上样液流速,上样液经过树脂柱的次数为3次。
提取紫薯花青素的最佳工艺条件为:物料比:1:20;浸提液是:90%(v/v)的乙醇和1%(v/v)盐酸1:1;提取温度为60℃;提取时间为75min;提取三次,得到粗提液。粗提液过柱,控制流速2mL/min,上样3次。洗脱剂为60%(v/v)的乙醇,调节pH为3。提取花青素含量为3.521mg/g。紫薯提取后残渣经两次重复提取,总花青素含量可达4.371mg/g。
实施例9紫薯花青素抗氧化能力的测定
1、取0.2mg/mL-5mg/mL样品和抗坏血酸溶液各0.5mL,与2.5mLDPPH乙醇溶液混合,摇匀避光放置30min,测定吸光度值确定样品抗氧化能力。空白组为蒸馏水。结果表明,花青素样品DPPH自由基清除率可达89.79%,具有较强的抗氧化能力。结果如表8。
2、采用清除羟基自由基实验检测紫薯花青素抗氧化能力。加入5mmol/LFeSO4和水杨酸-乙醇溶液各1mL,加入0.2mg/mL-5mg/mL样品及抗坏血酸溶液1mL,再加入8.8mmol/L的H2O21mL启动反应,在37℃水浴中反应30min。空白对照以蒸馏水代替样品,每组重复三次,以吸光度值计算样品抗氧化能力。结果表明,本方法得到的紫薯花青素样品羟基自由基清除率可达72.31%,具有良好的抗羟基自由基的能力。结果如表9。
表8DPPH法测定紫薯花青素抗氧化能力
表9紫薯花青素清除羟基自由基能力
Claims (9)
1.一种紫薯花青素提取方法,其特征在于包括如下步骤:取紫薯粉,加入适量盐酸-乙醇浸提液,在水浴摇床上恒温搅拌提取,离心,收集上清液;将上清液过大孔树脂吸附,用洗脱剂洗脱,收集洗脱液,将洗脱液旋转蒸发,浓缩,真空冷冻干燥。
2.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:紫薯粉与盐酸-乙醇浸提液的物料比为1:15-50。
3.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:所述的盐酸-乙醇浸提液,按体积比,盐酸:乙醇=30-50:50。
4.按照权利要求3所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:按体积比,盐酸:乙醇=40-50:50。
5.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:在水浴摇床上于30-60℃下搅拌提取。
6.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:提取时间为15-75min。
7.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:所述的大孔树脂是AB-8大孔树脂。
8.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:所述的洗脱剂是体积百分浓度为60%-80%的乙醇溶液,调节pH为2-4。
9.按照权利要求1所述的紫薯花青素提取方法,其特征在于:洗脱剂的洗脱速度是1-3mL/min。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160106 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |