CN105925008A - 杨梅红色素生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种杨梅红色素生产方法，该方法包括以下步骤：将杨梅果粉碎；用溶剂提取；将提取液真空浓缩；脱油；用大孔树脂进行富集、纯化；再用离子交换层析柱进行精制；最后采用纳滤或反渗透膜对收集的杨梅红色素进行浓缩。该方法可得到杨梅红色素产品具有较高的纯度，从而具有较高的使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种杨梅红色素生产方法，更具体地涉及一种高纯度杨梅红色素的有效生产方法。
背景技术
天然色素是指从天然资源中获得的色素，主要是从动物、植物或微生物中提取的色素。天然色素具有安全性高、色调自然等优点，还具有一定的营养效果及药理作用，已逐渐取代合成色素成为食品添加剂的重要组成部分。
杨梅(Myrica rubra Sieb et Zucc.)是双子叶纲杨梅科常绿乔木植物，为我国南方的特产果树，主要分布在长江以南的江苏、浙江、福建、广东等省。据统计，全国杨梅人工栽培面积在约14万hm2以上，年产量30万吨以上。其中以江浙两省面积最大、产量最多品质最佳。杨梅含有丰富的糖类、果酸、Vc及多种B族维生素，同时铁元素含量也较高；杨梅还具有比较高的药用价值。杨梅果实色泽艳丽，无毒，因此杨梅红色素是价值非常高的天然食用色素，在近些年逐渐受到人们重视。另外，杨梅红色素与辣椒红色素相比，无论是在口感、还是在营养价值方面，都有无法比拟的优势。
CN1986539A公开了一种制备杨梅花青素提取物的方法，包括步骤：(a)用1-10倍鲜果重量的50－95％重量的乙醇水溶液浸泡杨梅果肉4小时以上；(b)过滤，除去乙醇，得到药液；(c)将所得药液调至pH至1-4，过大孔树脂吸附柱；(d)用水洗涤柱，至流出液为无色；(e)用20％-95％重量的乙醇水溶液洗脱，收集洗脱液；(f)过滤，回收乙醇，40-80℃真空干燥得到的洗脱液；还公开了用该方法制备的杨梅花青素提取物，及其质量标准和用作食品或药物的着色剂的用途。
CN101041678A公开了从杨梅中分离制备矢车菊色素-3-葡萄糖苷(C3G)的方法，其采用酸化甲醇或酸化乙醇浸提杨梅中的花色苷，用阳离子交换树脂对浸提物初步纯化，用逆流色谱仪分离纯化杨梅花色苷粗提物中的C3G，其溶剂系统由常温常压下处于液态的正丁醇、乙腈、甲基叔丁基醚(TBME)和含三氟乙酸(TFA)水溶液组成，TBME、乙腈和正丁醇的体积比为1～2∶1∶1～4，水的用量保证使溶剂系统上下相分层，TFA水溶液的浓度为0.1％～1％，用紫外-可见检测器检测洗出液，根据所得的色谱图收集C3G组分。
CN103468019A公开了利用果渣制备的天然色素及其用途，其将重量含量的以下物质混合均匀：桑椹果渣提取纯化物40％～70％，杨梅果渣提取纯化物30％～60％，硒酵母0.0005～0.0008％，即得到天然色素产品。
US2013022712A1公开了包含水、源自天然来源的色素或其合成等价物和色素褪色抑制剂以及任选的富马酸的饮料产品，所述色素褪色抑制剂选自酶改性异槲皮苷(EMIQ)、芸香苷和杨梅苷；EMIQ的掺入对于抑制暴露于UV光辐射下的饮料产品的色素褪色特别有用；源自天然来源的色素可以是β-胡萝卜素、黑胡萝卜和/或天然苹果提取物，即使在促进源自天然来源的色素褪色的抗坏血酸的存在下，EMIQ也可以有效防止色素褪色；此外，提供了用于抑制饮料组合物中源自天然来源的色素褪色的方法。
“大孔积脂法分离纯化杨梅红色素的研究”，陈智理等，科技信息，2011年20期，公开了X-5、AB-8、S-8三种不同型号树脂对杨梅红色素进行吸附与解吸，其结果表明,不同型号树脂对该色素的吸附及解吸效果均有所不同，各种型号树脂对该色素的静态吸附效果顺序为AB-8>X-5>S-8，解吸效果为X-5>S-8>AB-8，另外，采用X-5树脂对杨梅红色素进行动态吸附与洗脱，其结果表明，X-5树脂时杨梅红色素的动态吸附量随上柱样液浓度的降低、上柱流速的增加而减少，不同浓度的洗脱液对杨梅红色素的解吸效果也有一定的影响，用70％的乙醇进行洗脱，其洗脱峰窄,洗脱曲线地称性好，解吸效果最好。
在上述文献和其它现有技术中，均存在杨梅红色素杂质含量高、纯度无法满足高质量标准要求的问题，或者生产步骤繁琐、成本过高。因此，本领域需要一种能够制备高纯度杨梅红色素且综合生产成本低的方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明人经过深入研究和大量实验，深入分析导致杨梅红色素杂质含量高的各种因素及其之间的相互作用，提供了以下技术方案。
在本发明一方面，提供了一种杨梅红色素生产方法，该方法包括以下步骤：
(1)将杨梅果清洗、晾干，然后粉碎成杨梅果糊状物；
(2)将所述糊状物投入提取容器中，加入为糊状物质量3～7倍的醇水混合溶液，向该醇水混合溶液中加入pH值缓冲剂，所述pH值缓冲剂能够维持提取液的pH值为3-6，在25～60℃的条件下浸提，将所得提取液合并；
(3)将提取液在-0.06～-0.1MPa的真空度、70～110℃的温度下浓缩；
(4)将浓缩后的提取液用植物油提取溶剂萃取，在20～35℃，转速10～100转/分钟的条件下连续进行萃取，分离出杨梅核中的油溶性物质；
(5)将脱油后的浓缩液在过滤除去颗粒不溶物后，用去离子水稀释然后用大孔吸附树脂富集、纯化，所用洗脱液为亲水性溶剂，将含杨梅红色素的洗脱液在-0.06～-0.1MPa的真空度、60～80℃的条件下浓缩；
(6)将浓缩后的杨梅红色素纯化液过离子交换层析柱进行二次精制，用亲水性溶剂做流动相，按照杨梅红色素含量高低进行区分收集；
(7)采用纳滤或反渗透膜将收集的杨梅红色素进行浓缩，温度控制在10～50℃，以确保杨梅红色素不被降解；
(8)采用喷雾干燥或真空干燥法进行干燥浓缩液，得到杨梅红色素产品。
本发明人发现，杨梅籽仁中含油40％以上，主要以不饱和脂肪酸油酸和亚油酸为主，其中油酸含量33.36％-36.35％，亚油酸51.29％-55.50％，且每百克油中VE含量高达249.0mg，杨梅籽油可以作为一种优质的油品加以开发利用。在本发明中，通过将杨梅籽仁中的油加以提取利用，可以增加额外的收益，从而降低综合生产成本。
在现有杨梅红色素中，通常是先出去杨梅核，再进行杨梅红色素的提取和杨梅籽仁油的提取。本领域通常认为这种方法更有利于杨梅红色素的提取。然而，这种采取预先核肉分离的方法也增加了额外的工艺成本，并且工艺程序的延长，增加了杨梅红色素降解的风险。
另外，在现有的很多色素提取工艺中，基本都没有认识到色素提取过程中脱油的重要性，这是因为本领域一般认为，在首先用乙醇或水进行提取色素时，油溶性物质已被分离除去，即使存在少量油溶性物质，也能够在后续大孔吸附树脂和离子交换树脂纯化时被除去。然而，本发明人经过研究出乎意料地发现，极少量的油溶性物质的存在，由于大孔树脂上的基团例如磺酸基和酰胺基对杨梅红色素中的油溶性物质比较敏感，这会严重影响后续大孔吸附树脂的分离吸附性能，尤其对于连续化工业生产，这种缺陷被不断累积和放大。在此基础上，本发明人在纯化步骤前增加了脱油步骤，获得了出乎意料的良好效果。
优选地，步骤(2)中的醇水混合溶液为含10-80体积％乙醇的乙醇水溶液。
优选地，步骤(3)中的pH值缓冲剂为两性离子缓冲剂。
在一个特别优选的实施方式中，所述pH值缓冲剂能够维持提取液的pH值为2-5，
步骤(5)中的大孔吸附树脂可以是非极性大孔吸附树脂。
步骤(5)中的亲水性溶剂优选为醇水混合溶液，更优选乙醇水溶液。
优选地，在步骤(2)中，浸提1～5次，每次30～200分钟。
中所述纳滤可以为多级纳滤。
所述纳滤中使用的纳滤膜可以为复合型纳滤膜。
所述pH值缓冲剂优选为两性离子缓冲剂。所述两性离子缓冲剂优选为2-(N-吗啉)-乙磺酸或N-(2-乙酰氨基)亚氨基二乙酸。或者为所述两性离子缓冲剂与醋酸构成的混合缓冲剂体系。本发明人发现，导致杨梅红色素纯度达不到要求的一个重要原因是杨梅红色素在纯化过程中降解所致，为此特引入pH值缓冲剂以控制其pH值。
本发明人还发现，选择所述两性离子缓冲剂，不仅能够维持杨梅红色素稳定存在的体系pH值范围，而且能够螯合可导致杨梅红色素降解的Cu2+、Sn2+、Fe3+等过渡金属离子。将两性离子缓冲剂应用到杨梅红色素提取体系中，在本领域中尚未见报导。
优选地，步骤(5)中的大孔吸附树脂是非极性大孔吸附树脂。更优选地，所述非极性大孔吸附树脂是HPD100A型非极性大孔吸附树脂、Amberlite系列非极性大孔吸附树脂等。
还优选地，步骤(5)中的大孔吸附树脂是采用三烯丙基异氰酸酯作为交联剂进行交联处理的聚醋酸乙烯酯，该大孔树脂粒径为0.2-0.7mm，基于大孔树脂的总重量计，三烯丙基异氰酸酯交联剂的重量百分比为20％-35％，孔体积为0.5-1.0cm3/g，孔隙率为35-45％。该交联树脂的使用，使得该树脂具有较大的比表面积和分离吸附容量。相比于未经交联的聚醋酸乙烯酯，分离吸附容量可以提高16％以上，这在工业化连续纯化杨梅红色素中特别有利。
在一个优选实施方式中，在步骤(2)中，浸提2～5次，优选3次，每次40～200分钟，优选100分钟。
根据本发明，所述植物油提取溶剂可以选自烷烃或环烷烃。优选地，所述烷烃或环烷烃具有6-12个碳原子，最优选6个碳原子。更优选地，植物油提取溶剂选自2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、正己烷、甲基环戊烷、环己烷等中的一种或多种的组合。最优选环己烷。这样的植物油提取溶剂是本发明人根据杨梅红色素浸提溶液中油溶性物质的种类和性质，从大量有机溶剂中筛选出来的，而非任意选择的。这样的提取溶剂的选择，需要对杨梅红色素浸提溶液中油溶性物质的结构和性质做出深入检测和分析，还需进一步筛选出匹配和适应的提取溶剂，需要花费大量繁复劳动。
优选地，所述亲水性溶剂是醇溶剂，例如乙醇水溶液。醇浓度可以根据需要进行调节，例如60-70％乙醇。
在一个优选实施方式中，所述纳滤可以为多级纳滤，例如为两级纳滤。
所述纳滤中使用的纳滤膜的构造优选为如下：包含支撑层、活性层和聚醚砜膜。聚醚砜膜位于支撑层上，活性层位于聚醚砜膜上，其中在聚醚砜膜中，孔径大于等于60nm的孔小于总孔数的0.5％，聚砜膜中孔径大于等于40nm的孔小于总孔数的0.6％，并且聚醚砜膜中总的孔面积占聚醚砜膜表面积的8-12％。所述活性层可以是聚酰胺层。
研究发现，具有该孔面积和孔径分布的反渗透膜特别有利于杨梅红色素中杂质例如杨梅甙、二氢黄酮、二氢黄酮醇的去除，即，对杨梅红色素中杂质具有特别良好的针对性。
与此形成对比的是，当使用现有技术的反渗透膜时，生产的杨梅红色素在酸性环境中非常倾向于产生沉淀，致使其应用范围受到严重限制。
通过采用本发明的上述方法，所得的杨梅红色素产品中杨梅红色素含量在90％以上。
通过采用本发明的上述方法，所得的杨梅红色素产品中杂质含量在1.0％以下，优选0.5％以下，纯度显著高于现有的杨梅红色素产品。
具体实施方案
下面结合以下实施例和对比例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将干燥的杨梅果洗净、晾干，然后粉碎成糊状物，取200kg放入提取罐中，将65％的乙醇以4倍的质量加入提取罐中，向所述提取罐中加入0.5重量％的N-(2-乙酰氨基)亚氨基二乙酸，维持pH值为4左右，在30℃条件下提取120分钟，重复3次，合并滤液。在-0.08MPa的真空度下75℃浓缩，得杨梅红色素提取浓缩液。
将杨梅红色素提取浓缩液环己烷溶剂在25℃、35转/分钟的条件下连续进行萃取，分离出油溶性物质；脱油后料液用4倍的去离子水稀释，在HPD-100A型非极性大孔吸附树脂柱中进行吸附，待吸附结束后用树脂体积3倍的去离子水洗涤树脂床，最后用85％的乙醇水溶液解脱杨梅红色素至树脂床无色素止。将色素解脱液在-0.08MPa的真空度下，65℃减压回收乙醇得杨梅红色素提纯浓缩液。
将杨梅红色素提纯浓缩液用去离子水稀释3倍后过层析树脂床，用43％的乙醇作流动相，接收不同杨梅红色素含量的杨梅红色素。并用反渗透膜在25℃条件下进行浓缩至色素浓度至45％。用喷雾干燥机在170～180℃的条件下干燥成杨梅红色素粉末。经检测杨梅红色素指标为：杨梅红色素含量99.1％，完全符合GB2760-2007标准，同时也充分符合欧盟、日本和美国的相关标准。
对比例1
重复实施例1的操作，不同之处在于对比例1中不使用两性离子pH值缓冲剂步骤。经检测杨梅红色素指标为：杨梅红色素含量87.6％，不符合欧盟、日本和美国的相关标准。
由上述实施例和对比例明显可知，当使用两性离子pH值缓冲剂时，杨梅红色素含量显著提高。经分析，当不使用两性离子pH值缓冲剂时，杨梅红色素降解严重，其降解产物难以与杨梅红色素分离，即使后续采取了后续树脂分离、反渗透等方式。这样的技术效果是事先所未预料到的。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下，通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。
Claims (10)
1.一种杨梅红色素生产方法，该方法包括以下步骤：
(1)将杨梅果清洗、晾干，然后粉碎成杨梅果糊状物；
(2)将所述糊状物投入提取容器中，加入为该糊状物质量3～7倍的醇水混合溶液，向该醇水混合溶液中加入pH值缓冲剂，所述pH值缓冲剂能够维持提取液的pH值为3-6，在25～60℃的条件下浸提，将所得提取液合并；
(3)将提取液在-0.06～-0.1MPa的真空度、70～110℃的温度下浓缩；
(4)将浓缩后的提取液用植物油提取溶剂萃取，在20～35℃，转速10～100转/分钟的条件下连续进行萃取，分离出杨梅核中的油溶性物质；
(5)将脱油后的浓缩液在过滤除去颗粒不溶物后，用去离子水稀释然后用大孔吸附树脂富集、纯化，所用洗脱液为亲水性溶剂，将含杨梅红色素的洗脱液在-0.06～-0.1MPa的真空度、60～80℃的条件下浓缩；
(6)将浓缩后的杨梅红色素纯化液过离子交换层析柱进行二次精制，用亲水性溶剂做流动相，按照杨梅红色素含量高低进行区分收集；
(7)采用纳滤或反渗透膜将收集的杨梅红色素进行浓缩，温度控制在10～50℃，以确保杨梅红色素不被降解；
(8)采用喷雾干燥或真空干燥法进行干燥浓缩液，得到杨梅红色素产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中的醇水混合溶液为含10-80体积％乙醇的乙醇水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤(3)中的pH值缓冲剂为两性离子缓冲剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述pH值缓冲剂能够维持提取液的pH值为2-5。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(5)中的大孔吸附树脂是非极性大孔吸附树脂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(5)中的亲水性溶剂为醇水混合溶液，优选乙醇水溶液。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤(2)中，浸提1～5次，每次30～200分钟。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述植物油提取溶剂选自烷烃或环烷烃。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纳滤为多级纳滤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述纳滤中使用的纳滤膜为复合型纳滤膜。
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Denomination of invention: Production method of red pigment from Myrica rubra Effective date of registration: 20210301 Granted publication date: 20170707 Pledgee: Anqing Yonghua Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANQING YONGQIANG AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980001359 |
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Application publication date: 20160907 Assignee: ANHUI HUANGSHI PANYA FOOD Co.,Ltd. Assignor: ANQING YONGQIANG AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: X2023980042678 Denomination of invention: Production Method of Red Pigment from Yangmei Granted publication date: 20170707 License type: Common License Record date: 20231008 |
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