CN106892890B - 一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，采用pH=3～6的酸性电解水溶解原花青素，配制成为浓度5～20%的原花青素青溶液，采用200～600MPa超高压微射流压力处理2～5次，取经预处理的AB‑8树脂,装入交换柱,通入超高压微射流处理的溶液足量，控制吸附流速为2～5BV/h，吸附饱和后的树脂用2~5BV的乙醇洗脱收集的滤过液进行在50~60℃真空浓缩到固形物含量20~30%，然后采用喷雾干燥机进行干燥，本发明采用超高压微射流对原花青素进行降解，纯物理过程，时间短、效率高；采用酸性电解水进行溶解，利用其中的氢离子对酚羟基进行保护，进一步防止高压微射流处理过程中的氧化。

Description

一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法
技术领域
本发明属于植物有效成分提取技术领域，具体涉及一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法。
背景技术
原花青素(Procyanidins，PC)是一种具有特殊分子结构的生物类黄酮，其抗自由基氧化能力是维生素 E 的50 倍，维生素 C 的 20 倍，此外，原花青素还具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、降血压等功效。因此，其在食品加工领域得到广泛的应用。然而目前市场上的PC是由不同的单体聚合而成的混合物，其中含有大量聚合度大于4的高聚体，高聚体PC难以透过生物膜，不能被人体吸收。因而，如何提高PC中的低聚原花青素(聚合度小于4)，并防止其氧化成为 高质量PC制备的难题。
目前，已有一些专利申请涉及到低聚原花青素的制备。“一种利用葡萄籽提取物制备低聚原花青素的方法”(申请号201610345527.7)中，发明了以葡萄籽提取物为原料，经溶解及过滤、真空浓缩、超滤、上柱及洗脱、纳滤以及冷冻干燥而制得低聚原花青素冻干粉和高聚原花青素冻干粉；“一种制备低聚原花青素的方法”（申请号201510808193.8）中，先采用高压脉冲电场提取设备对原花青素进行提取，再利用离心机、超滤膜设备和大孔吸附树脂进行低聚原花青素的纯化，得到高品质的低聚原花青素产品；“一种低聚原花青素的制备方法”（申请号CN201410140039.3）中，以60～70%的乙醇进行提取，同时控制提取过程的pH4.0～4.4，使得单体、低聚体和高聚体原花青素可有效的提取，并利用大孔树脂吸附以及不同聚合度原花青素在不同浓度乙醇里的溶解性不同的原理进行洗脱，进一步获得了聚合度真正集中2～4的低聚体产物，提升了原花青素中有效成分低聚体的含量；“一种低成本的低聚原花青素的制备方法”（申请号201410116698.3）中，利用不同聚合度的原花青素的溶解度和分子大小的差异，采用冷溶、过滤、纳滤、喷雾干燥等技术，得到聚合度为2～3的低聚原花青素。“生物酶法制备低聚原花青素的方法”（申请号CN201210259011.2）中公开了一种生物酶法制备低聚原花青素的方法，通过酶解、微滤、浓缩和干燥，得到质量含量为95%以上的低聚原花青素。“脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法”（申请号201210332841.3）中，发明了脉冲电场强化降解制备低聚原花青素的方法，高聚原花青素溶解、添加亚硫酸盐、脉冲电场处理、分离、醇洗脱杂、纯化、浓缩、干燥得低聚原花青素。此外，还有报道采用氢化降解反应将高聚原花青素变为低聚原花青素（金荞麦高聚原花青素的氢化降解反应，食品研究与开发[J]，2010年第3期)。
综上，目前报道中，采用氢化降解、脉冲电场强化降解等方法，条件剧烈，容易破坏PC中酚羟基；采用酶法条件温和，但时间长、效率低；采用分级提取、纯化等方法，剩余的高聚物得不到有效利用。
超高压微射流技术是一种采用100MPa以上的压力对物料进行处理的方式，在对物料的处理过程中，依靠机械力实现物料的破碎，如新疆大学敬思群等申公开的“一种昆仑雪菊原花青素的提取方法及在延缓衰老中的应用”专利中，采用微射流压力120MPa处理2次，在提取温度 50℃，乙醇浓度 70%，提取时间 30min下，实现对雪菊中原花青素的提取。但该方法使用120MPa以下的压力，在乙醇溶液中处理，仅仅能够实现对雪菊细胞的破坏，提高原花青素的提取率，难以实现对原花青素的聚合度的解聚。
发明内容
针对现有技术中低聚原花青素生产方法的不足，本发明提供一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，具有时间短、效率高、活性破坏少、过程简单的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=3～6的酸性电解水溶解原花青素配制成原花青素溶液，然后进入超高压微射流机中采用200～600MPa超高压微射流压力处理2～5次；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入经过超高压微射流处理后的原花青素溶液足量，控制吸附流速为2～5BV/h，吸附饱和后的AB-8树脂用2~5BV的乙醇洗脱，收集的滤过液在50~60℃的条件下进行真空浓缩得到浓缩液；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，制得高含量的低聚原花青素产品。
所述步骤（1）中的原花青素溶液的浓度为5～20%。
所述步骤（2）中乙醇的质量分数为70%。
所述步骤（2）浓缩液中固形物含量为20~30%。
所述步骤（3）中喷雾干燥机的进风温度为200~240℃、出风温度为140~160℃。
低聚原花青素含量的测定方法：
原花青素质量的测定：以甲醇为溶剂，采用香草醛法，来测定总的原花青素的质量，包括单体及聚合体成分。超高压微射流处理后的样品，真空干燥，然后配成0.lg/L 甲醇溶液，加入3mL 浓度为4.0g/mL 的香草醛甲醇溶液和1.5mL 浓盐酸，加塞摇匀，在 20℃±1℃ 避光条件下反应15min 后，以测定A500nm（A1），以甲醇空白对照，用儿茶素标曲计算样品中原花青素质量W1。
低聚原花青素质量的测定：超高压微射流处理后的样品，真空干燥，采用香草醛法（乙酸为溶剂）配成0.lg/L 乙酸溶液，加入3mL 浓度为 4.0g/mL 的香草醛乙酸溶液和1.5mL 浓盐酸，加塞摇匀，在20℃±1℃ 避光条件下反应15min 后，以测定A500nm(A2) ，以甲醇空白对照，用儿茶素标曲计算样品中低聚原花青素质量W2。
按下式计算低聚原花青素含量Y：
。
本发明的有益效果：在乙醇这种低极性的溶液中超高压无法实现原花青素聚合度的解聚；采用酸性电解水和200MPa以下的压力也难以实现原花青素聚合度的解聚；而在200MPa以上的压力下，结合采用酸性电解水，方可实现原花青素的解聚。因此，本发明采用酸性电解水以及结合在200MPa 以上的压力的超高压微射流处理下对原花青素解聚，再采用树脂进一步纯化制备高含量低聚原花青素的方法。本发明采用超高压微射流对原花青素进行降解，纯物理过程，时间短、效率高；超高压微射流对原花青素进行降解过程中，采用酸性电解水进行溶解，利用其中的氢离子对酚羟基进行保护，可进一步防止高压微射流处理过程中的氧化。采用超高压微射流对原花青素进行降解后，可直接采用树脂吸附分离，喷雾干燥，过程简单。
附图说明
图1为不同pH下原花青素低聚体含量（浓度为15%、压力600MPa、处理3次）。
图2为不同压力下原花青素低聚体含量（pH=3.5、浓度为15%、超高压微射流压力处理3次）。
图3为不同超高压微射流处理次数下原花青素低聚体含量（pH=3.5、浓度15%、压力600MPa）。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=3的酸性电解水溶解原花青素配制成浓度为20%的原花青素溶液，然后进入超高压微射流机中采用200MPa超高压微射流压力处理5次；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入经过超高压微射流处理后的原花青素溶液足量，控制吸附流速为2BV/h，吸附饱和后的AB-8树脂用5BV的乙醇（质量分数为70%）洗脱，收集的滤过液在50℃的条件下进行真空浓缩得到固形物含量为30%的浓缩液；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，得到低聚原花青素产品，喷雾干燥机的进风温度为200℃、出风温度为160℃。
低聚原花青素含量的测定方法：
原花青素质量的测定：以甲醇为溶剂，采用香草醛法，来测定总的原花青素的质量，包括单体及聚合体成分。超高压微射流处理后的样品，真空干燥，然后配成0.lg/L 甲醇溶液，加入3mL 浓度为4.0g/mL 的香草醛甲醇溶液和1.5mL 浓盐酸，加塞摇匀，在 20℃±1℃ 避光条件下反应 15min 后，以测定A500nm（A1） ，以甲醇空白对照，用儿茶素标曲计算样品中原花青素质量W1。
低聚原花青素质量的测定：超高压微射流处理后的样品，真空干燥，采用香草醛法（乙酸为溶剂）配成0.lg/L 乙酸溶液，加入3mL 浓度为 4.0g/mL 的香草醛乙酸溶液和1.5mL 浓盐酸，加塞摇匀，在20℃±1℃ 避光条件下反应15min 后，以测定A500nm(A2) ，以甲醇空白对照，用儿茶素标曲计算样品中低聚原花青素质量W2。
按下式计算低聚原花青素含量Y：
。
采用低聚原花青素含量的测定方法对本实施例步骤（2）的浓缩液进行测定，测得低聚原花青素的含量为95%。
实施例2
一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=6的酸性电解水溶解原花青素配制成浓度为5%的原花青素溶液，然后进入超高压微射流机中采用600MPa超高压微射流压力处理2次；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入经过超高压微射流处理后的原花青素溶液足量，控制吸附流速为5BV/h，吸附饱和后的AB-8树脂用2BV的乙醇（质量分数为70%）洗脱，收集的滤过液在60℃的条件下进行真空浓缩得到固形物含量为20%的浓缩液；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，得到低聚原花青素产品，喷雾干燥机的进风温度为240℃、出风温度为140℃。
采用低聚原花青素含量的测定方法对本实施例步骤（2）的浓缩液进行测定，测得低聚原花青素的含量为96%。
实施例3
一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=4的酸性电解水溶解原花青素配制成浓度为10%的原花青素溶液，然后进入超高压微射流机中采用400MPa超高压微射流压力处理4次；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入经过超高压微射流处理后的原花青素溶液足量，控制吸附流速为4BV/h，吸附饱和后的AB-8树脂用3BV的乙醇（质量分数为70%）洗脱，收集的滤过液在55℃的条件下进行真空浓缩得到固形物含量为25%的浓缩液；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，得到低聚原花青素产品，喷雾干燥机的进风温度为220℃、出风温度为150℃。
采用低聚原花青素含量的测定方法对本实施例步骤（2）的浓缩液进行测定，测得低聚原花青素的含量为97%。
实施例4
一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=5的酸性电解水溶解原花青素配制成浓度为15%的原花青素溶液，然后进入超高压微射流机中采用500MPa超高压微射流压力处理3次；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入经过超高压微射流处理后的原花青素溶液足量，控制吸附流速为3BV/h，吸附饱和后的AB-8树脂用4BV的乙醇（质量分数为70%）洗脱，收集的滤过液在52℃的条件下进行真空浓缩得到固形物含量为28%的浓缩液；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，得到低聚原花青素产品，喷雾干燥机的进风温度为230℃、出风温度为145℃。
采用低聚原花青素含量的测定方法对本实施例步骤（2）的浓缩液进行测定，测得低聚原花青素的含量为97%。
实施例5
本实施例的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=3~6的酸性电解水溶解原花青素，配制成为浓度15%的原花青素溶液，采用600MPa超高压微射流压力处理3次，不同pH下原花青素低聚体含量如图1所示，从图1可以看出，在pH=3.5时，低聚原花青素的含量最高；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入超高压微射流处理的溶液足量，控制吸附流速为2BV/h，吸附饱和后的树脂用3BV 70 %的乙醇洗脱收集的滤过液进行真空浓缩，温度50~60℃，浓缩到固形物含量20~30%；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，进风温度200~240℃、出风温度140~160℃。
实施例6
本实施例的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）采用pH=3.5的酸性电解水溶解原花青素，配制成为浓度为15%的原花青素青溶液，采用0.1~600MPa超高压微射流压力处理3次。不同超高压微射流压力下原花青素低聚体含量如图2所示，由图可知，150MPa处理压力下，低聚原花青素含量基本无变化，200MPa以后的压力下，低聚原花青素含量增加，表明原花青素的解聚需要在200MPa以上；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入超高压微射流处理的溶液足量，控制吸附流速为2BV/h，吸附饱和后的树脂用3BV 70 %的乙醇洗脱收集的滤过液进行真空浓缩，温度50~60℃，浓缩到固形物含量20~30%；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，进风温度200~240℃、出风温度140~160℃。
实施例7
本实施例的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，步骤如下：
（1）用pH=3.5的酸性电解水溶解原花青素，配制成为浓度15%的原花青素青溶液，采用超高压微射流压力处理2~5次，600MPa下超高压微射流压力处理2~5次下原花青素低聚体含量如图3所示，可见当处理次数大于2次时，处理次数对低聚原花青素的含量影响不大；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入超高压微射流处理的溶液足量，控制吸附流速为2BV/h，吸附饱和后的树脂用3BV 70 %的乙醇洗脱收集的滤过液进行真空浓缩，温度50~60℃，浓缩到固形物含量20~30%；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，进风温度200~240℃、出风温度140~160℃。
实施例8
一种超高压微射流处理原花青素的方法，步骤如下：
用70%乙醇溶解原花青素，配制成为浓度15%的原花青素青溶液，采用600MPa超高压微射流压力处理4次。测定溶液中原花青素低聚体含量，同时和未经处理的样品进行比较（测定3次），未处理样品和处理样品低聚原花青素含量分别为45.6±0.8和45.8±0.9，差异不显著（P＞0.05)。表明70%乙醇溶解原花青素后，600MPa超高压微射流不能够将其解聚。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，其特征在于步骤如下：（1）采用pH=3～6的酸性电解水溶解原花青素配制成原花青素溶液，然后进入超高压微射流机中采用200～600MPa超高压微射流压力处理2～5次；
（2）将AB-8树脂装入交换柱，通入经过超高压微射流处理后的原花青素溶液足量，控制吸附流速为2～5BV/h，吸附饱和后的AB-8树脂用2~5BV的乙醇洗脱，收集的滤过液在50~60℃的条件下进行真空浓缩得到浓缩液；
（3）浓缩液采用喷雾干燥机进行干燥，得到低聚原花青素产品。
2.根据权利要求1所述的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的原花青素溶液的浓度为5～20%。
3.根据权利要求1所述的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述步骤（2）中乙醇的质量分数为70%。
4.根据权利要求1所述的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述步骤（2）浓缩液中固形物含量为20~30%。
5.根据权利要求1所述的利用超高压微射流制备低聚原花青素的方法，其特征在于：所述步骤（3）中喷雾干燥机的进风温度为200~240℃、出风温度为140~160℃。
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动态高压微射流处理对低酯果胶物化性质及其结构的影响;梁瑞红等;《现代食品科技》;20151231;第31卷(第1期);第115页右栏，第116页左栏第1段，第117页右栏第1段，第119页3.1

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