CN107692165A - 一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物活性成分提取技术领域，尤其涉及一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，包括微波辅助一次酶解、微波辅助二次酶解，超声浸提，纯化干燥步骤。利用本发明中提取方法，可大大提高盐地碱蓬生物盐的得率和甜菜红素产品的提取率和纯度，同时缩短了生物盐的脱色脱重金属的处理时间。
Description
技术领域
本发明涉及甜菜红素提取技术领域，尤其涉及一种盐地碱蓬生物盐和甜菜红素综合制备方法。
背景技术
甜菜红素，是一类广泛存在于植物中的天然植物色素，由红色的甜菜红素和甜菜黄素组成，甜菜红素中主要成分为甜菜红苷，占红色素的75～95％，其余尚有异甜菜苷、前甜菜苷等。甜菜红素,其抗癌、抗病毒和抗氧化的生物活性使甜菜红素在保健品和食品添加剂领域受到广泛关注。
盐地碱蓬是一种典型的真盐生植物，在沿海滩涂等盐渍地上广泛分布，是一种很有发展潜力的天然资源，具有很大的经济效益，生态效益及社会效益。目前研究已经证实盐地碱蓬中含有丰富的甜菜红素，现有技术有以盐地碱蓬为原料提取甜菜红素或生物盐的报道，但是都是单独提取某一种成分而建立的提取方法，而且所得的产品纯度低，得率低，甜菜红素和生物盐同时提取的工艺或方法未见报道，因此针对上述问题，有必要建立一种生物盐和甜菜红素综合制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可提高产品纯度和提取率的盐地碱蓬生物盐和甜菜红素综合制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、匀浆处理；
(2)微波辅助一次酶解：取步骤(1)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1-3％的复合酶a，混匀，调pH4.8-6.3，经过微波处理后得到酶解混合物；
(3)微波辅助二次酶解：取步骤(2)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1-3％的复合酶b，混匀，调pH4.8-6.3，经过微波处理后得到酶解混合物；
(4)超声一次浸提：取步骤(3)中的酶解混合物，按照料液比1:5-1:10 的比例加入提取溶剂，经过超声浸提，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(5)超声二次浸提：取步骤(4)中的沉淀物，按照料液比1:5-1:10的比例加入提取溶剂，经过超声浸提，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(6)纯化干燥：将步骤(4)和(5)收集的上清液合并，加入萃取剂萃取，收集的上次萃取液经过纳滤再经过大孔树脂吸附，将洗脱收集的甜菜红素粗品溶液用葡聚糖凝胶Sephadex LH-20析进行层柱分离，收集的洗脱组分干燥得到甜菜红素产品；收集的下层萃取液经过脱色脱重金属处理后，再经过过滤干燥得到生物盐产品。
作为一种改进的技术方案，步骤(2)中的复合酶a由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照1-5:2-7:1-6:1-3的比例混合而成。
作为一种改进的技术方案，步骤(3)中的复合酶b由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照1-3:0.5-2:0.1-1.5的比例混合而成。
作为一种改进的技术方案，步骤(2)和步骤(3)微波处理时的微波功率为200-300w，处理温度为35-45℃，处理时间为10-20s，处理次数为2-5次，间隔时间为1-3min。
作为一种改进的技术方案，步骤(4)和步骤(5)中超声浸提的超声功率为220-400W，超声时间为5-15min，温度为40-55℃。
作为一种改进的技术方案，步骤(4)的提取溶剂为有机酸与乙醇的混合溶液，其中所述有机酸为0.1-0.5M的苹果酸、柠檬酸或冰醋酸，所述乙醇的体积浓度为40-65％。
作为一种改进的技术方案，步骤(5)的提取溶剂为苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水按照0.5-2:0.1-0.5:1-3的比例混合而成，且所述十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.5％-1％。
作为一种改进的技术方案，步骤(5)中的大孔树脂为YWD-01大孔树脂。
作为一种改进的技术方案，步骤(5)中葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱进行层析分离时所用的洗脱液由酒石酸和水按照1:1-3的比例混合而成，且洗脱液的流速为1-2ml/min。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明主要具有以下优点：
(1)本发明采用微波辅助酶解及超声浸提联用技术，以盐地碱蓬为原料进行甜菜红素和生物盐的提取，通过微波辅助一次酶解，由果胶酶、纤维素酶、中性蛋白酶和a-葡萄糖苷酶组成的复合酶可以对细胞壁结构进行充分降解，进一步有助于甜菜红素从细胞内部释放出来，同时还降低蛋白组分和多糖组分含量，通过微波辅助二次酶解，由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶组成的复合酶对一次酶解得到的混合物进行酶解，可更进一步促进甜菜红素和生物盐组分释放，然后选用有机酸与乙醇的混合溶液进行浸提，再以苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水混合而成的提取溶剂进行二次超声浸提，一方面可降低提取溶剂表面所产生的张力，促进甜菜红素组分溶出，另一方面可防止甜菜红素降解。同时经过两次超声浸提还可以增加生物盐的得率。
(2)本发明采用大孔树脂吸附及葡聚糖凝胶层析分离纯化联用方法，将重金属及有机酸等其他组分进行有效分离，大大提高甜菜红素产品的纯度；本发明选用壳聚糖、木质磺酸盐和凹土作为脱色絮凝剂对生物盐粗品经过脱色、脱重金属处理，再经过过滤后，大大提高了生物盐产品的纯度并且脱色、脱重金属处理时间短。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实例1
一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、匀浆处理；
(2)微波辅助一次酶解：取步骤(1)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1％的复合酶a(由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照1:2:1:1的比例混合而成)，混匀，调pH4.8，经过微波处理后(微波功率为200w，处理温度为35℃，处理时间为10s，处理次数为2次，间隔时间为1min)得到酶解混合物；
(3)微波辅助二次酶解：取步骤(2)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1％的复合酶b(由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照1:0.5:0.1的比例混合而 成)，混匀，调pH4.8，经过微波处理后(微波功率为200w，处理温度为35℃，处理时间为10s，处理次数为2次，间隔时间为1min)得到酶解混合物；
(4)超声一次浸提：取步骤(3)中的酶解混合物，按照料液比1:5的比例加入提取溶剂(为0.1M的苹果酸、柠檬酸或冰醋酸与体积浓度为40％的乙醇按照0.5:1的比例混合而成)，经过超声浸提(超声功率为220W，超声时间为5min，温度为40℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(5)超声二次浸提：取步骤(4)中的沉淀物，按照料液比1:5的比例加入提取溶剂(为苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水按照0.5:0.1:1的比例混合而成，且所述十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.5％)，经过超声浸提(超声功率为220W，超声时间为5min，温度为40℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(6)纯化干燥：将步骤(4)和(5)收集的上清液合并，加入萃取剂萃取(体积浓度为40％的乙醇)，收集的上次萃取液经过纳滤再经过YWD-01大孔树脂吸附，将去离子水洗脱收集的甜菜红素粗品溶液用葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱进行层析分离，用酒石酸和水按照1:1的比例混合而成的洗脱液进行洗脱，控制流速1ml/min，收集的洗脱组分干燥，甜菜红素产品纯度为99.47％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到7.49mg/g；
收集的下层萃取液加入脱色絮凝剂(脱色絮凝剂由脱色絮凝剂由壳聚糖、木质磺酸盐和凹土按照0.1:0.1:0.2的比例混合而成)经过脱色脱重金属处理后，再经过截留分子量5000-10000的超滤膜超滤后，干燥得到生物盐产品的纯度为99.57％，生物盐产品的得率可达到2.29％，脱色处理时间为16min。
实例2
一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、匀浆处理；
(2)微波辅助一次酶解：取步骤(1)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1.8％的复合酶a(由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照3:4:4:2的比例混合而成)，混匀，调pH5.6，经过微波处理后(微波功率为280w，处理温度为40℃，处理时间为12s，处理次数为3次，间隔时间为2min)得到酶解混合物；
(3)微波辅助二次酶解：取步骤(2)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1.5％ 的复合酶b(由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照2.5:1.7:1的比例混合而成)，混匀，调pH5.5，经过微波处理后(微波功率为280w，处理温度为40℃，处理时间为12s，处理次数为3次，间隔时间为2min)得到酶解混合物；
(4)超声一次浸提：取步骤(3)中的酶解混合物，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(为0.2M的柠檬酸与体积浓度为50％的乙醇按照0.5:1的比例混合而成)，经过超声浸提(超声功率为280W，超声时间为12min，温度为48℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(5)超声二次浸提：取步骤(4)中的沉淀物，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(为苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水按照1.5:0.3:2的比例混合而成，且所述十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.6％)，经过超声浸提(超声功率为320W，超声时间为10min，温度为48℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(6)纯化干燥：将步骤(4)和(5)收集的上清液合并，加入萃取剂萃取(体积浓度为45％的乙醇)，收集的上次萃取液经过纳滤再经过YWD-01大孔树脂吸附，将去离子水洗脱收集的甜菜红素粗品溶液用葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱进行层析分离，用酒石酸和水按照1:2的比例混合而成的洗脱液进行洗脱，控制流速1.5ml/min，收集的洗脱组分干燥，得到的甜菜红素产品纯度为99.67％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到7.89mg/g；
收集的下层萃取液加入脱色絮凝剂(脱色絮凝剂由脱色絮凝剂由壳聚糖、木质磺酸盐和凹土按照0.1:0.2:0.3的比例混合而成)经过脱色脱重金属处理后，再经过截留分子量5000-10000的超滤膜超滤后，干燥得到生物盐产品的纯度为99.64％，生物盐产品的得率可达到2.37％，脱色处理时间为13min。
实例3
一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、匀浆处理；
(2)微波辅助一次酶解：取步骤(1)收集的沉淀物，加入沉淀物重量2.5％的复合酶a(由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照4:5:5:3的比例混合而成)，混匀，调pH6.2，经过微波处理后(微波功率为280w，处理温度为42℃，处理时间为18s，处理次数为4次，间隔时间为2min)得到酶 解混合物；
(3)微波辅助二次酶解：取步骤(2)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1-3％的复合酶b(由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照3:2:1.2的比例混合而成)，混匀，调pH6.2，经过微波处理后(微波功率为280w，处理温度为42℃，处理时间为18s，处理次数为3次，间隔时间为2.5min)得到酶解混合物；
(4)超声一次浸提：取步骤(3)中的酶解混合物，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(为0.3M的苹果酸与体积浓度为60％的乙醇按照0.5:1的比例混合而成)，经过超声浸提(超声功率为360W，超声时间为12min，温度为53℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(5)超声二次浸提：取步骤(4)中的沉淀物，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(为苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水按照1.8:0.5:2.7的比例混合而成，且所述十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.8％)，经过超声浸提(超声功率为360W，超声时间为12min，温度为53℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(6)纯化干燥：将步骤(4)和(5)收集的上清液合并，加入萃取剂萃取(体积浓度为50％的乙醇)，收集的上次萃取液经过纳滤再经过YWD-01大孔树脂吸附，将去离子水洗脱收集的甜菜红素粗品溶液用葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱进行层析分离，用酒石酸和水按照1:2.7的比例混合而成的洗脱液进行洗脱，控制流速1.8ml/min，收集的洗脱组分干燥，得到的甜菜红素产品纯度为99.82％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到8.29mg/g；
收集的下层萃取液加入脱色絮凝剂(脱色絮凝剂由脱色絮凝剂由壳聚糖、木质磺酸盐和凹土按照0.3:0.2:0.3的比例混合而成)经过脱色脱重金属处理后，再经过截留分子量5000-10000的超滤膜超滤后，干燥得到生物盐产品的纯度为99.81％，生物盐产品的得率可达到2.56％，脱色处理时间为4.5min。
实例4
一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、匀浆处理；
(2)微波辅助一次酶解：取步骤(1)收集的沉淀物，加入沉淀物重量3％的复合酶a(由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照5:7:6:3 的比例混合而成)，混匀，调pH6.3，经过微波处理后(微波功率为300w，处理温度为45℃，处理时间为20s，处理次数为5次，间隔时间为3min)得到酶解混合物；
(3)微波辅助二次酶解：取步骤(2)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1-3％的复合酶b(由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照3:2:1.5的比例混合而成)，混匀，调pH6.3，经过微波处理后(微波功率为300w，处理温度为45℃，处理时间为20s，处理次数为5次，间隔时间为3min)得到酶解混合物；
(4)超声一次浸提：取步骤(3)中的酶解混合物，按照料液比1:10的比例加入提取溶剂(为0.5M的冰醋酸与体积浓度为65％的乙醇按照0.5:1的比例混合而成)，经过超声浸提(超声功率为400W，超声时间为15min，温度为55℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(5)超声二次浸提：取步骤(4)中的沉淀物，按照料液比1:10的比例加入提取溶剂(为苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水按照2:0.5:3的比例混合而成，且所述十二烷基硫酸钠的质量浓度为1％)，经过超声浸提(超声功率为400W，超声时间为15min，温度为55℃)，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(6)纯化干燥：将步骤(4)和(5)收集的上清液合并，加入萃取剂萃取(体积浓度为55％的乙醇)，收集的上次萃取液经过纳滤再经过YWD-01大孔树脂吸附，将去离子水洗脱收集的甜菜红素粗品溶液用葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱进行层析分离，用酒石酸和水按照1:3的比例混合而成的洗脱液进行洗脱，控制流速2ml/min，收集的洗脱组分干燥，得到的甜菜红素产品纯度为99.78％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到8.21mg/g；
收集的下层萃取液加入脱色絮凝剂(脱色絮凝剂由脱色絮凝剂由壳聚糖、木质磺酸盐和凹土按照0.4:0.3:0.3的比例混合而成)经过脱色脱重金属处理后，再经过截留分子量5000-10000的超滤膜超滤后，干燥得到生物盐产品的纯度为99.78％，生物盐产品的得率可达到2.54％，脱色处理时间为8.5min。
为了更好的证明利用本发明的提取方法来提取花青素时可以提高甜菜红素产品纯度和提取率，本发明同时做了3个对比例。
对比例1
与实施例3不同的是，缺少微波辅助一次、二次酶解步骤，其余条件相同， 对比例1提取的甜菜红素产品的纯度为99.74％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到7.23mg/g；生物盐产品的纯度99.75％，生物盐产品的得率2.26％，脱色脱重金属处理的时间为5.5min。
对比例2
与实施例3不同的是，超声一次浸提、超声二次浸提的提取溶剂分别为去离子水和乙醇，其余条件相同，对比例2提取的甜菜红素产品的纯度为99.78％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到8.10mg/g；生物盐产品的纯度99.74％，生物盐产品的得率2.45％，脱色脱重金属处理的时间为6min。
对比例3
与实施例3不同的是，甜菜红素纯化时只选用大孔树脂进行吸附，生物盐脱色脱重金属处理时的脱色絮凝剂为聚合氯化铝，其余条件相同，对比例3提取的甜菜红素产品的纯度为99.57％，单位重量盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素产品可达到8.12mg/g，生物盐产品的纯度99.55％，生物盐产品的得率2.54％，脱色脱重金属处理的时间为30min。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、匀浆处理；
(2)微波辅助一次酶解：取步骤(1)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1-3％的复合酶a，混匀，调pH4.8-6.3，经过微波处理后得到酶解混合物；
(3)微波辅助二次酶解：取步骤(2)收集的沉淀物，加入沉淀物重量1-3％的复合酶b，混匀，调pH4.8-6.3，经过微波处理后得到酶解混合物；
(4)超声一次浸提：取步骤(3)中的酶解混合物，按照料液比1:5-1:10的比例加入提取溶剂，经过超声浸提，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(5)超声二次浸提：取步骤(4)中的沉淀物，按照料液比1:5-1:10的比例加入提取溶剂，经过超声浸提，过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(6)纯化干燥：将步骤(4)和(5)收集的上清液合并，加入萃取剂萃取，收集的上次萃取液经过纳滤再经过大孔树脂吸附，将洗脱收集的甜菜红素粗品溶液用葡聚糖凝胶SephadexLH-20柱进行层析分离，收集的洗脱组分干燥得到甜菜红素产品；收集的下层萃取液经过脱色脱重金属处理后，再经过过滤干燥得到生物盐产品。
2.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(2)中的复合酶a由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照1-5:2-7:1-6:1-3的比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(3)中的复合酶b由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照1-3:0.5-2:0.1-1.5的比例混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)微波处理时的微波功率为200-300w，处理温度为35-45℃，处理时间为10-20s，处理次数为2-5次，间隔时间为1-3min。
5.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(4)和步骤(5)中超声浸提的超声功率为220-400W，超声时间为5-15min，温度为40-55℃。
6.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(4)的提取溶剂为有机酸与乙醇的混合溶液，其中所述有机酸为0.1-0.5M的苹果酸、柠檬酸或冰醋酸，所述乙醇的体积浓度为40-65％。
7.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(5)的提取溶剂为苹果酸、十二烷基硫酸钠和去离子水按照0.5-2:0.1-0.5:1-3的比例混合而成，且所述十二烷基硫酸钠的质量浓度为5％-10％。
8.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(5)中的大孔树脂为YWD-01大孔树脂。
9.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬生物盐及甜菜红素综合制备方法，其特征在于：步骤(5)中葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱进行层析分离时所用的洗脱液由酒石酸和水按照1:1-3的比例混合而成，且洗脱液的流速为1-2ml/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180216 |
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