CN107828238A - 一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺 - Google Patents

一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺 Download PDF

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Abstract

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甜菜红素精制工艺，包括原料预处理，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甜菜红素产品的提取率和纯度。

Description

一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺
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甜菜红素制备方法。
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，目前,现有技术提取甜菜红素时所得产品提取率低，由于甜菜红素的不稳定性,市场上几乎没有甜菜红素的纯品。因此针对上述问题，有必要建立一种新的提取工艺。
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甜菜红素精制工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，所述精制工艺包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、晾干，按照料液比1:5-1:10的比例加入提取溶剂，匀浆处理，过滤，分别收集滤液和沉淀物；
(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，经过微波处理后过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(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，经过微波处理后过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(4)超声浸提：取步骤(3)收集的沉淀物，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，收集上清液；
(5)纯化：将步骤(1)、(2)、(3)和(4)收集的上清液合并，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柱进行层析分离，收集洗脱组分；
(6)浓缩干燥：将步骤(5)中的洗脱组分进行真空干燥,控制干燥温度为40-50℃，真空度为0-0.05Mpa，最后得到甜菜红素产品。
作为一种改进的技术方案，步骤(1)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。
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)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)的提取溶剂为苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇按照0.5-2:0.1-0.5:1-3的比例混合而成，且所述聚乙二醇的质量浓度为5％-10％，乙醇的体积浓度为40％-65％。
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Sephadex LH-20葡聚糖凝胶层进行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一次酶解、微波辅助二次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的提取，经过微波辅助一次酶解，选用由果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶组成的复合酶可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，同时对细胞中的蛋白及多糖组分进行降解，降低了蛋白及多糖组分的含量，然后经过微波辅助二次酶解，选用由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶组成的复合酶对一次酶解得到的沉淀物进行酶解，更进一步有助于甜菜红素的溶出，最后选用苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇的混合液进行超声浸提，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的降解，采用上述提取方法可使甜菜红素充分释放出来，大大提高了甜菜红素产品的提取率；
(2)本发明采用YWD-01大孔树脂吸附和Sephadex LH-20葡聚糖层析联用分离纯化方法，可以有效除去一些杂质和其他组分，大大提高了甜菜红素产品的纯度。
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
一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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、晾干，按照料液比1:5-1:10的比例加入提取溶剂(0.1的苹果酸与乙醇的混合溶液)，匀浆处理，过滤，分别收集滤液和沉淀物；
(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(果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照1:2:1.5:1的比例混合而成)，混匀，调pH4.8，经过微波处理(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),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(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(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(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),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(4)超声浸提：取步骤(3)收集的沉淀物，按照料液比1:5的比例加入提取溶剂(苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇按照0.5:0.1:的比例混合而成，且十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.5％，乙醇的体积浓度为40％)，经过超声浸提(超声功率为220W，超声时间为5min，温度为40℃)，过滤，收集上清液；
(5)纯化：将步骤(1)、(2)、(3)和(4)收集的上清液合并，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，控制洗脱液的流速为1ml/min)，收集洗脱组分；
(6)浓缩干燥：将步骤(5)中的洗脱组分进行真空干燥,控制干燥温度为40℃，真空度为0.01Mpa，最后得到甜菜红素产品纯度为99.37％，单位重量的盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素可达到7.57mg/g。
实例2
一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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、晾干，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(0.2M的柠檬酸与乙醇的混合溶液)，匀浆处理，过滤，分别收集滤液和沉淀物；
(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(果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照2:3:2:1.5的比例混合而成)，混匀，调pH5，经过微波处理(230w，处理温度为39℃，处理时间为12s，处理次数为3次，间隔时间为1.5min),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(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(复合酶b由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照1.5:1:0.5的比例混合而成)，混匀，调pH，经过微波处理后(230w，处理温度为39℃，处理时间为12s，处理次数为3次，间隔时间为1.5min),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(4)超声浸提：取步骤(3)收集的沉淀物，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇按照1:0.3:1.5的比例混合而成，且十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.8％，乙醇的体积浓度为45％)，经过超声浸提(超声功率为260W，超声时间为8min，温度为45℃)，过滤，收集上清液；
(5)纯化：将步骤(1)、(2)、(3)和(4)收集的上清液合并，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1:1.5的比例混合而成的洗脱液进行洗脱，控制洗脱液的流速为1.5ml/min)，收集洗脱组分；
(6)浓缩干燥：将步骤(5)中的洗脱组分进行真空干燥,控制干燥温度为42℃，真空度为0.02Mpa，最后得到甜菜红素产品最后得到甜菜红素产品的纯度99.48％，单位重量的盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素可达到7.95mg/g。
实例3
一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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、晾干，按照料液比1:10的比例加入提取溶剂(0.4M的柠檬酸与乙醇的混合溶液)，匀浆处理，过滤，分别收集滤液和沉淀物；
(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(果胶酶、纤维素酶、木瓜蛋白酶和a-葡萄糖苷酶按照3:5:5:3的比例混合而成)，混匀，调pH5.3，经过微波处理(280w，处理温度为42℃，处理时间为15s，处理次数为4次，间隔时间为2min),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(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2.5％的复合酶b(复合酶b由半纤维素酶、菠萝蛋白酶和糖化酶按照3:1.8:1.2的比例混合而成)，混匀，调pH5.3，经过微波处理后(260w，处理温度为42℃，处理时间为15s，处理次数为4次，间隔时间为2min),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(4)超声浸提：取步骤(3)收集的沉淀物，按照料液比1:8的比例加入提取溶剂(苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇按照2:0.3:2.8的比例混合而成，且十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.8％，乙醇的体积浓度为60％)，经过超声浸提(超声功率为320W，超声时间为12min，温度为53℃)，过滤，收集上清液；
(5)纯化：将步骤(1)、(2)、(3)和(4)收集的上清液合并，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1:2.8的比例混合而成的洗脱液进行洗脱，控制洗脱液的流速为1.7ml/min)，收集洗脱组分；
(6)浓缩干燥：将步骤(5)中的洗脱组分进行真空干燥,控制干燥温度为48℃，真空度为0.03Mpa，最后得到甜菜红素产品最后得到甜菜红素产品的纯度99.69％，单位重量的盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素可达到8.29mg/g。
实例4
一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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、晾干，按照料液比1:10的比例加入提取溶剂(0.5M的冰醋酸与乙醇的混合溶液)，匀浆处理，过滤，分别收集滤液和沉淀物；
(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(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(300w，处理温度为45℃，处理时间为20s，处理次数为5次，间隔时间3min),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(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3％的复合酶b(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pH，经过微波处理后(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),过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(4)超声浸提：取步骤(3)收集的沉淀物，按照料液比1:10的比例加入提取溶剂(苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇按照2:0.5:3的比例混合而成，且十二烷基硫酸钠的质量浓度为1％，乙醇的体积浓度为65％)，经过超声浸提(超声功率为400W，超声时间为15min，温度为55℃)，过滤，收集上清液；
(5)纯化：将步骤(1)、(2)、(3)和(4)收集的上清液合并，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，控制洗脱液的流速为2ml/min)，收集洗脱组分；
(6)浓缩干燥：将步骤(5)中的洗脱组分进行真空干燥,控制干燥温度为50℃，真空度为0.05Mpa，最后得到甜菜红素产品最后得到甜菜红素产品的纯度99.67％，单位重量的盐地碱蓬提取的甜菜红素可得到8.18mg/g。
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99.42％，单位重量的盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素可达到6.78mg/g。
对比例2
与实施例3不同的是，超声浸提时选用的提取溶剂为乙醇，其余条件相同，对比例2提取的甜菜红素产品的纯度为99.63％，单位重量的盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素可达到6.58mg/g。
对比例3
与实施例3不同的是，纯化步骤只是经过YWD-01大孔树脂处理，其余条件相同，对比例3提取的甜菜红素产品的纯度为99.23％，单位重量的盐地碱蓬茎叶提取的甜菜红素可达到8.23mg/g。
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)

1.一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，其特征在于所述精制工艺包括以下步骤：
(1)原料预处理：将新鲜采摘的盐地碱蓬茎叶，洗净、晾干，按照料液比1:5-1:10的比例加入提取溶剂，匀浆处理，过滤，分别收集滤液和沉淀物；
(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，经过微波处理后过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(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，经过微波处理后过滤，分别收集上清液和沉淀物；
(4)超声浸提：取步骤(3)收集的沉淀物，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，收集上清液；
(5)纯化：将步骤(1)、(2)、(3)和(4)收集的上清液合并，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柱进行层析分离，收集洗脱组分；
(6)浓缩干燥：将步骤(5)中的洗脱组分进行真空干燥,控制干燥温度为40-50℃，真空度为0-0.05Mpa，最后得到甜菜红素产品。
2.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，其特征在于：步骤(1)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。
3.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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。
4.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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。
5.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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。
6.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，其特征在于：步骤(4)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℃。
7.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，其特征在于：步骤(4)的提取溶剂为苹果酸、十二烷基硫酸钠和乙醇按照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％，乙醇的体积浓度为40％-65％。
8.根据权利要求1所述的一种盐地碱蓬甜菜红素精制工艺，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甜菜红素精制工艺，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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