CN107840839B - 一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术 - Google Patents
一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，包括如下步骤：1)将干燥后的蓝莓叶粉碎，蓝莓叶与提取溶剂混合提取，得到花青素的粗提液，向粗提液中添加多酚氧化酶活性抑制剂；2)将聚乙二醇和氯化镁加入步骤2)中制备的粗提液中，混合萃取设定时间，平衡后，分离顶部相和底部相，并将分离得到的顶部相采用该双水相萃取体系进行多次重复萃取以除去粗提液中的糖，然后除去顶部相中的聚乙二醇，得到混合液；3)将步骤2)中的混合液进行膜渗透蒸馏浓缩，渗透溶液为氯化钙溶液，料液与渗透溶液的体积比为1:3‑5，所述料液为步骤2)中的混合液；4)采用超滤方法澄清花青素的粗提取物，使用的正向渗透溶液为氯化钠溶液。
Description
技术领域
本发明蓝莓叶中活性成分提取技术领域，具体涉及一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术。
背景技术
蓝莓为灌木，每丛有结果枝条25-30条，每2年开花结果，但产量较小，第3年有适当的产量，第5年进入丰产期，其寿命为50年。花青素是纯天然的抗衰老的营养补充剂，研究证明是当今人类发现最有效的抗氧化剂，它的抗氧化性能比维生素E高出五十倍，比维生素C高出二百倍。它对人体的生物有效性是100％，服用后二十分钟就能在血液中检测到。花青素在欧洲被称为“口服的皮肤化妆品”，尤其蓝莓花青素，营养皮肤，增强皮肤免疫力，应对各种过敏性症状，是目前自然界最有效的抗氧化物质。它不但能防止皮肤皱纹的提早生成，还可维持正常的细胞连接、血管的稳定、增强微细血管循环、提高微血管和静脉的流动，进而达到异常皮肤的迅速愈合。
蓝莓果中花青素的含量高于其他所有水果与蔬菜，所以，蓝莓果是良好的提取天然花青素的原料。蓝莓花青素易溶于酸性介质，在醇溶液中的溶解度高而水溶性较低，目前大多是从前期萃取和后续分离提纯两个方面进行研究，浸提溶液多为甲醇、乙醇与水的混合液，该种方法存在有机溶剂使用量大、工艺过程多、浸提时间长、产品生产成本高的缺陷。还有的方法是将蓝莓果打浆后，采用酒石酸、乳酸或柠檬酸酸化的乙醇溶液进行提取。该种方法虽然提取的时间短，但是蓝莓中花青素的提取率偏低。花青素的提取率偏低，会造成花青素的浪费。提取时间过长时，容易造成花青素的降解，不利于花青素提取率的提高，且不利于提高花青素产品的纯度，所以亟需一种具有高提取率、低降解率、高纯度的提取方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，该提取技术使得花青素具有较低的非酶褐变常数和降解常数，提高了花青素的品质，而且还可以使花青素具有较高的提取收率。
为了解决以上问题，本发明的技术方案为：
一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，包括如下步骤：
1)将干燥后的蓝莓叶粉碎，蓝莓叶与提取溶剂混合提取，得到花青素的粗提液，向粗提液中添加多酚氧化酶活性抑制剂，抑制多酚氧化酶的活性；
2)将聚乙二醇和氯化镁加入步骤2)中制备的粗提液中，混合萃取设定时间，平衡后，分离顶部相和底部相，并将分离得到的顶部相采用该双水相萃取体系进行多次重复萃取以除去粗提液中的糖，然后除去顶部相中的聚乙二醇，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液进行膜渗透蒸馏浓缩，以并流模式在膜的任一侧循环进料和渗透溶液，渗透溶液为氯化钙溶液，料液与渗透溶液的体积比为1:3-5，所述料液为步骤2)中的混合液；
4)采用超滤方法澄清花青素的粗提取物，超滤过程中使用的正向渗透溶液为氯化钠溶液；
5)将步骤4)中浓缩后的花青素提取液进行冷冻干燥，得到粉末状花青素。
在粗体液中添加多酚氧化酶活性抑制剂，可以抑制粗提液中多酚氧化酶的活性，以抑制花青素的酶促褐变，有利于提高花青素的收率和品质。
当采用聚乙二醇/氯化镁双水相体系进行萃取时，可以在较短的萃取时间内较大地提高花青素的提取率，大大提高了萃取效率，由于萃取效率较高，降低了花青素的降解常数。
采用超滤方法对双水相萃取后的混合液进行正向渗透净化，可以促进花青素在较短的时间内实现纯化，并且可以最大限度实现花青素的回收，避免花青素的浪费。
优选的，步骤1)中，蓝莓叶粉碎后的粒径为100-300目，水分含量为10-20％。
进一步优选的，步骤1)中，蓝莓叶粉碎后的粒径为200-300目，水分含量为10-15％。
当粉碎后的蓝莓叶为该粒度，含有这样的水分时，更有利于采用聚乙二醇和氯化镁双水相体系进行萃取，有利于提高萃取效率。
优选的，步骤1)中，所述多酚氧化酶抑制剂为抗坏血酸、TBA(硫代巴比妥酸)或半胱氨酸。
优选的，步骤1)中，添加的多酚氧化酶抑制剂在粗提液中的浓度为0.1-0.3％，％为质量百分数。当多酚氧化酶抑制剂的浓度为0.1-0.3％时，具有较好的抑制多酚氧化酶活性的作用。
优选的，步骤1)中，添加多酚氧化酶抑制剂的花青素粗提液在4-6℃下储存。
优选的，步骤1)中，所述提取溶剂为水，每克蓝莓叶粉末使用2-4ml水进行浸泡提取。
优选的，步骤2)中聚乙二醇、氯化镁和粗提液的质量比为2.5-3.5:1.5-2.5:13-16，优选为3:2:15。
优选的，步骤2)中，混合萃取的时间为0.8-1.2h。
采用核实的双水相萃取体系，提高了萃取效率，降低了萃取时间。
进一步优选的，步骤2)中，重复萃取的次数为2-3次。
优选的，步骤3)中，所述氯化钙溶液的浓度为10-14mol/L。
优选的，步骤3)中，料液和渗透溶液的流量为50-300ml/min，优选为100ml/min。
优选的，步骤3)中，渗透蒸馏的时间为8-16h，优选为12h。
优选的，步骤4)中，所述超滤是采用30kDa截留的膜盒进行。
优选的，步骤4)中，超滤时的流速为50-200ml/min，时间为8-20h，优选为12h。
优选的，步骤4)中，所述氯化钠溶液的浓度为5-7mol/L。
本发明的有益效果为：
在粗体液中添加多酚氧化酶活性抑制剂，可以抑制粗提液中多酚氧化酶的活性，以抑制花青素的酶促褐变，有利于提高花青素的收率和品质。
当采用聚乙二醇/氯化镁双水相体系进行萃取时，可以在较短的萃取时间内较大地提高花青素的提取率，大大提高了萃取效率，由于萃取效率较高，降低了花青素的降解常数。
采用超滤方法对双水相萃取后的混合液进行正向渗透净化，可以促进花青素在较短的时间内实现纯化，而且是在常温下对花青素提取液进行浓缩，避免了花青素的分解，将花青素的保留率提高至96％，进而提高了花青素的收率。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明中的提取率均为干提取率，即提取的花青素的质量占蓝莓干重的百分比。
实施例1
一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，包括如下步骤：
1)将干燥后的蓝莓叶粉碎至200目，称取1g蓝莓叶粉末，将蓝莓叶粉末与2ml水混合提取，得到花青素的粗提液，向粗提液中添加抗坏血酸，使其质量浓度为0.2％，抑制多酚氧化酶的活性；
2)将聚乙二醇和氯化镁加入步骤2)中制备的粗提液中，聚乙二醇、氯化镁和粗提液的质量比为3:2:15，混合萃取1h，平衡后，分离顶部相和底部相，并将分离得到的顶部相采用该双水相萃取体系进行重复萃取3次以除去粗提液中的糖，然后使用氯仿萃取的方式除去顶部相中的聚乙二醇，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液进行膜渗透蒸馏浓缩，以并流模式在膜的任一侧循环进料和渗透溶液，渗透溶液为氯化钙溶液，其浓度为12mol/L，料液与渗透溶液的体积比为1:3-5，膜渗透蒸馏的时间为12h，所述料液为步骤2)中的混合液；
4)采用超滤用30kDa截留的膜盒澄清花青素的粗提取物，超滤时间为12h，超滤过程中使用的正向渗透溶液为氯化钠溶液，其浓度为6mol/L；
5)将步骤4)中浓缩后的花青素提取液进行冷冻干燥，得到粉末状花青素。花青素的提取率为0.62％，花青素的保留率为98％，花青素中的糖的残留率为4％。
实施例2
一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，包括如下步骤：
1)将干燥后的蓝莓叶粉碎至100目，称取1g蓝莓叶粉末，将蓝莓叶粉末与3ml水混合提取，得到花青素的粗提液，向粗提液中添加TBA，使其质量浓度为0.3％，抑制多酚氧化酶的活性；
2)将聚乙二醇和氯化镁加入步骤2)中制备的粗提液中，聚乙二醇、氯化镁和粗提液的质量比为3:2:16，混合萃取1h，平衡后，分离顶部相和底部相，并将分离得到的顶部相采用该双水相萃取体系进行重复萃取2次以除去粗提液中的糖，然后使用氯仿萃取的方式除去顶部相中的聚乙二醇，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液进行膜渗透蒸馏浓缩，以并流模式在膜的任一侧循环进料和渗透溶液，渗透溶液为氯化钙溶液，其浓度为10mol/L，料液与渗透溶液的体积比为1:5，膜渗透蒸馏的时间为16h，所述料液为步骤2)中的混合液；
4)采用超滤用30kDa截留的膜盒澄清花青素的粗提取物，超滤时间为20h，超滤过程中使用的正向渗透溶液为氯化钠溶液，其浓度为5mol/L；
5)将步骤4)中浓缩后的花青素提取液进行冷冻干燥，得到粉末状花青素。花青素的提取率为0.59％，花青素的保留率为96％，花青素中的糖的残留率为5％。
实施例3
一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，包括如下步骤：
1)将干燥后的蓝莓叶粉碎至100目，称取1g蓝莓叶粉末，将蓝莓叶粉末与2ml水混合提取，得到花青素的粗提液，向粗提液中添加半胱氨酸，使其质量浓度为0.3％，抑制多酚氧化酶的活性；
2)将聚乙二醇和氯化镁加入步骤2)中制备的粗提液中，聚乙二醇、氯化镁和粗提液的质量比为3.5:2:16，混合萃取1h，平衡后，分离顶部相和底部相，并将分离得到的顶部相采用该双水相萃取体系进行重复萃取2次以除去粗提液中的糖，然后使用氯仿萃取的方式除去顶部相中的聚乙二醇，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液进行膜渗透蒸馏浓缩，以并流模式在膜的任一侧循环进料和渗透溶液，渗透溶液为氯化钙溶液，其浓度为11mol/L，料液与渗透溶液的体积比为1:3，膜渗透蒸馏的时间为16h，所述料液为步骤2)中的混合液；
4)采用超滤用30kDa截留的膜盒澄清花青素的粗提取物，超滤时间为20h，超滤过程中使用的正向渗透溶液为氯化钠溶液，其浓度为7mol/L；
5)将步骤4)中浓缩后的花青素提取液进行冷冻干燥，得到粉末状花青素。花青素的提取率为0.56％，花青素的保留率为96％，花青素中的糖的残留率为5％。
对比例1
与实施例2的区别是：双水相萃取的萃取剂为聚乙二醇PEG 4000和硫酸镁，其他步骤和参数均与实施例2相同。花青素的提取率为0.45％，花青素中的糖的残留率为10％。
对比例2
与实施例2的区别是：双水相萃取的萃取剂为聚乙二醇PEG 4000和磷酸铵，其他步骤和参数均与实施例2相同。花青素的提取率为0.37％，花青素中的糖的残留率为12％。
试验发现，其他双水相萃取体系的效果更差。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种蓝莓叶花青素双水相萃取结合正向渗透浓缩提取技术，其特征在于：包括如下步骤：
1)将干燥后的蓝莓叶粉碎，蓝莓叶与提取溶剂混合提取，得到花青素的粗提液，向粗提液中添加多酚氧化酶活性抑制剂，抑制多酚氧化酶的活性；
2)将聚乙二醇和氯化镁加入步骤2)中制备的粗提液中，混合萃取设定时间，平衡后，分离顶部相和底部相，并将分离得到的顶部相采用该双水相萃取体系进行多次重复萃取以除去粗提液中的糖，然后除去顶部相中的聚乙二醇，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液进行膜渗透蒸馏浓缩，以并流模式在膜的任一侧循环进料和渗透溶液，渗透溶液为氯化钙溶液，料液与渗透溶液的体积比为1:3-5，所述料液为步骤2)中的混合液；
4)采用超滤方法澄清花青素的粗提取物，超滤过程中使用的正向渗透溶液为氯化钠溶液；
5)将步骤4)中浓缩后的花青素提取液进行冷冻干燥，得到粉末状花青素。
2.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤1)中，蓝莓叶粉碎后的粒径为100-300目，水分含量为10-20％。
3.根据权利要求2所述的提取技术，其特征在于：步骤1)中，蓝莓叶粉碎后的粒径为200-300目，水分含量为10-15％。
4.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤1)中，所述多酚氧化酶抑制剂为抗坏血酸、TBA或半胱氨酸。
5.根据权利要求4所述的提取技术，其特征在于：步骤1)中，添加的多酚氧化酶抑制剂在粗提液中的浓度为0.1-0.3％，％为质量百分数。
6.根据权利要求5所述的提取技术，其特征在于：步骤1)中，添加多酚氧化酶抑制剂的花青素粗提液在4-6℃下储存。
7.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤1)中，所述提取溶剂为水，每克蓝莓叶粉末使用2-4ml水进行浸泡提取。
8.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤2)中聚乙二醇、氯化镁和粗提液的质量比为2.5-3.5:1.5-2.5:13-16。
9.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤2)中，混合萃取的时间为0.8-1.2h。
10.根据权利要求9所述的提取技术，其特征在于：步骤2)中，重复萃取的次数为2-3次。
11.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤3)中，所述氯化钙溶液的浓度为10-14mol/L。
12.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤3)中，料液和渗透溶液的流量为50-300ml/min。
13.根据权利要求12所述的提取技术，其特征在于：料液和渗透溶液的流量为100ml/min。
14.根据权利要求13所述的提取技术，其特征在于：步骤3)中，渗透蒸馏的时间为8-16h。
15.根据权利要求14所述的提取技术，其特征在于：渗透蒸馏的时间为12h。
16.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤4)中，所述超滤是采用30kDa截留的膜盒进行。
17.根据权利要求16所述的提取技术，其特征在于：步骤4)中，超滤时的流速为50-200ml/min，时间为8-20h。
18.根据权利要求17所述的提取技术，其特征在于：超滤时的时间为12h。
19.根据权利要求1所述的提取技术，其特征在于：步骤4)中，所述氯化钠溶液的浓度为5-7mol/L。
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