CN109022513A - 超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，该方法首先将桃金娘果实搅碎成果浆，然后加入生物活性酶进行酶解，再经超声波辅助提取、离心收集上清液、超滤浓缩，最后将浓缩液喷雾干燥，得桃金娘花青素；所述的生物复合酶为酸性纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶的复合物。本发明采用工艺绿色环保，花青素产品无有毒化学试剂残留，所得的花青素更安全可靠；同时生物活性酶酶解和超声波辅助提取方式，提取的蓝莓花青素纯度高，成本低，且操作简单方便；柠檬酸的存在提高了花青素的稳定性，有效控制了多酚和酶的氧化所导致的花青素损失；最终花青素的提取效率达90％以上。

Description

超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法
技术领域
本发明涉及植物功能天然活性成分的提取技术领域，具体涉及一种超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法。
背景技术
花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素，由一定数量的儿茶素、表儿茶素缩合而成的聚合体，属于类黄酣化合物，是一种天然的水溶性色素。花青素广泛存在于植物花瓣、果实的细胞液组织及茎叶的表面细胞中。植物中含有的花青素不仅赋予了其多彩的颜色，近年来的研究表明，花青素还具有多种生理功能，如抑制血小板凝固，预防血栓、心脏病，抗癌、抗炎症，延缓衰老等作用。花青素作为天然色素无毒无副作用，安全性能高，着色色调自然，更接近天然物质的颜色，且具有保健功能。因此，对花青素的提取研究具有重要意义。
桃金娘作为新型花青素来源，具有花青素含量高、原料来源多等特点，进一步降低了花青素产品成本。目前，桃金娘部分功能已经被综合利用开发，例如，提取多糖、提取色素、酿酒、制成饮料等等。在桃金娘提取色素工艺中，主要是提取花青素，桑甚花青素属花青类色素，具有水溶性强、耐热性好等特点。
花青素常采用传统的有机溶剂提取，一般选择甲醇、乙醇、丙酮或它们的混合溶剂对材料中的花青素进行溶解提取，目前此方法应用较为广泛，己成功地应用于绝大多数含花青素物质的提取分离。同时，为防止有机溶解提取过程中花青素降解，常加入盐酸、硫酸、碳酸等无机酸及醋酸、甲酸、柠檬酸等有机酸降低提取液pH。有机溶剂提取法原理简单，对设备要求较低，但大多数有机溶剂毒副作用大且提取率低。由于有机溶剂提取时间较长，对热不稳定成分易被破坏，杂质含量高，污染环境，且单纯的试剂提取很难充分萃取植物中的花青素等缺点，近年来研究发现，逐渐发展一些辅助方法，包括微波、超声、加压、超临界等物理技术，以提高花青素的得率，缩短提取时间，改善提取物的质量。
由于国内目前所知的桃金娘花青素提取方法，仅采用有机溶剂进行提取，或者采取一些辅助促使，这些方法普遍存在提取率低、提取操作难度大、提取成本高、杂质含量高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，该方法既能使得提取的花青素纯度更好、提取率更高，同时本发明方法制备方法简单、易操作，成本低、无有机溶剂残留。
为实现上述目的，本发明所设计一种超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间8～12h，酶解液；
4)在超声波功率为200～450W、温度为30～50℃条件下酶解液超声提取30～60min，得到提取液；
5)提取液离心得到上清液；上清液过滤，得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为300～500Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液进行喷雾干燥，得桃金娘花青素。
进一步地，所述步骤1)中，筛网的目数为20～60目；优选为40～60目。
再进一步地，所述步骤2)中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.02～0.05％，且其酶活力均为100～1000U；纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶的重量比为1∶1～3∶1～3。
再进一步地，所述生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.03～0.05％，且其酶活力为均100U；纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶的重量比为1∶1∶1。
再进一步地，所述步骤3)中，酶解时间为8～10h。
再进一步地，所述步骤4)中，超声波功率为200～300W、温度为30～40℃、提取时间为30min。
再进一步地，所述步骤5)中，离心转速为8000～10000rpma，离心时间为10～30min。
再进一步地，所述步骤6)中，超滤膜的截留分子量为400～500Da。
再进一步地，所述步骤7)中，喷雾干燥进风口温度为180～220℃，出风口温度为65～90℃。
再进一步地，所述喷雾干燥进风口温度为180～200℃，出风口温度为75～90℃。桃金娘花青素浓缩液中水分含量比较高，温度为180～200℃能很好的干燥，当温度高于200℃时花青素都会降解的。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用的生物活性酶分别为酸性纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶，其中，酸性纤维素酶可以降解细胞壁中的纤维素成份，有助于细胞破碎；葡萄糖淀粉酶可以将淀粉和糖类水解为葡萄糖和果糖，利于花青素的提取；单宁酶水解桃金娘果实中含有的鞣酸和部分蛋白质，使桃金娘花青素分离纯化更加容易。三种酶能够使桃金娘的花青素更易释放，释放更彻底，且去除了糖类和蛋白质等，提高了花青素的纯度。
(2)超声波破碎技术辅助，使桃金娘细胞释放更多的花青素，所以极大地提高了花青素的提取效率，既降低了工艺成本，提高了经济效益，又降低了工艺操作难度，使本发明所述的技术及工艺具有更大的可操作性。
(3)柠檬酸的存在提高了花青素的稳定性，有效控制了多酚和酶的氧化所导致的花青素损失。
(4)提取工艺绿色环保，花青素产品无有毒化学试剂残留，所得的花青素更安全可靠。
(5)本发明所述的超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，花青素的提取效率达90％以上。
综上所述，本发明超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，提取工艺绿色环保，花青素产品无有毒化学试剂残留，所得的花青素更安全可靠；生物复合酶酶解、超声波辅助提取方式，提取的桃金娘花青素纯度高，成本低，且操作简单方便；本发明简单、易操作，适用于多种植物花青素的提取。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素1的方法，包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过目数为40目的筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.03％，且其酶活力均为100U；组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶按重量比为1∶1∶1组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间10h，酶解液；
4)在超声波功率为350W、温度为35℃条件下酶解液超声提取30min，得到提取液；
5)提取液在转速为8000rpm条件下离心15min得到上清液；上清液过滤得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为400Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液在进风口温度为200℃，出风口温度为75℃条件下进行喷雾干燥，得桃金娘花青素1。
实施例2
超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素2的方法，包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过目数为20～60目的筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.04％，且其酶活力均为100U；组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶按重量比为1∶3∶3组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间10h，酶解液；
4)在超声波功率为450W、温度为40℃条件下酶解液超声提取30min，得到提取液；
5)提取液在转速为10000rpm条件下离心10min得到上清液；上清液过滤得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为500Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液在进风口温度为220℃，出风口温度为75℃条件下进行喷雾干燥，得桃金娘花青素2。
实施例3
超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素3的方法，包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过目数为60目的筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.05％，且其酶活力均为100U；组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶按重量比为1∶1∶1组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间8h，酶解液；
4)在超声波功率为400W、温度为40℃条件下酶解液超声提取30～60min，得到提取液；
5)提取液在转速为8000rpm条件下离心15min得到上清液；上清液过滤得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为450Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液在进风口温度为200℃，出风口温度为80℃条件下进行喷雾干燥，得桃金娘花青素3。
实施例4
超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素4的方法，包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过目数为40目的筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.03％，且其酶活力均为100U；组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶按重量比为1∶1∶1组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间9h，酶解液；
4)在超声波功率为300W、温度为40℃条件下酶解液超声提取30～60min，得到提取液；
5)提取液在转速为8000rpm条件下离心15min得到上清液；上清液过滤得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为400Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液在进风口温度为220℃，出风口温度为80℃条件下进行喷雾干燥，得桃金娘花青素4。
实施例5
超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素5的方法，包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过目数为20目的筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.02％，且其酶活力均为1000U；组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶按重量比为1∶1∶1组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间12h，酶解液；
4)在超声波功率为200W、温度为50℃条件下酶解液超声提取60min，得到提取液；
5)提取液在转速为9000rpm条件下离心30min得到上清液；上清液过滤得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为300Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液在进风口温度为180℃，出风口温度为90℃条件下进行喷雾干燥，得桃金娘花青素5。
分别对实施例1～5制备的桃金娘花青素，通过530nm波长的分光光度计进行检测，可知桃金娘花青素的提取效率均在90％以上。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将桃金娘果实洗净去核，打碎过筛网，得到桃金娘果浆；
2)向蒸馏水中加入柠檬酸，调节pH至4～4.5，得到柠檬酸水溶液，再向柠檬酸水溶液中加入组合酶，搅拌均匀，得到生物活性酶溶液，其中，组合酶是由纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶组成；
3)将桃金娘果浆与生物活性酶溶液混合均匀，进行酶解时间8～12h，酶解液；
4)在超声波功率为200～450W、温度为30～50℃条件下酶解液超声提取30～60min，得到提取液；
5)提取液离心得到上清液，上清液过滤，得到桃金娘花青素浓缩液；
6)将上清液经截留分子量为300～500Da超滤膜过滤，收集截留的液体，为桃金娘花青素浓缩液；
7)对桃金娘花青素浓缩液进行喷雾干燥，得桃金娘花青素。
2.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤1)中，筛网的目数为20～60目；优选为40～60目。
3.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤2)中，生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.02～0.05％，且其酶活力均为100～1000U；纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶的重量比为1∶1～3∶1～3。
4.根据权利要求3所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述生物活性酶溶液中，组合酶的含量为0.03～0.05％，且其酶活力为均100U；纤维素酶、葡萄糖淀粉酶和单宁酶的重量比为1∶1∶1。
5.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤3)中，酶解时间为8～10h。
6.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤4)中，超声波功率为200～300W、温度为30～40℃、提取时间为30min。
7.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤5)中，离心转速为8000～10000rpm，离心时间为10～30min。
8.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤6)中，超滤膜的截留分子量为400～500Da。
9.根据权利要求1所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述步骤7)中，喷雾干燥进风口温度为180～220℃，出风口温度为65～90℃。
10.根据权利要求9所述超声波辅助生物复合酶酶解提取桃金娘花青素的方法，其特征在于：所述喷雾干燥进风口温度为180～200℃，出风口温度为75～90℃。
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