CN109651837A - 一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从荸荠皮中提取色素的方法，所述方法，包括如下步骤：(1)将荸荠皮粉碎、清洗、研磨；(2)研磨后进行酶解、离心得沉淀物；其中，所述的酶解方法为用蛋白酶K和DTT进行消化。本发明利用蛋白酶K和DTT降解蛋白、通过TritonX‑100溶液，通过PBS溶液和双蒸水反复清洗，将黄酮色素色素释放出来。本发明提供的提取方法，黄酮得率高，同时仍能最大程度保持原有生物活性；提取的黄酮色素稳定性好，色素品质高；此方法具有温和、高效、简便、耗能低等特点，应用于天然色素的提取领域，有更大的优势，具有广阔的发展前景。

Description

一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法

技术领域

本发明涉及天然色素提取技术领域，具体涉及一种从荸荠皮中提取色素的方法。

背景技术

中国的马蹄产量占世界的95％以上，我国荸荠年总加工量超过100万吨，荸荠果皮约占总荸荠质量的20％，每年产生的荸荠皮废料在20万吨以上，资源量很大。荸荠皮中有丰富的天然黄酮类色素、淀粉、纤维素、多酚、多糖等多种成分。但是荸荠皮历来被当成饲料使用，或直接丢弃，这造成了资源的浪费。所以从荸荠皮中提取天然色素，将废弃资源开发利用，有着重要的意义。天然色素作为食品添加剂，因其具有较高的安全性以及一定营养价值和保健作用而广受人们的关注开发天然色素食用替代合成色素，已成为热点研究课题。荸荠皮色素是一种天然的黄酮色素，存在荸荠果皮与果肉之间，具有良好的抑菌作用和抗氧化活性荸荠是广受欢迎的药食两用果蔬，在我国大部分地区广泛种植，本身是食用作物，其色素更具有安全性。随着荸荠产品的需求增加，废弃荸荠皮更容易获得，开发荸荠皮色素产品成为可能。

现有提取技术中提取的色素较粗，其成分复杂，色阶低、含糖量高，且容易霉变，不利保存，也不能直接应用，其生物活性也因提取技术的自身缺陷而相应降低。因此，亟待寻找到一种真正高效从荸荠皮中提取色素的方法。

发明内容

鉴于上述和/或现有荸荠皮中提取色素的方法的问题，提出了本发明。

因此本发明的目的是改善荸荠皮色素在提取过程中存在的提取率低、能耗大、效果差、耗时长、生物活性低等问题，提供一种提取率高、温和、简便的从荸荠皮中提取天然色素的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法，包括如下步骤：(1)将荸荠皮粉碎、清洗、研磨；(2)研磨后进行酶解、离心得沉淀物；其中，所述的酶解方法为用蛋白酶K和DTT进行消化。

优选的，所述消化为利用1～5mg/ml的蛋白酶K溶液和100～200mg/ml的DTT溶液进行消化，所述消化的时间为7～12min。

优选的，所述消化的方法为：将研磨后的荸荠皮组织溶于PBS溶液中，加入DTT溶液，摇匀后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行消化反应。

优选的，所述酶解的方法为用蛋白酶K和DTT消化两次。

优选的，所述酶解的方法为:将研磨后的组织溶按质量体积比1:10～30g/μl加入于PBS溶液中，然后加入DTT溶液，加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为2.5～5:1g/μl计算；摇匀后加入蛋白酶K溶液以及DTT溶液，蛋白酶K溶液的加入量按组织与与蛋白酶K溶液的质量体积比为12.5～25:1g/μl计算，DTT溶液的加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为2～5:1g/μl计算，然后进行消化反应，反应后离心、清洗、离心、沉淀重悬后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行第二次消化反应。

优选的，所述方法还包括:在酶解、离心后，将沉淀再次进行清洗和离心，方法为：将沉淀物悬浮于含有1～5％TritonX-100的PBS溶液中，摇匀，离心，清洗。

优选的，所述离心的方法为：转速为10000～15000rpm，时间为10～20min。

优选的，所述将荸荠皮组织粉碎、清洗的具体方法为：将荸荠皮切成小块，除去污渍后离心，沉淀清洗后离心，得沉淀后再次清洗、离心，将沉淀悬浮于含有1～5％TritonX-100的PBS溶液中，再次离心、清洗得到沉淀，所述离心的方法为：转速为10000～15000rpm，时间为7～12min；所述清洗的方法为：用双蒸水和/或PBS溶液清洗，清洗1～6遍。

优选的，所述研磨的方法为在液氮中研磨至粉末状，过30～50目筛。

优选的，所述干燥的方法为:冷冻型干燥器干燥2～6h，干燥温度为-20℃至-70℃。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的提取方法，黄酮得率高，同时仍能最大程度保持原有生物活性。

(2)提取的黄酮色素稳定性好，色素品质高。

(3)本发明的方法利用蛋白酶K和DTT降解蛋白、1～5％TritonX-100溶液溶，通过PBS溶液和双蒸水反复清洗，将色素从它的生理环境中释放出来；操作简单，安全，耗时短，工作量小，提取率远远高于其他水解法，并且不会破坏黄酮色素的形态和化学结构。

(4)本发明的方法与双酶水解结合碱液除蛋白酶法相比，步骤简单，操作容易，所用试剂温和，不会影响色素的生物学活性，应用于天然色素的提取领域，有更大的优势，具有广阔的发展前景。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法，包括如下步骤：(1)将荸荠皮粉碎、清洗、研磨；(2)研磨后进行酶解、离心得沉淀物；其中，所述的酶解方法为用蛋白酶K和DTT进行消化。所述消化为利用1mg/ml的蛋白酶K溶液和100mg/ml的DTT溶液进行消化，消化的时间为7min，将研磨后的荸荠皮组织溶于PBS溶液中，加入DTT溶液，摇匀后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行消化反应，酶解的方法为用蛋白酶K和DTT消化两次。

将研磨后的组织溶按质量体积比1:10g/μl加入于PBS溶液中，然后加入DTT溶液，加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为2.5:1g/μl计算；摇匀后加入蛋白酶K溶液以及DTT溶液，蛋白酶K溶液的加入量按组织与与蛋白酶K溶液的质量体积比为12.5:1g/μl计算，DTT溶液的加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为2:1g/μl计算，然后进行消化反应，反应后离心、清洗、离心、沉淀重悬后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行第二次消化反应。

将沉淀物悬浮于含有1％TritonX-100的PBS溶液中，摇匀，离心，清洗；离心的方法为：转速为10000rpm，时间为10min；将荸荠皮组织粉碎、清洗的具体方法为：将荸荠皮切成小块，除去污渍后离心，沉淀清洗后离心，得沉淀后再次清洗、离心，将沉淀悬浮于含有1％TritonX-100的PBS溶液中，再次离心、清洗得到沉淀，所述离心的方法为：转速为10000rpm，时间为7min；清洗的方法为：用双蒸水和/或PBS溶液清洗，清洗2遍；研磨的方法为在液氮中研磨至粉末状，过30目筛，干燥的方法为：冷冻型干燥器干燥2-6h，干燥温度为-20℃，测得提取的总黄酮得率为2.619％。

实施例2

本实施例提供一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法，包括如下步骤：(1)将荸荠皮粉碎、清洗、研磨；(2)研磨后进行酶解、离心得沉淀物；其中，所述的酶解方法为用蛋白酶K和DTT进行消化，消化为利用2mg/ml的蛋白酶K溶液和150mg/ml的DTT溶液进行消化，所述消化的时间为10min；将研磨后的荸荠皮组织溶于PBS溶液中，加入DTT溶液，摇匀后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行消化反应；酶解的方法为用蛋白酶K和DTT消化两次。

将研磨后的组织溶按质量体积比1:20g/μl加入于PBS溶液中，然后加入DTT溶液，加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为3:1g/μl计算；摇匀后加入蛋白酶K溶液以及DTT溶液，蛋白酶K溶液的加入量按组织与与蛋白酶K溶液的质量体积比为20:1g/μl计算，DTT溶液的加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为3:1g/μl计算，然后进行消化反应，反应后离心、清洗、离心、沉淀重悬后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行第二次消化反应。

在酶解、离心后，将沉淀再次进行清洗和离心，方法为：将沉淀物悬浮于含有3％TritonX-100的PBS溶液中，摇匀，离心，清洗；离心的方法为：转速为12000rpm，时间为15min。将荸荠皮组织粉碎、清洗的具体方法为：将荸荠皮切成小块，除去污渍后离心，沉淀清洗后离心，得沉淀后再次清洗、离心，将沉淀悬浮于含有3％TritonX-100的PBS溶液中，再次离心、清洗得到沉淀，所述离心的方法为:转速为12000rpm，时间为10min；所述清洗的方法为：用双蒸水和/或PBS溶液清洗，清洗4遍，研磨的方法为在液氮中研磨至粉末状，过40目筛，干燥的方法为：冷冻型干燥器干燥4h，干燥温度为-40℃，测得提取的总黄酮得率为2.734％。

实施例3

本实施例一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法，包括如下步骤：(1)将荸荠皮粉碎、清洗、研磨；(2)研磨后进行酶解、离心得沉淀物；其中，所述的酶解方法为用蛋白酶K和DTT进行消化，所述消化为利用5mg/ml的蛋白酶K溶液和200mg/ml的DTT溶液进行消化，所述消化的时间为12min，将研磨后的荸荠皮组织溶于PBS溶液中，加入DTT溶液，摇匀后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行消化反应，酶解的方法为用蛋白酶K和DTT消化两次。

酶解的方法为：将研磨后的组织溶按质量体积比1:30g/μl加入于PBS溶液中，然后加入DTT溶液，加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为5:1g/μl计算；摇匀后加入蛋白酶K溶液以及DTT溶液，蛋白酶K溶液的加入量按组织与与蛋白酶K溶液的质量体积比为25:1g/μl计算，DTT溶液的加入量按组织与DTT溶液的质量体积比5:1g/μl计算，然后进行消化反应，反应后离心、清洗、离心、沉淀重悬后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行第二次消化反应。在酶解、离心后，将沉淀再次进行清洗和离心，方法为:将沉淀物悬浮于含有5％TritonX-100的PBS溶液中，摇匀，离心，清洗。

离心的方法为：转速为15000rpm，时间为20min；将荸荠皮组织粉碎、清洗的具体方法为：将荸荠皮切成小块，除去污渍后离心，沉淀清洗后离心，得沉淀后再次清洗、离心，将沉淀悬浮于含有5％TritonX-100的PBS溶液中，再次离心、清洗得到沉淀，所述离心的方法为：转速为15000rpm，时间为12min；所述清洗的方法为：用双蒸水和/或PBS溶液清洗，清洗6遍。研磨的方法为在液氮中研磨至粉末状，过50目筛，干燥的方法为：冷冻型干燥器干燥6h，干燥温度为-70℃，测得提取的总黄酮得率为2.898％。

现有技术方案：对比实施例

(1)溶剂萃取法：将荸荠皮洗净，除去表面灰尘杂质，剔除腐烂部分，在35℃烘箱中干燥至恒重，粉碎，过40目筛。称取10g的荸荠皮，向其中加入体积分数为80％乙醇溶液，按照荸荠皮干粉固液质量比1：10加入，在室温下搅拌提取120min，离心，过滤，提取5次。测得提取的总黄酮得率为1.259％。

(2)超声萃取法：将荸荠皮洗净，除去表面灰尘杂质，剔除腐烂部分，在35℃烘箱中干燥至恒重，粉碎，过60目筛。称取10g的荸荠皮，向其中加入体积分数为70％乙醇溶液，按照荸荠皮干粉固液质量比1:15加入，放入超声清洗仪中进行超声提取，提取条件为超声功率40KHz、100W，提取80min，离心，过滤，提取5次。测得提取的总黄酮得率为1.253％。

(3)微波萃取法：将荸荠皮洗净，除去表面灰尘杂质，剔除腐烂部分，在35℃烘箱中干燥至恒重，粉碎，过50目筛。称取10g的荸荠皮，向其中加入体积分数为60％乙醇溶液，按照荸荠皮干粉固液质量比1:20加入，放入微波炉中进行提取，提取条件为微波功率700W，提取时间为10min。离心，过滤，提取5次。测得提取的总黄酮得率为1.386％。

具体如下表1所示，该表反映了不同提取方法下的荸荠皮色素的黄酮得率。

表1

实施方式	黄酮得率％(n＝3)
		对照例(1)	1.559％
对照例(2)	1.753％
		对照例(3)	1.686％
实施例1	2.619％
		实施例2	2.734％
实施例3	2.386％

目前荸荠皮色素存在着提取率低，能耗大，提取效果差，在提取过程中目标物质易被破坏，回收困难等问题，本发明通过从预处理、酶解、到萃取的优选优化，考虑到整个处理过程对黄酮品质破坏的影响因素，在提高得率的同时能够兼顾黄酮本身品质与活性。其中，本发明提供的提取方法，以实施例1为例，相比于对比实施例1～3，总黄酮得率分别提高了67.990％、49.40％、55.33％，同时生物活性相比为对比实施例1-3，也有极为突出的表现。综上所述此方法具有温和、简便、耗能低等特点。并且，本发明是一种绿色高效、便于工业化推广、简单可行的提取方法，具有广阔的发展前景。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种从荸荠皮中提取黄酮类色素的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将荸荠皮粉碎、清洗、研磨；

(2)研磨后进行酶解、离心得沉淀物；

其中，所述的酶解方法为用蛋白酶K和DTT进行消化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消化为利用1～5mg/ml的蛋白酶K溶液和100～200mg/ml的DTT溶液进行消化，所述消化的时间为7～12min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述消化的方法为:将研磨后的荸荠皮组织溶于PBS溶液中，加入DTT溶液，摇匀后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行消化反应。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述酶解的方法为用蛋白酶K和DTT消化两次。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酶解的方法为：将研磨后的组织溶按质量体积比1:10～30g/μl加入于PBS溶液中，然后加入DTT溶液，加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为2.5～5:1g/μl计算；摇匀后加入蛋白酶K溶液以及DTT溶液，蛋白酶K溶液的加入量按组织与与蛋白酶K溶液的质量体积比为12.5～25:1g/μl计算，DTT溶液的加入量按组织与DTT溶液的质量体积比为2～5:1g/μl计算，然后进行消化反应，反应后离心、清洗、离心、沉淀重悬后加入蛋白酶K溶液和DTT溶液进行第二次消化反应。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:在酶解、离心后，将沉淀再次进行清洗和离心，方法为：将沉淀物悬浮于含有1～5％TritonX-100的PBS溶液中，摇匀，离心，清洗。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述离心的方法为：转速为10000～15000rpm，时间为10～20min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将荸荠皮组织粉碎、清洗的具体方法为：将荸荠皮切成小块，除去污渍后离心，沉淀清洗后离心，得沉淀后再次清洗、离心，将沉淀悬浮于含有1～5％TritonX-100的PBS溶液中，再次离心、清洗得到沉淀，所述离心的方法为：转速为10000～15000rpm，时间为7～12min；所述清洗的方法为：用双蒸水和/或PBS溶液清洗，清洗1～6遍。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨的方法为在液氮中研磨至粉末状，过30～50目筛。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述干燥的方法为：冷冻型干燥器干燥2～6h，干燥温度为-20℃至-70℃。