CN110256392B - 从蔓越橘中提取天然不同聚合度原花青素的方法 - Google Patents

Abstract

从蔓越橘中提取天然不同聚合度原花青素的方法，包括以下步骤：（1）将蔓越橘破碎后，加水，加热浸提，离心，抽滤得上清液；（2）将上清液过超滤膜，收集流出液；（3）将流出液上柱Ⅰ，当流出液达到泄漏点时，开始串联柱Ⅱ，并继续上柱后停止上柱；（4）串联条件下水赶，而后再针对柱Ⅱ单独水赶；（5）用梯度酒精对柱Ⅰ进行解吸，用酒精水溶液对柱Ⅱ一次性解吸并收集解吸液；（6）将各解吸液分别浓缩后进行干燥。利用本发明可同时获得天然高含量高聚合度原花青素产品和高含量及低含量寡聚合度原花青素产品，且收率高；本发明工艺简单，工艺条件要求低，提取和纯化条件柔和，不使用有害试剂，绿色环保，适宜于工业化生产。

Description

从蔓越橘中提取天然不同聚合度原花青素的方法

技术领域

本发明涉及一种提取原花青素的方法，具体涉及一种从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法。

背景技术

蔓越橘是北美三大传统水果之一，在美国非常风靡，被誉为“北美的红宝石”，同时目前也正在被引进中国市场。蔓越橘含有丰富的原花青素，具有抗氧化、延缓衰老、防治消化系统疾病、防治泌尿道感染、抗癌、保护口腔和牙齿等多种特殊功能。蔓越橘中所含的原花青素是一种酚类化合物，主要是由儿茶素与表儿茶素形成的多聚体，是国际上公认的清楚人体内自由基最有效的天然抗氧化剂，而一般认为原花青素的聚合度与其活性相关，聚合度适中的原花青素其活性相对较强。目前原花青素已经广泛应用在医药、食品等领域。

TW200948290A公开了美国蔓越橘提取物及其用途。通过盐溶液水提，而后再有机溶剂提取，脱水即得提取物。该方法所得提取物成分复杂，含量低，且使用的无机盐难以除去，可能会直接影响产品的活性。

CN103664856A公开了一种蔓越橘的提取方法，还通过水（醇）提取、离心、大孔树脂吸附、解吸、膜浓缩、喷雾干燥后得成品。但是该方法树脂一次吸附且醇类一次解吸，得到的产品纯度不高，而且没有分离高低不同聚合度的原花青素产品。

CN101999648A公开了一种蔓越橘果实中花色苷及原花青素类成分的提取方法，酶解、水提、醇提、大孔树脂吸附、解吸、浓缩、干燥后得产品。该方法使用无机盐，可能会破坏活性成分；后续使用了醇类，包含了有毒有害的醇类，可能导致产品残留问题；但是该方法树脂一次吸附且醇类一次解吸，得到的产品纯度不高，而且没有分离高低不同聚合度的原花青素产品。

CN102336794A公开了一种从蔓越橘中提取分离锦葵花素-3-O-葡萄糖苷的方法，通过水（醇）提取、大孔树脂吸附、乙醇解吸、聚酰胺吸附、乙醇梯度洗脱，浓缩、干燥即得产品。该方法分离使用了两种吸附柱子，第一根解吸液必须回收酒精后再上柱，过程较为繁琐，且多次高温回收酒精可能会直接加速活性成分的降解，导致收率低。同时该方法至关注单一成分锦葵花素-3-O-葡萄糖苷的提取，极有可能导致其他活性成分的流失。

CN102807545A公开了一种蔓越橘中原花青素提取物的制备方法，酸性乙醇条件下逆流提取后，真空浓缩干燥即得产品。该方法得到的是粗提取，含量较很低。

CN101239962B公开了蔓越莓中提取原花青素的方法，该方法通过酸性有机溶剂提取、脱脂、凝胶层析吸附、乙醇洗脱、蒸干后即得产品。该方法在提取、脱脂及洗脱过程中使用了大量的有毒有害有机溶剂，极易在产品中造成残留；且凝胶层析吸附量较小，处理速度较慢，生产效率较低。

CN108997294A公开了高品质低聚原花青素及其制备方法，通过醇水提取、浓缩脱酒精、大孔树脂吸附、浓缩脱酒精、调碱、降聚促进剂降解后喷雾干燥得到低聚原花青素产品。该方法涉及到反复真空浓缩，会导致加大活性物质降解的风险，同时其使用臭氧作为降聚促进剂，对工艺和设备要求极高，且强行降聚的对原花青素活性有极大的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：从蔓越橘中提取天然不同聚合度原花青素的方法，包括以下步骤：

（1）水提：将蔓越橘破碎后，加水，加热浸提，离心，过滤得清液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的清液过超滤膜，收集透过液；

（3）吸附：将步骤（2）所得的透过液上柱Ⅰ，当流出液达到泄漏点时，开始串联柱Ⅱ，并继续上柱Ⅰ,而后停止上柱；

（4）水洗：将步骤（3）在串联状态下，进行水赶，而后再针对柱Ⅱ单独水赶；

（5）解吸：将步骤（4）水洗后的柱Ⅰ分别用梯度酒精对柱Ⅰ进行解吸并单独收集解吸液，用酒精水溶液对柱Ⅱ一次性解吸并收集解吸液；

（6）浓缩、干燥：将步骤（5）收集的各解吸液分别浓缩后，进行喷雾干燥，分别得到天然的低含量寡聚合度原花青素产品、高含量高聚合度原花青素产品和高含量寡聚合度原花青素产品。

优选地，步骤（1）中，所述蔓越橘为鲜果蔓越橘、冰冻蔓越橘、蔓越莓提取浓缩汁，更优选鲜果蔓越橘。

优选地，步骤（1）中，所述加水的总量为蔓越橘质量的15～40倍（更优选20～30倍）。

优选地，步骤（1）中，所述加热浸提的温度为45～80℃（更优选50～60℃），加热浸提的次数≥2次（更优选3～5次，进一步优选3～4次），每次加热浸提的时间为0.5～3.0h（更优选1.0～1.5h），每次加热浸提搅拌的时间为5～20min（更优选10～15min）。用于加热浸提的水按照加热浸提的次数分次加入。

若浸提的温度过高会导致蔓越橘中原花青素降解；若水的用量过少、浸提温度过低、时间过短或搅拌时间过短，都将导致蔓越橘中原花青素提取不完全；而若水的用量过多、浸提温度过高、浸提时间过长或搅拌时间过长，则会直接导致物料、能源及时间的浪费，甚至直接导致原花青素降解。

优选地，步骤（1）中，离心为卧螺离心机离心、蝶式离心机离心或管式离心机离心中的一种或几种结合。优选先过卧螺离心机，再过蝶式离心机，卧螺和蝶式结合使用。

卧螺离心机处理速度快，可以初步除去提取液中不溶物质，经过卧螺处理的浊液再经过蝶式离心机处理，可进一步除去余下不溶物质，使提取液更加清澈。

优选地，步骤（2）中，超滤膜为选用超滤膜的截留相对分子量为1～20万Da（更优选5～10万Da）。超滤膜可以有效的进一步除去大分子物质，而小分子原花青素则透过膜，从而达到初步除杂的目的，为下一步树脂吸附做基础。

优选地，步骤（3）中，柱Ⅰ和柱Ⅱ为聚酰胺树脂，所述吸附树脂为30～100目（更优选45～70）；聚酰胺树脂含有丰富的酰胺键，可以与含有丰富羟基的原花青素形成氢键而被吸附。适当的流速可以在较短的时间里完成吸附过程，目数太大极易造成堵柱子，且限制了上柱流速，反而目数太小，可能导致吸附不完全。

优选地，步骤（3）中，吸附树脂柱Ⅰ和柱Ⅱ的高径比为3～7:1（更优选4～6:1）。

优选地，步骤（3）中，吸附树脂柱Ⅰ和柱Ⅱ的上柱流速为0.5～3.0BV/h（更优选0.8～1.5BV/h）。

优选地，步骤（3）中，泄漏点为流出液原花青素的浓度达到上柱Ⅰ液原花青素浓度的1/20时，即判定到达泄漏点。

优选地，步骤（3）中，串柱后继续上柱Ⅰ已上柱液质量的0.4～0.8倍（更优选0.5～0.6倍）后停止上柱。

当柱Ⅰ到达泄漏点时，柱子吸附基本达到饱和，开始串柱Ⅱ，一方面吸附流出液中的原花青素，同时柱Ⅰ中开始发生竞争吸附，高聚合度的原花青素由于含有更多的羟基，与聚酰胺更易形成氢键，且作用力更强，使得羟基更少，氢键作用力更小的寡聚合度原花青素被竞争解吸下来，并随流出液被柱Ⅱ吸附，从而使得高寡聚合度的原花青素得以柱分离。上柱液过多会可能会导致高聚合度原花青素吸附饱和而进入柱Ⅱ，相反，上柱液过多会可能会导致寡聚合度原花青素未能被竞争解吸下来，大量被吸附在柱Ⅰ中，不能实现分离。只有适当体积的竞争性吸附才能实现高寡聚合度原花青素的有效分离。

优选地，步骤（4）中，串联条件水赶所用水的体积为1.0～3.0BV（更优选1.5～2.0BV）；柱Ⅱ单独水赶所用水的体积为0.8～2.0BV（更优选1～1.5BV）。

优选地，步骤（4）中，所述水赶的流速为0.5～3.0BV/h（更优选1.5～2.5BV/h）。

水赶的目的是利用水将第1根大孔树脂吸附柱中未吸附的原花青素赶至第2根大孔吸附树脂柱再吸附。该操作在节约原料的同时也让后续大孔吸附树脂柱能被充分利用。

优选地，步骤（5）中，所述对柱Ⅰ进行解吸，第一次低度解吸液醇水溶液中醇的体积分数为6～10%（更优选7～8%），解吸的流速为0.5～2.0BV/h（更优选0.8～1.0BV/h），醇水溶液的用量为2～4BV（更优选3～3.5BV）。

优选地，步骤（5）中，所述对柱Ⅰ进行解吸，第二次高度解吸液醇水溶液中醇的体积分数为60～80%（更优选65～70%），洗脱的流速为0.5～2.0BV/h（更优选0.5～1.0BV/h），醇水溶液的用量为2.5～4BV（更优选3～3.5BV）。

优选地，步骤（5）中，所述对柱Ⅱ一次性解吸，解吸液醇水溶液中醇的体积分数为50～70%（更优选60～65%），洗脱的流速为0.5～2.0BV/h（更优选0.8～1.0BV/h），醇水溶液的用量为3～4BV（更优3.5BV）。

醇水溶液为极性溶剂，将其吸附树脂上洗脱下来，同时不同体积分数的醇水溶液其解吸能力不同，所有才有梯度解吸，先用低浓度的醇水溶液将吸附作用力稍弱的寡聚合度原花青素解吸下来，而后再用高浓度的醇水溶液将吸附作用力强的高聚合度原花青素解吸下来，从而实现分离。

优选地，步骤（6）中，所述浓缩为真空浓缩。浓缩的目的是蒸发大部分的醇和水，减小溶液体积，便于后续快速干燥。

优选地，所述真空浓缩的温度为60～80℃（更优选70～75℃），相对真空度为-0.1～-0.05MPa，若浓缩温度过高，则浓缩液中的原花苷素会高温分解，若浓缩温度过低，溶剂蒸发速度过慢，浓缩耗时延长；若真空度过高，则会增加设备要求，若真空度过低，溶剂蒸发速度过慢，浓缩耗时延长；

优选地，步骤（6）中，所述干燥为喷雾干燥。

优选地，所述喷雾干燥的进口温度为150～180℃，出口温度70～90℃。

原花青素受长时间高温易分解，干燥应尽量在时间段，温度低的条件进行，真空干燥温度略高但是时间短，比较适宜热敏成分干燥。

步骤（6）中，高聚合度原花青素为聚合度≥5，寡聚合度原花青素为聚合度＜5。

本发明的有益效果：

（1）可同时获得天然的高含量高聚合度原花青素产品和高含量及低含量寡聚合度原花青素产品，且收率高；

（2）工艺简单，工艺条件要求低，提取和纯化条件柔和，同时可操作性强，不使用有害试剂，绿色环保，适宜于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例中原花青素含量的检测方法为植物提取物葡萄籽提取物SW/T-2015附录A.2原花青素值的测定方法；原花青素聚合度的检测方法为高效液相色谱-质谱联用分析酸催化裂解原花青素法的测定方法。

本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

参考例1

本发明实施例所使用的聚酰胺树脂在使用前先进行活化，具体的方法为：将新鲜树脂用体积分数95%的乙醇溶液浸泡24h后，用蒸馏水冲洗至无醇味，然后，用2.5BV、质量分数3.5%的NaOH溶液浸泡5.5h，用蒸馏水冲洗至中性，再用2.5BV、质量分数2.5%的醋酸溶液浸泡5.5h，用蒸馏水冲洗至中性，即成。

实施例1

（1）水提：将2000g冰冻蔓越橘，分3次加水（加水的量依次为20kg、10kg、10kg），并分别在70℃下，加热浸提，每次加热浸提的时间为3h，每次加热浸提搅拌的时间为5min，而后过卧螺离心机后得清液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的清液过截留分子量为5万Da的超滤膜，收集透过液；

（3）吸附：将步骤（2）所得的透过液直接上40目聚酰胺树脂柱Ⅰ吸附，柱Ⅰ树脂体积为200ml，高径比为7:1，上柱流速为2BV/h，当到达泄漏点时，开始串同型号和规格的柱Ⅱ，并继续上已上柱重量的0.8倍的透过液；

（4）水洗：用1.5BV的水，以1.5BV/h的流速，在串联状态条件下，水赶步骤（3）吸附后的柱Ⅰ，然后解开串联状态，单独用1.5BV的水，以1BV/h的流速水赶步骤（3）吸附后的柱Ⅱ；

（5）解吸：将步骤（4）水洗后的柱Ⅰ先用2.5BV、体积分数6%的乙醇水溶液，以1.5BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液A；然后对柱Ⅰ再用2.5BV、体积分数60%的乙醇水溶液，以2BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液B；对柱Ⅱ用3.5BV、体积分数50%的乙醇水溶液，以2BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液C；

（6）浓缩、干燥：将步骤（5）所得的各解吸液A、B、C分别在温度70℃，真空度-0.9MPa条件下进行真空浓缩至23brix（白利度），然后在进风口温度为157℃，出风口温度为70℃的条件为喷雾干燥，即分别得到天然的低含量寡聚合度原花青素产品1.2g、高含量高聚合度原花青素产品5.1g和高含量寡聚合度原花青素产品2.5g。

经检测，低含量寡聚合度原花青素产品含量为20.10%、聚合度为3.5，高含量高聚合度原花青素产品含量为95.20%、聚合度为10.5，,高含量寡聚合度原花青素产品含量为87.30%、聚合度为2.7。原花青素总收率为96.05%。

实施例2

（1）水提：将400g蔓越橘提取浓缩汁，加水稀释至4brix的稀释液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的稀释液过截留分子量为10万Da的超滤膜，收集透过液；

（3）吸附：将步骤（2）所得的透过液直接上80目聚酰胺树脂柱Ⅰ吸附，柱Ⅰ树脂体积为200ml，高径比为5:1，上柱流速为1.5BV/h，当到达泄漏点时，开始串同型号和规格的柱Ⅱ，并继续上已上柱重量的0.6倍的透过液；

（4）水洗：用2.5BV的水，以1.0BV/h的流速，在串联状态条件下，水赶步骤（3）吸附后的柱Ⅰ，然后解开串联状态，单独用0.8BV的水，以1BV/h的流速水赶步骤（3）吸附后的柱Ⅱ；

（5）解吸：将步骤（4）水洗后的柱Ⅰ先用3.0BV、体积分数8%的乙醇水溶液，以1.0BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液A；然后对柱Ⅰ再用3.0BV、体积分数70%的乙醇水溶液，以1.5BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液B；对柱Ⅱ用3.0BV、体积分数60%的乙醇水溶液，以1BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液C；

（6）浓缩、干燥：将步骤（5）所得的各解吸液A、B、C分别在温度80℃，真空度-0.8MPa条件下进行真空浓缩至44 brix（白利度），然后在进风口温度为168℃，出风口温度为80℃的条件为喷雾干燥，即分别得到天然的低含量寡聚合度原花青素产品1.4g、高含量高聚合度原花青素产品5.2g和高含量寡聚合度原花青素产品1.7g。

经检测，低含量寡聚合度原花青素产品含量为17.20%、聚合度为3.8，高含量高聚合度原花青素产品含量为92.10%、聚合度为8.8，高含量寡聚合度原花青素产品含量为84.20%、聚合度为3.3。原花青素总收率为95.92%。

实施例3

（1）水提：将2000g冰冻蔓越橘，分4次加水（加水的量依次为25kg、20kg、20kg、15kg），并分别在50℃下，加热浸提，每次加热浸提的时间为2h，每次加热浸提搅拌的时间为15min，而后依此过卧螺离心机和蝶式离心机后得清液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的清液过截留分子量为20万Da的超滤膜，收集透过液；

（3）吸附：将步骤（2）所得的透过液直接上60目聚酰胺树脂柱Ⅰ吸附，柱Ⅰ树脂体积为200ml，高径比为3:1，上柱流速为0.5BV/h，当到达泄漏点时，开始串同型号和规格的柱Ⅱ，并继续上已上柱重量的0.4倍的透过液；

（4）水洗：用1.0BV的水，以1.0BV/h的流速，在串联状态条件下，水赶步骤（3）吸附后的柱Ⅰ，然后解开串联状态，单独用2BV的水，以1BV/h的流速水赶步骤（3）吸附后的柱Ⅱ；

（5）解吸：将步骤（4）水洗后的柱Ⅰ先用3.5BV、体积分数10%的乙醇水溶液，以0.5BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液A；然后对柱Ⅰ再用4BV、体积分数75%的乙醇水溶液，以0.8BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液B；对柱Ⅱ用4BV、体积分数70%的乙醇水溶液，以0.5BV/h的流速解吸，单独收集得解吸液C；

（6）浓缩、干燥：将步骤（5）所得的各解吸液A、B、C分别在温度60℃，真空度-0.1MPa条件下进行真空浓缩至35 brix（白利度），然后在进风口温度为172℃，出风口温度为86℃的条件为喷雾干燥，即分别得到天然的低含量寡聚合度原花青素产品1.5g、高含量高聚合度原花青素产品4.5g和高含量寡聚合度原花青素产品1.2g。

经检测，低含量寡聚合度原花青素产品含量为24.70%、聚合度为3.7，高含量高聚合度原花青素产品含量为94.10%、聚合度为7.4，高含量寡聚合度原花青素产品含量为77.90%、聚合度为3.8。原花青素总收率为93.99%。

Claims (6)

1.从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）水提：将蔓越橘破碎后，加水，加热浸提，离心，过滤得清液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的清液过超滤膜，收集透过液；

（3）吸附：将步骤（2）所得的透过液上柱Ⅰ，当流出液达到泄漏点时，开始串联柱Ⅱ，并继续上柱Ⅰ，在柱I上继续上已上柱液质量的0.4-0.8倍透过液后，停止上柱；所述柱Ⅰ和柱Ⅱ为40-80目聚酰胺树脂柱，高径比为3-7:1；所述上柱流速为0.5～3.0BV/h；

（4）水洗：将步骤（3）在串联状态下，进行水赶，而后再针对柱Ⅱ单独水赶；所述串联条件下水赶所用水的体积为1.0～3.0BV，流速为1.0-2.5BV/h，而后再针对柱Ⅱ单独水赶所用水的体积为0.8～2.0BV，流速为1.0-2.5BV/h；

（5）解吸：将步骤（4）水洗后的柱Ⅰ用酒精水溶液进行梯度解吸并单独收集解吸液，用酒精水溶液对柱Ⅱ一次性解吸并收集解吸液，所述梯度解吸为先用体积2-4BV、流速0.5-2.0BV/h、体积分数6-10%乙醇解吸，而后用体积2.5-4BV、流速0.5-2.0BV/h、体积分数60-80%乙醇解吸，对柱II一次性解吸为采用体积3-4BV、流速0.5-2.0BV/h、体积分数50-70%乙醇解吸；

（6）浓缩、干燥：将步骤（5）收集的各解吸液分别浓缩后，进行喷雾干燥，分别得到天然的低含量寡聚合度原花青素产品、高含量高聚合度原花青素产品和高含量寡聚合度原花青素产品；所述高聚合度原花青素的聚合度≥5，所述寡聚合度原花青素的聚合度＜5。

2.根据权利要求1所述的从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法，其特征在于：步骤（1）中，加水的总量为蔓越橘质量的15～40倍；所述加热浸提的温度为45～80℃，加热浸提的次数≥2次，每次加热浸提的时间为0.5～3.0h，每次加热浸提搅拌的时间为5～20min。

3.根据权利要求1或2所述的从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述离心为卧螺离心机离心、蝶式离心机离心或管式离心机离心中的一种或几种结合。

4.根据权利要求1或2所述的从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述超滤膜的截留相对分子量为1～20万Da。

5.根据权利要求1或2所述的从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法，其特征在于：步骤（6）中，所述浓缩为真空浓缩，真空浓缩的温度为60～80℃，相对真空度为-0.1～-0.05MPa。

6.根据权利要求1或2所述的从蔓越橘中同时提取天然不同聚合度原花青素的方法，其特征在于：步骤（6）中，所述干燥为喷雾干燥，喷雾干燥的进口温度为150～180℃，出口温度70～90℃。