CN110467594A - 一种紫玉米原花青素的提取工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紫玉米原花青素的提取工艺，其包括以下提取步骤：S1：对紫玉米芯进行干燥恒重，并将干燥后的紫玉米芯进行破碎，制得紫玉米芯粉；S2：将制得的紫玉米芯粉进行预处理，制得制得含有原花青素的原料液；S3：采用双水相萃取原料液的活性成分，并采用微波辅助提取法，制得原花青素的粗提液；S4：将原花青素粗提液旋蒸除醇后，制得A混合物；S5：在A混合物中加入稳定剂，均质并进行喷雾干燥，制得原花青素提取物。通过选用紫玉米芯作为原料，对其进行预处理，便于之后的活性物质提取，从而达到利用紫玉米芯提取原花青素的目的，减少资源的浪费，提高资源的利用率。

Description

一种紫玉米原花青素的提取工艺

技术领域

本发明涉及植物提取的技术领域，尤其是涉及一种紫玉米原花青素的提取工艺。

背景技术

紫玉米中含有丰富的原花青素，研究表明，原花青素具有强抗氧化、消除自由基的作用，可有效消除超氧阴离子自由基和羟基自由基，也参与磷酸、花生四烯酸的代谢和蛋白质磷酸化，保护脂质不发生过氧化损伤。紫玉米芯中也含有丰富的原花青素，但由于玉米芯并不能直接被食用且玉米芯内的原花青素较为难提取，因此在紫玉米的加工过程中通常被丢弃，造成了原花青素资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫玉米原花青素的提取工艺，通过选用紫玉米芯作为原料，对其进行预处理，便于之后的活性物质提取，从而达到利用紫玉米芯提取原花青素的目的，减少资源的浪费，提高资源的利用率。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种紫玉米原花青素的提取工艺，包括以下提取步骤：

S1：对紫玉米芯进行干燥恒重，并将干燥后的紫玉米芯进行破碎，制得紫玉米芯粉；

S2：将制得的紫玉米芯粉进行预处理，制得制得含有原花青素的原料液；

S3：采用双水相萃取原料液的活性成分，并采用微波辅助提取法，制得原花青素的粗提液；

S4：将原花青素粗提液旋蒸除醇后，制得A混合物；

S5：在A混合物中加入稳定剂，均质并进行喷雾干燥，制得原花青素提取物。

通过采用上述技术方案，S1中，将紫玉米芯研磨成粉，便于其溶于乙醇中，形成稳定的悬浊液，紫玉米芯粉的目数为40-80目。通过选用紫玉米芯作为原料，减少资源的浪费，提高资源的利用率。

S2中，由于紫玉米芯的纤维较多，且细胞的外表面的细胞壁较为坚固，通过对紫玉米芯粉进行预处理，便于之后的活性物质提取，提高原花青素的溶出率，从而达到利用紫玉米芯提取原花青素的目的，减少资源的浪费，提高资源的利用率。

S3、S4中，用以提纯原花青素和除去原花青素提取液中的乙醇。

S4中，通过加入有稳定剂，提高原花青素的稳定性，增长原花青素的保存时间和使用效果。

本发明进一步设置为：所述S2预处理包括以下制备工艺：

1)将紫玉米芯粉和质量浓度为50-70％的乙醇，按料液比1：(10-20)g/mL混合后，加入酶助剂，搅拌均匀后，加热升温至50-60℃，保温反应1-1.5h，制得第一混合液；

2)将第一混合液置于在脉冲电场中，制得第二混合液；

3)将第二混合液减压过滤，得到的清液即为含有原花青素的原料液。

通过采用上述技术方案，在步骤1中，通过加入有酶助剂，用以对植物的细胞壁进行水解，使得细胞壁不在保护细胞，便于位于细胞质中的原花青素溶出，提高原花青素的提取率。

同时，由于原花青素易于附着在细胞壁多糖上，且会相互作用产生不可逆多酚多糖复合物，形成“不可提取多酚物质”或“果渣”，很难被二次提取，这会造成原花青素的提取率降低。通过加入有酶助剂，用以水解细胞壁多糖，从而提高原花青素的提取率。

50-60℃水解细胞壁，提高酶的活性，从而提高酶解细胞壁的效率。保温反应1-1.5h，确保细胞壁被充分水解，从而便于位于细胞质中的原花青素溶出，便于位于细胞质中的原花青素溶出，提高原花青素的提取率。

脉冲电场提取技术是对高、低压电极间流态物质反复施加高压短脉冲，对原料的细胞壁和细胞膜产生电极化、电击穿和电穿孔等效应，改变细胞膜的通透性，形成有效成分溶出通道，同时外加电场增强了溶剂的溶解能力和原料中极性分子的溶出速率，形成了快速、连续、常温、高效的强化提取效果，具有提取效率高、能耗低、时间短、选择性强等特点。

通过酶解法和脉冲电场提取技术复配使用，两者发生协同作用，从而提高原花青素的提取率。酶解法用于水解掉细胞壁，脉冲电场提取技术用于将细胞膜中的物质提取出来。同时，脉冲电场提取技术使酶钝化失活，防止酶的存在，影响原花青素的提取率和提取效果。

同时，脉冲电场还会影响高聚原花青素的稳定性，使得高聚原花青素分解为低聚原花青素，提高原花青素的提取率。由于高聚原花青素易于附着在细胞壁多糖上，从而降低原花青素的提取率。

本发明进一步设置为：将第一混合液转至脉冲电场提取腔，调节电极间距4-5mm，放电电源采用双极性脉冲电源或方波脉冲电源，调节电压使电场强度达到20-30kV/cm，放电20-30次后停止处理，提取腔中总停留时间3-5min，放电结束后将悬浊液移出提取腔，制得第二混合液。

通过采用上述技术方案，防止电场强度过大或停留时间过长，造成低聚原花青素的失活，同时，防止电场强度过小或停留时间过长，降低原花青素的提取率。

本发明进一步设置为：所述酶助剂与紫玉米芯粉的重量比为(0.2-0.6)：1；所述酶助剂包括以下重量百分比计原料：蜗牛酶20-24％、柠檬酸10-14％、磷酸氢二钠4-8％、磷酸二氢钠4-8％、海藻酸钠2-6％，以及余量水。

通过采用上述技术方案，现有的酶解细胞壁中一般只加入果胶酶和纤维素酶，但纤维素和果胶只是植物细胞壁内的主要成分，细胞壁内还含有其余物质，只加入有这两种酶无法很好的水解细胞壁。且还要根据所加入的原料调配两者的质量比，较为麻烦。

蜗牛酶是从蜗牛的嗦囊和消化道中制备的混合酶，它含有纤维素酶，果胶酶，淀粉酶，蛋白酶等20多种酶。通过加入有蜗牛酶，模拟蜗牛分解植物的场景，提高酶解细胞壁的效果，使得细胞壁水解程度彻底。同时，方便工人操作，提高工作效率。

柠檬酸用以调节溶液的pH值，已适应蜗牛酶的使用环境，提高蜗牛酶的活性，从而提高酶解细胞壁的效率。

同时，柠檬酸和海藻酸钠可以作为螯合剂，防止金属离子对原花青素的影响。

海藻酸钠作为增稠剂，提高酶助剂在紫玉米芯上的附着力，从而提高酶解细胞壁的效率。

由于细胞内不仅含有原花青素，还含有其余的营养物质，有些营养物质呈酸性或碱性，其会影响溶液的pH值，从而影响蜗牛酶的活性，降低蜗牛酶对植物细胞壁的水解速度。通过加入有磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，用以调节溶液pH值，维持溶液的pH值趋于稳定状态，降低溶液pH值对蜗牛酶的活性影响。

同时，磷酸氢二钠和磷酸二氢钠也可以作为螯合剂，防止金属离子对原花青素的影响。

本发明进一步设置为：所述S3中双水相萃取步骤为：向原料液中加入pH调节剂，调节至pH值为3-5，80-100W微波处理4-6min，再加入乙醇和硫酸铵，80-100W微波处理4-6min，搅拌均匀后静置，分层后取上相醇液即为原花青素的粗提液。

本发明进一步设置为：所述S3中所使用的乙醇浓度与所述S2中所用的乙醇浓度相同，且所述紫玉米粉和乙醇的料液比为1：(10-30)g/mL；所述硫酸铵加入量与紫玉米粉的重量比为(0.3-0.7)：1。

通过采用上述技术方案，双水相萃取采用乙醇和硫酸铵为萃取剂，不会引入新的元素，提高原花青素粗提液的纯净度。

采用双水相萃取料液时，乙醇和硫酸铵之间的量比很重要，过多或过少皆会影响所需物体的提取，且不同的提取物的所需乙醇和硫酸铵之间的量比皆不同，采用如此范围内的乙醇和硫酸铵量比对原花青素的提取最为适合，提高原花青素提取量的同时，不会使得原花青素失效。

采用微波辅助法提取原花青素，提高原花青素的提取率。且微波在使用过程，产生一定的热量，对原料液进行加热，从而可以提高原花青素的提取率。但当微波的功率过大提取时间过厂后，会导致原花青素失活，从而降低原花青素的提取率。

本发明进一步设置为：所述pH调节剂包括以下重量百分比计原料：冰醋酸10-30％、天冬氨酸16-20％、谷氨酸10-14％，以及余量水。

通过采用上述技术方案，冰醋酸和可以乙醇发生酯化反应，生成乙酸乙酯，乙酸乙酯可以提高原花青素的稳定性和溶解度。

天冬氨酸和谷氨酸两者皆是酸性氨基酸，都是人体和植物所必须的元素之一，是一种安全绿色的物质，对原花青素的影响较小，且可以提高原花青素的稳定性和溶解量。

本发明进一步设置为：所述稳定剂与混合物A的重量比为(0.3-0.5)：1；喷雾干燥时的入口温度为120-140℃。

本发明进一步设置为：所述稳定剂包括以下重量百分比计原料：麦芽糊精16-20％、明胶6-10％、果胶10-14％、抗坏血酸4-8％、组氨酸2-6％、异亮氨酸1-5％、色氨酸3-7％，以及余量水。

通过采用上述技术方案，喷雾干燥时的入口温度为120-140℃，防止温度过高，导致水分散失过快，造成囊壁形成微小缝隙，颗粒体系的黏度降低，从而使得原花青素的包埋率下降，无法有效的保护原花青素，影响原花青素的使用效果和寿命。

麦芽糊精、明胶和果胶三者协同作用，三者之间形成一种稳定的状态，使得原花青素可以很好的被包裹在他们的内部，达到保护原花青素的目的，使其不易被降解。

明胶是胶原的水解产物，是一种无脂肪的高蛋白，且不含胆固醇，是一种天然营养型的食品增稠剂。由于明胶是一种无脂肪的高蛋白，而原花青素会与蛋白质发生一定的结合，从而提高原花青素在麦芽糊精、明胶和果胶三者结合物中的附着力。

果胶会与原花青素发生一定的结合，从而提高原花青素的稳定性，提高原花青素在麦芽糊精、明胶和果胶三者结合物中的附着力。

抗坏血酸用以调节溶液的pH值，使得麦芽糊精、明胶和果胶三者结合物达到平衡，提高体系的稳定性。

组氨酸既可作为质子供体，又可作为质子受体，从而使得溶液的pH值趋于平衡，防止溶液的溶液的pH值过高或过低，影响黑果腺肋花楸多酚的稳定性。

异亮氨酸可以分解产生葡萄糖，使得溶液中水分活度逐渐降低，从而减少了原花青素的降解。

色氨酸可以吸收紫外线，防止黑果腺肋花楸多酚受到光照后快速降解，影响其的使用效果和储藏时间。

组氨酸、异亮氨酸和色氨酸三者皆是中性氨基酸，人体和植物所必须的元素之一，是一种安全绿色的物质，对黑果腺肋花楸多酚的影响较小。且在食用时，不会影响人们的身体健康，还可以提高人体对黑果腺肋花楸多酚吸收。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、通过选用紫玉米芯作为原料，对其进行预处理，便于之后的活性物质提取，从而达到利用紫玉米芯提取原花青素的目的，减少资源的浪费，提高资源的利用率；

2、通过酶解法和脉冲电场提取技术复配使用，两者发生协同作用，从而提高原花青素的提取率；

3、通过加入有稳定剂，提高原花青素的稳定性，增长原花青素的保存时间和使用效果。

具体实施方式

一种紫玉米原花青素的提取工艺，包括以下提取步骤：

S1：对紫玉米芯进行干燥恒重，并将干燥后的紫玉米芯进行破碎，制得紫玉米芯粉，且紫玉米芯粉的目数为60目；

S2：将制得的紫玉米芯粉进行预处理，制得制得含有原花青素的原料液；

S2预处理包括以下制备工艺：

1)将紫玉米芯粉和质量浓度为60％的乙醇，按料液比1：15g/mL混合后，加入酶助剂，搅拌均匀后，加热升温至55℃，保温反应1.3h，制得第一混合液；

配置酶助剂：将22％的蜗牛酶、12％的柠檬酸、6％的磷酸氢二钠、6％的磷酸二氢钠、3％的海藻酸钠和50％的水混合均匀后，制得酶助剂；

酶助剂与紫玉米芯粉的重量比为0.4：1；

2)将第一混合液置于脉冲电场提取腔内，调节电极间距5mm，放电电源采用双极性脉冲电源或方波脉冲电源，调节电压使电场强度达到30kV/cm，放电30次后停止处理，提取腔中总停留时间5min，放电结束后将悬浊液移出提取腔制得第二混合液；

3)将第二混合液减压过滤，得到的清液即为含有原花青素的原料液；

S3：采用双水相萃取原料液的活性成分，并采用微波辅助提取法，制得原花青素的粗提液；

S3中双水相萃取步骤为：向原料液中加入pH调节剂，调节至pH值为4，100W微波处理5min，再加入乙醇和硫酸铵，100W微波处理5min，搅拌均匀后静置，分层后取上相醇液即为原花青素的粗提液；

S3中所使用的乙醇浓度与所述S2中所用的乙醇浓度相同，且紫玉米粉和乙醇的料液比为1：20g/mL；

硫酸铵加入量与紫玉米粉的重量比为0.5：1；

配置pH调节剂：将20％的冰醋酸、18％的天冬氨酸、12％的谷氨酸和50％的水混合均匀后，制得pH调节剂。

S4：将原花青素粗提液旋蒸除醇后，制得A混合物；

S5：在A混合物中加入稳定剂，均质并进行喷雾干燥，制得原花青素提取物；

稳定剂与混合物A的重量比为0.4：1；喷雾干燥时的入口温度为130℃；

配置稳定剂：将18％的麦芽糊精、8％的明胶、12％的果胶、6％的抗坏血酸、4％的组氨酸、3％的异亮氨酸、5％的色氨酸和44％的水混合均匀后，制得稳定剂；

本发明中所使用的水皆为超纯水；S3中的加入pH调节剂的微波处理和加入乙醇和硫酸铵的微波处理的微波功率相同，且两者的反应时间相同。

实施例2-5与实施例1的区别在于，S2的步骤1中乙醇的质量浓度如下表所示：

实施例	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
					乙醇的质量浓度	50％	55％	65％	70％

实施例6-9与实施例1的区别在于，S2的步骤1中乙醇与紫玉米芯粉的料液比如下表所示：

实施例	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9
					料液比/(g/mL)	10	12	18	20

实施例10-13与实施例1的区别在于，S2的步骤1中加热温度如下表所示：

实施例	实施例10	实施例11	实施例12	实施例13
					温度/℃	50	53	57	60

实施例14-17与实施例1的区别在于，S2的步骤1中保温反应时间下表所示：

实施例18-21与实施例1的区别在于，酶助剂与紫玉米芯粉的重量比如下表所示：

实施例	实施例18	实施例19	实施例20	实施例21
					重量比	0.2	0.3	0.5	0.6

实施例22-25与实施例1的区别在于，酶助剂包括以下重量百分比计原料：

实施例26-29与实施例1的区别在于，S3中加入pH调节剂后的pH值如下表所示：

实施例	实施例26	实施例27	实施例28	实施例29
					pH值	3	3.5	4.5	5

实施例30-33与实施例1的区别在于，S3中紫玉米粉和乙醇的料液比如下表所示：

实施例	实施例30	实施例31	实施例32	实施例33
					料液比	10	15	25	30

实施例34-37与实施例1的区别在于，S3中硫酸铵加入量与紫玉米粉的重量比如下表所示：

实施例	实施例34	实施例35	实施例36	实施例37
					重量比	0.3	0.4	0.6	0.7

实施例38-41与实施例1的区别在于，pH调节剂包括以下重量百分比计原料：

实施例38-41与实施例1的区别在于，稳定剂与混合物A的重量比如下表所示：

实施例	实施例42	实施例43	实施例44	实施例45
					重量比	0.3	0.35	0.45	0.5

实施例46-49与实施例1的区别在于，喷雾干燥时的入口温度如下表所示：

实施例	实施例46	实施例47	实施例48	实施例49
					温度/℃	120	125	135	140

实施例50-53与实施例1的区别在于，稳定剂包括以下重量百分比计原料：

对比例

对比例1与实施例1的区别在于，S2步骤1中不加入酶助剂；

对比例2与实施例1的区别在于，S2步骤1中加入的酶助剂包括以下重量百分比计原料：纤维素酶30％、果胶酶20％和50％的水；

对比例3与实施例1的区别在于，S2中不将第一混合液置于在脉冲电场中；

对比例4与实施例1的区别在于，S2中步骤1和步骤2同时进行；

对比例5与实施例1的区别在于，S5中不加入稳定剂。

将实施例1-3与对比例1-4所提取的原花青素进行含量测定，采用自由基DPP清除率表示。

由上表可知，通过实施例1-3和对比例1-2比较可知，加入有酶助剂可提高原花青素的提取率，且加入有本发明所配置的酶助剂，可以更好的提高原花青素的提取率。说明加入有蜗牛酶可提高酶助剂对细胞壁的水解效果，从而提高原花青素的提取率。

由上表可知，通过实施例1-3和对比例3-4比较可知，将第一混合液放置在脉冲电场中，可提高原花青素的提取率。且先加入酶助剂反应1-1.5h后，在将混合液放置在脉冲电场中，可提高原花青素的提取率。说明脉冲电场的存在会影响酶的活性，且由于原花青素易于与细胞壁发生结合，形成难提取的不可提取多酚物质。当酶水解和脉冲电场同时作用时，由于酶助剂还未将细胞壁完全纾解掉，脉冲电场就发生作用，提高了原花青素的溶出速度，从而使得更多的原花青素与细胞壁发生结合，降低了原花青素的提取率。

将实施例1-3与对比例5所提取的原花青素放置在阳光下6h，然后对其进行含量的测定，采用自由基DPP清除率表示。

由上表可知，加入有稳定剂后，原花青素提取物具有良好的抗紫外线、光照和温度的效果，说明加入有稳定剂，可提高原花青素提取物的稳定性，从而提高原花青素提取物的保存时间和使用效果。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：包括以下提取步骤：

S1：对紫玉米芯进行干燥恒重，并将干燥后的紫玉米芯进行破碎，制得紫玉米芯粉；

S2：将制得的紫玉米芯粉进行预处理，制得制得含有原花青素的原料液；

S3：采用双水相萃取原料液的活性成分，并采用微波辅助提取法，制得原花青素的粗提液；

S4：将原花青素粗提液旋蒸除醇后，制得A混合物；

S5：在A混合物中加入稳定剂，均质并进行喷雾干燥，制得原花青素提取物。

2.根据权利要求1所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述S2预处理包括以下制备工艺：

1)将紫玉米芯粉和质量浓度为50-70%的乙醇，按料液比1：(10-20)g/mL混合后，加入酶助剂，搅拌均匀后，加热升温至50-60℃，保温反应1-1.5h，制得第一混合液；

2）将第一混合液置于在脉冲电场中，制得第二混合液；

3）将第二混合液减压过滤，得到的清液即为含有原花青素的原料液。

3.根据权利要求2所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：将第一混合液转至脉冲电场提取腔，调节电极间距4-5mm，放电电源采用双极性脉冲电源或方波脉冲电源，调节电压使电场强度达到20-30kV/cm，放电20-30次后停止处理，提取腔中总停留时间3-5min，放电结束后将悬浊液移出提取腔，制得第二混合液。

4.根据权利要求2所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述酶助剂与紫玉米芯粉的重量比为（0.2-0.6）：1；所述酶助剂包括以下重量百分比计原料：蜗牛酶20-24%、柠檬酸10-14%、磷酸氢二钠4-8%、磷酸二氢钠4-8%、海藻酸钠2-6%，以及余量水。

5.根据权利要求2所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述S3中双水相萃取步骤为：向原料液中加入pH调节剂，调节至pH值为3-5，80-100W微波处理4-6min，再加入乙醇和硫酸铵，80-100W微波处理4-6min，搅拌均匀后静置，分层后取上相醇液即为原花青素的粗提液。

6.根据权利要求2所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述S3中所使用的乙醇浓度与所述S2中所用的乙醇浓度相同，且所述紫玉米粉和乙醇的料液比为1：（10-30）g/mL；所述硫酸铵加入量与紫玉米粉的重量比为（0.3-0.7）：1。

7.根据权利要求6所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述pH调节剂包括以下重量百分比计原料：冰醋酸10-30%、天冬氨酸16-20%、谷氨酸10-14%、，以及余量水。

8.根据权利要求1所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述稳定剂与混合物A的重量比为（0.3-0.5）：1；喷雾干燥时的入口温度为120-140℃。

9.根据权利要求8所述的一种紫玉米原花青素的提取工艺，其特征在于：所述稳定剂包括以下重量百分比计原料：麦芽糊精16-20%、明胶6-10%、果胶10-14%、抗坏血酸4-8%、组氨酸2-6%、异亮氨酸1-5%、色氨酸3-7%，以及余量水。