CN111100477B - 一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法 - Google Patents

一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，包括以下步骤：(1)制备胭脂虫红色素提取液；(2)对胭脂虫红色素提取液进行浓缩，过滤，得到胭脂虫红色素浓缩液；(3)将胭脂虫红色素浓缩液通过聚酰胺树脂进行吸附，得到吸附有胭脂虫红色素的树脂；(4)去离子水对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤；(5)对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂采用溶剂进行洗脱，收集洗脱液；(6)将洗脱液浓缩，喷雾干燥即得胭脂虫红色素。与现有技术相比，本发明工艺简单易行，聚酰胺树脂可以多次使用，环保节能，原料易得且价廉，本发明得到的胭脂虫红色素中蛋白含量低，不易引起过敏反应。

Description

一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法
技术领域
本发明属于天然色素纯化领域，涉及一种天然色素提取物的纯化方法，尤其是涉及一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法。
背景技术
胭脂虫红色素是从胭脂虫体内提取的一种蒽醌类天然色素，色调呈粉红至紫红，是食品、化妆品、医药及纺织品的优良着色剂，也是唯一一种FDA允许既可用于食品，又可用于药品和化妆品的天然色素[食品科技,2012(9):266-270；离子交换与吸附(1):82-89]。胭脂虫红色素还可用于艾滋病、癌症等的治疗[Ayuko W O.EP0499467.1992-08-19.]。
我国的胭脂虫红色素主要是从秘鲁进口，国内的胭脂虫红色素产业尚处于起步阶段，对于胭脂虫红色素的产业化分离制备方法研究不多。只经过初步提取的胭脂虫红色素含有大量的杂蛋白和其他杂质，容易导致过敏反应，目前已有一些胭脂虫红色素提纯的工艺，但大多工艺比较复杂，如中国专利CN1388821。
中国专利CN103540158B公开了一种胭脂虫红色素树脂纯化的方法，包括以下步骤：(1)制备胭脂虫红色素提取液；(2)对胭脂虫红色素提取液进行预处理，得到胭脂虫红色素浓缩液；(3)将胭脂虫红色素浓缩液通过大孔树脂进行吸附，得到吸附有胭脂虫红色素的大孔树脂；(4)对吸附有胭脂虫红色素的大孔树脂进行洗脱，收集洗脱液；(5)将洗脱液浓缩、干燥即得胭脂虫红色素。
但是上述专利技术得到的产品纯度不高，难以满足市场对高品质色素的需求。因此，开发一些高品质的胭脂虫红色素的分离工艺是非常必要的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺合理、操作简单、成本较低的高纯度的胭脂虫红色素的纯化方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种高纯度的胭脂虫红色素的纯化方法，该方法包括以下步骤：
(1)制备胭脂虫红色素提取液；
(2)对胭脂虫红色素提取液进行浓缩，过滤，得到胭脂虫红色素浓缩液；
(3)将胭脂虫红色素浓缩液通过聚酰胺树脂进行吸附，得到吸附有胭脂虫红色素的树脂；
(4)去离子水对对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤；
(5)对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂采用乙醇溶液、碱性乙醇溶液和碱性溶液进行依次洗脱，分别收集洗脱液；
(6)分别将洗脱液浓缩，干燥即得胭脂虫红色素，其中碱性乙醇溶液洗脱得到高含量胭脂虫红色素，其中胭脂虫红酸含量大于99.0％。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)所述的制备胭脂虫红色素提取液的方法为：将干燥的胭脂虫，加入乙醇溶液中，在50～78℃下提取1～2h，过滤，回收滤渣，将滤渣加入乙醇溶液再提取2次，合并所有滤液，即得胭脂虫红色素提取液。
在本发明的一个实施方式中，所述的制备胭脂虫红色素提取液中，干燥的胭脂虫或滤渣与乙醇溶液的质量比为1:3～1:8，乙醇溶液的浓度为30vol％～80vol％。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)所述胭脂虫红色素浓缩液制备方法为：将胭脂虫红色素提取液浓缩，调节pH值为2.5-3.5，静置6-48h，过滤，所得滤液即为胭脂虫红色素浓缩液。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)所述吸附的条件为：胭脂虫红色素浓缩液的体积为1～8倍树脂体积，上柱流速为1～5倍树脂体积/小时，优选2倍树脂体积/小时。
在本发明的一个实施方式中，步骤(4)所述洗涤的条件为：去离子水通过树脂柱流速为1～5倍树脂体积/小时，优选3倍树脂体积/小时。
在本发明的一个实施方式中，步骤(5)中，采用乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为乙醇溶液，乙醇的浓度为30vol％～80vol％，优选50vol％；洗脱剂的体积为2～6倍树脂体积，优选3倍树脂体积；洗脱流速为1～4倍树脂体积/小时，优选2倍树脂体积/小时。
在本发明的一个实施方式中，步骤(5)中，采用碱性乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性乙醇溶液，乙醇的浓度为30vol％～95vol％，优选70vol％；乙醇溶液的pH值为8～10，优选9；洗脱剂的体积为2～6倍树脂体积，优选3倍树脂体积；洗脱流速为0.5～4倍树脂体积/小时，优选1倍树脂体积/小时。采用碱性乙醇溶液进行洗脱时，洗脱剂中胭脂虫红色素中胭脂虫红酸含量大于99.0wt％。
在本发明的一个实施方式中，步骤(5)中，采用碱性溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性溶液，碱性溶液为氨水或者氢氧化钠溶液，优选0.1wt％的氢氧化钠溶液；洗脱剂的体积为2～6倍树脂体积，优选4倍树脂体积；洗脱流速为1～4倍树脂体积/小时，优选2倍树脂体积/小时。
在本发明的一个实施方式中，步骤(6)所述的干燥为喷雾干燥。
本发明采用聚酰胺树脂进行吸附分离，具有吸附量大的优点，因为聚酰胺树脂含有酰胺键，在酸性条件下，酰胺基团上的O、N原子易结合质子而带正电荷，以静电引力吸附带负电的胭脂虫红酸，更重要的在水中及酸性条件，聚酰胺形成氢键能力强，可以和胭脂虫红酸的蒽醌通过氢键进行特异性吸附，因此聚酰胺树脂对胭脂虫红酸具有良好的选择性，利用其进行吸附分离。
本发明首先采用去离子水对对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤，然后再采用乙醇溶液、碱性乙醇溶液和碱性溶液进行依次洗脱的方式来获得胭脂虫红色素。首先采用去离子水洗涤可以除去一些极性较大的水溶性杂质。聚酰胺树脂在乙醇中形成氢键的能力较弱，利用其特性，采用乙醇溶液洗脱，可以除去一些极性相对较低的杂质。在碱性条件下，聚酰胺树脂形成氢键的能力最弱，并且酰胺基团结合了OH-，中和了静电，对胭脂虫红酸的吸附能力大大减弱，因此胭脂虫红酸在碱性乙醇条件下容易洗脱下来。得到胭脂虫红色素中胭脂虫红酸纯度高，色价高。最后利用碱性溶液来洗脱，可以将聚酰胺树脂上的胭脂虫红色素基本完全洗脱下来。
与现有技术相比，本发明工艺简单易行，聚酰胺树脂对胭脂虫红酸具有特异性吸附，吸附量大，可以多次使用，环保节能，原料易得且价廉，本发明得到高含量的胭脂虫红色素，产品中蛋白含量非常低，不易引起过敏反应。
具体实施方式
胭脂虫红色素中胭脂虫红酸的含量测量方法如下：
胭脂虫红色素粉末中胭脂虫红酸的含量测定采用FCC法[食品科技,2012(9):266-270]：称取一定量干燥的胭脂虫红色素样品粉末溶于30mL 2mol/L盐酸溶液，加热至沸30s，冷却后稀释至1000mL，用蒸馏水作空白比对。测其494nm处的吸光度值，并按下式计算含量：胭脂虫红酸含量＝1000A/139W，A为样品液的吸光度值；W为样品的质量g。
实施例1
本实施例提供一种高纯度的胭脂虫红色素的纯化方法，该方法包括以下步骤：
(1)胭脂虫红色素提取液的制备：取50g干燥的胭脂虫，加入300mL的50vol％乙醇溶液，加热，在60℃下提取1h，过滤，回收滤渣。滤渣采用以上方法再提取2次，合并以上滤液，用旋转蒸发仪浓缩，得浓缩液备用。
(2)将聚酰胺树脂浸泡在水中，取100mL聚酰胺树脂，采用湿法装柱。
(3)将以上得到的胭脂虫红色素浓缩液调至pH值为2.8，静止24h，过滤，取滤液，备用。
(4)取4倍树脂体积的经过胭脂虫红色素浓缩液，以2倍树脂体积/h通过树脂柱。
(5)聚酰胺树脂吸附胭脂虫红色素后，用3倍树脂体积的去离子水以流速为3倍树脂体积/h通过树脂柱洗涤，然后用2倍树脂体积的50％乙醇溶液以2倍树脂体积/h通过树脂柱进行洗脱，收集洗脱液Ⅰ。
(6)用3倍树脂体积的pH 9.5的70％乙醇溶液(用NaOH调整)以1倍树脂体积/h通过树脂柱进行洗脱，收集洗脱液Ⅱ。
(7)用4倍树脂体积的0.1％(wt％)的NaOH溶液以2倍树脂体积/h通过树脂柱进行洗脱，收集洗脱液Ⅲ。
(8)以上洗脱液分别在50℃下浓缩，喷雾干燥得胭脂虫红色素产品，收集洗脱液Ⅰ得到的产品中胭脂虫红酸的含量为23.2％(wt)，收集洗脱液Ⅱ得到的产品中胭脂虫红酸的含量为99.5％(wt)，洗脱液Ⅲ得到的产品为中胭脂虫红酸的含量为37.8％(wt)。
实施例2
一种高纯度的胭脂虫红色素的纯化方法，该方法包括以下步骤：
(1)将干燥的胭脂虫，加入乙醇溶液中，干燥的胭脂虫或滤渣与乙醇溶液的质量比为1:3，乙醇溶液的浓度为80vol％，在50℃下提取2h，过滤，回收滤渣，将滤渣加入乙醇溶液再提取2次，合并所有滤液，即得胭脂虫红色素提取液；
(2)将胭脂虫红色素提取液浓缩，调节pH值为2.5，静置6h，过滤，所得滤液即为胭脂虫红色素浓缩液；
(3)将聚酰胺树脂浸泡在水中，取100mL聚酰胺树脂，采用湿法装柱，将胭脂虫红色素浓缩液通过聚酰胺树脂进行吸附，吸附的条件为：胭脂虫红色素浓缩液的体积为1倍树脂体积，上柱流速为1倍树脂体积/小时，得到吸附有胭脂虫红色素的树脂；
(4)去离子水对对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤，去离子水通过树脂柱流速为1倍树脂体积/小时；
(5)对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂采用乙醇溶液、碱性乙醇溶液和碱性溶液进行依次洗脱，分别收集洗脱液；采用乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为乙醇溶液，乙醇的浓度为30vol％；洗脱剂的体积为2倍树脂体积；洗脱流速为1倍树脂体积/小时。采用碱性乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性乙醇溶液，乙醇的浓度为30vol％；乙醇溶液的pH值为8；洗脱剂的体积为2倍树脂体积；洗脱流速为0.5倍树脂体积/小时。采用碱性溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性溶液，碱性溶液为0.1wt％的氢氧化钠溶液；洗脱剂的体积为2倍树脂体积；洗脱流速为1倍树脂体积/小时。
(6)分别将洗脱液浓缩，50℃下喷雾干燥即得胭脂虫红色素，收集乙醇溶液洗脱后得到的产品中胭脂虫红酸的含量为22％(wt)，收集碱性乙醇溶液洗脱后得到的产品中胭脂虫红酸的含量为99.4％(wt)，碱性溶液洗脱后得到的产品为中胭脂虫红酸的含量为34％(wt)。
实施例3
一种高纯度的胭脂虫红色素的纯化方法，该方法包括以下步骤：
(1)将干燥的胭脂虫，加入乙醇溶液中，干燥的胭脂虫或滤渣与乙醇溶液的质量比为1:5，乙醇溶液的浓度为50vol％，在68℃下提取1.5h，过滤，回收滤渣，将滤渣加入乙醇溶液再提取2次，合并所有滤液，即得胭脂虫红色素提取液；
(2)将胭脂虫红色素提取液浓缩，调节pH值为3，静置24h，过滤，所得滤液即为胭脂虫红色素浓缩液；
(3)将聚酰胺树脂浸泡在水中，取100mL聚酰胺树脂，采用湿法装柱，将胭脂虫红色素浓缩液通过聚酰胺树脂进行吸附，吸附的条件为：胭脂虫红色素浓缩液的体积为4倍树脂体积，上柱流速为2倍树脂体积/小时，得到吸附有胭脂虫红色素的树脂；
(4)去离子水对对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤，去离子水通过树脂柱流速为3倍树脂体积/小时；
(5)对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂采用乙醇溶液、碱性乙醇溶液和碱性溶液进行依次洗脱，分别收集洗脱液；采用乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为乙醇溶液，乙醇的浓度为50vol％；洗脱剂的体积为3倍树脂体积；洗脱流速为2倍树脂体积/小时。采用碱性乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性乙醇溶液，乙醇的浓度为70vol％；乙醇溶液的pH值为9；洗脱剂的体积为3倍树脂体积；洗脱流速为1倍树脂体积/小时。采用碱性溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性溶液，碱性溶液为0.1wt％的氢氧化钠溶液；洗脱剂的体积为4倍树脂体积；洗脱流速为2倍树脂体积/小时。
(6)分别将洗脱液浓缩，50℃下喷雾干燥即得胭脂虫红色素，收集乙醇溶液洗脱后得到的产品中胭脂虫红酸的含量为24％(wt)，收集碱性乙醇溶液洗脱后得到的产品中胭脂虫红酸的含量为99.3％(wt)，碱性溶液洗脱后得到的产品为中胭脂虫红酸的含量为36％(wt)。
实施例4
一种高纯度的胭脂虫红色素的纯化方法，该方法包括以下步骤：
(1)将干燥的胭脂虫，加入乙醇溶液中，干燥的胭脂虫或滤渣与乙醇溶液的质量比为1:8，乙醇溶液的浓度为30vol％，在78℃下提取1h，过滤，回收滤渣，将滤渣加入乙醇溶液再提取2次，合并所有滤液，即得胭脂虫红色素提取液；
(2)将胭脂虫红色素提取液浓缩，调节pH值为3.5，静置48h，过滤，所得滤液即为胭脂虫红色素浓缩液；
(3)将聚酰胺树脂浸泡在水中，取100mL聚酰胺树脂，采用湿法装柱，将胭脂虫红色素浓缩液通过聚酰胺树脂进行吸附，吸附的条件为：胭脂虫红色素浓缩液的体积为8倍树脂体积，上柱流速为5倍树脂体积/小时，得到吸附有胭脂虫红色素的树脂；
(4)去离子水对对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤，去离子水通过树脂柱流速为5倍树脂体积/小时；
(5)对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂采用乙醇溶液、碱性乙醇溶液和碱性溶液进行依次洗脱，分别收集洗脱液；采用乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为乙醇溶液，乙醇的浓度为80vol％，洗脱剂的体积为6倍树脂体积；洗脱流速为4倍树脂体积/小时。采用碱性乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性乙醇溶液，乙醇的浓度为95vol％；乙醇溶液的pH值为10；洗脱剂的体积为6倍树脂体积；洗脱流速为4倍树脂体积/小时。采用碱性溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性溶液，碱性溶液为0.1wt％的氢氧化钠溶液；洗脱剂的体积为6倍树脂体积；洗脱流速为4倍树脂体积/小时。
(6)分别将洗脱液浓缩，50℃下喷雾干燥即得胭脂虫红色素，收集乙醇溶液洗脱后得到的产品中胭脂虫红酸的含量为21.5％(wt)，收集碱性乙醇溶液洗脱后得到的产品中胭脂虫红酸的含量为99.1％(wt)，碱性溶液洗脱后得到的产品为中胭脂虫红酸的含量为33％(wt)。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)制备胭脂虫红色素提取液；
(2)对胭脂虫红色素提取液进行浓缩，过滤，得到胭脂虫红色素浓缩液；
(3)将胭脂虫红色素浓缩液通过聚酰胺树脂进行吸附，得到吸附有胭脂虫红色素的树脂；
(4)去离子水对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂进行洗涤；
(5)对吸附有胭脂虫红色素的聚酰胺树脂采用乙醇溶液、碱性乙醇溶液和碱性溶液进行依次洗脱，分别收集洗脱液；
(6)分别将洗脱液浓缩，干燥即得胭脂虫红色素，其中碱性乙醇溶液洗脱得到高含量胭脂虫红色素，其中胭脂虫红酸含量大于99.0％。
2.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(1)所述的制备胭脂虫红色素提取液的方法为：将干燥的胭脂虫，加入乙醇溶液中，在50～78℃下提取1～2h，过滤，回收滤渣，将滤渣加入乙醇溶液再提取2次，合并所有滤液，即得胭脂虫红色素提取液。
3.根据权利要求2所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(1)所述的制备胭脂虫红色素提取液中，干燥的胭脂虫或滤渣与乙醇溶液的质量比为1:3～1:8，乙醇溶液的浓度为30vol％～80vol％。
4.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(2)所述胭脂虫红色素浓缩液制备方法为：将胭脂虫红色素提取液浓缩，调节pH值为2.5-3.5，静置6-48h，过滤，所得滤液即为胭脂虫红色素浓缩液。
5.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(3)所述吸附的条件为：胭脂虫红色素浓缩液的体积为1～8倍树脂体积，上柱流速为1～5倍树脂体积/小时。
6.根据权利要求5所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(3)所述吸附的条件为：上柱流速为2倍树脂体积/小时。
7.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(4)所述洗涤的条件为：去离子水通过树脂柱流速为1～5倍树脂体积/小时。
8.根据权利要求7所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(4)所述洗涤的条件为：去离子水通过树脂柱流速为3倍树脂体积/小时。
9.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为乙醇溶液，乙醇的浓度为30vol％～80vol％，洗脱剂的体积为2～6倍树脂体积，洗脱流速为1～4倍树脂体积/小时。
10.根据权利要求9所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用乙醇溶液进行洗脱的条件为：乙醇的浓度为50vol％；洗脱剂的体积为3倍树脂体积，洗脱流速为2倍树脂体积/小时。
11.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用碱性乙醇溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性乙醇溶液，乙醇的浓度为30vol％～95vol％，乙醇溶液的pH值为8～10，洗脱剂的体积为2～6倍树脂体积，洗脱流速为0.5～4倍树脂体积/小时。
12.根据权利要求11所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用碱性乙醇溶液进行洗脱的条件为：乙醇的浓度为70vol％，乙醇溶液的pH值为9，洗脱剂的体积为3倍树脂体积，洗脱流速为1倍树脂体积/小时。
13.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用碱性溶液进行洗脱的条件为：洗脱剂为碱性溶液，碱性溶液为氨水或者氢氧化钠溶液，洗脱剂的体积为2～6倍树脂体积，洗脱流速为1～4倍树脂体积/小时。
14.根据权利要求13所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用碱性溶液进行洗脱的条件为：碱性溶液为0.1wt％的氢氧化钠溶液；洗脱剂的体积为4倍树脂体积，洗脱流速2倍树脂体积/小时。
15.根据权利要求1所述的一种高含量的胭脂虫红色素纯化的方法，其特征在于，步骤(6)所述的干燥为喷雾干燥。
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