CN111825648B - 一种从植物鲜果中提取花青素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从植物鲜果中提取花青素的方法。该方法是一种酶解联合超声处理从植物鲜果中提取花青素的方法，其中，本发明使用纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶对植物鲜果进行酶解，相较于单一一种酶，复合酶的使用能够大大提高花青素的提取效率，缩短了酶解时间，能够满足大规模生产的需要；此外，本发明使用氯化胆碱、1，2‑丙二醇以及草酸的混合溶液作为提取溶液，相较于传统的乙醇提取，提高了花青素的提取效率。本发明为植物果实花青素的提取，提供了一种新的、有效的方法，为进一步推动植物花青素的研究以及应用提供了技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种提取花青素的方法，特别涉及一种从植物鲜果中提取花青素的方法。本发明属于植物提取技术领域。
背景技术
花青素(anthocyanidin)，又名花色素，为3,5,7-三羟基-2-苯基苯并吡喃阳离子结构，是一种广泛存在于自然界植物中的水溶性天然色素，同时也是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一，属于黄酮类化合物。
花青素这个名称是Marquart在1835年给车矢菊花朵中提取出的蓝色物质命名的时候提出来的，并且沿用至今现在为同类物质的统称。已知花青素有20多种，食物中重要的有6种，即天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素。自然状态的花青素都以糖苷形式存在，称为花色苷，很少有游离的花青素存在。花青素主要用于食品着色方面，也可用于染料、医药、化妆品等方面。
花青素是一种极性化合物，既能溶于水，又能溶于有机极性溶剂，因此，以此作为基础的花青素的提取方法主要有水提取法和溶剂提取法。水提取法的优点是生产过程无毒无害，工艺流程简单，水作为提取剂方便易得，价格便宜，不需要回收，便于实现规模生产的工业化。缺点是提取率低，提取周期长，原料利用率低，杂质含量大，浪费严重造成的经济效益低。溶剂提取法的优点是设备要求低，工艺简便，操作简单，提取效率相比水提取法要高。缺点是有机溶剂溶解的不止是花青素，还有其他物质所以导致提取出的产物含杂量大，提取时间长，相比于当下新的提取工艺，提取效率低；若将提取出的花青素用于食品工业时，则对所用溶剂的要求必须是无毒且最终产物纯度高。随着科技的发展，以提取率高、条件温和、溶剂用量少和环境友好等为直接目标，出现了超声波辅助提取法，微波辅助提取、双水相萃取法、高压脉冲电场法和超临界流体萃取等提取方法。
花青素具有抗氧化、抗抑郁以及对神经系统保护等作用，广泛存在于自然界植物中的物质，其种类多，来源广，应用范围大，保健应用领域宽。传统的提取工艺有着能耗大、效率低、毒害大、设备费用高、操作危险等缺点，这些缺点决定它已经越来越无法满足需求。因此，研究和推广更多新型、高效、节能、绿色经济的提取方式已经迫在眉睫。随着目前人们对花青素的应用领域的研究越来越广，它的用途也会越来越多，研究更多种类的花青素的必要性也越来越大。因此花青素的提取及保健应用研究有着巨大的潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从植物鲜果中提取花青素的方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：
本发明的一种从植物鲜果中提取花青素的方法，包括下列步骤：
(1)将新鲜的植物鲜果，清洗后沥去表面水分，将果实冷冻干燥至含水量小于或等于8％；然后在-80～-45℃条件下粉碎至细度20-100目，得到冻干粉；
(2)准确称取冻干粉置于100mL的烧杯中，按照固液比1:20-50加入蒸馏水，然后按照冻干粉重量2％-5％的量加入复合酶，在30-40℃的恒温水浴锅中，酶解2-5小时；其中，所述的复合酶由纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶按照质量比为1-3:1-2:0.5-1组成；
(3)酶解完成后，向料液中再加入与原体积45％的氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的混合溶液，调节pH值为3-4，250W超声处理60-100min，抽滤，滤渣按照相同的方法再次提取，抽滤，将两次所得的滤液合并，得到花青素粗提液；
(4)用pH值3.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液稀释的花青素粗提液中花青素的浓度为0.2-0.3mg/mL，得到稀释后的花青素粗提液；
(5)纯化：取AB-8大孔树脂用无水乙醇浸泡24h，充分溶胀，然后用无水乙醇淋洗至无浑浊，最后用去离子水洗至无醇味，吸干树脂水分待用；采用柱径高比为1:4的层析柱，以处理后的AB-8大孔树脂为填料，以0.5mL/min的上样速度上样所述粗提液2～3BV，吸附3-4h，再先后利用2.5倍体积的水和4倍体积的60％乙醇以0.5～1mL/min的洗脱速度对大孔树脂层析柱进行洗脱，收集60％乙醇洗脱部位洗脱液，浓缩，干燥，获得花青素的精制提取物，在低于60℃下，避光保存。
其中，优选的，步骤(1)中将果实冷冻干燥后粉碎至细度80目。
其中，优选的，步骤(2)中所述的复合酶由纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶按照质量比为2:1:1组成。
其中，优选的，步骤(3)中氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的摩尔比为1:0.5:0.5。
其中，优选的，步骤(5)中以0.5mL/min的上样速度上样所述粗提液2.5BV。
其中，优选的，所述的植物鲜果包括蓝莓、桑葚、紫葡萄、杨梅、火龙果、紫甘蓝以及茄子。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
1、本发明提出了一种酶解联合超声处理从植物鲜果中提取花青素的方法，其中，本发明使用纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶对植物鲜果进行酶解，相较于单一一种酶，复合酶的使用能够大大提高花青素的提取效率，缩短了酶解时间，能够满足大规模生产的需要；
2、本发明使用氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的混合溶液作为提取溶液，相较于传统的乙醇提取，提高了花青素的提取效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1蓝莓花青素的提取
(1)将新鲜的蓝莓鲜果，清洗后沥去表面水分，将果实冷冻干燥至含水量小于或等于8％；然后在-80℃条件下粉碎至细度80目，得到冻干粉；
(2)准确称取冻干粉置于100mL的烧杯中，按照固液比1:20加入蒸馏水，然后按照冻干粉重量3％的量加入复合酶，在30℃的恒温水浴锅中，酶解3小时；其中，所述的复合酶由纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶按照质量比为2:1:1组成；
(3)酶解完成后，向料液中再加入与原体积45％的氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的混合溶液，调节pH值为3，250W超声处理80min，抽滤，滤渣按照相同的方法再次提取，抽滤，将两次所得的滤液合并，得到花青素粗提液；其中，氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的摩尔比为1:0.5:0.5；
(4)用pH值3.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液稀释的花青素粗提液中花青素的浓度为0.2mg/mL，得到稀释后的蓝莓花青素粗提液；
(5)纯化：取AB-8大孔树脂用无水乙醇浸泡24h，充分溶胀，然后用无水乙醇淋洗至无浑浊，最后用去离子水洗至无醇味，吸干树脂水分待用；采用柱径高比为1:4的层析柱，以处理后的AB-8大孔树脂为填料，以0.5mL/min的上样速度上样所述粗提液2.5BV，吸附4h，再先后利用2.5倍体积的水和4倍体积的60％乙醇以0.5mL/min的洗脱速度对大孔树脂层析柱进行洗脱，收集60％乙醇洗脱部位洗脱液，浓缩，干燥，获得蓝莓花青素的精制提取物，纯度为98.7％，在低于60℃下，避光保存。
实施例2桑葚花青素的提取
(1)将新鲜的桑葚鲜果，清洗后沥去表面水分，将果实冷冻干燥至含水量小于或等于8％；然后在-45℃条件下粉碎至细度80目，得到冻干粉；
(2)准确称取冻干粉置于100mL的烧杯中，按照固液比1:30加入蒸馏水，然后按照冻干粉重量2％的量加入复合酶，在40℃的恒温水浴锅中，酶解3小时；其中，所述的复合酶由纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶按照质量比为2:1:1组成；
(3)酶解完成后，向料液中再加入与原体积45％的氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的混合溶液，调节pH值为3，250W超声处理100min，抽滤，滤渣按照相同的方法再次提取，抽滤，将两次所得的滤液合并，得到花青素粗提液；其中，氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的摩尔比为1:0.5:0.5；
(4)用pH值3.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液稀释的花青素粗提液中花青素的浓度为0.2mg/mL，得到稀释后的桑葚花青素粗提液；
(5)纯化：取AB-8大孔树脂用无水乙醇浸泡24h，充分溶胀，然后用无水乙醇淋洗至无浑浊，最后用去离子水洗至无醇味，吸干树脂水分待用；采用柱径高比为1:4的层析柱，以处理后的AB-8大孔树脂为填料，以0.5mL/min的上样速度上样所述粗提液2.5BV，吸附4h，再先后利用2.5倍体积的水和4倍体积的60％乙醇以1mL/min的洗脱速度对大孔树脂层析柱进行洗脱，收集60％乙醇洗脱部位洗脱液，浓缩，干燥，获得桑葚花青素的精制提取物，纯度为99.3％，在低于60℃下，避光保存。
对比例1蓝莓花青素的提取
与实施例1的区别在于仅使用纤维素酶一种酶进行酶解，其他步骤与实施例1相同。
对比例2蓝莓花青素粗提液的制备
与实施例1的区别在于仅使用纤维素酶和果胶酶进行酶解，其他步骤与实施例1相同。
对比例3蓝莓花青素粗提液的制备
与实施例1的区别在于仅使用纤维素酶和木聚糖酶进行酶解，其他步骤与实施例1相同。
对比例4蓝莓花青素粗提液的制备
与实施例1的区别在于仅使用50％的乙醇溶液作为提取溶液，其他步骤与实施例1相同。
对比例5蓝莓花青素粗提液的制备
与实施例1的区别在于仅使用氯化胆碱以及1，2-丙二醇的混合溶液作为提取溶液，其他步骤与实施例1相同。
实验例1
1、色谱条件：
色谱柱：Pyramid，250mm×4.6mm，5μm；流动相：甲醇-1.44％乙酸水溶液＝25:75(体积比)；流速：0.8ml/min；柱温：25℃；Corona Ultra CAD检测器雾化室温度：35℃；进样量：10μL。
2、对照品溶液的制备
精密称取30mg原花青素标准品于25mL容量瓶中，加甲醇溶解并定容至刻度，摇匀，备用。
3、供试品溶液的制备
实施例1以及对比例1-5得到的粗提液，各取1ml，加6ml盐酸-正丁醇、200μl2％硫酸高铁铵，沸水浴40min，冰水浴冷却，定容至25mL，摇匀，0.22μm滤膜过滤，备用。
4、原花青素标准曲线的制作
分别精密配制对照品溶液浓度为2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，5.0，5.5，6.0，6.5mg/mL的对照品溶液，摇匀。分别进样，测定峰面积。以浓度(Y)为横坐标，峰面积(X)为纵坐标，绘制标准曲线，得到标准曲线：y＝0.0039x-0.0058，R～2＝0.9998。
5、供试品溶液的测定
实施例1以及对比例1-5得到的粗提液中花青素的浓度如下表所示：
表1
| 供试品溶液 | 花青素浓度 |
| 实施例1 | 5.23mg/ml |
| 对比例1 | 3.95mg/ml |
| 对比例2 | 4.56mg/ml |
| 对比例3 | 4.28mg/ml |
| 对比例4 | 3.87mg/ml |
| 对比例5 | 4.38mg/ml |
Claims (5)
1.一种从植物鲜果中提取花青素的方法，其特征在于：
包括下列步骤：
(1)将新鲜的植物鲜果，清洗后沥去表面水分，将果实冷冻干燥至含水量小于或等于8％；然后在-80～-45℃条件下粉碎至细度20-100目，得到冻干粉；
(2)准确称取冻干粉置于100mL的烧杯中，按照固液比1:20-50加入蒸馏水，然后按照冻干粉重量2％-5％的量加入复合酶，在30-40℃的恒温水浴锅中，酶解2-5小时；其中，所述的复合酶由纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶按照质量比为1-3:1-2:0.5-1组成；
(3)酶解完成后，向料液中再加入与原体积45％的氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的混合溶液，氯化胆碱、1，2-丙二醇以及草酸的摩尔比为1:0.5:0.5，调节pH值为3-4，250W超声处理60-100min，抽滤，滤渣按照相同的方法再次提取，抽滤，将两次所得的滤液合并，得到花青素粗提液；
(4)用pH值3.0的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液稀释的花青素粗提液中花青素的浓度为0.2-0.3mg/mL，得到稀释后的花青素粗提液；
(5)纯化：取AB-8大孔树脂用无水乙醇浸泡24h，充分溶胀，然后用无水乙醇淋洗至无浑浊，最后用去离子水洗至无醇味，吸干树脂水分待用；采用柱径高比为1:4的层析柱，以处理后的AB-8大孔树脂为填料，以0.5mL/min的上样速度上样所述粗提液2～3BV，吸附3-4h，再先后利用2.5倍体积的水和4倍体积的60％乙醇以0.5～1mL/min的洗脱速度对大孔树脂层析柱进行洗脱，收集60％乙醇洗脱部位洗脱液，浓缩，干燥，获得花青素的精制提取物，在低于60℃下，避光保存。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤(1)中将果实冷冻干燥后粉碎至细度80目。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤(2)中所述的复合酶由纤维素酶、果胶酶以及木聚糖酶按照质量比为2:1:1组成。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
步骤(5)中以0.5mL/min的上样速度上样所述粗提液2.5BV。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述的植物鲜果包括蓝莓、桑葚、紫葡萄、杨梅、火龙果、紫甘蓝以及茄子。
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