CN113336813A - 一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，属于食品加工领域，本发明为了解决现有基于白刺果实提取红色素的过程，操作程序较多、能耗高，且所用试剂具有毒性和危险性的问题，本发明采用酶解‑酸化乙醇超声辅助萃取，能够提高白刺果实细胞壁破碎率，释放更多花色苷，提高色素浸提率，相较于只采用乙醇溶液萃取的传统方法，采用酶解‑酸化乙醇超声辅助法萃取色素，其浸提率提高了18.9％，采用树脂吸附、解吸附能够去除溶液中金属离子、颗粒物等杂质，采用微滤‑超滤‑纳滤对提取液进行浓缩纯化，避免了热风干燥等浓缩方式对花色苷品质的损害，经过此方式浓缩纯化的提取液浓缩率达到68.0％以上，白刺花色苷色价提高35.2％。

Description

一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法。
背景技术
白刺是蒺藜科白刺属的灌木，为第三纪孑遗植物。白刺多生于荒漠和半荒漠地区，具有很强的防风固沙和耐盐能力，对维护沙漠和盐碱地区生态稳定具有重要价值；其嫩叶可作为羊和骆驼的饲料；果实可炮制中药、酿酒和制作饮料等。专利技术CN1687238A针对白刺果实红色素提取以及纯化做了较详细的阐述，并对其应用前景做了探讨。但是其基于白刺果实提取红色素的过程，操作程序较多、能耗高，且所用试剂具有毒性和危险性，因此研发一种具有安全、低耗、高效等优点，且所用试剂对环境友好，产品品质好、色价高的白刺果实天然花色提取方法是很符合实际需要的。
发明内容
本发明为了解决现有基于白刺果实提取红色素的过程，操作程序较多、能耗高，且所用试剂具有毒性和危险性的问题；进而提供一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法
一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：清洗消毒：将白刺干果浸入0.5％-1％亚硫酸氢钠溶液浸泡5-15min；
步骤二：籽肉分离：将步骤一中经过浸泡后的白刺干果用清水冲洗后放于组织匀浆机中搅拌，使白刺果核与果肉分离得到果浆；
步骤三：酶解-酸化乙醇超声辅助萃取：对步骤二中得到的果浆进行粗过滤得到果浆提取液，并在果浆提取液中添加总溶液质量分数分别为3％和1％的纤维素酶和果胶酶，经酸性试剂调试pH至4-6，然后在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液，再次经酸性试剂调试pH至2-3，并快速搅拌混匀，后进行超声辅助萃取，酶解温度控制在40℃-55℃，时间为80-100min，超声辅助萃取的频率为40KHz，功率200W-300W，时间20-40min；
步骤四：去除杂质：将步骤三中经过超声辅助萃取后的果浆提取液过200目网纱后于低温下静置12-24h，经高速冷冻离心机离心后去除部分多糖、大部分果胶以及蛋白质等杂质并经砂芯过滤装置进一步过滤；高速冷冻离心机转速设置8000-12000r·min-1，时间5-15min。将离心后的滤液转入旋转蒸发器中浓缩，并回收乙醇，温度设置为55-65℃；
步骤五：树脂吸附：将步骤四中进一步去除杂质后的果浆提取液用预处理过的大孔树脂进行充分吸附，并在振荡培养箱中室温振荡，转速在80-120r·min-1，3-4h后除去上清液,并提取大孔树脂；
步骤六：树脂解吸附：加入2-3倍于树脂体积的60-70％乙醇溶液浸提步骤五中提取的大孔树脂，并于恒温振荡培养箱中振荡3-4h，保持转速在80-120r·min-1，经充分洗脱后取上层提取液，最后冲洗回收树脂；
步骤七：微滤-超滤-纳滤浓缩纯化：将步骤六中得到的上层提取液过滤膜抽滤，所得滤液先经截留分子量为30-50KDa的超滤管离心，所得上清液再经截留分子量为3-5KDa纳滤管离心，得到浓缩纯化后的白刺果实花色苷提取液；
步骤八：冷冻干燥：先将步骤七中得到的白刺果实花色苷提取液放入超低温冰箱进行预冻，再将预冻后的白刺果实花色苷提取液经真空冷冻干燥机冷冻制备，48h后即可得干燥白刺花色苷粉末；
进一步地，所述步骤三中酸性试剂为柠檬酸、酒石酸和苹果酸中的一种；
进一步地，所述步骤三中在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液的体积比为1：10-1：15；
进一步地，所述步骤四中将步骤三中经过超声辅助萃取后的果浆提取液过200目网纱后于-20℃下静置12-24h；
进一步地，所述步骤四可根据实际除杂情况重复三至五次；
进一步地，所述步骤五中大孔树脂的型号为AB-8、ADS-8、D101、NKA-9、HPD-100或XDA-6，在进行树脂吸附时可以选用上述型号中的一种或几种树脂共同完成吸附工作；
进一步地，所述步骤六树脂解吸附的过程需重复三次；
进一步地，所述步骤七中的滤膜为0.22μm微孔滤膜；
进一步地，所述步骤八中将步骤七中得到的白刺果实花色苷提取液放入超低温冰箱进行预冻的时间为12h。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，所用试剂均为无毒害、温和、对环境友好的试剂。萃取以及除杂均选用不同浓度的乙醇溶液，pH调试选用有机弱酸柠檬酸、酒石酸或苹果酸；
2、本发明提供的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，采用酶解-酸化乙醇超声辅助萃取，能够提高白刺果实细胞壁破碎率，释放更多花色苷，提高色素浸提率，相较于只采用乙醇溶液萃取的传统方法，采用酶解-酸化乙醇超声辅助法萃取色素，其浸提率提高了18.9％；
3、本发明提供的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，采用树脂吸附、解吸附能够去除溶液中金属离子、颗粒物等杂质，且大孔吸附树脂廉价易得，可重复利用；
4、本发明提供的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，采用微滤-超滤-纳滤对提取液进行浓缩纯化，避免了热风干燥等浓缩方式对花色苷品质的损害。经过此方式浓缩纯化的提取液浓缩率达到68.0％以上，白刺花色苷色价提高35.2％；
5、本发明提供的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其中冷冻干燥步骤对热敏性色素较为友好，可最大程度保留花色苷分子活性，防止花色苷在高温中暴露氧化，降低产品品质。且低温抑制酶和微生物与花色苷作用，起到保护产品的目的。
附图说明
图1为白刺花色苷可见光波长示意图；
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式提供了一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：清洗消毒：将白刺干果浸入0.5％-1％亚硫酸氢钠溶液浸泡5-15min；
步骤二：籽肉分离：将步骤一中经过浸泡后的白刺干果用清水冲洗后放于组织匀浆机中搅拌，使白刺果核与果肉分离得到果浆；
步骤三：酶解-酸化乙醇超声辅助萃取：对步骤二中得到的果浆进行粗过滤得到果浆提取液，并在果浆提取液中添加总溶液质量分数分别为3％和1％的纤维素酶和果胶酶，经酸性试剂调试pH至4-6，然后在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液，再次经酸性试剂调试pH至2-3，并快速搅拌混匀，后进行超声辅助萃取，酶解温度控制在40℃-55℃，时间为80-100min，超声辅助萃取的频率为40KHz，功率200W-300W，时间20-40min；
步骤四：去除杂质：将步骤三中经过超声辅助萃取后的果浆提取液过200目网纱后于低温下静置12-24h，经高速冷冻离心机离心后去除部分多糖、大部分果胶以及蛋白质等杂质并经砂芯过滤装置进一步过滤；高速冷冻离心机转速设置8000-12000r·min-1，时间5-15min。将离心后的滤液转入旋转蒸发器中浓缩，并回收乙醇，温度设置为55-65℃；
步骤五：树脂吸附：将步骤四中进一步去除杂质后的果浆提取液用预处理过的大孔树脂进行充分吸附，并在振荡培养箱中室温振荡，转速在80-120r·min-1，3-4h后除去上清液,并提取大孔树脂；
步骤六：树脂解吸附：加入2-3倍于树脂体积的60-70％乙醇溶液浸提步骤五中提取的大孔树脂，并于恒温振荡培养箱中振荡3-4h，保持转速在80-120r·min-1，经充分洗脱后取上层提取液，最后冲洗回收树脂；
步骤七：微滤-超滤-纳滤浓缩纯化：将步骤六中得到的上层提取液过滤膜抽滤，所得滤液先经截留分子量为30-50KDa的超滤管离心，所得上清液再经截留分子量为3-5KDa纳滤管离心，得到浓缩纯化后的白刺果实花色苷提取液；
步骤八：冷冻干燥：先将步骤七中得到的白刺果实花色苷提取液放入超低温冰箱进行预冻，再将预冻后的白刺果实花色苷提取液经真空冷冻干燥机冷冻制备，48h后即可得干燥白刺花色苷粉末。
本实施方式提供的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，所用试剂均为无毒害、温和、对环境友好的试剂，采用酶解-酸化乙醇超声辅助萃取，能够提高白刺果实细胞壁破碎率，释放更多花色苷，提高色素浸提率，相较于只采用乙醇溶液萃取的传统方法，采用酶解-酸化乙醇超声辅助法萃取色素，其浸提率提高了18.9％，采用微滤-超滤-纳滤对提取液进行浓缩纯化，避免了热风干燥等浓缩方式对花色苷品质的损害。经过此方式浓缩纯化的提取液浓缩率达到68.0％以上，白刺花色苷色价提高35.2％；
本实施方式中所选白刺果实来源包括但不限于白刺属分类下若干植物如：西伯利亚白刺、唐古特白刺、大果白刺、比拉底白刺、凹叶白刺、里海白刺、三齿白刺、塞内加尔白刺、盐生白刺、毛瓣白刺、球果白刺、帕米尔白刺等。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的步骤三作进一步限定，本实施方式中，所述步骤三中酸性试剂为柠檬酸、酒石酸和苹果酸中的一种。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
如此设置，柠檬酸、酒石酸和苹果酸这三种酸均为有机弱酸，使用有机弱酸调节溶液的pH与盐酸等效果一样，但是不会像强酸一样具有腐蚀性，对生物安全没有危害，而且这三种酸均具有抗菌作用，可以提高果浆提取液的抗菌性。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的步骤三作进一步限定，本实施方式中，所述步骤三中在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液的体积比为1：10-1：15。其它组成及连接方式与具体实施方式二相同。
如此设置，乙醇与物料的体积比在适宜浓度范围内通常是越大越好，但是考虑到实验成本，所以确定10-15倍体积较为合适。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的步骤四作进一步限定，本实施方式中，所述步骤四中将步骤三中经过超声辅助萃取后的果浆提取液过200目网纱后于-20℃下静置12-24h。其它组成及连接方式与具体实施方式三相同。
如此设置，采用200目网纱进行过滤，可以有效的过滤掉果浆提取液中的杂质和果渣残留，避免这些杂质和果渣残留对色素的提取造成影响。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的步骤四作进一步限定，本实施方式中，所述步骤四可根据实际除杂情况重复三至五次。其它组成及连接方式与具体实施方式四相同。
如此设置，通过反复多次的离心除杂，可以保证部分多糖、大部分果胶以及蛋白质等杂质去除的更加干净，但是除杂次数也不宜过多，因为在进行离心除杂时，装置转速过高，除杂次数过多，残留的轻微杂质也不会随着离心力而去除，相反的还会破坏果浆提取液的分子结构，影响最终色素提取效果，同时经过多次离心除杂容易使超滤管的滤膜破损，造成色素流失。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述步骤五作进一步限定，本实施方式中，所述步骤五中大孔树脂的型号为AB-8、ADS-8、D101、NKA-9、HPD-100或XDA-6，在进行树脂吸附时可以选用上述型号中的一种或几种树脂共同完成吸附工作。其它组成及连接方式与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述步骤六作进一步限定，本实施方式中，所述步骤六树脂解吸附的过程需重复三次。其它组成及连接方式与具体实施方式六相同。
如此设置，采用树脂吸附、解吸附能够去除溶液中金属离子、颗粒物等杂质，且大孔吸附树脂廉价易得，可重复利用，经过三次吸附，保证溶液中金属离子、颗粒物等杂质去除的更为干净。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述步骤七作进一步限定，本实施方式中，所述步骤七中的滤膜为0.22μm微孔滤膜。其它组成及连接方式与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式七所述步骤八作进一步限定，本实施方式中，所述步骤八中将步骤七中得到的白刺果实花色苷提取液放入超低温冰箱进行预冻的时间为12h。其它组成及连接方式与具体实施方式八相同。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
实施例
实施例一：白刺果实提取纯化花色苷方法：
步骤一：清洗消毒：将白刺干果浸入0.5％亚硫酸氢钠溶液浸泡15min；
步骤二：籽肉分离：将清水冲洗后的白刺果实于组织匀浆机中搅拌，使白刺果核与果肉分离得到果浆；
步骤三：酶解-酸化乙醇超声辅助萃取：在经过粗过滤的提取液中添加总溶液质量分数分别为3％和1％的纤维素酶和果胶酶，经柠檬酸调试pH至5，然后在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液(体积比为1：10)，再次经柠檬酸调试pH至3，并快速搅拌混匀，后进行超声辅助萃取。酶解温度控制在40℃，时间为80min，超声频率为40KHz，功率300W，时间40min；
步骤四：去除杂质：将提取液过200目网纱后于-20℃下静置18h，经冷冻离心机离心后去除部分多糖、大部分果胶以及蛋白质等杂质，后经砂芯过滤装置进一步过滤。高速冷冻离心机转速设置8000r·min-1，时间15min。将离心后的滤液转入旋转蒸发器中浓缩，并回收乙醇，温度设置为60℃(此步骤根据实际除杂情况可重复多次)；
步骤五：树脂吸附：提取液用预处理过的AB-8大孔树脂进行充分吸附，并在振荡培养箱中室温振荡，转速在120r·min-1，4h后除去上清液,并提取大孔树脂；
步骤六：树脂解吸附：加入3倍于树脂体积的70％乙醇溶液浸提大孔树脂，并于恒温振荡培养箱中振荡4h，保持转速在120r·min-1，经充分洗脱后取上层提取液，此步骤重复3次，最后冲洗回收树脂；
步骤七：微滤-超滤-纳滤浓缩纯化：取上清液过0.22μm微孔滤膜抽滤，所得滤液先经截留分子量为30KDa的超滤管离心，所得滤液再经截留分子量为3KDa纳滤管离心，得到浓缩纯化后的白刺果实花色苷提取液；
步骤八：冷冻干燥：将经过超低温冰箱预冻12h后的提取液经真空冷冻干燥机冷冻制备，24h后即可得干燥白刺花色苷粉末。
实施例二：白刺果实提取纯化花色苷方法：
步骤一：清洗消毒：将白刺干果浸入1％亚硫酸氢钠溶液浸泡10min；
步骤二：籽肉分离：将清水冲洗后的白刺果实于组织匀浆机中搅拌，使白刺果核与果肉分离得到果浆；
步骤三：酶解-酸化乙醇超声辅助萃取：在经过粗过滤的提取液中添加总溶液质量分数分别为3％和1％的纤维素酶和果胶酶，经柠檬酸(酒石酸、苹果酸)调试pH至4，然后在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液(体积比为1：15)，再次经柠檬酸(酒石酸、苹果酸)调试pH至4，并快速搅拌混匀，后进行超声辅助萃取。酶解温度控制在50℃，时间为90min，超声频率为40KHz，功率200W，时间30min；
步骤四：去除杂质：将提取液过200目网纱后于-20℃下静置24h，经冷冻离心机离心后去除部分多糖、大部分果胶以及蛋白质等杂质，后经砂芯过滤装置进一步过滤。高速冷冻离心机转速设置10000r·min-1，时间10min。将离心后的滤液转入旋转蒸发器中浓缩，并回收乙醇，温度设置为65℃(此步骤根据实际除杂情况可重复多次)；
步骤五：树脂吸附：提取液用预处理过的D101大孔树脂进行充分吸附，并在振荡培养箱中室温振荡，转速在100r·min-1，3.5h后除去上清液,并提取大孔树脂；
步骤六：树脂解吸附：加入2倍于树脂体积的65％乙醇溶液浸提大孔树脂，并于恒温振荡培养箱中振荡3.5h，保持转速在100r·min-1，经充分洗脱后取上层提取液，此步骤重复3次，最后冲洗回收树脂；
步骤七：微滤-超滤-纳滤浓缩纯化：取上清液过0.22μm微孔滤膜抽滤，所得滤液先经截留分子量为50KDa的超滤管离心，所得滤液再经截留分子量为5KDa纳滤管离心，得到浓缩纯化后的白刺果实花色苷提取液；
步骤八：冷冻干燥：将经过超低温冰箱预冻12h后的提取液经真空冷冻干燥机冷冻制备，48h后即可得干燥白刺花色苷粉末。
通过以上实施例所述方法提取的白刺花色苷粉末的色苷色价相比与通过现有提取方法提取的白刺花色苷粉末的色苷色价明显提高：
Figure BDA0003121483560000071
在526nm的可见光波长下测得白刺花色苷色价的公式
式中：A表示吸光度值，f表示稀释倍数，m表示样品的质量，526nm表示白刺花色苷溶解在合适溶剂中的最大吸收波长。公式意义为单位质量提取物在1％浓度、以1CM比色皿在其最大吸收峰处的吸光度；
实施例1中选用AB-8大孔树脂，其对花色苷的吸附率达到89.4％，实施例2中选用D101大孔树脂，其对花色苷的吸附率达到了84.2％；同时采用AB-8大孔树脂较采用D101大孔树脂的最终所得白刺花色苷色价提高6.4％。

Claims (9)

1.一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：清洗消毒：将白刺干果浸入0.5％-1％亚硫酸氢钠溶液浸泡5-15min；
步骤二：籽肉分离：将步骤一中经过浸泡后的白刺干果用清水冲洗后放于组织匀浆机中搅拌，使白刺果核与果肉分离得到果浆；
步骤三：酶解-酸化乙醇超声辅助萃取：对步骤二中得到的果浆进行粗过滤得到果浆提取液，并在果浆提取液添加中总溶液质量分数分别为3％和1％的纤维素酶和果胶酶，经酸性试剂调试pH至4-6，然后在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液，再次经酸性试剂调试pH至2-3，并快速搅拌混匀，后进行超声辅助萃取，酶解温度控制在40℃-55℃，时间为80-100min，超声辅助萃取的频率为40KHz，功率200W-300W，时间20-40min；
步骤四：去除杂质：将步骤三中经过超声辅助萃取后的果浆提取液过200目网纱后于低温下静置12-24h，经高速冷冻离心机离心后去除部分多糖、大部分果胶以及蛋白质等杂质并经砂芯过滤装置进一步过滤；高速冷冻离心机转速设置8000-12000r·min-1，时间5-15min，将离心后的滤液转入旋转蒸发器中浓缩，并回收乙醇，温度设置为55-65℃；
步骤五：树脂吸附：将步骤四中进一步去除杂质后的果浆提取液用预处理过的大孔树脂进行充分吸附，并在振荡培养箱中室温振荡，转速在80-120r·min-1，3-4h后除去上清液,并提取大孔树脂；
步骤六：树脂解吸附：加入2-3倍于树脂体积的60-70％乙醇溶液浸提步骤五中提取的大孔树脂，并于恒温振荡培养箱中振荡3-4h，保持转速在80-120r·min-1，经充分洗脱后取上层提取液，最后冲洗回收树脂；
步骤七：微滤-超滤-纳滤浓缩纯化：将步骤六中得到的上层提取液过滤膜抽滤，所得滤液先经截留分子量为30-50KDa的超滤管离心，所得上清液再经截留分子量为3-5KDa纳滤管离心，得到浓缩纯化后的白刺果实花色苷提取液；
步骤八：冷冻干燥：先将步骤七中得到的白刺果实花色苷提取液放入超低温冰箱进行预冻，再将预冻后的白刺果实花色苷提取液经真空冷冻干燥机冷冻制备，48h后即可得干燥白刺花色苷粉末。
2.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤三中酸性试剂为柠檬酸、酒石酸和苹果酸中的一种。
3.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤三中在酶解后的白刺果浆中加入乙醇溶液的体积比为1：10-1：15。
4.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤四中将步骤三中经过超声辅助萃取后的果浆提取液过200目网纱后于-20℃下静置12-24h。
5.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤四可根据实际除杂情况重复三至五次。
6.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤五中大孔树脂的型号为AB-8、ADS-8、D101、NKA-9、HPD-100或XDA-6，在进行树脂吸附时可以选用上述型号中的一种或几种树脂共同完成吸附工作。
7.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤六树脂解吸附的过程需重复三次。
8.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤七中的滤膜为0.22μm微孔滤膜。
9.根据权利要求1中所述的一种基于白刺果实提取物的天然花色苷制备方法，其特征在于：所述步骤八中将步骤七中得到的白刺果实花色苷提取液放入超低温冰箱进行预冻的时间为12h。
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