CN114369079A - 一种黑玉米花青素的提取工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种黑玉米花青素的提取工艺,包括以下步骤:S1原料预处理、S2制备酶液、S3超声辅助提取、S4离心等步骤提取得到黑玉米花青素成分,通过超声波辅助酶解提取,将黑玉米籽粒细胞壁破碎,释放更多的花青素,极大提高了花青素的提取效率,本发明制备的酶液能够全方位将黑玉米中的花青素充分提取,再调控超声工艺参数,在适当的参数条件下,加快花青素分子扩散和活动速率,达到黑玉米花青素的有效提取。
Description
技术领域
本发明涉及天然产物活性物质提取技术领域,特别涉及一种黑玉米花青素的提取工艺。
背景技术
黑玉米(Black corn,Zeamays L.)又称为黑糯米、紫玉米,是被子植物门单子叶植物纲,为禾本目玉蜀黍属植物。黑玉米是玉米品种中的变种,较原玉米品种含糖量高,黑色色素多且沉积于籽粒角质层中因而有漂亮的黑色外观,且营养价值极高,即可作为粮食食用也可药用,在现如今药食同源,医食并用的新潮流下,黑玉米产业迅速发展,又因其易于种植且一季多产而产地遍布全国,如此巨大的生产量,对于黑玉米商品化提供了大量产源。而从黑玉米中提取出的黑玉米花青素具有无毒性、安全性高、抗氧化、改善血液循环、抑制炎症与过敏以及抗癌的功效,纯天然的抗衰老的营养补充剂,研究证明是当今人类发现最有效的抗氧化剂,它的抗氧化性能比维生素E高出五十倍,比维生素C高出二百倍。黑玉米中的花青素是多羟基化合物,易溶于水,微溶于乙醇、甲醇等有机溶液;而目前从黑玉米提取花青素中总提取率较低,且一部分花青素与仍留在黑玉米中,利用率低,专利CN108531356A“黑玉米醋及提取黑玉米花青素的方法”,提取的花青素含量欠佳;专利CN106473127A“一种黑玉米花青素提取方法”采用超声辅助酶解法提取黑玉米中的花青素,但酶解温度过高,都会使得花青素的受热分解或变性,导致提取出的花青素含量过低。
发明内容
鉴于此,本发明提出一种黑玉米花青素的提取工艺,解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的:一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过50~70目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:3~8:0.6~1.5的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合酶解,在18~28℃下振荡摇匀,再经超声提取2~4次,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5000~6000rpm离心10~15min,得到上清液测定其吸光度。
进一步的,所述S2步骤中所述纤维素酶的酶活力为800~1000U/g,柠檬酸合酶的酶活力为600~800U/g,β-淀粉酶的酶活力为1200~1500U/g。
进一步的,所述S3步骤中酶解时间15~20h。
进一步的,所述S3步骤中恒温浓缩的温度为20~30℃,浓缩时间15~30min。
进一步的,所述S3步骤中超声提取条件为功率400~600W,温度为40~60℃,超声频率为28~30kHz。
进一步的,所述S3步骤中超声间隔2~4min提取一次,每次超声5~8min。
进一步的,所述玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为1~5:8。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的黑玉米花青素提取工艺提取的花青素含量较高,通过超声波辅助酶解提取,将黑玉米籽粒细胞壁破碎,释放更多的花青素,极大提高了花青素的提取效率,其中,采用生物活性酶液,经科学配比,纤维素酶降解细胞壁中的纤维素成分,利于细胞破碎,β-淀粉酶能够将黑玉米中直链淀粉和糖类水解为葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖,柠檬酸合酶能够调控配合水解的部分蛋白质和脂质,全方位将黑玉米中的花青素充分提取,再调控超声工艺参数,在适当的参数条件下,加快花青素分子扩散和活动速率,达到黑玉米花青素的有效提取。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容,下面提供具体实施例,对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1
一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过50~70目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:3~8:0.6~1.5的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为800U/g,柠檬酸合酶的酶活力为600U/g,β-淀粉酶的酶活力为1200U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为1~5:8,在18~28℃下振荡摇匀酶解15h,再经超声提取2~4次,超声提取条件为功率400~600W,温度为40~60℃,超声频率为28~30kHz,超声间隔2~4min提取一次,每次超声5~8min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为20~30℃,浓缩时间15~30min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5000~6000rpm离心10~15min,得到上清液测定其吸光度。
实施例2
一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过70目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:8:1.5的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合酶解,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为1000U/g,柠檬酸合酶的酶活力为800U/g,β-淀粉酶的酶活力为1500U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为5:8,在28℃下振荡摇匀酶解20h,再经超声提取4次,超声提取条件为功率600W,温度为60℃,超声频率为30kHz,超声间隔4min提取一次,每次超声8min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为30℃,浓缩时间30min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速6000rpm离心15min,得到上清液测定其吸光度。
实施例3
一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:5:1的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在22℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于,黑玉米花青素的提取工艺,所述S3步骤中超声提取条件为功率500W,温度为70℃,超声频率为40kHz;具体为以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:5:1的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在22℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为70℃,超声频率为40kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于,黑玉米花青素的提取工艺,所述恒温浓缩的温度为40℃,浓缩时间10min,具体包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:5:1的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在22℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为40℃,浓缩时间10min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于,酶液为质量比1:2:4的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合制得。
具体为黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:酶液为质量比1:2:4的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合制得,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在22℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于,酶液为纤维素酶;
具体为一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、酶液:酶活力为900U/g的纤维素酶的;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在22℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于,所述S3步骤将玉米粉末和酶液在10℃下振荡摇匀酶解;
具体为一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:5:1的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在10℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于,所述S3步骤将玉米粉末和酶液在50℃下振荡摇匀酶解。
具体为一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:5:1的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为3:8,在50℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
对比例5
本对比例与实施例3的区别在于,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为1:1。
具体为一种黑玉米花青素的提取工艺:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,使用高速粉碎机粉碎,过60目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:5:1的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用,所述纤维素酶的酶活力为900U/g,柠檬酸合酶的酶活力为700U/g,β-淀粉酶的酶活力为1300U/g;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合,玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为1:1,在22℃下振荡摇匀酶解18h,再经超声提取3次,超声提取条件为功率500W,温度为50℃,超声频率为29kHz,超声间隔3min提取一次,每次超声6min,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,恒温浓缩的温度为25℃,浓缩时间23min,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5500rpm离心13min,得到上清液测定其吸光度。
一、花青素得率测定
将实施例1~5和对比例1~5取上清液稀释6倍后通过紫外分光光度计在最大吸收波长和700nm测定其吸光度,利用公式进行花青素得率计算,公式如下:
式中:
A--吸光值,A=(Amax-A700)pH1.0-(Amax-A700)pH4.5;
MW--矢车菊素-3-葡萄糖苷分子量,449.2g/mol;
DF--稀释倍数;
V--提取液总体积,mL;
Ε--矢车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数;
L--光程,1cm;
M--样品质量,g。
计算结果各平均值如下表:
mg/g | |
实施例1 | 7.58 |
实施例2 | 7.78 |
实施例3 | 7.89 |
实施例4 | 7.60 |
实施例5 | 7.62 |
对比例1 | 6.27 |
对比例2 | 6.03 |
对比例3 | 6.18 |
对比例4 | 6.20 |
对比例5 | 6.38 |
本发明所提取的花青素含量较高,提取含量较高,实施例组在7.58~7.89mg/g,与对比例1比较,酶液的比例对其酶解和提取起到一定的促进作用,花青素为水溶性物质,酶液在适当的比值下能够将花青素酶解细胞壁达到较好的提取效果,比值过低或过高会导致酶液失活或者达到饱和无法在进行酶解;与对比例2比较,本发明制备的酶液能够全方位将黑玉米中的花青素充分提取;与对比例3比较,酶解温度过低,使得细胞膜通路扩散较小,花青素无法被释放和提取;与对比例4比较,温度高于28℃,达到50℃后会导致花青素受热分解或变性;与对比例5比较,玉米粉末和酶液的比例关系直接影响提取效果,比例过高会导致提取不充分,提取率较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:包括以下步骤:
S1、原料预处理:选取经挑选成熟的黑玉米,剥落玉米籽粒,干燥,粉碎,过50~70目筛,得到玉米粉末,备用;
S2、制备酶液:将质量比为1:3~8:0.6~1.5的纤维素酶、柠檬酸合酶、β-淀粉酶混合,得到酶液,备用;
S3、超声辅助提取:将S1得到的玉米粉末和S2的酶液混合酶解,在18~28℃下振荡摇匀,再经超声提取2~4次,合并收集滤液于旋转蒸发仪中恒温浓缩,得到浓缩粗滤液;
S4、离心:将粗滤液放入高速冷冻离心机内,以转速5000~6000rpm离心10~15min,得到上清液测定其吸光度。
2.如权利要求1所述的一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:所述S2步骤中所述纤维素酶的酶活力为800~1000U/g,柠檬酸合酶的酶活力为600~800U/g,β-淀粉酶的酶活力为1200~1500U/g。
3.如权利要求1所述的一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:所述S3步骤中酶解时间15~20h。
4.如权利要求1所述的一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:所述S3步骤中恒温浓缩的温度为20~30℃,浓缩时间15~30min 。
5.如权利要求1所述的一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:所述S3步骤中超声提取条件为功率400~600W,温度为40~60℃,超声频率为28~30kHz。
6.如权利要求1所述的一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:所述S3步骤中超声间隔2~4min提取一次,每次超声5~8min。
7.如权利要求1所述的一种黑玉米花青素的提取工艺,其特征在于:所述玉米粉末和酶液的质量体积比g/mL为1~5:8。
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2021
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