CN116731532A - 一种基于红甜菜的天然色素提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及色素提取技术领域，具体地说，涉及一种基于红甜菜的天然色素提取方法。其包括以下步骤：取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粉留置备用；向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用；将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液；对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末。本发明充分利用红甜菜，并且对红甜菜根部浸泡萃取出色素，并通过柠檬酸和β‑环糊精作为稳定剂，提高色素的热稳定性，避免在热烫灭酶时色素的热分解，减少色素的流失。
Description
技术领域
本发明涉及色素提取技术领域，具体地说，涉及一种基于红甜菜的天然色素提取方法。
背景技术
红甜菜是黎科甜菜属二年生草本植物，其根系发达，红甜菜块根中含有的糖易于人体消化吸收，纤维可以促进胃肠蠕动，可治疗胃溃疡，除此之外，以红甜菜为原料提取制备的红色素是目前广泛使用的天然色素之一。
现有的从红甜菜制取色素的方法主要有两种，一种是先热烫灭酶，再用含水有机溶剂或酸性水萃取，后期经过硅藻土过滤、大孔树脂吸附、浓缩、超滤、纳滤等精制工序提取出色素，这种方法的缺点是产品热稳定性差，生产工艺成本高；
另一种是将红甜菜修整洗净，取浸提物过滤，并经吸附柱吸附，酒精解析，再经过超滤膜浓缩，喷雾干燥得到色素，该方法的缺点是在搅拌时，甜菜色素长时间与光接触，易氧化，从而降低色素的色价，且工艺生产周期长，色素流失严重。
为了减少色素流失，提高色素的产量，提出一种基于红甜菜的天然色素提取方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红甜菜的天然色素提取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明目的在于，提供了一种基于红甜菜的天然色素提取方法，包括以下步骤：
S1、取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粉留置备用；
S2、向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用；
S3、将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液；
S4、对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，研磨形成粒径范围为200-400μm的粉。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，投入的食品添加剂与根部的质量比为1:5，且浸泡液的加热温度范围为80-100℃，加热时间为8-15min。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，食品添加剂为柠檬酸和β-环糊精，且柠檬酸与β-环糊精的质量比为1:1。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，粉泡水的加热萃取温度范围为60-80℃。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，高温处理为用2％亚硫酸氢钠溶液在95-100℃的温度范围中热烫10-15min灭酶。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，浓缩时混合液在室温下通过膜过滤进行浓缩，且膜过滤孔径范围为0.01-0.05μm。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，絮凝除杂时向混合液中加入絮凝剂，吸附混合液中的细小微粒。
作为本技术方案的进一步改进，所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺和去离子水，且聚丙烯酰胺和去离子水的重量配比为1:98。
本发明中，对含色素量高的红甜菜根部和含色素量少的红甜菜其余部分进行分别处理，充分利用红甜菜，并且对红甜菜根部采取浸泡萃取出色素，并在热烫灭酶之前加入食品添加剂，通过柠檬酸和β-环糊精作为稳定剂，提高色素的热稳定性，避免在热烫灭酶时色素的热分解，减少色素的流失，最终经膜过滤和絮凝除杂除去混合液中的固体杂质、溶解性大分子杂质等，经干燥产生红色粉末，由于生产过程中色素流失较少，使得色素的产量较高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该基于红甜菜的天然色素提取方法中，充分利用红甜菜，并且对红甜菜根部浸泡萃取出色素，并通过柠檬酸和β-环糊精作为稳定剂，提高色素的热稳定性，避免在热烫灭酶时色素的热分解，减少色素的流失。
2、该基于红甜菜的天然色素提取方法中，通过膜过滤进行浓缩的方式，能够在浓缩处理时预先处理混合中的部分固型杂质以及部分溶解性大分子杂质，实现混合液的澄清，聚丙烯酰胺作为高分子化合物，其有效官能团能够吸附微粒，通过“架桥”作用凝聚微粒形成絮团并加速沉降。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1所示，本实施例目的在于，提供了一种基于红甜菜的天然色素提取方法，包括以下步骤：
S1、取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粒径范围为200-400μm的粉并留置备用，粒径越小则与液体的接触面积越大，从而便于从粉中萃取出色素等内容物，通过磨粉能够对红甜菜非根部部分进行处理，从而提高色素的产量；
S2、向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用，且投入的食品添加剂与根部的质量比为1:5，且浸泡液的加热温度范围为80-100℃，加热时间为8-15min，通过对浸泡液能够对液中所含的酶进行灭活，并对根部进行萃取，食品添加剂为柠檬酸和β-环糊精，且柠檬酸与β-环糊精的质量比为1:1，柠檬酸和β-环糊精能够作为红甜菜提取色素中的稳定剂，提高色素的热稳定性，避免在热烫灭酶阶段时色素的热分解；
S3、将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液，粉泡水的加热萃取温度为60-80℃，通过加热的方式，提升分子活动速率，有利于粉中色素进入水中被萃取，高温处理为用2％亚硫酸氢钠溶液在95-100℃的温度范围中热烫10-15min灭酶；
S4、对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末，浓缩时混合液在室温下通过膜过滤进行浓缩，且膜过滤孔径范围为0.01-0.05μm，通过膜过滤进行浓缩的方式，能够在浓缩处理时预先处理混合中的部分固型杂质以及部分溶解性大分子杂质，实现混合液的澄清，絮凝除杂时向混合液中加入絮凝剂，吸附混合液中的细小微粒，絮凝剂包括聚丙烯酰胺和去离子水，且聚丙烯酰胺和去离子水的重量配比为1:98，聚丙烯酰胺作为高分子化合物，其有效官能团能够吸附微粒，通过“架桥”作用凝聚微粒形成絮团并加速沉降，去离子水则是用于帮助聚丙烯酰胺溶解于液中。
本发明中，对含色素量高的红甜菜根部和含色素量少的红甜菜其余部分进行分别处理，充分利用红甜菜，并且对红甜菜根部采取浸泡萃取出色素，并在热烫灭酶之前加入食品添加剂，通过柠檬酸和β-环糊精作为稳定剂，提高色素的热稳定性，避免在热烫灭酶时色素的热分解，减少色素的流失，最终经膜过滤和絮凝除杂除去混合液中的固体杂质、溶解性大分子杂质等，经干燥产生红色粉末，由于生产过程中色素流失较少，使得色素的产量较高。
根据过程中工艺参数的差异，通过以下具体实施例来对本发明所提供的一种基于红甜菜的天然色素提取方法进行进一步的说明。
实施例1
S1、取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粒径为200μm的粉并留置备用；
S2、向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用，且投入的食品添加剂与根部的质量比为1:5，且浸泡液的加热温度为100℃，加热时间为8min，食品添加剂为柠檬酸和β-环糊精，且柠檬酸与β-环糊精的质量比为1:1；
S3、将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液，粉泡水的加热萃取温度为80℃，高温处理为用2％亚硫酸氢钠溶液在95℃的温度中热烫15min灭酶；
S4、对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末，浓缩时混合液在室温下通过膜过滤进行浓缩，且膜过滤孔径为0.01μm，絮凝除杂时向混合液中加入絮凝剂，吸附混合液中的细小微粒，絮凝剂包括聚丙烯酰胺和去离子水，且聚丙烯酰胺和去离子水的重量配比为1:98。
实施例2
S1、取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粒径为300μm的粉并留置备用；
S2、向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用，且投入的食品添加剂与根部的质量比为1:5，且浸泡液的加热温度为85℃，加热时间为10min，食品添加剂为柠檬酸和β-环糊精，且柠檬酸与β-环糊精的质量比为1:1；
S3、将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液，粉泡水的加热萃取温度为70℃，高温处理为用2％亚硫酸氢钠溶液在98℃的温度中热烫12min灭酶；
S4、对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末，浓缩时混合液在室温下通过膜过滤进行浓缩，且膜过滤孔径为0.03μm，絮凝除杂时向混合液中加入絮凝剂，吸附混合液中的细小微粒，絮凝剂包括聚丙烯酰胺和去离子水，且聚丙烯酰胺和去离子水的重量配比为1:98。
实施例3
S1、取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粒径为400μm的粉并留置备用；
S2、向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用，且投入的食品添加剂与根部的质量比为1:5，且浸泡液的加热温度为80℃，加热时间为15min，食品添加剂为柠檬酸和β-环糊精，且柠檬酸与β-环糊精的质量比为1:1；
S3、将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液，粉泡水的加热萃取温度为60℃，高温处理为用2％亚硫酸氢钠溶液在100℃的温度中热烫10min灭酶；
S4、对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末，浓缩时混合液在室温下通过膜过滤进行浓缩，且膜过滤孔径为0.05μm，絮凝除杂时向混合液中加入絮凝剂，吸附混合液中的细小微粒，絮凝剂包括聚丙烯酰胺和去离子水，且聚丙烯酰胺和去离子水的重量配比为1:98。
表1实施例1-3中工艺参数对比
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 粒径/μm | 200 | 300 | 400 |
| 浸泡液加热温度/℃ | 100 | 85 | 80 |
| 加热时间/min | 8 | 10 | 15 |
| 加热萃取温度/℃ | 80 | 70 | 60 |
| 热烫温度/℃ | 95 | 98 | 100 |
| 热烫时间/min | 15 | 12 | 10 |
| 膜过滤孔径/μm | 0.01 | 0.03 | 0.05 |
对比例1
本对比例在实施例1的基础上，将磨粉粒径设置为150μm，其余不变，具体步骤与实施例1相似，本对比例不再赘述。
对比例2
本对比例在实施例1的基础上，将浸泡液加热温度设置为120℃，其余不变，具体步骤与实施例1相似，本对比例不再赘述。
对比例3
本对比例在实施例1的基础上，将加热时间设置为20min，其余不变，具体步骤与实施例1相似，本对比例不再赘述。
表2实施例1与对比例1-3的工艺参数对比
对比例4
本对比例在实施例2的基础上，将加热萃取温度设置为100℃，其余不变，具体步骤与实施例2相似，本对比例不再赘述。
对比例5
本对比例在实施例2的基础上，将热烫温度设置为90℃，其余不变，具体步骤与实施例2相似，本对比例不再赘述。
对比例6
本对比例在实施例2的基础上，将热烫时间设置为5min，其余不变，具体步骤与实施例2相似，本对比例不再赘述。
表3实施例2与对比例4-6的工艺参数对比
对比例7
本对比例在实施例3的基础上，将膜过滤孔径设置为0.10μm，其余不变，具体步骤与实施例3相似，本对比例不再赘述。
表4实施例3与对比例7的工艺参数对比
| 实施例3 | 对比例7 | |
| 粒径/μm | 400 | 400 |
| 浸泡液加热温度/℃ | 80 | 80 |
| 加热时间/min | 15 | 15 |
| 加热萃取温度/℃ | 60 | 60 |
| 热烫温度/℃ | 100 | 100 |
| 热烫时间/min | 10 | 10 |
| 膜过滤孔径/μm | 0.05 | 0.10 |
试验例
分别根据实施例1-3和对比例1-7所提供的一种基于红甜菜的天然色素提取方法进行红甜菜的色素提取，计算单位提取量平均值(单位提取量＝色素提取质量/红甜菜质量)，并将结果填入表5。
表5实施例与对比例的单位提取量对比
根据表5可得知，实施例1-3与对比例1-7相比较，实施例处理的色素的单位提取量均高于对比例处理的色素的单位提取量，并且实施例处理的色素的单位提取量均高于1.86g/kg，而采用不同工艺参数的对比例处理的色素的单位提取量均有所降低，因此本发明所提供的一种基于红甜菜的天然色素提取方法，具有较高的色素产量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取红甜菜洗净后剥离根部，将根部浸泡于水中，其余部分切碎经干燥后研磨成粉留置备用；
S2、向浸泡液中投入食品添加剂并混匀后，加热浸泡液后经过滤产生主液并留置备用；
S3、将粉泡水后加热萃取形成前置液，对前置液进行高温处理后滤除杂质并与主液混合产生混合液；
S4、对混合液进行浓缩并经大孔树脂吸附以及絮凝除杂后进一步干燥产生红色粉末。
2.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S1中，研磨形成粒径范围为200-400μm的粉。
3.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S2中，投入的食品添加剂与根部的质量比为1:5，且浸泡液的加热温度范围为80-100℃，加热时间为8-15min。
4.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S2中，食品添加剂为柠檬酸和β-环糊精，且柠檬酸与β-环糊精的质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S3中，粉泡水的加热萃取温度范围为60-80℃。
6.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S3中，高温处理为用2％亚硫酸氢钠溶液在95-100℃的温度范围中热烫10-15min灭酶。
7.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S4中，浓缩时混合液在室温下通过膜过滤进行浓缩，且膜过滤孔径范围为0.01-0.05μm。
8.根据权利要求1所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述S4中，絮凝除杂时向混合液中加入絮凝剂，吸附混合液中的细小微粒。
9.根据权利要求8所述的基于红甜菜的天然色素提取方法，其特征在于：所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺和去离子水，且聚丙烯酰胺和去离子水的重量配比为1:98。
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