專利名稱：一種紫參薯花青素的提取方法
一種紫參薯花青素的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物功能活性成分的提取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及從紫參薯塊莖中提取純化花青素的方法。
背景技術(shù)：
參薯(Dioscorea alata Linn.)又名“腳板薯”、“草鞋薯”、“淮山藥”，為薯蕷科薯蕷屬(Dioscorea L.)植物，屬藤本植物。主要分布于東南亞、太平洋熱帶島嶼、非洲、美洲等地，在我國浙江、江西、福建、臺灣、湖北、湖南、廣西、貴州、臺灣等省廣泛栽培，為世界上重要的糧食作物。參薯塊莖作為蔬菜食用，部分地區(qū)作“淮山藥”入藥，具有滋補強壯的作用。我國參薯栽培變異大，紫參薯為其中一種，其含有豐富的類黃酮化合物、多糖化合物、淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素等物質(zhì)。紫參薯由于其極高的營養(yǎng)價值也被稱為“紫人參”，經(jīng)常食用具有增強免疫力、改善記憶、抑制腫瘤、預(yù)防心腦血管、促進腸胃消化等功效?；ㄇ嗨?anthocyanins)是一類廣泛存在于植物細胞液中的天然水溶性色素，屬于類黃酮類化合物，自然狀態(tài)下花青素常與各種單糖形成花青素苷，由于其特殊吸光性常表現(xiàn)出紅色、紫色、藍色等顏色?；ㄇ嗨刈鳛樘烊簧兀粌H具有較高的安全性能，而且具有抗突變、抗氧化、降血壓、保護肝臟等保健功能，屬于功能性產(chǎn)品添加劑，被譽為七大必需營養(yǎng)。意大利、德國、法國等歐洲國家已把含量大于花青素提取物作為藥用，并收載藥典中?？梢?，花青素在醫(yī)療保健方面的應(yīng)用開發(fā)已越來越受到人們的關(guān)注。目前，已知花青素約有50余種，大部分來源于天竺葵色素(pelargonidin)、 飛燕草色素(delphinidin)、失車菊色素(cyanidin)、芍藥色素(peonidin)、牽牛色素 (petimidin)、錦葵色素(malvidin)等6種花青素及其衍生物，大部分存在于植物的花、果實、莖、葉、塊根等組織器官中。紫參薯塊莖中含有豐富的花青素物質(zhì)，但尚未進入深入開發(fā)利用階段?，F(xiàn)有紫參薯中花青素的提取方法是利用0. 50 1. 00%檸檬酸或0. 5%的硫酸溶液作為提取劑，浸提或恒溫加熱提取，提取液通過大孔樹脂或離子交換純化，減壓濃縮制得花青素物質(zhì)(占達東，“參薯紫色素的提取”，《瓊州大學(xué)學(xué)報》，2005年第12卷第5期；陸國權(quán)等，“腳板薯花青素提取及其純化技術(shù)研究”，《油料食品科技》，2006年第16卷第1期)。 但在現(xiàn)有技術(shù)中主要存在有以下的問題(1)在方法中未消除淀粉大分子化合物對于目標成份溶出的影響，阻礙了目標成份的溶出；(2)作為功能性原料產(chǎn)品的開發(fā)，本更應(yīng)注重并保持產(chǎn)品的天然特性與安全性，而利用硫酸等強酸作為提取劑相對于食用安全不宜提倡； (3)糖類等水溶性雜質(zhì)與目標成份的溶解性質(zhì)相近，不易分離，導(dǎo)致產(chǎn)品純度不高；(4)提取制備方法粗糙，不詳細，缺乏在工業(yè)上操作性指導(dǎo)。因此，紫參薯本身所含有的豐富淀粉，在很大程度上既影響了水溶性花青素物質(zhì)的溶出、擴散，也對含有大分子淀粉提取液的過濾形成了障礙。因此，解決淀粉對目標成份溶出與擴散的影響，以提高提取率，采用溫和提取方法以保證紫參薯中花青素及其衍生物原有的構(gòu)效關(guān)系，無疑是紫參薯花青素作為功能產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是針對紫參薯中大量含有淀粉大分子化合物，導(dǎo)致目標成分溶出難、 成本較高的缺陷，提出一種花青素提取率高、操作性強、成本低、環(huán)境友好的紫參薯花青素的提取方法。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種紫參薯花青素的提取方法，該方法按以下步驟進行(1)原料預(yù)處理取新鮮、無腐爛、無褐變的紫參薯塊莖，經(jīng)洗凈、去皮、機械搗碎至漿狀后，備用；(2)酶水解處理將步驟⑴的漿狀原料與α淀粉酶及水按重量體積 IOOg 0. 06-0. Ig 400ml的比例混勻，并用檸檬酸調(diào)節(jié)ρΗ至6. 0-6. 5后，在40-50°C水浴下進行酶水解處理30-40min ；(3)紫參薯花青素的提取向上述酶水解混合物中加入步驟( 用水量1-2. 5倍體積的無水乙醇并混勻，以使整個提取混合物體系中乙醇濃度在50-71%，用檸檬酸調(diào)ρΗ 至3. 0-4. 0后，在50-60°C下進行水浴提取30-50min，或置40KHz超聲器中進行間歇式超聲提取2-3次，每次超聲10-15min后，收集提取混合物；(4)提取混合物的分離與濃縮上述提取混合物置5000-8000r/min條件下離心 IOmin實施固液分離；將上清液置溫度50-60°C、真空度0. 06-0. 09Mpa下減壓濃縮至原體積的1/10-1/30，收集濃縮液；(5)濃縮液的洗脫純化與干燥將上述濃縮液加入到大孔樹脂柱中靜態(tài)吸附 1-ai后，用去離子水沖柱洗雜至洗出液Molish反應(yīng)成陰性時，再用濃度為85-95%并經(jīng)檸檬酸調(diào)節(jié)PH至3. 0-4. 0的乙醇水溶液，在速率為1. 0-1. 5ml/min下進行洗脫，收集洗脫液至洗脫液呈無色透明狀時停止，并停止洗脫；將收集到的洗脫液在50-60°C、真空度 0. 06-0. 09Mpa下減壓濃縮至原體積的1/10-1/30，并將該濃縮液置干燥設(shè)備中在50-60°C 下進行干燥，即獲得按中國定義的色價達40以上的紫參薯花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品。所述的大孔樹脂型號為HPD-500或AB-8。本發(fā)明有益效果是1、與現(xiàn)有紫參薯花青素提取報道方法相比較，本發(fā)明方法的關(guān)鍵區(qū)別之一在于， 首先應(yīng)用α淀粉酶對淀粉含量高達70%以上的原料進行酶水解處理，使淀粉水解成麥芽糖、葡萄糖等低聚糖，增加了物料的液化程度，再進行水浴或超聲提取，這既有利于花青素物質(zhì)的浸出、擴散與提取，又利于在提取過程中的料液分離。發(fā)明人經(jīng)實驗證明常規(guī)方法其花青素提取率在80%左右，而經(jīng)α淀粉酶水解后進行提取的，其物料顏色較直接提取后的物料顏色更白，提取率達到95%以上，提取率較直接提取法提高了 10%以上。2、本發(fā)明花青素提取過程中，使用常用的食品添加劑檸檬酸維持體系中的ρΗ值， 保證了制備產(chǎn)品的安全性。因為花青素保健功能的作用機制需由花青素及其衍生物的協(xié)同作用來維持，任何結(jié)構(gòu)形式的改變都有可能影響紫參薯花青素的保健功能，因此使用檸檬酸調(diào)節(jié)提取體系的PH值，不僅減少了提取濃縮過程中花青素物質(zhì)的降解，還避免了 HC1、 H2SO4等強酸對花青素物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，從而保證了紫參薯花青素保健的天然特性。3、本發(fā)明通過大孔樹脂柱層析，并結(jié)合采用Molish反應(yīng)監(jiān)測糖類物質(zhì)的洗脫程度，保證了紫參薯花青素物質(zhì)的純度，按照中國色價的定義，其色價可大于40，符合食品開發(fā)和色素添加劑的要求，可用于功能性食品和色素添加劑的開發(fā)。4、本發(fā)明設(shè)計的紫參薯花青素提取制備工藝清晰、簡便，提取制備過程未使用任何有毒危害試劑，反應(yīng)條件溫和并減少了能源消耗，體現(xiàn)了 “環(huán)保、高效、低能耗”生產(chǎn)技術(shù)工藝特點，適于工業(yè)化推廣。5、本發(fā)明產(chǎn)業(yè)價值大。紫參薯已經(jīng)在我國浙江、江西、云南、廣東、湖南等南部各省廣泛栽培，人們已逐漸意識到其極高的食用價值，但其功能性產(chǎn)品開發(fā)還處于空白。本發(fā)明可以利用豐富的紫參薯資源，為積極開發(fā)功能保健型產(chǎn)品，提高紫參薯附加值，促進紫參薯保健產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，具有很好的經(jīng)濟和社會效益。
具體實施方式
通過以下實施例子對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于此。對實施例所涉材料、設(shè)備的說明α淀粉酶酶活力彡2000. OU/g,國藥集團化學(xué)試劑有限公司。檸檬酸GB/T9855_1988，無錫市民豐試劑廠。恒溫干燥箱ZJ101_3型，浙江省諸暨市實驗儀器廠。超聲器KQ_500型，昆山市超聲儀器有限公司。實施例1 (1)原料預(yù)處理稱取IOOg新鮮、無腐爛、無褐變的紫參薯塊莖，經(jīng)洗凈、去皮、機械搗碎至漿狀后，備用；(2)酶水解處理將步驟⑴漿狀原料與α淀粉酶及水按重量體積 IOOg 0. 06g 400ml的比例混勻于IOOOml的燒杯中，用檸檬酸調(diào)混合物pH至6.0后，在 40°C水浴下進行酶水解處理30min ；(3)參薯花青素的提取向上述酶水解混合物中加入步驟( 用水體積1倍的無水乙醇400ml并混勻，使整個提取混合物中的乙醇濃度達到50%，用檸檬酸調(diào)pH至3. 0后， 在50°C下水浴30min進行提取，結(jié)束后收集提取混合物；(4)提取混合物的分離與濃縮將上述提取混合物置5000r/min條件下離心IOmin 實施固液分離；將上清液置溫度50°C、真空度0. 06Mpa下減壓濃縮至原體積的1/10，收集濃縮液；(5)濃縮液的洗脫純化與干燥將上述濃縮液加入到型號為HPD-500的大孔樹脂柱(柱規(guī)格為3cmX20cm)中，靜態(tài)吸附Ih后，用去離子水沖柱洗雜至洗出液Molish反應(yīng)呈陰性時；再換用濃度為85%并經(jīng)檸檬酸調(diào)節(jié)pH至3. 0的乙醇水溶液，在速率為1. Oml/ min下進行洗脫，收集洗脫液至洗脫液呈無色透明狀時停止，并停止洗脫；將收集到的洗脫液在溫度50°C、真空度0. 06Mpa減壓濃縮至原體積的1/10后，再將該濃縮液置恒溫干燥箱中50°C下進行干燥，即獲得紫參薯花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品560mg ；(6)花青素色價的測定準確稱取花青素純品25mg，50%乙醇液定容至25ml，取出 2. 5ml,以pH為3. 0的0. 02M鹽酸液定容至IOOml ；稀釋液用紫外分光光度計測定吸光度， 測定波長529nm，參比液為pH3.0的鹽酸液，測定吸光度等于0. 159 ；按照我國色價的定義等于IOOml溶液中單位質(zhì)量(g)，液層厚度為Icm時的吸光值，即色價，式中Α為吸
光度，C為花青素濃度，L為比色杯的厚度1cm，計算本例花青素色價為63. 6。實施例2 本例中，步驟⑵酶水解處理漿狀原料與α淀粉酶及水按重量體積 IOOg 0. Ig 400ml的比例混勻于2000ml的燒杯中，用檸檬酸調(diào)混合物ρΗ至6. 5，在50°C 水浴下進行酶水解處理40min ；步驟C3)參薯花青素的提取向酶水解混合物中加入步驟 (2)用水體積2. 5倍的無水乙醇IOOOml，使整個提取混合物中的乙醇濃度達到71 %，用檸檬酸調(diào)ρΗ至4.0后，在60°C下水浴50min進行提?。徊襟E(4)提取混合物的分離與濃縮將提取混合物置8000r/min下離心IOmin實施固液分離；將上清液置溫度60°C、真空度0. 09Mpa 下減壓濃縮至原體積的1/30 ；步驟(5)濃縮液的洗脫純化與干燥將濃縮液加入到型號為 AB-8的大孔吸附樹脂柱中，靜態(tài)吸附池；換用濃度為95%并經(jīng)檸檬酸調(diào)節(jié)ρΗ至4. 0的乙醇水溶液，在速率為1. 5ml/min下進行洗脫；收集到的洗脫液在溫度60°C、真空度0. 09Mpa 下減壓濃縮至原體積的1/30后，再將該濃縮液在60°C下進行干燥，獲得花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品660mg ；步驟(6)花青素色價的測定配制ρΗ為3. 0花青素酸溶液，測定溶液吸光度等于0. 165，計算本例花青素色價為66. 0。其余步驟、工藝同于實施例1。實施例3 本例中，步驟⑵酶水解處理漿狀原料與α淀粉酶及水按重量體積 IOOg 0. 08g 400ml的比例混勻于2000ml的燒杯中，用檸檬酸調(diào)混合物ρΗ至6. 2，在 45°C水浴下進行酶水解處理35min ；步驟( 參薯花青素的提取向酶水解混合物中加入步驟(2)用水體積1. 8倍的無水乙醇720ml，使整個提取混合物中的乙醇濃度達到64%， 用檸檬酸調(diào)PH至3.5后，在551下水浴401^11進行提??；步驟(4)提取混合物的分離與濃縮將提取混合物置eOOOr/min下離心IOmin實施固液分離；將上清液置溫度55°C、真空度 0. 07Mpa下減壓濃縮至原體積的1/20 ；步驟( 濃縮液的洗脫純化與干燥將濃縮液加入到型號為AB-8的大孔吸附樹脂柱中，靜態(tài)吸附1. 5h ；換用濃度為90%并經(jīng)檸檬酸調(diào)節(jié)ρΗ 至3. 5的乙醇水溶液，在速率為1. 2ml/min下進行洗脫；收集到的洗脫液在溫度55°C、真空度0. 07Mpa下減壓濃縮至原體積的1/20后，再將該濃縮液在55°C下進行干燥，獲得花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品630mg ；步驟(6)花青素色價的測定配制ρΗ為3. O花青素酸溶液，測定花青素溶液吸光度等于0. 173，計算本例花青素色價為69. 2 ；其余步驟、工藝同于實施例1。實施例4 本例中，在步驟(3)紫參薯花青素的提取當加入無水乙醇并用檸檬酸調(diào)ρΗ至
3.O后，置40KHz超聲器中進行間歇式超聲提取3次，每次超聲lOmin，中間停止5min，結(jié)束后收集提取混合物；其余步驟、工藝同于實施例1。該例提取獲得花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品 568mg，經(jīng)測定其花青素色價為56. 5。實施例5:本例中，在步驟(3)紫參薯花青素的提取當加入無水乙醇并用檸檬酸調(diào)ρΗ至
4.O后，置40KHz超聲器中進行間歇式超聲提取3次，每次超聲13min，中間停止5min，結(jié)束后收集提取混合物；其余步驟、工藝同于實施例2。該例提取獲得花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品 658mg，經(jīng)測定其花青素色價為67. O。
實施例6 本例中，在步驟(3)紫參薯花青素的提取當加入無水乙醇并用檸檬酸調(diào)PH至 3. 5后，置40KHz超聲器中進行間歇式超聲提取2次，每次超聲15min，中間停止5min，再繼續(xù)超聲，結(jié)束后收集提取混合物；其余步驟、工藝同于實施例3。該例提取獲得花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品639mg，經(jīng)測定其花青素色價為65. 5。
權(quán)利要求
1.一種紫參薯花青素的提取方法，其特征在于按以下步驟進行(1)原料預(yù)處理取新鮮、無腐爛、無褐變的紫參薯塊莖，經(jīng)洗凈、去皮、機械搗碎至漿狀后，備用；(2)酶水解處理將步驟(1)的漿狀原料與α淀粉酶及水按重量體積 IOOg 0. 06-0. Ig 400ml的比例混勻，并用檸檬酸調(diào)節(jié)ρΗ至6. 0-6. 5后，在40-50°C水浴下進行酶水解處理30-40min ；(3)紫參薯花青素的提取向上述酶水解混合物中加入步驟( 用水量1-2.5倍體積的無水乙醇并混勻，以使整個提取混合物體系中乙醇濃度在50-71%，用檸檬酸調(diào)ρΗ至 3. 0-4. 0后，在50-60°C下進行水浴提取30-50min，或置40KHz超聲器中進行間歇式超聲提取2-3次，每次超聲10-15min后，收集提取混合物；(4)提取混合物的分離與濃縮上述提取混合物置5000-8000r/min條件下離心IOmin 實施固液分離；將上清液置溫度50-60°C、真空度0. 06-0. 09Mpa下減壓濃縮至原體積的 1/10-1/30，收集濃縮液；(5)濃縮液的洗脫純化與干燥將上述濃縮液加入到大孔樹脂柱中靜態(tài)吸附1- 后， 用去離子水沖柱洗雜至洗出液Molish反應(yīng)成陰性時；再用濃度為85-95%并經(jīng)檸檬酸調(diào)節(jié) ρΗ至3. 0-4. 0的乙醇水溶液，在速率為1. 0-1. 5ml/min下進行洗脫，收集洗脫液至洗脫液呈無色透明狀時停止，并停止洗脫；將收集到的洗脫液溫度50-60°C、真空度0. 06-0. 09Mpa下減壓濃縮至原體積的1/10-1/30，并將該濃縮液置干燥設(shè)備中在50-60°C下進行干燥，即獲得按中國定義的色價達40以上的紫參薯花青素紫紅色粉末狀產(chǎn)品。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的大孔樹脂型號為HPD-500或AB-8。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種紫參薯花青素的提取方法，屬于植物功能活性成分的提取技術(shù)領(lǐng)域。方法包括(1)原料預(yù)處理；(2)α淀粉酶水解處理；(3)紫參薯花青素的水浴或間歇式超聲提取；(4)提取混合物的分離與濃縮；(5)濃縮液大孔樹脂的洗脫、純化與干燥等步驟。本發(fā)明由于對原料進行了淀粉酶水解處理，提高了提取體系的液化程度，使花青素提取率由常規(guī)的80％左右提高到95％以上；且其制備過程條件溫和、低能耗，并保持了花青素天然的功能構(gòu)效關(guān)系，產(chǎn)品純正，色價(中國定義)達40以上。本發(fā)明可在紫參薯栽培地區(qū)推廣應(yīng)用。
文檔編號C09B61/00GK102321061SQ20111012257
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者吳志剛, 李小俠, 潘曉軍, 陶正明 申請人:浙江省亞熱帶作物研究所