一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法
2023-05-30 22:15:16
專利名稱：一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法
技術領域：
本發明屬於蔬菜營養成分的提取方法，具體涉及一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法。
背景技術：
色素是一種重要的食品添加劑，隨著科技的進步和人類健康意識的提高，人們發現合成色素存在不同程度的慢性毒性、致畸性和致癌性。研究開發安全、無毒和具有保健功能的天然色素，是當今社會發展的必然趨勢。花青素是一類廣泛存在於植物體中類黃酮類天然色素，一般以糖苷的形式積累於液泡內。花青素不僅使花卉、水果和蔬菜呈現美麗的顏色，還賦予其更高的功能性，如抗紫外線、抗病、抗蟲等，而且還可以清除自由基，具有很強的抗氧化能力，在醫學上已證明對花青素對人類血液循環失調、肝機能障礙、心血管、癌症和愛滋病等疾病具有一定的療效，因此日益受到重視。紫色小白菜是韓國應用細胞質雄性不育系育成的雜交Fl(中文名稱「紫羅蘭」)，2006年在國內市場銷售，深受歡迎。「紫羅蘭」 個體生長速度較慢，葉片正面紫色，背面綠色，葉脈紫色，葉柄翠綠。在秋季栽培條件下，由於陽光充足，葉片的亮紫色表現尤為突出。「紫羅蘭」紫色小白菜葉色獨特，有必要對其紫色小白菜紫色成分花青素進行研究。花青素是一種水溶性色素，易溶於極性溶劑，如水，甲醇，乙醇等。植物中花青素的提取方法比較成熟的主要有浸提法、超聲波法和微波法。超聲波法、微波法能夠提高提取率，縮短提取時間，但設備成本較高、工藝複雜、能耗較高等。浸提法設備簡單、操作簡便、工序簡單，是應用時間最長，應用範圍最廣的提取方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法。為了實現上述目的，本發明通過如下技術方案得以實現
一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法，其特徵在於，該方法以紫色小白菜葉片為原料，經冷凍凍乾粉並粉碎、乙酸溶液浸提，高速離心、過濾，得到高濃度的花青素提取液，具體包括下列步驟
步驟一，將紫色小白菜葉片在-40°C下進行冷凍乾燥，乾燥後進行粉碎並過40目篩，得到紫色小白菜葉片凍乾粉；
步驟二，將紫色小白菜葉片凍乾粉置於離心管中，以35%體積分數的乙酸溶液作為提取溶劑，採用浸提法，在25°C環境下，提取2次，每次提取的料液比為1:10，提取時間Imin 左右；
步驟三，每次的提取液於HOOOrpm下離心lOmin，取上清液過0. 45 μ m濾膜，即得到高濃度的花青素提取液；
步驟四，兩次得到的花青素提取液，單獨或合併後進行色素的濃縮和精製即得純品。本發明提供的從紫色小白菜中提取花青素的方法，其有益之處在於1)簡單該方法簡便易行，實驗條件溫和。2)省時提取時間短。3)高效提取液中花青素含量較高，且不含有幹擾色素——葉綠素。4)成本低廉提取劑選用的乙酸，成本低廉；提取溫度25°C，即室溫環境，幾乎沒有能耗；提取液中花青素含量較高，而沒有傳統提取劑常見的葉綠素幹擾現象，這就大大簡化了分離純化的步驟，降低了分離純化的成本。5)安全提取劑安全無毒，所提取色素可安全應用於食品領域。
圖1是不同提取劑提取的花青素光譜； 圖2是不同溶液環境中的葉綠素光譜； 圖3是不同濃度乙酸提取的花青素光譜； 圖4是不同提取方法提取的花青素光譜； 圖5是不同提取次數提取的花青素光譜。以下結合實驗和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式本發明的從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法，將紫色小白菜葉片在-40°C冷凍乾燥，粉碎，將紫色小白菜葉片粉末置於離心管中，以35%體積分數的乙酸為提取液，料液比為(g/mL)l 10，提取溫度25°C，提取時間Imin左右，共提取兩次，高速離心並過濾後得到較純的花青素提取液。提取液定量稀釋後在可見光區進行光譜掃描，以確定花青素的特徵吸收峰位及峰值，並檢驗有無葉綠素的幹擾。兩次得到的花青素提取液，單獨或合併後進行色素的濃縮和精製即得純品。本發明的從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法，使用乙酸/水的混合溶劑，在一定溫度下進行提取，可以高效率、高純度地獲得花青素提取液。避免了傳統提取方法的大量葉綠素析出現象，是相對較純的提取液，減少了精製工序。本發明的方法是根據相似相溶的原理進行的。其過程的實質是花青素從細胞內部向溶劑轉移的傳質過程溶劑分子從溶劑主體傳遞到粉狀顆粒的表面，細胞中的成分由於擴散作用迅速進入溶劑中。最終花青素從粉狀顆粒溶解於溶劑主體中。其中，花青素在所選溶劑中溶解度的大小以及向溶劑擴散的難易程度是影響提取率的兩個主要因素。而花青素在所選溶劑中的擴散速度又取決於固體顆粒大小、料液比、提取溫度等因素。花青素通常儲存於植物細胞的液泡內，而液泡膜和細胞膜產生的擴散阻力使得其浸提速率比較小。對原料進行諸如乾燥或粉碎之類的預處理，有助於植物細胞膜的破裂，溶劑也容易進入植物細胞內部直接溶解花青素，從而可以提高提取效率。在發明人給出的實驗中，以下參考文獻被引用
1楊東平，氮肥對小白菜生長及硝酸鹽積累的影響[J]，安徽農業科學，2010,38 (33) 18825-18827。2張德雙，張鳳蘭，餘陽俊，趙岫雲，於拴倉，徐家炳，紫色大白菜育種思路初探[J]，長江蔬菜，2008，lib :14-17 ；
3高彥祥，許正虹，食用天然色素安全性研究進展[J]，食品科學，2005，26 (Si) 158-162。4Alison Downham, Paul Collins. Colouring our foods in the last and next millennium[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2000, 35. 5 2 2 ο5陳鼎，夏春鏜，花青素類天然色素的光降解比較[J]，同濟大學學報(醫學版)， 2006,27 (5) :13-16，20。6嶽輝吉，朱傑.天然色素的超聲提取研究[J]，現代生物醫學進展，2006，6(5): 11-13。7陳耀兵，聖地紫羅蘭油菜栽培基質的選擇試驗[J]，湖北民族學院學報(自然科學版)，2006，24 (4) :324-327。8王華興，陳錦屏，趙麗華.山楂果實色素含量測定方法的研究[J]，中國果菜， 1996，(1) :23-25。9Creasy, L. L. The Role of Low Tempetature in anthocyanin synthesis in mclntosh apples. Proc. Amer. Soc. Hort. Sci. 1968(93): 716-724。10盧鈺，董現義，杜景平，李永強，王明林，花色苷研究進展[J]，山東農業大學學報(自然科學版)，2004，35 (2):315-320。11白逾，丁來欣，「勿忘我」花色素的提取及穩定性研究[J]，食品科技，2009，34 (3) :180-184。12雷然，莊華梅，付惠，苜蓿花色素的提取及性質研究[J]，雲南化工，2007，34 (3) :35-37,43。13胡曉丹，孫愛東，王彩霞，張德權，超聲波輔助提取紫蘇葉中花色素苷的工藝研究[J]，食品工業科技，2008，29 (6) 183-185，188。14劉超，紫甘薯花青素的提取及其穩定性和抗氧化性的研究[D]，長沙湖南農業大學，2008。1材料與方法 1. 1材料
北京好地種子有限公司銷售的「紫羅蘭」小白菜種子，其個體生長速度較慢，葉片正面紫色，背面綠色，葉脈紫色，葉柄翠綠。溫室中栽培，商品採收期採收葉片，-40°C下冷凍乾燥，磨碎後過40目篩，於密閉、乾燥、避光環境中保存備用。1. 2試驗方法
1. 2. 1花青素的提取
提取工藝的優化採用單因素試驗。單因素及其水平為 提取溫度(°C) :25、35、45、55、65、75 ； 料液比(g/mL) :1:5、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50 ； 提取時間(min) 1 min、5 min、15 min、30 min、45 min、60min ； 提取次數1、2、3、4次。經過不同的提取工藝提取後，離心(14000rpm, IOmin),取上清液過0. 45 μ m濾膜並定量稀釋後上樣測定。1. 2. 2光譜掃描確定花青素的特徵峰位及峰值
測定液用島津UV-2550紫外-可見分光光度計進行光譜掃描。花青素實際吸光度由以下公式(1)、(2)視情況擇一進行換算，提取液濃度由公式 (3)進行計算:
A= (Aa-Acn) -0. 1 (Acp-Acn)(1)
A=Aa-HiAcp(2)
提取液濃度(mg/mL) =AXMWXDf/ ( ε XL) (3)
式中A 花青素實際吸光度·Α 花青素特徵吸收峰值；Am 葉綠素特徵吸收谷值；Α。ρ 葉綠素特徵吸收峰值；m 幹擾係數，即葉綠素在花青素特徵吸收峰處的峰值與其本身的特徵吸收峰值之比；麗矢車菊素-3-葡萄糖苷的分子量，449. 2 ；DF 稀釋倍數；ε 矢車菊素-3-葡萄糖苷的摩爾消光係數，26900 ；L 比色皿光程，Icm0公式(1)在測定液中葉綠素含量較少時採用，公式(2)在測定液中葉綠素含量較多時採用[8_9]。每個處理3次重複，用鄧肯新復極差法進行差異顯著性分析。2結果與分析 2. 1提取劑的篩選
以10%濃度(體積分數，下同)的乙酸水、1%濃度的HCl-甲醇、1%濃度的HCl-乙醇和1% 濃度的HCl-丙酮為提取劑，25°C下浸提30min。提取的花青素光譜掃描結果如圖1所示，葉綠素在不同溶劑環境中的光譜如圖2所示，花青素實際吸光度如表1所示。表1 不同提取劑的花青素提取效果比較
飄·霞急___芘奮豪禱λ A子tt係數j A ι L................................................. 一-「I 纖？？ 爾水驗紅—0. 254XSHCl-Φ 653 1 0.5040. 226530 b I 0.5290.415iVKi-乙 B 紅S654 [ 0,4560. 22453 .n I 0.3840. 262ifflci-WR麵654 0. S0. 245.529, C 1 0,18 0.035
由圖1可以看出，4種提取劑只有10%濃度的乙酸水的提取液中沒有葉綠素的析出。通過提純紫色小白菜中的葉綠素，得出了葉綠素在1%濃度的HCl-甲醇、1%濃度的HCl-乙醇、 1%濃度的HCl-丙酮中的幹擾係數，利用公式(2)計算得出花青素的實際吸光度。在表1中， 不考慮測定環境的差異，以1%濃度的HCl-甲醇的特徵峰值為最高，以1%濃度的HCl-丙酮的特徵峰值為最低，幾乎為0。考慮到甲醇的毒性對該色素在食用天然色素方面的應用有很大限制，並且其葉綠素提取量太高，增加了進一步色素提純和精製的工作量，所以選擇10% 濃度的乙酸水作為提取劑。
2.2乙酸提取濃度的篩選
在 25°C下，設置 11 個乙酸濃度的梯度(％) :5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55 ；25°C 下分別提取30min，離心並過濾後取上清液，定量稀釋同時調整乙酸濃度統一為10%，平衡 2h後上樣測定。提取的花青素光譜掃描結果如圖3所示，花青素實際吸光度如表2所示。
表2 不同濃度乙酸的花青素提取效果比較
權利要求
1. 一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法，其特徵在於，該方法以紫色小白菜葉片為原料，經冷凍乾燥並粉碎，乙酸溶液萃取，高速離心，過濾，得到花青素提取液，具體包括下列步驟步驟一，將紫色小白菜葉片在-40°C下進行冷凍乾燥，乾燥後粉碎並過40目篩，得到紫色小白菜葉片凍乾粉；步驟二，將紫色小白菜葉片凍乾粉置於離心管中，以35%體積分數的乙酸溶液作為提取溶劑，在25°C環境下，浸提2次，每次提取的料液比為1:10，提取時間lmin;步驟三，每次的提取液於HOOOrpm下離心lOmin，取上清液過0. 45 μ m濾膜，即得到高濃度的花青素提取液；步驟四，兩次的花青素提取液單獨或合併後進行色素的濃縮和精製，即得純品。
全文摘要
本發明公開了一種從紫色小白菜葉片中提取花青素的方法，該方法以紫色小白菜葉片為原料，經冷凍乾燥並粉碎，以35%體積分數的乙酸為提取劑，25℃浸提兩次，能夠較充分的提出花青素。本發明提供的方法簡便易行，試驗條件無毒、溫和、能耗低；提取時間短；提取液花青素濃度高；提取劑篩選過程中充分考慮了紫色小白菜葉綠素高的特點，有效避開了葉綠素析出對花青素的幹擾，光譜掃描中沒有發現葉綠素的特徵峰。用於提取的溶劑安全無毒，有利於環境保護和色素在食品領域的推廣。
文檔編號C09B61/00GK102167691SQ20111006065
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者張魯剛, 李長新 申請人:西北農林科技大學