一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝的製作方法

2023-06-25 07:13:46

專利名稱：一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種紫甘薯花色苷的提取方法，屬於天然食用色素的提取技術領域。 涉及以冷凍紫甘薯為原料，採用α-澱粉酶和果膠酶進行雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝。
背景技術：
20世紀初，隨著毒理及生物學研究的不斷深入，發現合成食用色素中，多數種類對人體都會產生不同程度的傷害，甚至具有致癌、致畸變等毒性作用，其中以偶氮類的致癌作用最明顯。相較之下，天然食用色素不僅無毒副作用、色澤自然且兼具藥用功效，因此日益受到人們的推崇。天然食用色素種類繁多，其中備受人們關注，應用廣泛的紅紫色系列主要包括辣椒紅素、紅曲紅素、焦糖色素以及花色素等。花色素是一類廣泛存在於自然界植物中的水溶性色素，屬於類黃酮化合物。在自然狀態下，通常與糖通過糖苷鍵結合形成糖苷，稱為花色苷。因其安全、色澤鮮亮自然、無特殊氣味兼具抗氧化、保護肝臟等保健功效，受到廣泛關注，現已投入工業化生產。紫甘薯，花色苷含量高，易栽培，產量高，已成為獲取天然花色苷的理想作物。因此，紫甘薯中花色苷的開發和利用成為一大研究熱點。近年來，對紫甘薯花色苷提取方法的研究很多，包括溶劑提取法、發酵法、酶解法等。申請公布號CN 101735646 Α(申請號20091(^63045. 7)的中國專利文獻公開了一種紫甘薯花色苷的分離提取方法將新鮮紫甘薯清洗後打漿破碎；然後放入酸性乙醇水溶液中，採用超聲波輔助浸提；浸提液經過濾、減壓濃縮後，採用非極性大孔吸附樹脂NKA吸附，用水洗雜，用酸性乙醇水溶液洗脫；洗脫液濃縮乾燥得紫甘薯花色苷產品。申請公布號 CN 101735644 A (申請號200910234497. 2)的中國專利文獻公開了一種紫甘薯花色苷的提取方法。將紫甘薯進行微波烘烤置熟後，然置於酸性電解水中反覆勻漿萃取，再經過濾、 分離和乾燥處理，製成花色苷粉末。公開號CN 10i;343298A (申請號200810054180. 6)的中國專利文獻涉及一種陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的制各方法，主要技術特點是以紫甘薯花色苷的一次精製產品作為原料，一次精製產品用陽離子交換樹脂吸附、除雜、洗脫，冷凍乾燥的方法獲得二次精製紫甘薯花色苷產品。但包括上述專利文獻在內的現有的提取方法都存在各自的缺點，例如，酸化水溶液提取法會造成大量的廢酸液排放，汙染環境；發酵法工藝複雜，生產成本高，不利於大規模工業生產；單一酶提取法，提取效率低，產品色價很難提高，其提取率和產品色價都相對較低。本專利方法是對現有的提取方法研究比較後，得到的色素含量和色價都較高的提取方法。

發明內容
本發明的目的在於避免上述提取方法中的不足之處，採用經濟、安全、高效、無汙染的提取方法從紫甘薯中提取花色苷，充分利用紫甘薯資源，為食用色素行業提供一種新型的提取工藝。本發明的目的可以通過以下措施來達到
一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，是以冷凍紫甘薯為原料，經雙酶法製得紫甘薯酶解液，之後用大孔樹脂純化，得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。前面所述的工藝，優選的方案在於所述的雙酶法為依次使用α -澱粉酶和果膠酶進行酶解。前面所述的工藝，優選的方案在於所述的雙酶法具體步驟如下
(1)冷凍紫甘薯去皮破碎，與水混合得混合液，加入異Vc鈉、檸檬酸，護色4(T60min；
(2)經糊化、打漿，調節pH至4.5^5. 5，加入α -澱粉酶酶解後，再加入果膠酶繼續酶解 2 2. 5h ；
(3)離心(優選的離心轉速為4000r/min)2(T30min，90 95°C條件下滅酶l(T20min ；
(4)冷卻後將pH調至2 3，製得紫甘薯酶解液。前面所述的工藝，優選的方案在於所述的步驟(1)按料水比1:14 16 (優選 1:14. 5-15. 5)的比例將冷凍紫甘薯與水混合，得混合液。前面所述的工藝，優選的方案在於所用異Vc鈉的用量為混合液質量的0. Γ0. 2% (優選0. 12 0. 16%)，所用檸檬酸的用量為混合液質量的0. 4 0. 5% (優選0. 42、. 46%)。前面所述的工藝，優選的方案在於步驟(2)中所述的糊化條件為於7(T76°C (優選 72-750C )下糊化 5 IOmin (優選 6-8min)0前面所述的工藝，優選的方案在於步驟(2)中所述的α -澱粉酶的規格為4、/ g，在4(T55°C下酶解廣1. 5h後，再加入果膠酶繼續酶解，所用果膠酶的規格為5 15U/g。前面所述的工藝，優選的方案在於所述大孔樹脂純化使用AB-8型大孔樹脂進行純化。前面所述的工藝，優選的方案在於所述大孔樹脂純化具體步驟是將紫甘薯酶解液濃縮，採用AB-8型大孔樹脂上樣，用乙醇解析，解析液經濃縮後得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。前面所述的工藝，優選的方案在於所述大孔樹脂純化具體步驟是將紫甘薯酶解液濃縮至花色苷濃度為0. 2 0. :3mg/mL，採用AB-8型大孔樹脂，以廣2 mL/min的流速上樣，用乙醇(優選使用PH為3、質量濃度為6(Γ70%的乙醇)以纊3 mL/min流速進行解析， 解析液經濃縮後得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。本發明涉及一種天然紫甘薯花色苷的酶法提取工藝，其特徵是以冷凍紫甘薯為原料，經去皮破碎、護色糊化、打漿後、調至適宜PH及溫度，依次加入α -澱粉酶，果膠酶進行酶解，酶解液經離心、滅酶、純化、濃縮等工藝，得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。本發明工藝流程簡單，成本低，最終產品澄清透明，無薯味，純度高，易於保存，色價可達50。是一種良好的天然食用色素產品。本發明與現有的紫甘薯花色苷提取工藝相比有如下優點
1.工藝簡便採用α-澱粉酶和果膠酶進行雙酶法提取工藝，雖然兩種酶各自最適的酶解條件不同，但經研究得到了雙酶法酶解的適中條件，使工藝大大簡化，便於工業化生產。2.安全無汙染採用水作為提取溶劑，避免了有機溶劑對花色苷結構的破壞，而且減少了廢液排放帶來的環境汙染。3.產品色價高本發明創新的採用了雙酶法提取紫甘薯中的花色苷，解決了單一酶法提取率和產品色價都相對較低的問題。


圖1為實施例1所得紫甘薯花色苷的紫外光譜圖。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖詳細說明本發明的技術方案，但保護範圍不被此限制。實施例中所用設備或原料皆可從市場獲得，比如所用α-澱粉酶購自北京奧博星生物技術有限責任公司，果膠酶購自帝斯曼食品有限公司。所用異Vc鈉購自江西省德興市百勤異Vc 鈉有限公司、檸檬酸自天津博迪化工股份有限公司，所用ΑΒ-8型大孔樹脂為上海藍季科技發展有限公司提供。參照王智勇(《紫甘薯色素提取純化工藝及性質研究》西南大學碩士學位論文 2008)的方法，對各實施例所得產品的花色苷含量和得率進行測定，得到的計算公式如下， 花色苷含量C=26. 201Α+0. 0301，R2=O. 9985 ；花色苷得率:W (mg/g)=CX VX 1(Γ3/Μ，式中 C為花色苷含量，μ g/mL ；V為樣液總體積，mL ；M為紫甘薯取樣量，g。參照楊朝霞(《紫甘薯花色苷提取純化工藝研究及組分分析》青島大學碩士學位論文2004)的方法，對產品色價進行測定，公式如下色價=(Α/Μ) XK，式中A為吸光度值； M為樣品質量，g;K為稀釋倍數。實施例1 一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，是以冷凍紫甘薯為原料，經雙酶法製得紫甘薯酶解液，之後用大孔樹脂純化，得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。所述的雙酶法為依次使用α-澱粉酶和果膠酶進行酶解。所述大孔樹脂純化使用ΑΒ-8型大孔樹脂進行純化。具體步驟是
雙酶法提取工藝為選用凍藏的無病蟲害及腐爛的紫甘薯，洗淨後解凍，去皮破碎後， 按料水比為1:14混合得到混合液，向混合溶液中加入佔總重0. 1%的異Vc鈉、0. 4%的檸檬酸，護色40min ；將原料置於70°C條件下糊化5min ；打漿後，將料液調至酶解所需pH4. 5，加入4 6U/g的α -澱粉酶，在40°C條件下，酶解lh，再加入5 15U/g的果膠酶繼續酶解2h。 酶解後在4000r/min轉速下，離心20min後，在90°C條件下，滅酶IOmin。冷卻後，將酶解液 pH調至2。大孔樹脂純化工藝為
酶解液經減壓蒸餾，濃縮至花色苷濃度0. 2mg/mL,採用AB-8型大孔樹脂進行純化，以 1 mL/min流速上樣，吸附飽和後，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液(pH=3)洗去極性較大的雜質後，用PH 3、質量濃度為60%的乙醇，以2 mL/min流速進行解析。解析液經濃縮後得到高純度、高色價的紫甘薯花色苷濃縮液。最終產品色價為51. 23，花色苷濃度為14. 92mg/ml，得率為2. 08mg/g。圖1為所得紫甘薯花色苷的紫外光譜圖，採用TU-1900雙光束紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)，由此可見，紫甘薯花色苷在^7nml98nm (苯甲醯基組成的交叉共軛體系)和326rniT334nm (桂皮醯基組成的交叉共軛體系)處分別有一個吸收
5峰，證明花色苷的醯基結構未被破壞。實施例2 —種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，基本步驟可參照實施例1，但與之不同的是
雙酶法提取工藝為選用凍藏的無病蟲害及腐爛的紫甘薯，洗淨後解凍，去皮破碎後，按料水比為1 16混合，向溶液中加入佔溶液總重0. 2%的異Vc鈉、0. 5%的檸檬酸，護色60min;將原料置於76°C條件下糊化IOmin ；打漿後，將料液調至酶解所需pH5. 5，加入 4 6U/g的α -澱粉酶，在條件下，酶解1. 5h，再加入5 15U/g的果膠酶繼續酶解2. 5h。 酶解後在4000r/min轉速下，離心30min後，在95°C條件下，滅酶20min。冷卻後，將酶解液 pH調至3。大孔樹脂純化工藝為
酶解液經減壓蒸餾，濃縮至花色苷濃度0. 3mg/mL,採用AB-8型大孔樹脂進行純化，以 2 mL/min流速上樣，吸附飽和後，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液(pH=3)洗去極性較大的雜質後，用PH 3、質量濃度為70%乙醇，以3 mL/min流速進行解析。解析液經濃縮後得到高純度、高色價的紫甘薯花色苷濃縮液。最終產品色價為51. 32，花色苷濃度為15. 01mg/ml，得率為2. 22mg/g。實施例3 —種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，基本步驟可參照實施例1，但與之不同的是
雙酶法提取工藝為選用凍藏的無病蟲害及腐爛的紫甘薯，洗淨後解凍，去皮破碎後， 按料水比為1:14. 5混合，向溶液中加入佔溶液總重0. 1 的異Vc鈉、0.似％的檸檬酸，護色 50min ；將原料置於72°C條件下糊化6min ；打漿後，將料液調至酶解所需pH5. 0，加入4 6U/ g的α -澱粉酶，在45°C條件下，酶解1. 2h，再加入5 15U/g的果膠酶繼續酶解2. 2h。酶解後在4000r/min轉速下，離心25min後，在92°C條件下，滅酶15min。冷卻後，將酶解液pH 調至2. 5。大孔樹脂純化工藝為
酶解液經減壓蒸餾，濃縮至花色苷濃度0. 25mg/mL，採用AB-8型大孔樹脂進行純化， 以1.5 mL/min流速上樣，吸附飽和後，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液(pH=3)洗去極性較大的雜質後，用PH 3、65%乙醇，以2. 5 mL/min流速進行解析。解析液經濃縮後得到高純度、 高色價的紫甘薯花色苷濃縮液。最終產品色價為51. 31，花色苷濃度為14. 98mg/ml，得率為2. 33mg/go實施例4 一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，基本步驟可參照實施例1，但與之不同的是
雙酶法提取工藝為選用凍藏的無病蟲害及腐爛的紫甘薯，洗淨後解凍，去皮破碎後， 按料水比為1:15. 5混合，向溶液中加入佔溶液總重0. 16%的異VdLO. 46%的檸檬酸，護色 45min ；將原料置於75°C條件下糊化Smin ；打漿後，將料液調至酶解所需pH5. 5，加入4 6U/ g的α -澱粉酶，在50°C條件下，酶解1. 5h，再加入5 15U/g的果膠酶繼續酶解2.證。酶解後在4000r/min轉速下，離心30min後，在92°C條件下，滅酶15min。冷卻後，將酶解液pH 調至3。大孔樹脂純化工藝為
酶解液經減壓蒸餾，濃縮至花色苷濃度0. ^mg/mL，採用AB-8型大孔樹脂進行純化，以1.8 mL/min流速上樣，吸附飽和後，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液(pH=3)洗去極性較大的雜質後，用PH 3、68%乙醇，以2. 8 mL/min流速進行解析。解析液經濃縮後得到高純度、 高色價的紫甘薯花色苷濃縮液。 最終產品色價為51. 52，花色苷濃度為15. (Mmg/ml，得率為2. ^mg/g。
權利要求
1.一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，其特徵在於以冷凍紫甘薯為原料，經雙酶法製得紫甘薯酶解液，之後用大孔樹脂純化，得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的雙酶法為依次使用α-澱粉酶和果膠酶進行酶解。
3.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於所述的雙酶法具體步驟如下(1)冷凍紫甘薯去皮破碎，與水混合得混合液，加入異Vc鈉、檸檬酸，護色4(T60min；(2)經糊化、打漿，調節pH至4.5^5. 5，加入α -澱粉酶酶解後，再加入果膠酶繼續酶解 2 2. 5h ；(3)離心(優選的，離心轉速為4000r/min)2(T30min，90 95°C條件下滅酶l(T20min ；(4)冷卻後將pH調至2 3，製得紫甘薯酶解液。
4.根據權利要求3所述的工藝，其特徵在於所述的步驟(1)按料水比1:14 16(優選 1:14. 5-15. 5)的比例將冷凍紫甘薯與水混合，得混合液。
5.根據權利要求3所述的工藝，其特徵在於所用異Vc鈉的用量為混合液質量的0. Γ0. 2% (優選0.12、. 16%)，所用檸檬酸的用量為混合液質量的0.4 0.5% (優選 0. 42、. 46%) ο
6.根據權利要求3所述的工藝，其特徵在於步驟(2)中所述的糊化條件為於7(T76°C (優選72-75°C )下糊化5 IOmin (優選6_&ι η)。
7.根據權利要求3所述的工藝，其特徵在於步驟(2)中所述的α-澱粉酶的規格為4 6U/g，在4(T55°C下酶解廣1.證後，再加入果膠酶繼續酶解，所用果膠酶的規格為5 15U/ g°
8.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述大孔樹脂純化使用AB-8型大孔樹脂進行純化。
9.根據權利要求8所述的工藝，其特徵在於所述大孔樹脂純化具體步驟是將紫甘薯酶解液濃縮，採用AB-8型大孔樹脂上樣，用乙醇解析，解析液經濃縮後得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。
10.根據權利要求9所述的工藝，其特徵在於所述大孔樹脂純化具體步驟是將紫甘薯酶解液濃縮至花色苷濃度為0. 2 0. :3mg/mL，採用AB-8型大孔樹脂，以廣2 mL/min的流速上樣，用乙醇(優選使用PH為3、質量濃度為6(Γ70%的乙醇)以纊3 mL/min流速進行解析，解析液經濃縮後得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。
全文摘要
本發明公開了一種雙酶法提取紫甘薯花色苷的工藝，是以冷凍紫甘薯為原料，經雙酶法製得紫甘薯酶解液，之後用大孔樹脂純化，得到高純度的紫甘薯花色苷濃縮液。本發明工藝流程簡單，成本低，最終產品澄清透明，無薯味，純度高，易於保存，色價相對較高。
文檔編號C09B61/00GK102337043SQ20111027783
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者尹花仙, 湯海賓, 申京宇, 鮑誠 申請人:煙臺大學