一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法
2024-02-06 14:36:15
一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法，包括以下步驟：1)紅繼木花紅色素濃縮液的製備：先從紅繼木花粉末中浸提出紅繼木花紅色素提取液，再對所述紅繼木花紅色素提取液進行濃縮，即製備出紅繼木花紅色素濃縮液；2)紅繼木花紅色素的純化：以大孔樹脂與活性炭作為複合吸附劑，對所述的紅繼木花紅色素濃縮液進行上柱吸附後，用洗脫劑進行洗脫，即得到純化後的紅繼木花紅色素層析液。本發明採用質量比為1:1的D101大孔樹脂與活性碳作為吸附劑，同時上柱吸附，對紅繼木花紅色素具有很好的吸附分離效果；由於活性炭價格便宜，雜質吸附能力大，在降低生產成本的同時又提高了產品純度。
【專利說明】一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色 素的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種純化紅色素的方法，尤其涉及一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸 附劑純化紅繼木花紅色素的方法。
【背景技術】
[0002] 色素根據來源的不同，可分為天然色素和合成色素。隨著許多研宄表明某些合成 色素對人體除一般毒性外，還有致突變與致癌性等其它有害作用，鑑於合成色素對人體所 存在的危害性，越來越多的人關注天然色素的開發與利用。天然色素不僅安全可靠、色澤自 然，而且有的還兼有營養和藥理作用，因而倍受人們的青睞，尤其近年來隨著綠色食品及天 然化妝品的日益推廣和大規模應用，開發和利用天然色素已成為全世界食品行業和化妝品 行業的熱點，應用安全天然無毒的天然色素代替合成色素已是大勢所趨。
[0003] 紅繼木，又名紅花繼木，別名紅桎木、紅繼花，為金縷梅科常綠灌木或小喬木，主要 分布於長江中下遊以南地區和印度北部。紅繼木花紅、葉紅、根紅，目前主要做綠化觀賞， 被園藝界稱為全能綠化觀賞品種，可觀葉、觀花、賞形，花盛開時豔麗奪目，一年內能多次開 花，適應性、萌發力強，是常見的園藝栽培植物。紅繼木花與葉都含有豐富的天然紅色素，是 很好的天然色素資源，尤其以花中紅色素含量最多，紅繼木的紅色素屬於花青素類色素，花 青素自然狀態下多以花色苷的形式存在。
[0004] 文獻報導紅繼枝條中含有鞣質，種子中含多種脂肪酸，花中含異槲皮苷和紅色素， 葉中含鞣質、還原糖、苷類、黃酮類、酚類物質及有機酸類，紅繼木花、根、葉均可做藥用，有 抗菌消炎、止血活血、解熱止痛、抗氧化等多種功效，湘西民間也有紅繼木藥用偏方。目前 的研宄已表明紅繼木紅色素具有較強的抗菌和抗氧化等作用，除可用於開發抗菌消炎藥物 夕卜，還可用作食品的抗菌防腐劑和增色劑，指甲油及口紅等化妝品的原料及其他產品的添 加劑，有文獻報導經小白鼠毒性實驗表明紅繼木的紅色素無毒性，紅繼木紅色素不僅無毒 無誘變作用，而且具有治療特性，紅繼木紅色素是天然色素的優良原料，有廣闊的開發和利 用前景，因此合理開發紅繼木花紅色素對保障消費者健康，促進食品工業及化妝品工業的 發展，對開發利用天然色素的研宄具有重要意義。
[0005] 在開發利用天然色素時，為了得到純度較高的產品，需要對色素粗製品進行進一 步的純化。天然色素分離純化大致可分為溶劑萃取法、大孔樹脂法、離子交換樹脂法、氧化 鋁法和矽膠法等。目前這些技術方法基本上是用單一的技術方法或單一吸附固定相進行色 素分離純化，因而存在色素產品純度低等缺點，還需要用其它技術方法進行進一步分離純 化，工藝複雜，生產周期長，成本高。
【發明內容】
[0006] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種利用大孔樹脂-活性 炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法。
[0007] 本發明提出的技術方案為：
[0008] -種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法，包括以下步 驟：
[0009] 1)紅繼木花紅色素濃縮液的製備：先從紅繼木花粉末中浸提出紅繼木花紅色素 提取液，再對所述紅繼木花紅色素提取液進行濃縮，即製備出紅繼木花紅色素濃縮液； [0010] 2)紅繼木花紅色素的純化：以大孔樹脂與活性炭作為複合吸附劑，對所述的紅繼 木花紅色素濃縮液進行上柱吸附後，用洗脫劑進行洗脫，即得到純化後的紅繼木花紅色素 層析液。
[0011] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，大孔樹脂為DlOl大孔 樹脂；所述DlOl大孔樹脂與活性炭作為複合吸附劑時的質量比為1 : 1。
[0012] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，複合吸附劑分為兩層， 上層為活性炭，下層為大孔樹脂；大孔樹脂與活性炭上柱前需進行預處理；所述大孔樹脂 的預處理為先用蒸餾水洗去懸浮顆粒，再用95 %乙醇浸泡24小時，最後用蒸餾水洗滌；所 述活性炭的預處理為先對活性炭進行120°C的烘烤處理2小時，冷卻後再用蒸餾水浸泡24 小時以上，最後用水反覆洗滌直至洗滌水透明無色、無微細顆粒。
[0013] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，每克複合吸附劑吸附 紅繼木花紅色素濃縮液的體積為0. 5ml?2. 0ml。
[0014] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，紅繼木花紅色素濃縮 液的PH為1?7 ;對紅繼木花紅色素濃縮液進行吸附時的流速為10?60滴/min。
[0015] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，每克複合吸附劑吸附 紅繼木花紅色素濃縮液的體積為0. 5ml ;紅繼木花紅色素濃縮液的PH = 7 ;對紅繼木花紅 色素濃縮液進行吸附時的流速為60滴/min。
[0016] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，洗脫劑為乙醇溶液；所 述乙醇溶液的濃度為20%?80%。
[0017] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，洗脫劑洗脫時的流速 為20?80滴/min ;洗脫劑的PH為1?7。
[0018] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟2)中，洗脫劑為40%的乙醇 溶液，洗脫劑洗脫時的流速為40滴/min ;洗脫劑的PH = 5 ;洗脫劑的體積為6倍樹脂床體 積。
[0019] 上述純化紅繼木花紅色素的方法，優選的，所述步驟1)中，紅繼木花紅色素提 取液的製備過程為：先稱取紅繼木花粉末，再按紅繼木花粉末與30%草酸的料液比為 lg: IOml的量，將紅繼木花粉末浸泡在30 %的草酸中30min，再在30°C下超聲提取2次，每 次提取40min，即製備出紅繼木花紅色素提取液；紅繼木花紅色素濃縮液中每毫升濃縮液 含有紅繼木花粉0. 42g。
[0020] 大孔吸附樹脂是一種具有大孔結構的有機高分子共聚體，是一類人工合成的有機 高聚物吸附劑，因其具有多孔性結構而具有篩選性，又可通過表面吸附、表面電性或形成氫 鍵而具有吸附性，大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原理相結合的分離色素材料。大孔吸附 樹脂的吸附實質為一種物體高度分散或表面分子受作用力不均等而產生的表面吸附現象， 這種吸附性能是由於範德華引力或生成氫鍵的結果；同時由於大孔吸附樹脂的多孔結構使 其對分子大小不同的物質具有篩選作用。通過上述這種吸附和篩選原理，有機化合物根據 吸附力的不同及分子量的大小，大孔吸附樹脂從溶液中有選擇地吸附有機物質，在大孔吸 附樹脂上經一定溶劑洗脫而達到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。
[0021] 活性炭是一種多孔性的含炭物質，它具有高度發達的孔隙構造，活性炭的多孔結 構為其提供了大量的表面積，能與溶液中物質充分接觸，從而賦予了活性炭所特有的吸附 性能，使其非常容易達到吸收收集雜質的目的，活性炭的吸附除了物理吸附，還有化學吸 附，活性炭是一種優良的吸附劑，它對非極性物質等雜質有很強的吸附能力，活性炭一般 在酸性溶液中比在鹼性溶液中吸附率高；同時它還能分離純化色素，其吸附原理是由於大 多數色素具有共扼雙鍵結構，易吸附，並且活性炭還有助濾作用。顆粒活性炭有一定的機械 強度和粒徑規格，其內部有大量的微孔和空隙，表面積可達200-500m 2/g。
[0022] 與現有技術相比，本發明的優點在於：
[0023] 1)本發明採用質量比為1:1的DlOl大孔樹脂與活性碳作為吸附劑，同時上柱吸 附，對紅繼木花紅色素具有很好的吸附分離效果；
[0024] 2)本發明使用的活性碳價格便宜，雜質吸附能力大，因而降低了大孔樹脂的用量， 同時提高了對雜質的去除能力，在降低生產成本的同時又提高了產品純度；
[0025] 3)本發明提供了一種綠色環保、低成本、高純度的分離純化新技術，為紅繼木花 紅色素的研宄與開發提供新的分離純化最優工藝條件，具有積極的意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明實施例1吸附劑吸附量對吸附效果的影響比較圖。
[0027] 圖2為本發明實施例2上柱液PH對吸附效果的影響比較圖。
[0028] 圖3為本發明實施例3上柱液流速對吸附效果的影響比較圖。
[0029] 圖4為本發明實施例4洗脫劑PH對洗脫效果的影響比較圖。
[0030] 圖5為本發明實施例5洗脫劑濃度對洗脫效果的影響比較圖。
[0031 ] 圖6為本發明實施例6洗脫劑體積對洗脫效果的影響比較圖。
[0032] 圖7為本發明實施例7洗脫劑流速對洗脫效果的影響比較圖。
【具體實施方式】
[0033] 為了便於理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明作更全 面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體的實施例。
[0034] 除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義 相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明 的保護範圍。
[0035] 實施例1 :
[0036] 一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法，包括以下步 驟：
[0037] 先稱取紅繼木花粉末，再按紅繼木花粉末與30 %草酸的料液比為lg:10ml的 量，將紅繼木花粉末浸泡在30 %草酸中30min，再在30°C下超聲提取2次，每次超聲提取 40min，即製備出紅繼木花紅色素提取液；再利用旋轉蒸發儀對紅繼木花紅色素提取液進行 濃縮，使獲得的紅繼木花紅色素濃縮液中每毫升濃縮液含有紅繼木花粉0. 42g。
[0038] 對DlOl大孔樹脂進行預處理：先用蒸餾水洗去懸浮顆粒，再用95%乙醇浸泡24 小時，最後用蒸餾水洗滌到清澈。
[0039] 對活性炭進行預處理：先對活性炭120°C烘烤處理2小時，冷卻後再用蒸餾水浸 泡24小時，最後用水反覆洗滌直至洗滌水透明無色、無微細顆粒。
[0040] 取四根層析柱，每根層析柱分別加入預處理後的5g DlOl大孔樹脂與5g活性炭 (D101大孔樹脂加在層析柱下部，活性炭加在DlOl大孔樹脂上部）。分別取紅繼木花紅色 素濃縮液5ml、10ml、15ml和20ml，均稀釋至20ml，調節PH，使PH值為3 ;然後分別上柱，以 60滴/min的流速反覆動態吸附4次，再分別用30ml、PH = 5、40%的乙醇以40滴/min的 流速進行洗脫，即得到純化後的紅繼木花紅色素層析液。
[0041] 取上柱液（上柱時的紅繼木花紅色素濃縮液）以60滴/min流速反覆動態吸附4 次後的流出液定容至50ml，測定每根層析柱的流出液在波長為520nm下的吸光度，其結果 如圖1及表1所示（下表中的"吸附量"是指：lg吸附劑吸附紅繼木花紅色素濃縮液的體 積）。
[0042] 表1吸附量對流出液吸光度的影響
[0043]
【權利要求】
1. 一種利用大孔樹脂-活性炭複合吸附劑純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於， 包括以下步驟： 1) 紅繼木花紅色素濃縮液的製備：先從紅繼木花粉末中浸提出紅繼木花紅色素提取 液，再對所述紅繼木花紅色素提取液進行濃縮，即製備出紅繼木花紅色素濃縮液； 2) 紅繼木花紅色素的純化：以大孔樹脂與活性炭作為複合吸附劑，對所述的紅繼木花 紅色素濃縮液進行上柱吸附後，用洗脫劑進行洗脫，即得到純化後的紅繼木花紅色素層析 液。
2. 如權利要求1所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，大孔 樹脂為D101大孔樹脂；所述D101大孔樹脂與活性炭作為複合吸附劑時的質量比為1 : 1。
3. 如權利要求2所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，複合 吸附劑分為兩層，上層為活性炭，下層為大孔樹脂；大孔樹脂與活性炭上柱前需進行預處 理；所述大孔樹脂的預處理為先用蒸餾水洗去懸浮顆粒，再用95 %乙醇浸泡24小時，最後 用蒸餾水洗滌；所述活性炭的預處理為先對活性炭進行120°C的烘烤處理2小時，冷卻後再 用蒸餾水浸泡24小時以上，最後用水反覆洗滌直至洗滌水透明無色、無微細顆粒。
4. 如權利要求3所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，每克 複合吸附劑吸附紅繼木花紅色素濃縮液的體積為〇. 5ml?2. Oml。
5. 如權利要求4所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，紅繼 木花紅色素濃縮液的PH為1?7 ;對紅繼木花紅色素濃縮液進行吸附時的流速為10?60 滴 /min〇
6. 如權利要求5所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，每克 複合吸附劑吸附紅繼木花紅色素濃縮液的體積為〇. 5ml ;紅繼木花紅色素濃縮液的PH = 7 ; 對紅繼木花紅色素濃縮液進行吸附時的流速為60滴/min。
7. 如權利要求6所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，洗脫 劑為乙醇溶液；所述乙醇溶液的濃度為20%?80%。
8. 如權利要求7所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，洗脫 劑洗脫時的流速為20?80滴/min ;洗脫劑的PH為1?7。
9. 如權利要求8所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟2)中，洗脫 劑為40%的乙醇溶液，洗脫劑洗脫時的流速為40滴/min ;洗脫劑的PH = 5 ;洗脫劑的體積 為6倍樹脂床體積。
10. 如權利要求1?9任一項所述純化紅繼木花紅色素的方法，其特徵在於：所述步驟 1)中，紅繼木花紅色素提取液的製備過程為：先稱取紅繼木花粉末，再按紅繼木花粉末與 30%草酸的料液比為lg: 10ml的量，將紅繼木花粉末浸泡在30%的草酸中30min，再在30°C 下超聲提取2次，每次提取40min，即製備出紅繼木花紅色素提取液；紅繼木花紅色素濃縮 液中每毫升濃縮液含有紅繼木花粉〇. 42g。
【文檔編號】C09B61/00GK104497632SQ201410804194
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月22日 優先權日:2014年12月22日
【發明者】舒孝順, 張豪, 朱城城 申請人:長沙理工大學