CN101311225A - 蔓箐色素提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了蔓箐色素提取方法，以鲜蔓箐根块为原料，乙醇浸泡、液态粉碎、固液分离、减压蒸馏浓缩干燥一步完成、减压蒸馏减压至≤1000Pa、控温≤50℃，减压蒸馏过程回收乙醇，蒸干水分全过程避免加热影响，达到提取的蔓箐红色素色泽艳丽并且保留该天然产物的生物活性的目的。

Description

蔓箐色素提取方法

技术领域

本发明涉及天然色素提取工艺，特别是蔓箐色素提取方法。

技术背景

蔓箐(Brassica campetris L.ssp.ropiera.英文名：Turnip)属十字花科芸苔种蔓箐亚种，是食疗兼优的，具有悠久的民间蔬菜类植物，在我国的云南省滇西北地区是传统的奄制菜肴，蔓箐根硕大，呈玫瑰红色，颜色艳丽，是优质天然食用色素。

食用色素是非常重要的食品工业原料，早期的色素来源于植物、动物和矿质原料，在20世纪初期仍然在食品中使用，但生产商在经济利益的驱使下逐渐将它们淘汰了。化学合成色素的生产工艺简单，价格低廉，染色性能非常理想，并且用量小，不会对食物产生不良风味。但随着合成色素使用量的增长。安全问题逐渐引起人们的关注。结果世界各国出台了许多法规，如美国批准的合成色素从700种锐减到7种。然而，食品搀假仍然持续了许多年。它们与近年来对食品色素和健康持异议的新闻媒体，共同促进了消费者对食物中色素添加剂的关注。对目前的食品色素市场规模还没有可靠的统计数字，但大体估计全世界每年有9.4亿美元的贸易额。各部分所占份额为：合成色素4亿美元，天然色素2.5亿美元，天然来源色素1.89亿美元，焦糖色素1亿美元。消费者的压力、社会的变迁和技术的进步极大地促进了食品加工业的发展，同时全面带动了食品色素市场。随着消费者对纯天然食品的兴趣日益增加，天然色素在市场上的份额迅速增加。据预测。在未来的几年天然色素每年将以5～10％的速度增加。安全食用合成色素也会稳定增加，但年增长率在3～5％之间。我国已批准允许使用的食品色素有65种，其中植物提取物48种[刘连芳.中国食品添加剂的新品种、新进展[J]食品工业科技.1999，(3)]。

随着食用色素的市场需求增加，天然色素技术不断涌现，但是现有的技术仍然存在一定的缺陷，如，专利公报公开200410065617.8《火龙果果肉、果皮中提取水溶性红色素的方法》该方法通过在-18℃～-23℃低温冻结使细胞壁涨破之后室温解冻，压碎、离心分离得分离液，将渣再用乙醇浸出提取液，合并分离液和提取液，然后采用蒸馏浓缩至浓缩的含胶色素浓缩液，再进一步添加乙醇脱胶，反渗透去除水分，干燥得产品。该技术的缺陷是，所给出的去除水分工序，采用反渗透，反渗透步骤并不能去除水分，反渗透***的工作液最少需要含水70％才有可能在流体泵的推力下流动。发明专利公报公开的02117769.4《紫草红色素的提取方法》该方法使用二氧化碳为溶媒，通过超临界高压萃取釜***萃取，该方法虽然可以获得纯度较高的紫草色素，但是其缺陷是，二氧化碳溶媒仅适用脂溶性成分的萃取，对于水溶性成分无法提取出来，其次是，在15～20Mpa的高压操作安全生产有一定威胁。专利公报公开的98112151.9《一种利用红心箩卜提取食用箩卜红色素的方法》该方法采用盐酸溶液浸提，然后通过采用树脂吸附，再通过减压浓缩，喷雾干燥得到产品。该方法的缺陷是采用盐酸溶液浸提的废水对环境影响，其次树脂吸附过程不可避免树脂脱落对食用色素的污染，研究表明，大空树脂在应用中的问题主要表现在，大孔树脂为苯乙烯骨架型树脂，致孔剂为烷烃类，其残留物和裂解产物苯、甲苯、苯乙烯、二苯乙烯、烷烃类等对人体有害物质[曾常荣，中药提取物中的大孔树脂残留物限量检查研究，中国中药杂志，2004，29(6)]。喷雾干燥的过程是富氧和高温工艺，对色素产生催氧化影响。专利公报公开的00105615.8《从紫草中提取天然红色素的方法》该方法采用正乙烷或丙酮、石油醚、乙酸乙酯有机溶剂浸提，该方法的缺陷是所采用溶媒在产品中残留不可避免，其次是这些低沸点溶剂在生产工艺中回收极为困难，对环境造成影响。专利公报公开的97115187.3《天然紫草色素的制备方法》该方法采用正乙烷为溶媒浸提，然后将提取液减压浓缩回收一部分溶剂，为了获得干燥固体，该方法还需要添加乳化剂吐温80(Tween80)玉米糊精为赋形剂调成溶液再使用喷雾干燥。该方法的缺陷是，残留提取溶剂和乳化剂在色素产品中，存在一定的毒副作用，喷雾干燥的富氧工序对色素存在氧化降低色价、和添加玉米糊精导致色素含量降低等问题。专利公报公开的92104644.8《辣椒红色素的提取方法》该工艺采用Na₂S₂O₅和Na₂Cl的丙酮溶液提取，该工艺的主要缺陷是有毒溶剂丙酮的残留。专利公报公开的90101859.7《一种天然食用红色素及其生产工艺》该方法以杨树花为原料，使用乙醇为提取溶剂，将提取液采用减压浓缩，然后再采用喷雾干燥，为了避免喷雾干燥富氧环境的氧化问题，该方法还给出了，真空度为600mmHg～700mmHg，温度30℃～50℃的干燥箱中干燥，根据水分的蒸发压力与蒸发温度的性质，水在温度30℃～50℃的环境下的饱和蒸气压是31.82mmHg和92.51mmHg[金国淼主编，干燥设备，化工出版社，北京，2002]，该方法给出的条件是无法达到干燥的目的。专利公报公开的96100493.2《从心里美箩卜中提取紫色素的方法》该方法采用打浆、榨汁、压滤、煎煮、过滤、冷冻干燥，纯化工艺采用采用氯仿和异戊醇混合液萃取。该工艺的缺陷是，在未采取氧隔离措施条件下的工艺步骤使色素成分在有氧环境下氧化失去天然色泽，尤其是煎煮工序问题优为突出。其次，该工艺还使用了有毒溶剂，有毒溶剂的残留，对食品应用安全存在隐患。专利公报公开的02133563.x《一种精制食用天然红花黄色素的制备方法》该方法采用柠檬酸钠及醋酸调整溶媒的pH，使溶媒呈酸性，为避免提取过程高温的影响，该方法给出了相对较低的提取温度(在60℃恒温下)，但是该方法的最后干燥仍然使用了需要高温蒸发的喷雾干燥工艺，喷雾干燥需要在150℃以上的进风温度，在高温和大气条件下的催氧化问题对红花色素的氧化变性和失去活性都有一定影响。

天然色素特别是具有生物活性的品种，大多数是酚类物质，以玫瑰花色素为例，玫瑰花红色素与中性醋酸盐混合产生蓝色沉淀，表明该色素含酚基物质，氯化铁显色实验显色素溶液颜色振荡后变成黄褐色，表明色素中含有酚羟基。盐酸-镁粉反应；在玫瑰花瓣红色素提取液加入少量镁粉，振荡后，再加入几滴盐酸，色素溶液产生气泡，颜色变深。若不加镁粉，只加盐酸则无气泡产生，表明该色素属黄酮类化合物，能在盐酸-镁粉作用下被H₂还原[曹少谦，玫瑰花瓣红色素提取及定性，食品科学，2007，28(3)]。通过紫外光谱和高效液相色谱仪分析，玫瑰花中含有黄酮和花色苷两大类色素，其组分为黄酮醇类和矢车菊花色苷元-3-葡萄糖苷[冯作山，玫瑰色素的纯化及成分初步鉴定，食品科技，2006，10]。

研究表明，含酚类物质在提取过程受热产生有害物质，茶叶中的茶多酚，银杏、山揸、黄芩、甘草、沙棘等黄酮类物质，都是半醌式自由基进一步氧化即生成醌，醌类物质对人的皮肤眼睛能产生强烈刺激，可引起角膜皮肤呼吸道炎症，醌类物质对肾脏产生不良影响，实验表明槲皮素在82℃(银杏提取浓缩温度)氧化初期槲皮素衰减很快，8小时氧化掉70％，Egb(银杏提取物)从投料到出产品需要200多小时[倪力军，槲皮素的氧化及其对Egb(银杏提取物)制备过程和质量影响，中成药，2000，22(12)]。

通过色素的吸光度对温度的敏感试验证明，温度的热敏性和催氧化效应能使许多种类的色素变性，芍药花红色素的吸光度在75℃以下最大，提取温度超过75℃，随温度升高而减小，[何玲，芍药花红色素提取工艺的研究，西北农林科技大学学报，自然科学版，2006，34(12)]。玫瑰花红色素提取温度50℃吸光度最大，当超过50℃时，吸光度逐渐减小[刘志国，玫瑰色素提取条件的优化，武汉工业学院学报，2005，24(1)]。凤仙花色素的提取率因温度升高而减少，当高于70℃尤为明显[苏慧娜，凤仙花色素最佳提取工艺研究，食品科技，2007，24(1)]。将提取液在20℃～60℃范围加热，吸收峰值无明显变化，当温度升至80℃时，最大吸收峰即发生改变[田君濂，食用红心箩卜色素的提取稳定性的研究，化学世界，1992，5期]。箩卜红色素耐氧化还原性均差[陈存社，食用天然色素的提取及其稳定性研究，天然产物研究与开发，2001，13(6)]。野玫瑰色素当高于50℃时，随温度升高吸光度逐渐下降[石秀花，野玫瑰色素提取工艺研究，中国食品添加剂，2006，1]。越橘红色素提取温度30～90℃，当高于70℃色素收率明显减少[张华，越橘红色素提取工艺的研究，辽宁农业科技，1998，2]。南酸枣皮色素提取工艺研究表明，实验温度从30℃～120℃色素收率具有显著差异，温度30～80℃色素收率逐渐增加趋势，当温度到达85℃之后不再增加反而减少，到达120℃色素几乎为零[刘晓庚，南酸枣果皮色素的提取研究，江西农业学报，1994，6(2)]。紫草色素提取工艺表明，温度37℃～100℃，提取温度越高色素颜色越深，该实验证明了紫草色素在37℃～100℃范围内当温度升高时易产生褐变，[武金霞，紫草色素的提取及稳定性，河北工业大学学报，自然科学版，1997，17(增刊)]。心里美萝卜提取红色素的试验证明，50℃至80℃温度范围内，温度越高，心里美萝卜的色素提取量越低。其中50℃与60℃烘干处理之间提取总收率的差异不显著，但两者提取的总收率均显著高于70℃和80℃。烘干处理与日晒对照提取的总收率亦显著低于50℃和60℃烘干处理，但显著高于70℃和80℃烘干处理。同时从节约能源考虑，宜选用50℃温度作为心里美萝卜干制温度，萝卜红色素溶液的吸光度值随保温时间的延长而降低，温度越高其色素降解越快，在40℃、60℃、80℃和98℃处理3小时后，色素保存率分别为99.53％、94.16％、76.04％和56.45％。可见温度越高色素残存率越低，降解程度越大[范龚健，萝卜红色素的提取工艺及其稳定性，江苏农业学报，2002，22(2)]。研究证明，红色素在温度升高而引起的变化，是由于花色苷受热后，其结构向查耳酮转变，导致有色结构2-苯并吡喃盐和醌式假碱减少[董全等，食用天然色素——萝卜红研究进展[J]保鲜与加工，2004，25(6)：9～11]。过高的温度使箩卜红色素中的天竺葵色素结构发生改变，平衡向无色查耳酮方向进行，导致有色型化合物含量的降低[DrybyM.Light and heat sensitivity of red cabbage extract insoft drink model systems[J].Food Chemistry，2001，72：431～437]。

发明内容

本发明的任务是，针对现有的提取天然色素的缺陷，提供一种能避免天然色素在提取过程受热变形和提取加工过程催氧化缺陷的蔓箐红色素提取方法，提取的蔓箐色素还需满足食品安全的要求。

本发明是这样实现的：将蔓箐根块洁净处理之后，将其置于一个密封容器内，在容器内填充食用乙醇，使容器空间完全满，达到置换容器内的空气目的，使容器内处于无氧状态，在容器内按装高速剪切装置，使用高速剪切装置将浸泡在乙醇溶液中的蔓箐根块剪切粉碎，在密封容器内粉碎过程乙醇起到溶解色素的作用，粉碎之后通过真空过滤器将粉碎的蔓箐进行固液分离，取滤液，渣弃去，将过滤液通过微滤***，进一步分离微小固体和一部分大分子胶体物质，取过滤液，将过滤液采用负压小于1000pa减压蒸馏***，蒸馏过滤液中乙醇和水分，当负压达到1000pa时，水的饱和蒸汽压对应温度是7℃，因此只要控制减压蒸馏***的负压小于1000pa即可在常温下完成水分蒸干的目的，采用超低压常温蒸馏直至蒸至含水量小于2％，蔓箐根块中所含的色素溶液达到结晶状态，即达到了提取蔓箐色素的目的，提取过程避免了高温同时也避免了催氧化的效应，提取工艺不使用任何有毒溶剂，避免了毒害物质的残留，本方法提取的蔓箐红色素，色泽艳丽，鲜品蔓箐根块的提取收率达到5％。经中国科学院大连化学物理研究所理化测试中心检测，乙醇水混合溶液溶解后最大吸收峰532nm。所含的有害重金属在安全食用标准范围之内(见表1)

表1

项目	样品(蔓箐色素)
		铅(以pb计)ppm，＜	1.0
砷(以As计)ppm，＜	1.0
		镉(以Cr计)ppm，＜	0.5
汞(以Hg计)ppm，＜	0.5
		定性测定样品中的种类	Ca，K，Mg，p，Al，B，Ba，Cu，Fc，Mn

本发明的积极意义体现在：

1、本发明采用无氧提取工艺，使天然色素的天然本色不会发生改变，最大限度的保持了天然产物的生物活性，提高了色素应用价值。

2、本发明避免了采用有毒溶剂，使食用色素安全性更有保证。

3、本发明采用超低负压的蒸馏脱水工艺，避免了高温对天然化合物的受热变性。

4、本发明为农产品的深度加工、提高农产品价值可起到积极作用。

具体实施例

第一步：取鲜蔓箐洁净处理。

第二步：将洁净处理的蔓箐根块置于密封容器内，灌注食用乙醇，将容器注满，达到置换容器内的空气的目的，然后进行绞切式粉碎。

第三步：将蔓箐粉碎混合液真空过滤，取滤液，渣弃去。

第四步：将蔓箐滤液微滤膜过滤，剔除小颗粒固体，剔除一部分大分子胶体物质，取过滤液。

第五步：将过滤的蔓箐滤液减压蒸馏(减压至≤1000Pa、控温≤50℃)，回收乙醇；蒸除混合溶液中的部分水分至固体。

第六步：收料(获得蔓箐红色素)。

Claims (2)

1、一种蔓箐色素提取方法，其特征是由如下步骤操作：

第一步：取鲜蔓箐洁净处理。

第二步：将鲜蔓箐置于密封容器内，容器内灌注食用乙醇，绞切式粉碎。

第三步：真空过滤，取滤液，渣弃去。

第四步：微滤膜过滤，剔除小颗粒固体和一部分大分子胶体物质，取过滤液。

第五步：将过滤液减压蒸馏。回收乙醇；蒸除混合溶液中的部分水分至固体。

2、根据权利要求1所述的蔓箐色素提取方法，其特征是所述的步骤第五，将过滤液减压蒸馏，减压至≤1000Pa、控温≤50℃。