CN109748897A - 一种紫谷中提取花青素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然有机化学领域，具体涉及一种紫谷中提取花青素的方法。本发明采用微生物发酵提取结合超声波辅助提取紫谷中的花青素，极大提高了花青素的获得率，低温进行结合减压浓缩最大限度地保留了花青素的活性和稳定性，降低花青素的损失，使用超速离心去除杂质显著提高了花青素产品的纯度，并提高花青素的生产量。本发明操作简单易行、高产高效，溶剂用量小，提取过程清洁无害且能耗小，花青素的得率高、稳定性强、纯度高，提取的花青素为纯天然有机植物花青素，适合规模化的生产应用于护肤品行业。
Description
技术领域
本发明属于天然有机化学领域，具体涉及一种紫谷花青素的提取方法和应用。
背景技术
紫谷是一种珍贵的水稻品种，颗粒均匀，颜色紫黑，紫谷味甘、性温，有益气补血、暖胃健脾、滋补肝肾、缩小便、止咳喘等作用。紫谷的主要成分是赖氨酸、色氨酸、维生素B1、维生素B2、叶酸、蛋白质、脂肪等多种营养物质，以及铁、锌、钙、磷等人体所需矿物元素。除此之外，紫谷还富含花青素，花青素属于植物多酚中的类黄酮类物质，是广泛存在于自然界中的一类水溶性天然色素，具有抗氧化性、预防心脑血管疾病与癌症、保护肝脏与视力等功能，在食品、医药等方面都有重要的应用。目前花青素的提取方法主要有溶剂提取法、加压溶剂提取法、微波辅助提取法等，但单一的提取方法往往存在某些不足之处，如花青素产量较低、稳定性较差、杂质较多等。
发明内容
针对以上技术问题，本发明的目的是提供一种紫谷中提取花青素的方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入纯净水，放入胶体磨细化，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种绿色木霉、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌中的一种以上，在30-35℃下培养3-5d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:40-80，提取时间20-30min，超声波功率450-550w，温度35-45℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素。
进一步地，所述步骤(2)中纯净水的加入量为紫谷表层粉末质量的5-10倍。
进一步地，所述步骤(2)中研磨的时间为15-30min。
进一步地，所述步骤(3)中微生物接种量为物料重量的0.1-0.3％。
优选地，所述步骤(4)中提取的条件为料液比1:70，提取时间20min，超声波功率500w，温度50℃。
进一步地，所述步骤(7)中减压浓缩的温度为40-60℃，压力为-0.10—-0.07MPa，浓缩至固含量为5-10％。
进一步地，所述步骤(7)中超速离心为在30000-35000r/min的条件下离心20-30min。
进一步地，所述的提取方法提取的紫谷花青素在制备护肤品中的应用，包括作为抗氧化剂或着色剂用常规制备方法添加入护肤品，所述护肤品包括但不限于面膜、化妆水、乳液、精华、面霜、防晒霜和洁面乳。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)采用微生物发酵提取结合超声波辅助提取紫谷中的花青素，利用微生物发酵的代谢产物如纤维素酶等物质分解紫谷的细胞壁，使其结构不完整而减少对花青素溶出的阻力，从而提高花青素的得率。超声波在液体介质中会发生闭合，产生一个瞬间的极高压力，导致植物细胞发生破裂，细胞中的有效成分加速融出，且超声波的振动匀化，可以使样品萃取均匀，两种方法结合极大提高了花青素的获得率。
(2)整个提取方法都在较低温度下进行，结合减压浓缩能最大限度地保留花青素的活性和保持花青素的稳定性，降低花青素的损失。
(3)使用超速离心去除杂质能显著提高花青素产品的纯度，使花青素产品纯度达到95％左右，并提高花青素的生产量。
(4)本发明操作简单易行、高产高效，溶剂用量小，提取过程清洁无害且能耗小，花青素的得率高、稳定性强、纯度高，提取的花青素为纯天然有机植物花青素，适合规模化的生产应用于护肤品行业。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所使用的方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为可从商业途径得到的试剂和材料。其中所使用的仪器包括JP300G超声波提取罐、8V5000油浴水浴两用大容量自动旋转蒸发仪、大容量水平转子离心机(4500ml)等。所述紫谷的分离方式为使用碾米机将内层白米和表层粉末分离。
实施例1
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入自身质量5倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为30min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种绿色木霉，接种量为物料重量的0.1％，在30℃下培养5d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:40，提取时间20min，超声波功率450w，温度35℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为40℃，压力为-0.10MPa，浓缩至固含量为10％，所述超速离心为在30000r/min的条件下离心30min。
实施例2
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入加入自身质量6倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为25min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种解淀粉芽孢杆菌，接种量为物料重量的0.2％，在30℃下培养4d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:50，提取时间25min，超声波功率500w，温度45℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为45℃，压力为-0.09MPa，浓缩至固含量为8％，所述超速离心为在30000r/min的条件下离心25min。
实施例3
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入加入自身质量7倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为20min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种地衣芽孢杆菌，接种量为物料重量的0.1％，在30℃下培养3d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:60，提取时间30min，超声波功率550w，温度40℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为50℃，压力为-0.08MPa，浓缩至固含量为5％，所述超速离心为在30000r/min的条件下离心20min。
实施例4
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入自身质量8倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为15min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种绿色木霉和解淀粉芽孢杆菌，接种量为物料重量的0.2％，在35℃下培养3d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:70，提取时间20min，超声波功率450w，温度40℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为55℃，压力为-0.07MPa，浓缩至固含量为5％，所述超速离心为在35000r/min的条件下离心20min。
实施例5
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入自身质量9倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为20min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种绿色木霉和地衣芽孢杆菌，接种量为物料重量的0.2％，在35℃下培养4d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:80，提取时间25min，超声波功率550w，温度35℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为60℃，压力为-0.10MPa，浓缩至固含量为8％，所述超速离心为在35000r/min的条件下离心25min。
实施例6
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入自身质量10倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为20min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌中的一种以上，接种量为物料重量的0.3％，在35℃下培养5d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:60，提取时间30min，超声波功率500w，温度45℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为55℃，压力为-0.07MPa，浓缩至固含量为10％，所述超速离心为在35000r/min的条件下离心20min。
实施例7
一种紫谷中提取花青素的方法，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入自身质量8倍的纯净水，放入胶体磨细化，研磨时间为15min，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种绿色木霉、解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，接种量为物料重量的0.3％，在35℃下培养4d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:70，提取时间20min，超声波功率500w，温度50℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素，所述减压浓缩的温度为50℃，压力为-0.08MPa，浓缩至固含量为10％，所述超速离心为在35000r/min的条件下离心25min。
实施例8
含有紫谷花青素的化妆水，按照如下配方制成：
变性乙醇7份、丁二醇5份、1,2-戊二醇1份、甘油1份、甜菜碱1份、苹果酸0.5份、透明质酸钠0.5份、尿囊素0.5份、抗坏血酸磷酸酯钠0.1份、生育酚0.1份、烟酰胺0.1份、羟基苯甲酸甲酯0.1份、紫谷花青素0.2份、迷迭香纯露82.9份。
实施例9
含有紫谷花青素的面霜，按照如下配方制成：
1,3-丙二醇10份、澳洲坚果籽油5份、烟酰胺3份、甘油硬脂酸酯2份、鲸蜡硬脂醇1份、聚丙烯酰胺1份、抗坏血酸1份、柠檬酸1份、乙酰壳糖胺1份、角鲨烷1份、尿囊素0.5份、甘油三酯0.5份、茶叶提取物1份、紫谷花青素1份、橙花纯露71份。
所述紫谷花青素在护肤品中的应用，包括但不限于作为抗氧化剂或着色剂添加入面膜、化妆水、乳液、精华、面霜、防晒霜和洁面乳等。
对比例1
使用乙醇溶剂浸提法提取紫谷花青素，其他步骤与实施例1相同。
对比例2
仅使用微生物发酵提取法提取紫谷花青素，其他步骤与实施例1相同。
对比例3
使用乙醇溶剂浸提法结合超声波辅助反应法提取紫谷花青素，其他步骤与实施例1相同。
对比例4
省去减压浓缩后超速离心除杂步骤，其他步骤与实施例1相同。
对比例5
采用AB-8大孔树脂纯化紫谷花青素，其他步骤与实施例1相同。
分别用以上实施例和对比例的方法提取紫谷花青素，测量各数据记录如下表。
表1不同提取方法花青素的获得率、活性和纯度
| 花青素获得率(μg/g) | 花青素纯度(％) | |
| 实施例1 | 123.14 | 95.81 |
| 实施例2 | 123.62 | 94.14 |
| 实施例3 | 124.07 | 95.65 |
| 实施例4 | 132.58 | 97.66 |
| 实施例5 | 129.46 | 96.13 |
| 实施例6 | 128.73 | 95.48 |
| 实施例7 | 131.25 | 94.95 |
| 对比例1 | 89.23 | 93.75 |
| 对比例2 | 93.67 | 94.54 |
| 对比例3 | 108.94 | 94.22 |
| 对比例4 | 122.53 | 35.74 |
| 对比例5 | 123.21 | 64.27 |
由上表数据分析可得，相比传统的乙醇溶剂浸提法和仅使用微生物发酵提取法提取的花青素获得率都较低，使用乙醇溶剂浸提法结合超声波辅助反应法能明显提高花青素获得率，说明超声波反应在花青素提取中是一种高效的辅助方法。总体而言还是本发明采用的微生物发酵提取结合超声波辅助提取紫谷中的花青素效果更好，花青素获得率更高。其中实施例7接种绿色木霉、解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的效果明显，说明3种微生物组合的代谢产物如纤维素酶、α-淀粉酶等物质分解紫谷的细胞壁的效率更高，实施例4的反应罐提取条件效果更好。与没有经过超速离心除杂和AB-8大孔树脂纯化步骤的对比例相比，实施例1-7所提取的花青素纯度显著提高，实施例4、5的效果同比更明显，说明35000r/min的条件下离心20-25min是最适方案。
Claims (8)
1.一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将紫谷分离，得到内层白米和表层粉末；
(2)在紫谷表层粉末中加入纯净水，放入胶体磨细化，使物料的平均粒径达到50μm以下；
(3)在细化后的物料中接种绿色木霉、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌中的一种以上，在30-35℃下培养3-5d；
(4)将培养完成的物料灭菌后投入超声波提取罐，提取的条件为料液比1:40-80，提取时间20-30min，超声波功率450-550w，温度35-45℃；
(5)提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第一次提取液和滤渣；
(6)将滤渣按步骤(4)再提取一次，提取后在3000r/min条件下离心15min，得到第二次提取液；
(7)将两次提取液混合，减压浓缩后超速离心，去除杂质，得到活性花青素。
2.根据权利要求1所述的一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤(2)中纯净水的加入量为紫谷表层粉末质量的5-10倍。
3.根据权利要求1所述的一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤(2)中研磨的时间为15-30min。
4.根据权利要求1所述的一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤(3)中微生物接种量为物料重量的0.1-0.3％。
5.根据权利要求1所述的一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤(4)中提取的条件为料液比1:70，提取时间20min，超声波功率500w，温度50℃。
6.根据权利要求1所述的一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤(7)中减压浓缩的温度为40-60℃，压力为-0.10—-0.07MPa，浓缩至固含量为5-10％。
7.根据权利要求1所述的一种紫谷中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤(7)中超速离心为在30000-35000r/min的条件下离心20-30min。
8.根据权利要求1所述的提取方法提取的紫谷花青素在制备护肤品中的应用。
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