CN114716841A - 一种高色价水栀子黄色素的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高色价水栀子黄色素的制备方法，挑选新鲜成熟的水栀子果实经破碎后，颗粒度约0‑2mm，后加入10‑15倍质量的冷水，在室温下浸提1‑2d，重复2‑3次后，在室温下用硅胶抽滤除浸提液中的杂质后，采用大孔树脂精制的方法分离掉无色栀子苷、绿原酸等副产品，得到高色价水栀子黄色素。所述大孔树脂宜具有高吸附率、高解析率，如LSA‑10型大孔树脂，接着将大孔树脂纯化后的色素溶液通过真空旋转蒸发仪进行旋蒸，获得浓缩液，最后将浓缩液经真空冷冻干燥，即得到高色价的水栀子黄色素产品。本发明成本低、操作简便，安全性高，且得到的水栀子黄色素杂质少，色价高，栀子苷、绿原酸含量较低，不易吸潮结块，具有较广的应用范围。

Description

一种高色价水栀子黄色素的制备方法

技术领域

本发明涉及一种植物色素的精制方法，具体是高色价水栀子黄色素的精制方法。

背景技术

水栀子黄色素是提取自茜草科植物水栀子的成熟果实中，经提取、精制、干燥后得到的一种天然水溶性色素，其主要成分为藏花素和藏花酸，该色素具有着色力强、安全性好、营养价值高等优点，并且安全无毒，符合中国国家标准 GB 2760-2011《食品安全国家标准添加剂使用标准》。目前已经广泛应用于在食品、医药、工业等行业，受到人们的广泛关注。国际上通常以色价和OD值作为衡量栀子黄色素质量的指标，色价是浓度为1g/100mL的栀子黄溶液在440nm 处的吸光度，反应藏花素的含量；OD值即栀子黄色素中栀子苷的最大吸光度(238 nm处吸收峰值)与藏花素的最大吸光度(440nm处吸收峰值)之比A₂₃₈/A₄₄₀，反映栀子苷的含量，只要OD值小于0.4就能避免发生绿变。目前公司售卖的水栀子黄色素普遍存在色价低、绿原酸、栀子苷等杂质多，易发生绿变等缺点。尽管市面上高色价的栀子黄色素也有，但由于精制的工艺复杂，时常需要反复精制，使色素产品的成本大大增加。大孔树脂，又名全多孔树脂，是一种含有多种离子交换基团的交联聚合物，性质稳定，不易受外界环境影响。工作时，吸附树脂依靠其与被吸附分子间的范德华力，通过它巨大的比表面进行吸附，再通过一定的洗脱溶剂，根据被吸附分子的吸附力及分子量大小将特定吸附分子洗脱下来，以达到分离纯化的目的。由于大孔树脂具备有物理化学稳定性能高、比表面积大、吸附容量大、选择性好、吸附速度比较快、解析条件柔和、再生处理方便快捷、使用周期时间较长、宜在构成闭路循环、大大节省费用等众多优点，是一种广受欢迎的纯化方法。但由于不同类型的大孔树脂对色素的吸附能力不同，达到的精制效果之间也存在差异，因此本发明首先通过静态吸附实验初步筛选出对栀子黄色素具有高吸附率、高解析率、低A₂₃₈/A₄₄₀及低A₃₂₈/A₄₄₀值的最优大孔树脂。再通过放大实验对水栀子黄色素进行动态吸附，仅通过一次纯化便获得高色价色素。此外，栀子黄色素提取液中常伴有果冻状杂质，这会对后面大孔树脂的精制带来严重的干扰，不仅会阻碍大孔树脂吸附色素，而且还会造成柱子的堵塞。因此，对栀子黄色素提取液进行预处理时有必要的。在现有技术中，滤纸过滤是一种常见的过滤方法。尽管滤纸过滤成本低且操作简单，但色素溶液透过滤纸层的速率较慢且短时间内会发生堵塞，需要更换滤纸。膜分离法是以选择性透过膜为分离介质，利用膜对混合物各组分渗透性能的差异实现分离、提纯和浓缩的目的。常用的膜分离法有微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析。膜分离法无需加热，能够保留天然产物的生物活性。但膜的成本较高，而且孔径小既是优点也可以是缺点，清洗不及时就导致容易堵塞，由于孔径小不容易清洗。本发明采用了一种硅胶吸附的方法以除去栀子黄粗体液中的杂质。该方法操作简单，成本低，可快速达到除去栀子黄色素提取液中的絮状杂质。

发明内容

本发明目的在于消除现有技术的不足，提供一种提取率高、色价高、耗能低、成本低的水栀子黄色素制备方法。

本发明提供的一种高色价水栀子黄色素生产方法，具体包括以下步骤：a) 破碎：将新鲜栀子果破碎，使其颗粒度在0～2mm，得到栀子果浆；b)提取：将新鲜栀子果浆放入提取罐中，加入10-15倍质量左右的冷水，室温下浸提1～2d，重复2～3次，合并提取液；c)提取液预处理：在室温下，采用硅胶吸附技术以除去果胶等絮状杂质，预防在后期利用大孔树脂精制时堵塞大孔树脂；d)精制：将步骤c)得到的色素溶液利用大孔树脂精制；e)浓缩：利用旋转蒸发仪进行浓缩；f)干燥：采用真空冷冻干燥法对浓缩液进行干燥，得到高色价水栀子黄色素产品。

其中，在步骤c)中硅胶吸附技术对提取液进行预处理的具体步骤：将10-15 g的200-300目硅胶粉放到铺好滤纸的布氏漏斗中，采用减压过滤的方式进行过滤。

其中，减压过滤的条件：压力0.01～0.05Mpa，室温，流速2.5～8.5m/s。

其中，在步骤d)中选用体积百分数10-20％且pH在5～6的乙醇溶液以及体积百分数为80％～90％的乙醇溶液分别作为洗脱液进行洗脱。

其中，选用体积百分数10-20％且pH在5～6的乙醇溶液作为洗脱液的目的在于先洗脱出一部分栀子苷、绿原酸等杂质。

其中，选用体积百分数80％～90％的乙醇溶液作为洗脱液的目的在于解析附出栀子黄色素。

其中，在步骤d)中所述的吸附与解析附的流速应控制在2～3滴每秒，冲洗 2～3个柱体积。

其中，在步骤e)中所述浓缩的条件：转速在70转/分，温度55～65℃，压力-0.1Mpa。

其中，在步骤f)中，干燥条件：在-50℃，真空度≤0.06mbar，干燥24h

附图说明

图1不同大孔树脂的吸附率、解吸率(a)及不同大孔树脂的A238/A440值、A328/A440值(b)

图2精制后的高色价水栀子黄色素实物图

具体实施方式

本发明提供了一种高色价栀子黄色素的制备方法，包括以下步骤：

a)破碎：将新鲜栀子果破碎，使其颗粒度在0～2mm，得到栀子果浆；b)提取：将新鲜栀子果浆放入提取罐中，加入10-15倍质量左右的冷水，室温下浸提 1～2d，重复2～3次，合并提取液；c)提取液预处理：在室温下，采用硅胶吸附技术以除去果胶等絮状杂质，预防在后期利用大孔树脂精制时堵塞大孔树脂；d) 精制：将步骤c)得到的色素溶液利用大孔树脂精制；e)浓缩：利用旋转蒸发仪进行浓缩，保持温度在55～65℃，转速70转/min；f)干燥：采用真空冷冻干燥法对浓缩液进行干燥，得到高色价水栀子黄色素产品。

以下将通过实例对本发明进行详细描述。

大孔树脂筛选

为了筛出最优树脂，我们选用了11种大孔树脂，包括LX-60、LX-68M、 LX-10G、LSA-10、LX-12、XDA-7、HPD-700、HPD-200A、XDA-6、X-5、LX-68G 型大孔树脂。取11种已干燥的大孔树脂材料各1g，与50mL的水栀子黄色素色素稀释液混合在250mL的带盖锥形瓶中，分别测定其吸光度。再放入摇床在28℃ (120rpm)持续摇床24h测定上清液色素的吸光度，计算出吸附率 Ar(％)＝|(A₀-A₁)/A₀|×100％。其中，A₀为吸附前黄色素的吸光度，A₁为吸附后黄色素的吸光度。LSA-10型等大孔树脂(1g)在吸附平衡后，将残留在树脂表面的色素用蒸馏水清洗干净，与50ml不同浓度的乙醇水溶液(10％、30％、70％、 80％、90％、100％)混合，加入250ml锥形瓶中，摇床28℃(120rpm)持续摇床24h，测定紫外分光光度值，计算出解析率Dr(％)＝|A₂/(A₀-A₁)|×100％。其中，A₀为吸附前黄色素的吸光度，A₁为吸附后黄色素的吸光度，A₂为解吸附后黄色素的吸光度。将上述所得的解析液分别测其在波长238nm(栀子苷最大吸收波长)和328nm(绿原酸最大吸收波长)处的吸光度，计算出A₂₃₈/A₄₄₀及 A₃₂₈/A₄₄₀的值。通过比较吸附率、解析率、A₂₃₈/A₄₄₀及A₃₂₈/A₄₄₀的值，筛选出效果更佳的大孔树脂。

结果如图1所示，LSA-10型大孔树脂对水栀子黄色素精制效果较佳，可显著提高水栀子黄色素的纯度。摇床静态吸附后的吸附率、解析率、A₂₃₈/A₄₄₀及A₃₂₈/A₄₄₀分别为93.77％，89.66％，1.15和0.87。

测试例

选10kg成熟新鲜的水栀子果实，使用破壁机对鲜果进行破碎，颗粒度约0-2 mm。向果浆中加入10倍左右质量的冷水，在室温下浸提1d，重复2-3次后，收集上清液。将100L的提取液通过硅胶(200-300目，100g)吸附结合降压过滤的技术除去提取液中果胶等絮状杂质，其中减压过滤的条件为压力0.01～0.05 Mpa，流速2.5～8.5m/s。再将得到预处理色素液体分批加到2kg的大孔树脂 LSA-10中，流速控制在2～3滴每秒，冲洗2～3个柱体积，直到吸附后的色素液体在440nm下检测不到吸光度。在用体积百分数10％且pH为6的乙醇溶液作为洗脱液先洗脱出一部分栀子苷、绿原酸等杂质，流速控制在2～3滴每秒，冲洗 2～3个柱体积，直到吸附后的色素液体在440nm下检测不到吸光度。再用体积百分数90％的乙醇溶液作为洗脱液用于解析附出栀子黄色素。将解析附的液体用旋转蒸发仪进行浓缩至原有体积的1/10，保持温度在55～65℃，转速70转/min，压力-0.1Mpa。将浓缩液放入-80冷冻12h后，在-50℃，真空度0.06mbar的条件下真空冷冻干燥24h，即得到高色价的水栀子色素粉末(图2)。

将精制前后的水栀子黄色素，各取0.1g水溶解于100mL容量瓶中定容，此液即为测试液。通过分光光度计用1cm石英比色皿测试样品在440nm处的吸光值，计算其色价

其中A为440nm下吸光度，m为样品的质量(g)，f为稀释倍数，结果见表1。

表1

样品	色价	A<sub>238</sub>/A<sub>440</sub>	A<sub>328</sub>/A<sub>440</sub>
				精制前	38.74	1.15	0.87
精制后	534.47	0.20	0.19

结果如表1所示，本发明公开的水栀子黄色素精制的方法可显著提高水栀子黄色素的纯度，精制得到的栀子黄色素溶液A₂₃₈/A₄₄₀值＝0.20、A₃₂₈/A₄₄₀值＝0.19，同比精制前的A₂₃₈/A₄₄₀值＝1.15、A₃₂₈/A₄₄₀值＝0.87，分别下降了82.61％和78.16％，说明精制有效去除了大部分栀子苷和绿原酸等杂质。同时，对精制前后的水栀子黄色素粉末进行色价测定，精制后的色价为E＝534.47，较精制前E＝38.74,提高了13.80倍。结果说明本发明提供的一种高色价水栀子黄色素的制备方法可显著提高栀子黄色素的色价，并达到精制的效果。

Claims (10)

1.一种高色价水栀子黄色素的制备方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜成熟的水栀子果用破壁机破碎，使其颗粒度约为0-2mm；

(2)经破碎后的水栀子果浆投入提取罐中，加入为栀子果10-15倍质量左右的冷水，在室温下浸提；

(3)对提取液进行预处理以出去提取液中的杂质，得到第一色素溶液；

(4)将所述第一色素溶液通过大孔树脂进行精制，得到第二色素溶液，所述大孔树脂为LSA-10；

(5)将所述第二色素溶液经真空旋转蒸发仪进行浓缩，真空控制在-0.1Mpa，温度控制在55～65℃，确保黄色素不被降解；

(6)采用真空冷冻干燥法进行干燥浓缩液，得到高色价的水栀子黄色素产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(2)中，浸提2～3次，每次1～2d。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(3)中，采用硅胶吸附技术对提取液进行预处理，其目的在于除去果胶等絮状杂质，防止造成柱子堵塞。

4.根据权利要求3中硅胶吸附技术对提取液进行预处理的具体步骤：将10-15g的200-300目硅胶粉放到铺好滤纸的布氏漏斗中，采用减压过滤的方式进行过滤。

5.根据权利要求4中减压过滤的条件：压力0.01～0.05Mpa，室温，流速2.5～8.5m/s。

6.根据权利要求1的方法，其中在步骤(4)中，所述的吸附与解析附的流速应控制在2～3滴每秒，冲洗2～3个柱体积。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(4)中，选用体积百分数10-20％且pH在5～6的乙醇溶液以及体积百分数为80％～90％的乙醇溶液分别作为洗脱液进行洗脱。

8.根据权利要求6所述的方法中，选用体积百分数10-20％且pH在5～6的乙醇溶液作为洗脱液的目的在于先洗脱出一部分栀子苷、绿原酸等杂质；选用体积百分数80％～90％的乙醇溶液作为洗脱液的目的在于解析附出栀子黄色素。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(5)中，调整旋转蒸发仪的转速在70转/分，温度55～65℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(6)中，在-50℃，真空度≤0.06mbar，干燥24h。

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