專利名稱：陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的制備方法
技術領域：
本發明涉及生物化學領域，尤其是一種從紫甘薯花色苷一次精制產品 中用陽離子交換樹脂進一步純化紫甘薯花色苷的制備方法。
背景技術：
花青素是世界上使用最為廣泛的天然食用色素之一，因其安全性高， 大多數國家如中國、日本、美國、歐共體等國家都允許其用于食品的著色，
美國FDA將其列入無須許可證的著色劑。最早使用花色苷名稱的人是 Marguart (1835)，他首次從矢車菊花中提取一種藍色色素，故稱此為花 青素。
花色苷(anthocyanin)是由花青素與糖以糖苷鍵結合而成，屬于黃酮 多酚類化合物。研究表明，天然花色苷的碳骨架結構是C^"，花色苷的 苷元——花青素是2-苯基苯駢吡喃鹽(2-phenylbenzo-pyryalium)或稱 黃,羊鹽(flavylium)的多羥基和甲氧基衍生物，見下圖花色苷的碳骨架 結構式<formula>complex formula see original document page 3</formula>
大多數花青素在花色苷元的3， 5， 7-碳位上有取代羥基，由于B環各 碳位上取代基——羥基和甲氧基的數量和位置不同，形成了各種各樣的花 青素，已知天然存在的花色苷有250多種。目前市場上的花青素主要來自 資源稀少的紫葡萄皮、黑米、黑豆等，紫甘薯的興起為花青素的產業化發 展提供了重要的原料基礎。
紫甘薯原產于日本，20世紀80年代引進我國，紫甘薯花青素含量較高， 可達60mg/100g鮮薯。紫甘薯生產的天然食用色素安全、無毒、無異味、色彩鮮艷，且具有一定的營養和藥理作用，在食品、飲料、化妝品、醫藥 等方面有著較大的應用潛力。我國在紫甘薯提取色素方面已取得很大進 展，提取技術已日趨成熟，加上紫甘薯產量高、適應性廣，因此與葡萄皮、 黑米等相比，提取紫甘薯中的花色素具有原料來源容易、色素產量高、提 取成本低等優勢；另外其所具有的酰化基團使它較一般花色苷對光、熱、 空氣等感應較少，性質更為穩定。
紫甘薯花色苷的主要成分是酰基化的矢車菊素和芍藥素的衍生物，花 色苷抗氧化作用的主要活性基團是分子中的酚羥基，紫甘薯花色苷的結構 中有多個酚羥基，其酰基成分也是含有酚羥基的芳香酸類，它們均是羥基 供體，同時也是一種自由基清除劑。已有的試驗證明從紫甘薯中分離的芍 藥素顯示出與丁基羥基茴香醚(HBA)相當的抗氧化活性，從紫甘薯果 肉和果皮中提取的色素的抗氧化能力可與BHA、 BHT相媲美。大量的抗 氧化活性的體外實驗表明，紫甘薯花色苷在模型中表現出相當的還原力、 清除羥自由基的能力、抗F^+引發的卵磷脂脂質體過氧化和抑制由H202 引發的紅細胞溶血作用的能力。
通過檢索，發現大孔吸附樹脂技術是目前純化天然色素的主要方法。 經大孔樹脂吸附技術處理后，可有效地去除色素提取液中大量的糖類、無 機鹽、粘液質等吸潮成分，有利于增強產品的穩定性和溶解度，同時使色 素成分高度富集而提高色素品質。盡管如此，純化后的花色苷僅為百分之 十幾，色價也不甚理想。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種采用陽離子交換樹脂 二次純化紫甘薯花色苷的制備方法，該制備方法可實現工業化進一步純化 制備精制紫甘薯花色苷。
本發明的技術方案是
一種陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的制備方法，制備方法的 步驟是
(1) .原料制備將紫甘薯花色苷的一次精制產品溶于水中，過濾得到 澄清的清液，稀釋該清液使該清液的吸光度值(527nm)為10 100，調 節pH值為3 3.5;
(2) .吸附將清液上樣，在溫度為5 5(TC、流速為0.5 3BV/h條件 下，緩慢在陽離子交換樹脂柱上進行紫甘薯花色苷的吸附；
(3X除雜吸附結束后，以2 5BV/h的pH為2.5 3.5的蒸餾水洗脫
未吸附的殘液，至流出液為無色；
(化洗脫用洗脫液使用恒流泵控制流速進行解吸，在溫度5 5(TC、
流速為0.5 2BV/h條件下洗脫吸附在陽離子交換樹脂上的紫甘薯花色苷， 收集該洗脫混合液；
(5) .回收洗脫液將該洗脫混合液采用減壓蒸餾方式回收乙醇；
(6) .再除雜將除去乙醇的洗脫混合液上AB-8大孔吸附樹脂，蒸餾水
洗脫混合液中的鹽酸，用洗脫液洗脫大孔吸附樹脂上的紫甘薯花色苷，收
集該洗脫混合液；
(7) .回收洗脫液將上述洗脫混合液采用減壓蒸餾方式回收洗脫液；
(8) .冷凍干燥將除去部分洗脫液的洗脫混合液冷凍干燥至洗脫液殆 盡，即可得到紫甘薯花色苷產品。
而且，將溶于水的紫甘薯花色苷進行過濾是采用離心過濾法或板框過 濾法過濾，并使用恒流泵控制流速。
而且，所述陽離子交換樹脂柱為極性大孔陽離子交換樹脂D061、
極性大孔陽離子交換樹脂D072、極性陽離子交換樹脂002x7、極性陽離
子交換樹脂001x7x7或者極性陽離子交換樹脂001x4。
而且，在步驟(4)中的洗脫液為含2%鹽酸的50%乙醇溶液。
而且，在歩驟(6)中的洗脫液為乙醇水溶液，其濃度為40 95%(V/V)。
本發明的優點和積極效果是
1. 本發明制備工藝相對簡單，產品化學性質穩定，規模生產成本低， 將陽離子交換樹脂技術成功用于紫甘薯花色苷的二次精制，為具有較高純 度和色價的紫甘薯花色苷產品的大規模工業化精制生產提供了可能，為所 獲得的該活性產品的進一步開發和廣泛應用奠定了基礎。
2. 通過本發明所獲得的紫甘薯花色苷產品，色價在原來的基礎上提高 了2倍多，解決了長久以來天然色素由于色價低、穩定性較差的問題。另 外我們對該產品的總多酚和總黃酮含量進行測定，發現其總多酚和總黃酮 含量均比原來有所提高，先進性十分明顯。
3. 本發明還可對所獲得的紫甘薯花色苷的抗氧化能力進行測定。實驗 證明，所獲得的紫甘薯花色苷具有很強的抗氧化性，對保護肝功能和降低 血清轉氨酶具有積極的作用，對致癌基因有很強的抑制作用，對高血壓等 心血管疾病也有很好的預防作用。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
本發明中所采用的陽離子交換樹脂分別為極性大孔陽離子交換樹脂
D061，極性大孔陽離子交換樹脂D072，極性陽離子交換樹脂002x7，極 性陽離子交換樹脂001x7x7和極性陽離子交換樹脂001x4。本發明僅以極 性大孔陽離子交換樹脂D061為例進行敘述，其他的陽離子交換樹脂的工 作方式與D061基本相同。
一種陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的制備方法，其制備方法 的步驟是
(1) .原料制備本發明采用的原料為紫甘薯花色苷的一次精制產品。 將該一次精制產品溶于水中，過濾以除去不溶物，其過濾方式可采用離心 過濾法或板框過濾法過濾，過濾后即可得到澄清的清液，適當稀釋該清液，
使該清液的吸光度值(527nm)為10 100，調節pH值為3 3.5;
將處理后的極性大孔陽離子交換樹脂D061樹脂于蒸餾水中濕法裝 柱，玻璃柱1.7x42cm，其中樹脂裝柱高度38cm，樹脂體積約250ml。
(2) .吸附將清液上樣，在溫度為20°C 、流速為1.0柱體積每小時(BV/h) 的條件下，緩慢在陽離子交換樹脂柱上進行紫甘薯花色苷的吸附，并使用 恒流泵控制流速；當流出液中吸光度值達到進樣吸光度值的1/10時認為 己達到吸附的穿透點，停止進樣，上樣量為1000ml;
(3) .除雜吸附結束后，以2.0 BV/h的pH為3的蒸餾水洗脫未吸附 的殘液，至流出液為無色；
(4) .洗脫用洗脫液使用恒流泵控制流速進行解吸，在溫度為2(TC、 流速為0.5BV/h條件下洗脫吸附在陽離子交換樹脂上的紫甘薯花色苷，收 集該洗脫混合液，該洗脫液為含2%鹽酸的50%乙醇溶液。
(5) .回收洗脫液將該洗脫混合液采用減壓蒸餾方式回收乙醇；
(6) .再除雜將除去乙醇的洗脫混合液上AB-8大孔吸附樹脂，蒸餾水 洗脫混合液中的鹽酸，用洗脫液(乙醇-水溶液，其濃度為40 95。/。(V/V)) 洗脫大孔吸附樹脂上的紫甘薯花色苷，收集該洗脫混合液；
(7) .回收洗脫液將該洗脫混合液采用減壓蒸餾方式回收洗脫液；
(8) .冷凍干燥將除去部分洗脫劑的洗脫混合液采用冷凍干燥至洗脫 液殆盡，即可得到紫甘薯花色苷產品。
本發明可通過陽離子交換樹脂D061所制備的紫甘薯花色苷的含量用 色價法測定的結果表示，具體測定方法與結果計算按如下步驟進行
精制后紫甘薯色素經進行真空冷凍干燥24小時，得到紫甘薯色素干 粉。分別準確稱量一次精制與二次精制產品l.OOOg色素產品，用pl"^3.0 的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液溶解后，定容于100mL的容量瓶中，濾去 不溶物，取lmL色素溶液稀釋至適宜的倍數，在527nm波長下測得吸光
度值，根據式l計算色價。<formula>complex formula see original document page 7</formula>其中
A:吸光度值 B:稀釋倍數 W:色素質量
根據式1實驗方法測得產品色價
一次精制產品=62.4; 二次精制產品iC, =136.8。
二次精制產品比一次精制產品色價提高2.19倍。
權利要求
1.一種陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的制備方法，其特征在于制備方法的步驟是(1).原料制備將紫甘薯花色苷的一次精制產品溶于水中，過濾得到澄清的清液，稀釋該清液使該清液的吸光度值(527nm)為10～100，調節pH值為3～3.5；(2).吸附將清液上樣，在溫度為5～50℃、流速為0.5～3BV/h條件下，緩慢在陽離子交換樹脂柱上進行紫甘薯花色苷的吸附；(3).除雜吸附結束后，以2～5BV/h的pH為2.5～3.5的蒸餾水洗脫未吸附的殘液，至流出液為無色；(4).洗脫用洗脫液使用恒流泵控制流速進行解吸，在溫度5～50℃、流速為0.5～2BV/h條件下洗脫吸附在陽離子交換樹脂上的紫甘薯花色苷，收集該洗脫混合液；(5).回收洗脫液將該洗脫混合液采用減壓蒸餾方式回收乙醇；(6).再除雜將除去乙醇的洗脫混合液上AB-8大孔吸附樹脂，蒸餾水洗脫混合液中的鹽酸，用洗脫液洗脫大孔吸附樹脂上的紫甘薯花色苷，收集該洗脫混合液；(7).回收洗脫液將上述洗脫混合液采用減壓蒸餾方式回收洗脫液；(8).冷凍干燥將除去部分洗脫液的洗脫混合液冷凍干燥至洗脫液殆盡，即可得到紫甘薯花色苷產品。
2. 根據權利要求1所述的陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的 制備方法，其特征在于將溶于水的紫甘薯花色苷進行過濾是采用離心 過濾法或板框過濾法過濾，并使用恒流泵控制流速。
3. 根據權利要求1所述的陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的 制備方法，其特征在于所述陽離子交換樹脂柱為極性大孔陽離子交 換樹脂D061、極性大孔陽離子交換樹脂D072、極性陽離子交換樹脂 002x7、極性陽離子交換樹脂001x7x7或者極性陽離子交換樹脂001x4。
4. 根據權利要求1所述的陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的 制備方法，其特征在于在步驟(4)中的洗脫液為含2%鹽酸的50%乙醇 溶液。
5. 根據權利要求1所述的陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的 制備方法，其特征在于在步驟(6)中的洗脫液為乙醇水溶液，其濃度為 40~95%(V/V)。
全文摘要
本發明涉及一種陽離子交換樹脂二次純化紫甘薯花色苷的制備方法，主要技術特點是以紫甘薯花色苷的一次精制產品作為原料，一次精制產品用陽離子交換樹脂吸附、除雜、洗脫，冷凍干燥的方法獲得二次精制紫甘薯花色苷產品，該產品較一次精制產品花色苷含量提高2倍以上。本發明將陽離子交換樹脂技術成功用于紫甘薯花色苷的進一步純化，所獲得的紫甘薯花色苷色澤鮮艷自然，無毒，無特殊氣味，具有多種營養、藥理和保健功能，是一種珍稀的天然食用色素資源，為具有較高生物活性的紫甘薯花色苷產品大規模工業化的二次精制提供了可能，為所獲得的該活性產品的進一步開發和廣泛應用奠定了基礎。
文檔編號A61K36/88GK101343298SQ200810054180
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優先權日2008年8月20日
發明者呂曉玲, 平 孫, 張澤生, 輝 范, 馬淑青 申請人:天津科技大學