專利名稱：：一種脫除了臭味的蘿卜紅色素及其脫臭方法
技術領域：
：本發明涉及一種十字花科植物天然色素脫臭方法，特指利用殼聚糖的天然吸附特性，對蘿卜(i^tom5"http://mSL.)花青素提取物和含有該色素的色素制劑的純化、脫臭處理方法，也包括對十字花科植物提取物的純化脫臭處理方法。
背景技術：
：蘿卜富含花青素，是一種優質的天然紅色素來源。中國有上千年的蘿卜栽培歷史，原料種植區域廣，價格低廉。此外，相比其它來源的花青素，蘿卜花青素穩定性高、著色力強，可以廣泛應用于飲料、葡萄酒、果酒、糖果、肉制品和醫藥等領域。蘿卜花青素提取物，又名蘿卜紅色素，屬于十字花科植物色素，主要成分為含天竺葵素的花色苷。由于十字花科植物具有特有的氣味或臭味，其植物色素通常富集了該氣味物質。雖然蘿卜作為花青素色素加工的原料具有巨大的潛力，但是蘿卜紅色素往往帶有特異性的臭味或煮熟味等缺點。蘿卜紅色素氣味物質源于蘿卜中的一種含硫的陰離子親水性植物次生代謝產物一一硫代葡萄糖苷(glucosirwlate)。這種臭味前體物質在其本身所固有的黑芥子酶(myrosinase)的作用下水解，繼而產生硫氰酸酯、異硫氰酸酯、S02、H2S等小分子含硫化合物。除了其本身的酶解作用之外，非酶解蘿卜硫苷在高溫的條件也會發生降解，這些都會產生了強烈的蘿卜異味，作為食品添加劑不利于口，嚴重影響了蘿卜紅色素的應用。目前提出的降低臭味物質的方法主要是樹脂吸附法或樹脂離子交換法，但是前處理方法有所不同。中國專利(CN1158870A)，將蘿卜色素粗提液離心處理之后，在DEAE-52纖維素柱上進行純化的方法。中國專利(CN1226586A)，按照紅蘿卜重量，依次加入酶制劑、調節劑、抗氧化劑后，蘿卜色素濾液脫味方法是通過樹脂處理，包括酸性陽離子交換樹脂，堿性陰離子交換樹B旨，吸附樹脂，螯合性離子交換樹脂等的一種或幾種。中國專利(CN1814671A)，將蘿卜紅提取液加稀堿水反萃取分離、陰離子交換等，制備出異硫氰酸酯和蘿卜紅色素兩部分，同時達到脫臭效果。日本專利(JP7157679A)，利用陰離子交換樹脂除去日本蘿卜或蕪箐花青素色素提取物的異味。美國專利(US6544570),同樣采用陰離子交換樹脂精制蘿卜紅色素，但是在切碎處理前增加了80到90攝氏度熱處理5—20分鐘，該熱處理有助于蘿卜紅色素脫味脫臭。中國專利(CN1927946A)，公開了一種天然植物水溶性紅色素的提取方法，其中利用大孔樹脂吸附后經硅藻土進一步純化的步驟，對于十字花科植物原料具有脫臭作用。中國專利(CN1510086A)，采用大孔樹脂和真空干燥器對蘿卜色素進行兩次脫味處理。利用膜技術對蘿卜色素進行脫味脫臭。日本專利(JP2001348507A)利用反滲透和超濾的膜處理方法乂才蘿卜紅色素進4亍脫臭。Rodriguez-saona等人(Jo"wa/o/i^oodiVocess/ngm^尸r^n;a"卵2001,25,165-182)采用膜滲透法對兩種蘿卜花青素提取物進行精制，氣味指數從4.7和6.4分別降低到3.9和5.7，酶處理方法也用在蘿卜脫臭中。中國專利(CN101012339A)，將蘿卜清洗、切片、酸性溶液浸泡，通過微濾除雜和反滲透濃縮處理后，再利用酶分解脫味，即在蘿卜浸提液中加入果膠酶、葡萄糖氧化酶、蛋白酶、纖維素酶等來預分解一些引起蘿卜味的物質。芙國專利(US7144593)和中國專利(CN1430650A)，公開了比較全面的十字花科植物色素脫臭方法，包括吸附處理(活性炭、硅膠、多孔性陶瓷或合成樹脂)，酸處理，離子交換處理(陰陽離子交換樹脂)，膜處理(微濾和超濾，即用截留分子量為104106的膜除去髙分子化合物，和截留分子量約為2000-4000分離出低分子量的方法)，以及糊精包埋法和超臨界萃取。其他方法有日本專利(JP2000290525A)，加入酵母和/或霉菌制劑，對蘿卜進行脫味脫臭處理。中國專利(CN1158870A)的離心脫臭法，離出漿液中的細胞碎片及變性蛋白，去除蘿卜中的氣味。還有高壓蒸汽法(重慶三峽學院學報2002,18,117-120)對蘿卜紅色素進行高溫處理，除去易揮發的臭味物質。以上方法多數利用樹脂除去蘿卜臭味，而國際上以美國食品和藥物管理局為主的歐美國家，對食品色素的生產手段和方法有著非常嚴格的限制，生產過程中如果采用有毒有機溶劑提取法、樹脂純化法等，必須進行非常昂貴、嚴格的毒理學評價與論證，否則只能按照一般果蔬加工的手段進行制備。膜處理方法雖然安全性高，但是脫臭效率低，不能達到完全脫臭的目的。超臨界萃取是一種綠色的生產手段，對蘿卜色素脫臭效果比較理想，但是使用成本非常高。糊精包埋法比較簡單有效，但是在蘿卜色素保藏期以及應用到其他食品基質里時，臭味物質可能會隨著時間的推移由于熱或長期儲存而溢流出來，出現"返味"現象。水蒸餾法或高壓鍋法，長時間高熱處理易導致熱敏性的花青素降解。其他方法雖然一定的脫味脫臭效果，但是未能完全解決蘿卜色素的脫味問題。目前在花色苷類蘿卜紅色素生產中最為環保、經濟的提取方法是水提法。但是在蘿卜紅色素水提液中往往含有糖類，蛋白質，纖維素等大量雜質。殼聚糖來源于蟹、蝦殼等，不僅安全無毒，而且現代醫學證明具有多種生物活性。本發明利用殼聚糖含有氨基和羥基等活性基團的特點，即在高酸環境下，氨基和氫離子結合生成帶正電荷的銨根離子，與帶負電荷的硫代葡萄糖苷結合，而與同樣帶正電荷的花青素相排斥，因此能在保留色素的前提下，盡量除去蘿卜臭味前體物質。同時殼聚糖可以通過靜電吸附、氫鍵作用，與蘿卜汁液中的蛋白質、纖維素、果膠、單寧等物質形成絮凝狀沉淀，最終達到澄清脫臭的效果。在蘿卜色素提取液中殘留的殼聚糖還可以作為最后噴霧干燥的賦形劑。本發明通過多次試驗證明，用殼聚糖做澄清劑對蘿卜色素水提液進行澄清和脫臭是可行的。
發明內容本發明的目的是提供一種新型的脫臭方法，其特點是工藝簡單、綠色環保，不需大型設備，不需調節劑和抗氧化劑脫味，即保證了產品成分純正天然，又大大減少了臭味物質，是一種可用于大規模生產的色素提取方法。為實現上述目的本發明所采用的技術方案是-(1)清洗、整理，切塊將低溫貯存或新鮮的蘿卜用流動水清洗，去除泥沙和雜質，修整除去不可加工的部分，然后切成均勻的塊狀，浸泡在pH3的水溶液中。用礦物質酸或有機酸來調節pH值。(2)熱處理切分后，迅速用蒸汽和沸水加熱10分鐘。加熱后迅速冷卻到1020°C。(3)破碎搾汁用粉碎機將大塊的蘿卜連同沸水打成漿狀，然后再用榨汁機將漿液擠壓出來，榨出的汁液留存，并保留殘渣。(4)半濃縮將離心后的蘿卜汁液進行減壓濃縮，具體條件為-0.5-0.lMPa,溫度5060°C，濃縮后的汁液固形物含量保持在1015%(w/w)。(5)酶解浸提對(3)所得到蘿卜殘渣和汁分別進行酶解處理。果膠酶能水解植物組織有助于下一步色素提取。按照料液比l:1(m:v)在蘿卜殘渣加入酸性水溶液，調節pH到3.5，同時加入果膠酶(20000U/g)，加入量為0.2g/kg蘿卜鮮重，調節溫度到45。C，低速攪拌24h后，離心后收集浸提液。對蘿卜濾液也進行相應的酶處理，方法同上，提取后的濾液與上一步的浸提液合并，得到蘿卜紅色素的粗提液。(6)殼聚糖脫臭澄清在蘿卜紅色素粗提液中加入0.55%(w/w蘿卜原料)殼聚糖(脫乙酰度為7090%)，pH36，攪拌均勻，靜置澄清小時，除去料液中的細胞碎片、蛋白質、果膠等，充分去除蘿卜臭味前體物質和臭味，然后離心20min，離心后得到透明均勻的深紅色蘿卜汁液，其臭味物質大大減少。(7)減壓濃縮利用旋轉蒸發儀除去水分，達到濃縮和進一步精制的目的。(8)噴霧千燥在濃縮好的蘿卜汁液中加入以固形物重量計5W(w/w)麥芽糊精和5W(w/w)乳糖，采用噴霧干燥，進口溫度為160180°C,出口溫度為7090°C，獲得深紅色粉末產物，即蘿卜紅色素。本發明完全采用無毒無害的綠色工藝，符合國際上歐美對色素生產的要求。生產的蘿卜色素色價高、純度高、無蘿卜異味。利用殼聚糖結構的特性，除去蛋白質、果膠等雜質，提高花青素的純度和色價，并且可脫去臭味前體物質硫代葡萄糖苷硫苷和可能生成蘿卜臭味的物質。圖1是本發明制備脫除了臭味的蘿卜紅色素的工藝流程；圖2是未脫臭的蘿卜紅色素的中臭味前體物質硫代葡萄糖苷的高效液相色譜圖3是經脫臭處理后的蘿卜紅色素的中臭味前體物質硫代葡萄糖苷的高效液相色譜圖。具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本
發明內容對本發明做出一些非本質的改進和調整。實施例1選擇色澤深紅、質地緊密均勻的紅皮紅心蘿卜5kg，清洗、整理、切塊，迅速投入到沸水中并充入蒸汽快速加熱至沸騰510分鐘。將沸水處理后的蘿卜塊連同沸水一起進行榨汁處理，得到濾液5L和1.5kg濾渣，對蘿卜殘渣進行酶解處理，按照料液比1:1(m:v)在蘿卜殘渣加入酸性水溶液，調節pH到3.5，同時加入果膠酶(20000U/g)，使用量為0.2g/kg蘿卜殘渣重，溫度45'C，低速攪拌24h后，離心收集浸提液，酶解的同時也是浸泡提取紅色素的過程。果膠酶可以水解植物組織有利于色素的提取，同時可以除去大部分果膠，提高澄清度。對蘿卜濾液進行酶處理，使用量為0.1g/kg蘿卜汁重，方法同上，提取濾液與上一步的澄清提取液合并，得到蘿卜紅原液10L。對蘿卜紅原液進行脫臭澄清處理，調節濾液的pH值到4，加入2%(w/w蘿卜原料)的殼聚糖(脫乙酰度為90%)，慢速攪拌2分鐘后靜置3h，過濾后得到深紅色澄清、無味、透明的蘿卜提取液。實施例2選用個體圓整均勻的江蘇省本地綠皮紅心蘿卜5kg，經過以上實例1的前處理步驟得到得到5L蘿卜原液汁。然后調節蘿卜紅原汁的pH到3.5后，進行如實施例1中的酶解處理。對蘿卜紅原液進行脫臭澄清處理，調節濾液的pH值到4，加入2%(w/w)的殼聚糖(脫乙酰度為90%)，慢速攪拌2分鐘后靜置3h，過濾后得到深紅色澄清、無味、透明的蘿卜提取液。實施例3按照實施例1的處理方法得到紅皮紅心蘿卜的色素原液，然后進行脫臭澄清處理，調節pH值到3.5，分別加入0.5°/。和5%(w/w蘿卜原料)的殼聚糖(90%脫乙酰度)，慢速攪拌2分鐘后靜置3小時。具體澄清脫臭條件請見表l。實施例4按照實施例1的處理方法得到綠皮紅心蘿卜的色素原液，經減壓濃縮，體積減至原來的一半，然后進行脫臭澄清處理，調節pH值分別到3和6，加入1%(w/w蘿卜原料)的殼聚糖(90%脫乙酰度)，慢速攪拌2分鐘后靜置2小時。具體澄清脫臭條件請見表l。實施例5按照實施例1的處理方法得到紅皮紅心蘿卜的色素原液，然后進行脫臭澄清處理，調節pH值到3.5，取三份蘿卜提取液，其中兩份分別加入1%(wA蘿卜原料)的殼聚糖(90%脫乙酰度)，慢速攪拌2分鐘后分別靜置0和5小時。第三份加入l%(w/w蘿卜原料)的殼聚糖(70°/0脫乙酰度)，慢速攪拌10分鐘后靜置3小時。具體澄清脫臭條件請見表l。表1蘿卜紅色素殼聚糖處理條件<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例6取實例1中的已被殼聚糖處理過的紅皮紅心蘿卜汁5L濃縮至lL，加入5g糊精和5g乳糖。噴霧干燥條件為進口溫度為170°C，出口溫度為8(TC。噴霧干燥后制得20g深紅色色素粉末。該粉末無明顯蘿卜臭味。五試驗方法1、蘿卜紅色素含量測定取相同量的澄清后的蘿卜色素溶液兩份，分別用pHl.0氯化鉀緩沖液和pH4.5醋酸鈉緩沖液稀釋20倍數(使其吸光值在0.20.8之間)，將稀釋液靜置15min，達到動態平衡后分別測定兩樣品稀釋液在最大波長處(試驗通過波長掃描確定;tmaxz512nni)和700nm處的吸光值A。然后按照下面的公式計算花青素含量花青素含量(mg/L)=(A*MW*DF*1000)/e*1式中A—吸光度，計算公式為A:(A512—A700)pHl.O-(A5L2-A卿)pH4.5;MW—pelargonidin3-glucoside的分子量，433.2;DF—稀釋因子；e—pelargonidin3-glucoside的消光系數，31600;l一光程，1cm2、透光率測定取一定量經過殼聚糖澄清處理以后的蘿卜色素水溶液，在660nm處測定透光率，測定用比色皿厚度為1.0cm，以蒸餾水調零，最后結果以百分比來表示。3、蘿卜紅色素中臭味前體物質硫苷含量的測定用DEAE-sephadex-A25離子交換柱和芳香基硫酸酯酶，純化提取溶液中的硫代葡萄糖苷。HPLC檢測方法色譜柱為ShimadzuODS柱(5pm，250*4.6mm),檢測波長為229nm，流速lml/min，流動相組成為A相(水)和B相(乙腈)，洗脫條件010min，10。/。B相；1015min,1025。/。B相；1530min，25。/。B相；3040min，2510。/。B相。用HPLC法以sinigrin為內標和外標測定硫苷的含量。最后結果以mg/ml來表示。4、氣味評價由十名訓練有素的評價員利用5分制評分法，比較實例1和實例2中殼聚糖處理前后蘿卜紅色素提取液的氣味。評分標準是無氣味=0，稍稍有氣味=1，稍有=2，有=3，較強=4，非常強=5。六實驗結果1、對實施例1和2的產品進行分析，包括花青素含量，透光率，硫苷含量，其結果如表2所示。實施例1的紅皮紅心和實施例2的綠皮紅心經殼聚糖處理后，臭味前體物質硫苷降低了至少60%，透光率增加到80%以上，而花青素保留率很高，僅損失4%左右。表2蘿卜紅色素在殼聚糖處理前后參數變化量<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2、對實施例3、4、5脫臭處理后的蘿卜提取液中花青素含量、透光率、硫苷含量(表3)。采用不同的工藝條件下殼聚糖脫乙酰度(7090%)，殼聚糖量(0.55%,w/w)，pH值3.56,靜置時間05小時，蘿卜紅色素的脫臭效果有差異。表3蘿卜紅色素殼聚糖處理后的主要參數指標<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3、對實施例1和2的氣味評價，經過殼聚糖處理后，紅皮紅心樣品和綠皮紅心樣品的氣味明顯降低(表4)。表4蘿卜紅色素提取液殼聚糖處理前后的氣味評價樣品殼聚糖評價員處理12345678910平均值紅皮紅心樣品沒45444554554.5有00100010000,2綠皮紅心樣品沒44534454544.2有00000010000.14、對實施例6進行色譜圖分析，(請見附圖2、3)。附圖2和附圖3的高效液相色譜圖中的峰均為硫代葡萄糖苷的脫硫酯產物，比較后可以看出，蘿卜紅色素經殼聚糖處理后，臭味前體物質硫代葡萄糖苷的種類和含量明顯減少。權利要求1、一種蘿卜紅色素脫臭方法，該方法包括下述順序的步驟(1)將蘿卜清洗、整理、切塊；(2)熱處理；(3)破碎榨汁；(4)酶解浸提；(5)殼聚糖脫臭澄清。2、根據權利要求1所述的一種蘿卜紅色素脫臭方法，其中所述的蘿卜為紅皮紅心蘿卜或者綠皮紅心蘿卜。3、根據權利要求1所述的一種蘿卜紅色素脫臭方法，其特征在于將蘿卜清洗、整理、切分后，迅速用蒸汽和沸水加熱io分鐘，加熱后迅速冷卻到io20°c;再用粉碎機將處理后的大塊蘿卜和水打成漿狀，然后再用榨汁機將漿液榨汁，搾出的汁液進行減壓濃縮，濃縮后的汁液固形物含量以重量計保持在1015%，并保留殘渣。4、根據權利要求1所述的一種蘿卜紅色素脫臭方法，其特征在于將得到蘿卜殘渣和蘿卜汁分別進行酶解處理，按照料液比以重量與體積比計1:1在蘿卜殘渣加入酸性水溶液，調節pH到3.5，同時加入20000U/g的果膠酶，使用量為每千克蘿卜殘渣加入0.2g果膠酶，溫度45°C，低速攪拌24h后，離心收集浸提液，對蘿卜濾液也進行相應的酶處理，使用量為每千克蘿卜汁加入O.lg果膠酶，方法同蘿卜殘渣，提取后的濾液與上一歩的浸提液合并，得到蘿卜紅色素的粗提液。5、根據權利要求1所述的一種蘿卜紅色素脫臭方法，其特征在于向蘿卜紅色素粗提液中加入以蘿卜原料重量計0.55%殼聚糖，調節pH到36，攪拌均勻，靜置05小時，然后離心20min，其中所述的殼聚糖脫乙酰度為7090%。6、一種脫除了臭味的蘿卜紅色素，該蘿卜紅色素可以由下述方法制備獲得(1)將蘿卜清洗、整理、切塊；(2)熱處理；(3)破碎榨汁；(4)酶解浸提；(5)殼聚糖脫臭澄清；(6)濃縮；(7)噴霧干燥。7、根據權利要求6所述的一種脫除了臭味的蘿卜紅色素，其特征在于濃縮好的蘿卜紅色素液中加入以固形物重量計5%的麥芽糊精和5%乳糖，進行噴霧干燥，即得蘿卜紅色素,其中所述噴霧干燥進口溫度為160180°C，出口溫度為7090°C。全文摘要本發明涉及一種脫除了臭味的蘿卜紅色素及其脫臭方法。該方法將蘿卜進行熱預處理后破碎壓榨，然后分別對殘渣和汁液加入果膠酶進行酶解，合并濾液得到蘿卜原汁。在酸性環境下，在原汁中加入一定脫乙酰度的殼聚糖，除去臭味前體物質硫代葡萄糖苷，最終達到除臭的目的。接著分離、濃縮得到紅色素濃縮液，經噴霧干燥得到蘿卜紅色素粉末。與傳統的除臭方法離子交換、大孔樹脂吸附、酸處理、膜分離等相比較，本發明工藝簡便、脫臭效率高、安全綠色，適于中大規模生產。制備的蘿卜紅色素無味、色澤自然豐滿，水溶性好，可廣泛應用于飲料、果酒、糖果等食品和醫藥領域。文檔編號C09B61/00GK101525498SQ200910030010公開日2009年9月9日申請日期2009年3月31日優先權日2009年3月31日發明者璞敬,英董,陳力宏申請人:江蘇大學