專利名稱：一種紫甘薯花色苷的分離提取方法
技術領域：
本發明屬于功能活性成分的提取方法，具體涉及到一種從紫甘薯中分離提取獲得
花色苷的方法。
背景技術：
紫甘薯(Ipomoes batatas L.)屬旋花科甘薯屬一年或兩年生草質藤本植物，肉質 塊根紫紅色。原產日本kyushu南部，由日本人山川先生改良成富含色素的新品種，并推廣 種植。我國于1988年左右引進該品種，由于它含有花色苷成分，具有抗氧化，改善肝功能， 抑制遺傳因子突變，預防高血壓，改善視力等保健作用，且容易大面積的推廣種植，從天津、 山東到江西、福建，均有種植報道，具有廣闊的市場前景。 花色苷(Anthocyanidins)，是一類廣泛存在于植物的花、果實、莖、葉、根器官的細 胞液中的水溶性天然色素，屬黃酮類化合物，結構母核為2-苯基苯并吡喃陽離子。其分布 27個科，73個屬植物中，自然界已知的花色苷有20多種，食品中重要的有6類，即矢車菊 素、天竺葵色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛色素和錦葵色素，自然條件下游離的花青素極 少見，多以糖苷的形式存在，即稱為花色苷(anthocyanin)。 紫甘薯塊根浸提得到的色素是一種優質的天然食用花色苷類色素，存在于細胞液 泡中，其主要成分為被咖啡酸、阿魏酸等芳香酸酰化的矢車菊苷和芍藥苷等，目前文獻報道 鑒定出的組分如下
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，*、 ^"1^t 目前，天然著色劑存在的最大問題就是在產品中多數不穩定，因此在一定程度上 影響了其在工業中的應用，但是有資料報道，酰基化的色素分子可以使色素的穩定性提高。 由于紫甘薯色素分子式酰基化的色素分子，其穩定性較強，作為一種天然食用色素，相對于 目前食品工業上所用的合成色素，安全、無毒而且具有一定的抗氧化、抗突變、預防心血管 疾病等營養和藥理作用，在食品、化妝品、醫藥等方面有著巨大的應用潛力。
目前，關于紫甘薯的分離提取方法時有報道。專利"紫甘薯天然紅色素的乙醇提 取方法"(公開號00127847. 9)中使用酸化乙醇和無水乙醇提取，用陽離子交換樹脂純化， 噴霧干燥。專利"一種利用檸檬酸化水萃取紫甘薯花色苷的工藝"(CN1460694A)，用4 5%檸檬酸化水提取紫甘薯花色苷后采用AB-8或匿-130大孔吸附樹脂進行精制。專利"一
3種發酵法提取紫甘薯紅色素的生產工藝"(CN200620098347. X)，通過對制備紫甘薯糖化液 進行發酵，過濾發酵醪，去殘渣，濃縮后獲得紫甘薯紅色素，過程較復雜。專利"紫甘薯紅色 素的生產方法"(200710192250. X)，采用檸檬酸和檸檬酸鈉酸化的去離子水提取，經明膠去 雜、納濾、反滲透等操作精制后加P _環糊精處理得到紅色素，專利"紫甘薯色素分離提取 方法"(200810020364. 0)，采用酸化水浸提，除雜，加多酚氧化酶抑制劑，加CuCl2沉淀清液 夜中的多元酚、鞣質，膜過濾分離，通入H2S，沉淀除去CuCl2，濃縮干燥獲得成品，其色價達 到200以上，但該過程繁復，不利用工業大規模生產。 總之，目前紫甘薯中花色苷的提取，專利報道多采用酸化水溶液或酸化乙醇溶液
浸提的方法，單靠升高溫度及延長提取時間很難達到較好的提取效果。近年來，超聲波技術
在植物有效成分提取方面應用廣泛，可加速有效成分的溶出，有利于使植物中有效成分的
轉移、擴散及提取。該技術具有提取時間短、提取量高等特點，同時可防止提取物在長時間
高溫或者空氣暴露條件下發生降解、褪色等變化。但對于紫甘薯這一富含淀粉的花色苷原
料，超聲過程中可能會由于操作條件不當而造成淀粉的大量浸出甚至糊化現象，進而影響
后續的傳質及分離效果，因此，應用過程中要選擇適當的超聲處理條件。 在花色苷的精制方法上，由于提取物中成分復雜，目前報道的納濾、反滲透等膜分
離方法大規模生產的可操作性較低，大孔吸附樹脂分離是目前較為可行的天然產物分離方
法，特別是在黃酮類化合物的分離純化過程中應用較為廣泛，但對花色苷這一具有離子結
構的化合物，如何選擇適當的、選擇性吸附特性較好的樹脂種類及操作條件，是分離工作的關鍵。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種紫甘薯花色苷的分離提取方法，該方法有
利于產業化生產，且產品品質高。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下 —種紫甘薯花色苷的分離提取方法，包括如下步驟
(1)將新鮮紫甘薯清洗后打漿破碎，此過程無需干燥程序； (2)將步驟(1)得到的粉碎料放入酸性乙醇水溶液中，采用超聲波輔助浸提；
(3)步驟(2)得到的浸提液經過濾后，采用非極性大孔吸附樹脂NKA吸附，用水洗 雜，用酸性乙醇水溶液洗脫； (4)步驟(3)得到的洗脫液濃縮干燥得紫甘薯花色苷產品。 步驟(2)中，所述的酸性乙醇水溶液為pH1.0 4.0、10 80X (v/v)的乙醇水溶 液，優選pH1.0 2.0、20 50X (v/v)的乙醇水溶液。可用鹽酸調節pH值。
步驟(2)中，對于每千克粉碎料，使用的酸性乙醇水溶液體積為5 30L，優選 15 20L。 步驟(2)中，超聲波輔助浸提條件為超聲功率100 800W，優選100 400W ;浸
提溫度20 6(TC，優選50 60°C ;浸提次數1 3次；浸提總時間為1 4h。 步驟(3)中，減壓濃縮條件為真空度0. 075 0. 095MPa，溫度40 50°C ，濃縮體
積比i : 20 i : 50。 步驟(3)中，吸附條件為樹脂柱徑高比l : 5 20，優選1 : 10 ;吸附pH值1.0 4. 5，優選1. 0 2. 0 ;吸附流速1 5mL/min，優選1 3mL/min ;吸附溫度20 40°C ，優選 20 30°C。 步驟(3)中，洗脫條件為酸性乙醇水溶液為pHl. 0 4. 0、30 90% (v/v)的乙 醇水溶液，優選pHl. 0 2. 5、40 60% (v/v)的乙醇水溶液，洗脫流速0. 5 3mL/min，洗 脫劑用量為3 6倍樹脂柱體積。 步驟(4)中，濃縮條件為真空度0. 075 0. 095MPa，溫度40 50°C ，濃縮至無醇 味。 有益效果本發明的紫甘薯花色苷的分離提取方法與現有技術相比具有如下優 點 1、原料品種新，來源廣，我國大多數地區都適合紫甘薯的種植，面積大，產量高，含 酰化的花色苷色素，穩定性好。 2、本發明利用超聲波輔助提取，提取率遠高于非超聲輔助的浸提效果。 3、生產過程中未使用任何有毒有害溶劑，無污染，產品安全衛生。 4、本發明設計的工藝路線簡捷，設備投入少，工業化前景可行。 5、本發明方法采用超聲波輔助提取及NKA大孔吸附樹脂分離純化，保證了紫甘薯
中花色苷的高效提取及理想的分離純化效果，紫甘薯中花色苷提取率可達，提取率得到的
產品色價可達130 160，工藝簡單，產品質量高，優于現有的技術水平，為紫甘薯花色苷資
源的利用及產業化開發奠定基礎。
具體實施例方式
根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限 制權利要求書中所詳細描述的本發明。 以下實施例中的NKA樹脂購自于天津南開大學化工廠。
以下實施例中，花色苷含量及色價的檢測和計算方法如下
1)花色苷含量的檢測采用pH示差法 采用pH示差法先確定合適的稀釋因子，使樣品在Avis—_下(以下實施例中最 大吸收波長為528nm)的吸光度在風光光度計的線性范圍內(0. 2 1. 2);然后制備兩個樣 品稀釋液，其中一個用氯化鉀緩沖液(0. 025M，pH1.0)稀釋，另一個用醋酸鈉緩沖液(0. 4M， pH4. 5)稀釋，將稀釋液平衡15min后，用蒸餾水做空白，分別測定兩種樣品稀釋液在A vis—max 和700nm處的吸光值A。 X= -xlOO% 其中X-紫甘薯花色苷總含量，％; AA = (Avis—隨-A，)pH 1. 0_(Avis—隨-A，)pH 4. 5 ; 麗-矢車菊素-3-葡萄糖苷為摩爾質量，449. 2 ; DF-稀釋倍數； V-稀釋體積(L); e -矢車菊素-3-葡萄糖苷為摩爾吸光系數，29600(1711101 cm);
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L-為比色皿光路長(cm);
W-樣品重量，g 2)花色苷色價的檢測和計算方法如下 精確稱取干燥后的花色苷樣品lg，用pH為3. 0的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液定 容至lOOmL，取lmL溶液進一步稀釋至適宜的倍數，使其吸光值控制在0. 2 0. 7，用1cm比 色皿，以緩沖溶液作空白，在528nm下測其吸光值。根據下式計算色價 A528XDF Elcm=-
w 其中A528 :528nm吸光值
DF :稀釋倍數
W :樣品質量(g)
實施例1 : 新鮮紫甘薯原料(江蘇鹽城海篷子綠苑食品有限公司，Z110)，用清水洗去表面附 著的泥土 、塵沙等污物，瀝干水分，用打漿機破碎。 將粉碎后的紫甘薯漿放入酸性乙醇水溶液中，采用超聲波輔助浸提。超聲波輔助 提取條件為酸性乙醇水溶液為pH2. 0 (用HCl調節)、20% (v/v)的乙醇水溶液，紫甘薯重 量(kg):酸性乙醇水溶液體積(L) = 1 : 20，超聲波功率400W，控制溫度為5(TC，超聲浸 提次數2次，即酸性乙醇水溶液分兩次浸提，每次超聲浸提時間為30min。
上述浸提液合并后經過濾，再采用真空減壓濃縮脫除乙醇，真空度0. 085MPa，溫度 45t:，濃縮比l : 25，其中花色苷濃度為0. 63mg/mL。 將濃縮液采用NKA大孔吸附樹脂吸附分離，具體方法為NKA大孔吸附樹脂，經預 處理后濕法裝柱，直徑2cm，柱高20cm ;吸附條件上樣流速3mL/min，樣品吸附溫度20°C， 吸附pH2. 0，至吸附飽和后，用4BV(4倍樹脂體積)去離子水洗去未吸附的成分，再用酸性乙 醇水溶液進行解吸；解吸條件酸性乙醇水溶液為pHl. 5 (用HC1調節)、60% (v/v)的乙醇 水溶液，洗脫流速1. 5mL/min，洗脫劑用量為4倍樹脂體積，收集洗脫液，采用真空減壓濃縮 脫除乙醇，真空度0. 085MPa，溫度45t:，濃縮至無乙醇味后冷凍或噴霧干燥，得紫甘薯花色 苷產品。經測定，產品中花色苷含量可達28.8%，色價為132。
實施例2 : 新鮮紫甘薯原料(鹽城海篷子綠苑食品有限公司，Z110)，用清水洗去表面附著的 泥土 、塵沙等污物，瀝干水分，用打漿機破碎。 將粉碎后的紫甘薯漿放入酸性乙醇水溶液中，采用超聲波輔助浸提。超聲波輔助 提取條件為酸性乙醇水溶液為pHl. 0 (用HC1調節)、40% (v/v)的乙醇水溶液，紫甘薯重 量(kg):酸性乙醇水溶液體積(L) = 1 : 15，超聲波功率100W，控制溫度為6(TC，超聲浸 提次數3次，即酸性乙醇水溶液分3次浸提，每次超聲浸提時間為60min。
上述浸提液合并后經過濾，再采用真空減壓濃縮脫除乙醇，真空度0. 09MPa，溫度 5(TC，濃縮比1 : 40。其中花色苷濃度為0. 92mg/mL。 將濃縮液采用NKA大孔吸附樹脂吸附分離，具體方法為NKA大孔吸附樹脂，經預 處理后濕法裝柱，直徑2cm，柱高20cm ;吸附條件上樣流速3mL/min，樣品吸附溫度30°C， 吸附pH1.0，至吸附飽和后，用4BV(4倍樹脂體積)去離子水洗去未吸附的成分，再用酸性乙
6醇水溶液進行解吸；解吸條件酸性乙醇水溶液為pH2. 5 (用HCl調節)、40% (v/v)的乙醇 水溶液，洗脫流速2. 0mL/min，洗脫劑用量為4倍樹脂體積，收集洗脫液，采用真空減壓濃縮 脫除乙醇，真空度0. 095MPa，溫度5(TC，濃縮至無乙醇味后冷凍或噴霧干燥，得紫甘薯花色 苷產品。其中花色苷含量可達31.2%，色價為146。
權利要求
一種紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)將新鮮紫甘薯清洗后打漿破碎；(2)將步驟(1)得到的粉碎料放入酸性乙醇水溶液中，采用超聲波輔助浸提；(3)步驟(2)得到的浸提液經過濾、減壓濃縮后，采用非極性大孔吸附樹脂NKA吸附，用水洗雜，用酸性乙醇水溶液洗脫；(4)步驟(3)得到的洗脫液濃縮干燥得紫甘薯花色苷產品。
2. 根據權利要求l所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(2)中，所述 的酸性乙醇水溶液為pHl. 0 4. 0、10 80% (v/v)的乙醇水溶液。
3. 根據權利要求2所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(2)中，所述 的酸性乙醇水溶液為pHl. 0 4. 0、20 50% (v/v)的乙醇水溶液。
4. 根據權利要求1所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(2)中，對于 每千克粉碎料，使用的酸性乙醇水溶液體積為5 30L。
5. 根據權利要求l所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(2)中，超聲 波輔助浸提條件為超聲功率100 800W，浸提溫度20 60°C ，浸提次數1 3次，浸提總 時間為1 4h。
6. 根據權利要求1所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(3)中，減壓 濃縮條件為真空度0. 075 0. 095MPa，溫度40 50。C，濃縮體積比1 : 20 1 : 50。
7. 根據權利要求1所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(3)中，吸附 條件為樹脂柱徑高比1 : 5 20，吸附pH值1. 0 4. 5，吸附流速1 5mL/min，吸附溫 度20 40°C。
8. 根據權利要求1所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(3)中，洗脫 條件為酸性乙醇水溶液為pHl. 0 4. 0、30 90% (v/v)的乙醇水溶液，洗脫流速0. 5 3mL/min，洗脫劑用量為3 6倍樹脂柱體積。
9. 根據權利要求8所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(3)中，酸性 乙醇水溶液為pHl. 0 4. 0、40 60% (v/v)的乙醇水溶液。
10. 根據權利要求l所述的紫甘薯花色苷的分離提取方法，其特征在于步驟(4)中，濃 縮條件為真空度0. 075 0. 095MPa，溫度40 5(TC，濃縮至無醇味。
全文摘要
本發明公開了一種紫甘薯花色苷的分離提取方法將新鮮紫甘薯清洗后打漿破碎；然后放入酸性乙醇水溶液中，采用超聲波輔助浸提；浸提液經過濾、減壓濃縮后，采用非極性大孔吸附樹脂NKA吸附，用水洗雜，用酸性乙醇水溶液洗脫；洗脫液濃縮干燥得紫甘薯花色苷產品。本發明方法通過采用超聲波輔助提取及NKA大孔吸附樹脂分離純化，保證了紫甘薯中花色苷的高效提取及理想的分離純化效果，為紫甘薯花色苷資源的利用及產業化開發奠定基礎。
文檔編號C09B67/54GK101735646SQ20091026304
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月15日 優先權日2009年12月15日
發明者姚忠, 孫夢茹, 孫蕓, 張春銀, 熊曉輝, 陸利霞 申請人:南京工業大學