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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物化學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種從紫甘薯花色苷一次精制產(chǎn)品 中用陽離子交換樹脂進(jìn)一步純化紫甘薯花色苷的制備方法。
背景技術(shù)：
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(shù)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(lán)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)式<formula>complex formula see original document page 3</formula>
大多數(shù)花青素在花色苷元的3， 5， 7-碳位上有取代羥基，由于B環(huán)各 碳位上取代基——羥基和甲氧基的數(shù)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(chǎn)業(yè)化發(fā) 展提供了重要的原料基礎(chǔ)。
紫甘薯原產(chǎn)于日本，20世紀(jì)80年代引進(jìn)我國，紫甘薯花青素含量較高， 可達(dá)60mg/100g鮮薯。紫甘薯生產(chǎn)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(yǎng)和藥理作用，在食品、飲料、化妝品、醫(yī)藥 等方面有著較大的應(yīng)用潛力。我國在紫甘薯提取色素方面已取得很大進(jìn) 展，提取技術(shù)已日趨成熟，加上紫甘薯產(chǎn)量高、適應(yīng)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(chǎn)量高、提 取成本低等優(yōu)勢；另外其所具有的?；鶊F(tuán)使它較一般花色苷對光、熱、 空氣等感應(yīng)較少，性質(zhì)更為穩(wěn)定。
紫甘薯花色苷的主要成分是?；氖杠嚲账睾蜕炙幩氐难苌铮?色苷抗氧化作用的主要活性基團(tuán)是分子中的酚羥基，紫甘薯花色苷的結(jié)構(gòu) 中有多個酚羥基，其?；煞忠彩呛蟹恿u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(dāng)?shù)目寡趸钚?，從紫甘薯?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(shí)驗表明，紫甘薯花色苷在模型中表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)倪€原力、 清除羥自由基的能力、抗F^+引發(fā)的卵磷脂脂質(zhì)體過氧化和抑制由H202 引發(fā)的紅細(xì)胞溶血作用的能力。
通過檢索，發(fā)現(xiàn)大孔吸附樹脂技術(shù)是目前純化天然色素的主要方法。 經(jīng)大孔樹脂吸附技術(shù)處理后，可有效地去除色素提取液中大量的糖類、無 機(jī)鹽、粘液質(zhì)等吸潮成分，有利于增強(qiáng)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和溶解度，同時使色 素成分高度富集而提高色素品質(zhì)。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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(shí)現(xiàn)工業(yè)化進(jìn)一步純化 制備精制紫甘薯花色苷。
本發(fā)明的技術(shù)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(chǎn)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(diào) 節(jié)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(jìn)行紫甘薯花色苷的吸附；
(3X除雜吸附結(jié)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(jìn)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(chǎn)品。
而且，將溶于水的紫甘薯花色苷進(jìn)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1. 本發(fā)明制備工藝相對簡單，產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，規(guī)模生產(chǎn)成本低， 將陽離子交換樹脂技術(shù)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(chǎn)品的大規(guī)模工業(yè)化精制生產(chǎn)提供了可能，為所 獲得的該活性產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)和廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
2. 通過本發(fā)明所獲得的紫甘薯花色苷產(chǎn)品，色價在原來的基礎(chǔ)上提高 了2倍多，解決了長久以來天然色素由于色價低、穩(wěn)定性較差的問題。另 外我們對該產(chǎn)品的總多酚和總黃酮含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)其總多酚和總黃酮 含量均比原來有所提高，先進(jìn)性十分明顯。
3. 本發(fā)明還可對所獲得的紫甘薯花色苷的抗氧化能力進(jìn)行測定。實(shí)驗 證明，所獲得的紫甘薯花色苷具有很強(qiáng)的抗氧化性，對保護(hù)肝功能和降低 血清轉(zhuǎn)氨酶具有積極的作用，對致癌基因有很強(qiáng)的抑制作用，對高血壓等 心血管疾病也有很好的預(yù)防作用。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性 的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)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(fā)明僅以極 性大孔陽離子交換樹脂D061為例進(jìn)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(fā)明采用的原料為紫甘薯花色苷的一次精制產(chǎn)品。 將該一次精制產(chǎn)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(dāng)稀釋該清液，
使該清液的吸光度值(527nm)為10 100，調(diào)節(jié)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(jìn)行紫甘薯花色苷的吸附，并使用 恒流泵控制流速；當(dāng)流出液中吸光度值達(dá)到進(jìn)樣吸光度值的1/10時認(rèn)為 己達(dá)到吸附的穿透點(diǎn)，停止進(jìn)樣，上樣量為1000ml;
(3) .除雜吸附結(jié)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(jìn)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(chǎn)品。
本發(fā)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(jié)果表示，具體測定方法與結(jié)果計算按如下步驟進(jìn)行
精制后紫甘薯色素經(jīng)進(jìn)行真空冷凍干燥24小時，得到紫甘薯色素干 粉。分別準(zhǔn)確稱量一次精制與二次精制產(chǎn)品l.OOOg色素產(chǎn)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(shù)，在527nm波長下測得吸光
度值，根據(jù)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(shù) W:色素質(zhì)量
根據(jù)式1實(shí)驗方法測得產(chǎn)品色價
一次精制產(chǎn)品=62.4; 二次精制產(chǎn)品iC, =136.8。
二次精制產(chǎn)品比一次精制產(chǎn)品色價提高2.19倍。
權(quán)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(chǎn)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(diào)節(jié)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(jìn)行紫甘薯花色苷的吸附；(3).除雜吸附結(jié)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(jìn)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(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)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(jìn)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(fā)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(shù)特點(diǎn)是以紫甘薯花色苷的一次精制產(chǎn)品作為原料，一次精制產(chǎn)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(chǎn)品，該產(chǎn)品較一次精制產(chǎn)品花色苷含量提高2倍以上。本發(fā)明將陽離子交換樹脂技術(shù)成功用于紫甘薯花色苷的進(jìn)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(yǎng)、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(chǎn)品大規(guī)模工業(yè)化的二次精制提供了可能，為所獲得的該活性產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)和廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
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(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者呂曉玲, 平 孫, 張澤生, 輝 范, 馬淑青 申請人:天津科技大學(xué)