專利名稱：梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種天然色素的提取工藝方法，具體是一種從梔子苷母液中提取梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法。
背景技術(shù)：
梔子系傳統(tǒng)中藥，亦屬我國衛(wèi)生部頒布的第一批藥食兩用資源，具有護(hù)肝、利膽、降壓、止血、清熱、利寒、止瀉等作用，在中醫(yī)臨床上常用于治療黃疸型肝炎、扭挫傷、消化道出血、高血壓、糖尿病、感冒高熱等癥。梔子果主要含有呈黃色的藏花素類、具有顯著療效的梔子苷類及多元酚等。從梔子果中可以提制多種色素，將它們用于食品著色，不僅色澤能與相應(yīng)的合成色素媲美，而且還具有療效作用。它安全、無毒、無副作用，是功能性的天然著色劑，該色素單獨(dú)或與其他紅黃品系的天然色素調(diào)和后能產(chǎn)生出一系列藍(lán)綠變化的色調(diào)，可以應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域以彌補(bǔ)天然藍(lán)綠色素品種開發(fā)之不足，應(yīng)用十分廣泛。
目前國內(nèi)梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)廠家很少，產(chǎn)量也不高。梔子藍(lán)的生產(chǎn)工藝可以分為兩大類一步發(fā)酵法和兩步發(fā)酵法。一步發(fā)酵法即是在發(fā)酵過程中同時(shí)完成梔子苷的水解和水解產(chǎn)物的顯色；兩步發(fā)酵法就是將梔子苷的水解產(chǎn)物顯色分成兩步，先水解，再顯色。再對顯色液進(jìn)行分離純化。到目前為止，高純度的梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)仍停留在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上，工業(yè)生產(chǎn)上，梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝都沒有太多的沉積，一些研發(fā)機(jī)構(gòu)只能生產(chǎn)出灰暗帶綠的梔子藍(lán)?？傮w上，國內(nèi)生產(chǎn)的梔子藍(lán)色素大多色價(jià)低、成本高，生產(chǎn)工藝不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此，利用現(xiàn)代分離方法，探索梔子藍(lán)色素新的生產(chǎn)工藝條件，獲得高色價(jià)低成本梔子藍(lán)色素產(chǎn)品將會(huì)具有良好的前景。
通過對現(xiàn)有理論和工藝的解讀再加上自己的實(shí)踐，申請人認(rèn)為，要想生成出藍(lán)色純正明快的梔子藍(lán)，必須解決三個(gè)方面的問題(1)原料的精制。主要除去異梔子苷、α藏花素、雜環(huán)氨基酸、多元酚等不利于生成藍(lán)色素的化學(xué)成分；(2)呈色反應(yīng)條件的優(yōu)化。對發(fā)酵溫度、發(fā)酵pH值、發(fā)酵時(shí)間、顯色劑添加量、顯色時(shí)間和顯色溫度等條件進(jìn)行優(yōu)化，得到高色價(jià)的梔子藍(lán)色素；(3)呈色后的保護(hù)措施。研究如何對發(fā)酵后失活的酶、剩余的氨基酸和單糖及紫外線等影響色價(jià)穩(wěn)定性的因素進(jìn)行控制，以保證梔子藍(lán)色素的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法，應(yīng)用新型發(fā)酵技術(shù)、膜分離技術(shù)和噴霧干燥技術(shù)相結(jié)合的方法，并通過優(yōu)化工藝參數(shù)，有效的精制了原料、降低了有礙呈色反應(yīng)的底物、調(diào)節(jié)了微生物酶系的分泌，生產(chǎn)成本低、產(chǎn)率高，產(chǎn)品色價(jià)高于國內(nèi)水平。
該技術(shù)采用兩步法生產(chǎn)梔子藍(lán)色素，即先通過微生物發(fā)酵獲得梔子苷的水解產(chǎn)物，再將水解產(chǎn)物與氨基酸進(jìn)行呈色反應(yīng)生成梔子藍(lán)色素，最后利用膜分離進(jìn)行純化獲得高色價(jià)的梔子藍(lán)粉劑。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于包括以下步驟(1)、制種黑曲霉菌種斜面培養(yǎng)，制備孢子懸液；(2)、發(fā)酵將孢子懸液和梔子苷母液加入發(fā)酵培養(yǎng)基中好氧發(fā)酵；(3)、分離將發(fā)酵液進(jìn)行粗過濾后再經(jīng)超濾膜分離收集滲透液，使?jié)B透液中有效成分的分子量達(dá)到800以下；(4)、呈色按滲透液的0.8％-1.8％質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入谷氨酸或亮氨酸或其混合物作為顯色劑，75-83℃下保溫4-6小時(shí)；PH值控制在6.5-8.0之間。
(5)、噴霧干燥呈色液濃縮后噴霧干燥得到梔子藍(lán)色素固體粉末。
所述的第(2)步驟中發(fā)酵培養(yǎng)基的組份為麩皮1--2％；米糠1.5--3％；(NH4)2SO40.2％；KH2PO40.1％；MgSO4·7H2O0.05％；CaCl20.2％，其余為水；好氧發(fā)酵開始時(shí)，發(fā)酵液中梔子苷終濃度為3--4％；好氧發(fā)酵條件30--34℃，42-48小時(shí)好氧發(fā)酵。
所述的第(4)步驟中，按滲透液的0.8％-1.2％質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入谷氨酸或亮氨酸或者其任意混合物作為顯色劑，80℃下保溫5小時(shí)；PH值控制在6.5-7.5之間。
關(guān)鍵技術(shù)說明發(fā)酵培養(yǎng)基的配方及發(fā)酵工藝參數(shù)培養(yǎng)基是發(fā)酵工藝的三要素之一，也是發(fā)酵工藝的核心機(jī)密，培養(yǎng)基中各組分對最后產(chǎn)品的質(zhì)量有非常大的影響。該工藝的培養(yǎng)基及發(fā)酵參數(shù)可最大限度的提高梔子苷的水解速率并最小限度的干擾梔子藍(lán)的呈色，有利于在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
膜分離濃縮膜分離技術(shù)是一種與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過膜表面時(shí)，膜表面密布的許多細(xì)小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，因而實(shí)現(xiàn)對原液的分離和濃縮的目的。
根據(jù)梔子苷水解產(chǎn)物與其它雜質(zhì)的分子量、表觀分子量和分子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的不同，通過改變膜孔徑、膜材料、膜操作參數(shù)等達(dá)到對目標(biāo)產(chǎn)物的分離、濃縮。通過膜處理的料液純度高，含量可達(dá)20％以上。將膜分離應(yīng)用于梔子苷水解產(chǎn)物的提取技術(shù)上，在節(jié)約能耗、提高品質(zhì)、優(yōu)化工藝等方面有著顯著優(yōu)勢。
呈色反應(yīng)條件呈色反應(yīng)是整個(gè)工藝的關(guān)鍵步驟，直接決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。呈色反應(yīng)中包含了四個(gè)要素氨基酸種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及pH值。
梔子苷水解物和不同的氨基酸結(jié)合會(huì)呈現(xiàn)出一系列不同的顯色反應(yīng)，如亮藍(lán)色、暗藍(lán)色、藍(lán)綠色甚至紫紅色。反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及pH值對產(chǎn)品的色澤和穩(wěn)定性也有不同程度的影響。因此，只有通過大量的正交試驗(yàn)才能最終得到本發(fā)明合適的呈色反應(yīng)條件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)工藝簡單，成本低、產(chǎn)率高，產(chǎn)品色價(jià)高。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
參見附圖。
本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程及工藝參數(shù)如下①發(fā)酵培養(yǎng)基麩皮1--2％；米糠1.5--3％；(NH4)2SO40.2％；KH2PO40.1％；MgSO4·7H2O 0.05％；CaCl20.2％。
②菌種黑曲霉種子制備出發(fā)菌株接種PDA斜面，置28℃培養(yǎng)4d待孢子長滿。接種時(shí)以無菌水制成孢子懸液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中。
③梔子苷處理將梔子苷粉劑溶于水制成30％的母液，除菌，發(fā)酵開始前加入發(fā)酵培養(yǎng)基中至終濃度3--4％。
④發(fā)酵條件30--34℃，48h好氧發(fā)酵。
⑤膜分離濃縮將發(fā)酵液進(jìn)行粗過濾處理后，經(jīng)微濾、二級超濾和反滲透三級膜分離濃縮，使?jié)B透液中有效成分的分子量達(dá)到800以下；⑥呈色按滲透液的1％質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入谷氨酸或亮氨酸作為顯色劑，80℃保溫5h。
⑦噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為160℃。
表1梔子藍(lán)產(chǎn)品理化指標(biāo)

表2梔子藍(lán)產(chǎn)品微生物指標(biāo)


權(quán)利要求
1.梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于包括以下步驟(1)、制種黑曲霉菌種斜面培養(yǎng)，制備孢子懸液；(2)、發(fā)酵將孢子懸液和梔子苷母液加入發(fā)酵培養(yǎng)基中好氧發(fā)酵；(3)、分離將發(fā)酵液進(jìn)行粗過濾后再經(jīng)超濾膜分離收集滲透液，使?jié)B透液中有效成分的分子量達(dá)到800以下；(4)、呈色按滲透液的0.8％-1.8％質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入谷氨酸或亮氨酸或其混合物作為顯色劑，75-83℃下保溫4-6小時(shí)；PH值控制在6.5-8.0之間。(5)、噴霧干燥呈色液濃縮后噴霧干燥得到梔子藍(lán)色素固體粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于所述的第(2)步驟中發(fā)酵培養(yǎng)基的組份為麩皮1--2％；米糠1.5--3％；(NH4)2SO40.2％；KH2PO40.1％；MgSO4·7H2O 0.05％；CaCl20.2％，其余為水；好氧發(fā)酵開始時(shí)，發(fā)酵液中梔子苷終濃度為3--4％；好氧發(fā)酵條件30--34℃，42-48小時(shí)好氧發(fā)酵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于所述的第(4)步驟中，按滲透液的0.8％-1.2％質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入谷氨酸或亮氨酸或者其任意混合物作為顯色劑，80℃下保溫5小時(shí)；PH值控制在6.5-7.5之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梔子藍(lán)色素的生產(chǎn)工藝方法，其特征在于包括黑曲霉菌種制種、發(fā)酵、發(fā)酵液分離、滲透液呈色、噴霧干燥等步驟，得到梔子藍(lán)色素固體粉末。采用谷氨酸或亮氨酸或其混合物作為顯色劑，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡單，成本低、產(chǎn)率高，產(chǎn)品色價(jià)高。
文檔編號C09B61/00GK101016421SQ200710020158
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者余順火, 李先祥, 馬道榮, 章建國, 李延紅 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)