CN110526892B - 一种从蓝锭果中提取花青素的方法 - Google Patents

Abstract

一种从蓝靛果中提取花青素的方法，包括以下步骤：（1）浸提：以水为溶剂浸提经破碎的蓝靛果，固液分离，液体为粗提液；（2）超滤：粗提液超滤，收集透过液为上柱清液；（3）树脂吸附洗脱；将上柱清液上阳离子交换树脂柱，采用盐溶液线性洗脱，收集含花青素的洗脱液，浓缩得浓缩液；（4）析晶：向浓缩液中加入低级醇进行析晶，析晶完成后，离心，洗涤，干燥得产品。利用本发明方法从蓝靛果中提取的花青素产品，花青素含量高；且整个提取工艺条件温和，具有收率高，环境友好，适宜于产业化生产等特点。

Description

一种从蓝锭果中提取花青素的方法

技术领域

本发明涉及一种提取花青素的方法，具体涉及一种从蓝靛果中提取花青素的方法。

背景技术

蓝靛果，又名黑瞎子果，主要分布在中国黑龙江、吉林、辽宁等地，果实味酸甜。可供食用、酿酒和药用，是中国东北地区重要的野生资源。蓝靛果富含丰富的营养物质的同时，也含有大量的具有活性的花青素，目前国对蓝锭果中提取花青素的报道和研究相对较少，主要还停留在鲜果加工成果酒、果汁、果酱、果脯及果冻，所以，从其提取花青素非常具有开发前景。

CN105693680公开了一种蓝靛果花青素的提取方法，该方法将原料蓝靛果洗净除杂、压榨分离、酸化乙醇浸提、大孔树脂吸附、乙醇解吸、浓缩干燥即得花青素成品。该工艺简单，且使用适用范围广的通用型D101吸附树脂，但得到的产品中，花青素含量相对较低。

CN105884737公开了一种蓝靛果花青素的提纯工艺，该方法通过乙醇水溶液浸泡破碎、均质、固液分离、大孔树脂吸附、乙醇水溶液梯度洗脱、真空浓缩、冷冻干燥，即得产品。该方法中在进行浸提之后只对浸提液简单离心之后就浓缩上柱，上柱液中含有大量的非花青素物质，这些非花青素物质极易被吸附在树脂上而导致产品的花青素含量低，且其用的通用AB-8树脂，吸附范围较广，也会导致产品的花青素含量低。

CN103130762公开了一种从蓝靛果中提取花青素的方法，该方法通过酸性水溶液浸泡浸提、调PH值、树脂吸附、水洗、酸性醇洗脱、浓缩干燥后，从而的得到花青素产品。该工艺简单，且使用适用范围广的通用型D101吸附树脂，从而使得得到的产品含量相对较低。

CN105294632公开了一种从蓝靛果中制备蓝靛果花青素的工业化方法，该方法通过含天然抗氧化剂的碱性水溶液浸提、调酸、絮凝、阳离子交换树脂吸附、酸性溶液洗脱、调pH后减压浓缩、喷雾干燥后即得产品。该工艺涉及到多次pH的调节，极易对花青素造成降解且调pH工序繁琐，后续用2-5%的盐酸对阳离子交换树脂进行洗脱，一方面此浓度盐酸较高易造成产品降解，且解析液中会残留大量的氯离子，影响产品的花青素含量及稳定。

CN105153739公开了一种色素稳定的蓝锭果染料的制备方法，该方法通过水中搅拌打碎、过滤、无水乙醇多次浸提、浓缩、调酸、乙醇溶解后即得产品。该方法工艺简单，原料经过简单处理后为其产品，所得产品花青素含量极低，且该工艺产品为染料，仅适用于合纺织品的染色。

CN102659870公开了一种蓝靛果花色苷的提取方法，该方法通过乙醇水溶液榨汁匀浆、均质、离心分离、薄膜浓缩、真空冻干后即得产品。该方法工艺简单，浸提之后浓缩干燥即可，是蓝靛果粗提物，产品的花青素含量低。

CN107325139公开了一种从蓝靛果中快速高效提取花色苷的方法，该方法通过均质破碎酶解、乙醇浸提、乙醇低温絮凝沉降、反相柱层析、甲醇洗脱、浓缩干燥即得产品。该工艺利用制备色谱进行层析分离，故而分离能力有限，处理效率低，且量小。后续用甲醇洗脱，可能导致甲醇残留超标，该工艺不太适合工业化大生产。

CN105885469公开了一种超声波-微波协同辅助酸化乙醇提取蓝靛果花色苷工艺，该方法是将蓝锭果冷冻干燥、粉碎、超声-微波协同条件下酸性乙醇浸提、离心分离即得花色苷提取液。该工艺简单，虽然利用了超声-微波协同浸提，也停留在粗提液，产品含量低。

CN106117285公开了一种高压脉冲电场辅助酸化乙醇提取蓝锭果花色苷工艺，该工艺通过冷冻蓝锭果粉碎、过筛、酸化乙醇浸提、高压脉冲电场处理、离心分离后即得提取液。该工艺简单，所得产品只为粗提物，花青素含量低。

CN101463056公开了大孔树脂纯化蓝靛果花色苷的制备工艺，该工艺通过蓝锭果烘干、粉碎、酸化乙醇浸提、旋转蒸发、大孔树脂吸附、乙醇一次性解吸、浓缩、真空干燥，得到产品。该工艺涉及到烘干，高温可能导致目标产品降解，单一吸附树脂X-5且一次性解吸，所得的产品的花青素含量较低。

CN102532219公开了一种富集纯化蓝靛果忍冬中花色苷的方法，该方法通过原料粉碎、乙醇加热回流、加压回收乙醇、调酸、水洗、大孔树脂吸附、梯度洗脱、硅胶柱、丙酮与甲醇溶液洗脱、活性炭脱色、重结晶即得产品。该方法初提物目标物质是水溶性，调酸后水洗至中性工艺较难实现；硅胶柱洗脱用到了丙酮及甲醇，可能在后续产品中带来残留，且最后用到了活性炭脱色和重结晶，必然会是产品收率偏低。

CN101434972公开了一种固态生物反应法制备蓝靛果花色苷的工艺，该方法通过液氮条件果渣粉碎、木酶固态发酵、超声辅助乙醇浸提、离心得清液、X-5树脂吸附、刮板式浓缩、真空冷冻干燥、即得产品。该方法使用的原料为蓝靛果果渣，其本身花色苷物质极少，且后续使用木酶固态发酵，易导致有害菌同步发酵从而代谢出有毒有害物质。整个相对果渣废物再利用而言，工艺较为复杂，生产成本相对太高，不适合规模化生产。

CN109053834公开了一种蓝果忍冬中提取高纯度矢车菊素-3-葡萄糖苷的方法，该方法通过将冷冻果实研磨、甲醇萃取、离心得上清液、低温旋转浓缩、SPE纯化、乙酸乙酯洗脱、酸性甲醇洗脱、旋转蒸发并过滤膜、HPLC检测即得产品。该方法用甲醇浸提并洗脱，会导致产品有甲醇残留，且该方法使用C18柱吸附，产量量少且柱填料昂贵，生产成本稿，难以规模化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服以上不足，提供一种从蓝靛果中提取花青素的方法。该方法从蓝靛果中提取花青素产品的收率高，得到的花青素产品的纯度也高，生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种从蓝靛果中提取花青素的方法，包括以下步骤：

（1）浸提：以水为溶剂浸提蓝靛果，固液分离，得粗提液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的粗提液超滤，收集透过液；

（3）树脂吸附洗脱；将步骤（2）收集的透过液上阳离子交换树脂柱，采用盐溶液线性洗脱，收集含花青素的洗脱液，浓缩得浓缩液；

（4）析晶：向浓缩液中加入低级醇进行析晶，析晶完成后，离心，洗涤，干燥得花青素产品。

本发明从蓝锭果中提取的花青素产品，产品含量高，整个提取工艺条件温和，具有收率高，环境友好，适宜于产业化生产等特点。

优选的，步骤（1）中，所述浸提的温度为0~40℃，更为优选的，所述浸提的温度为4~20℃。

优选的，步骤（1）中，所述浸提的料水质量比为1:20~40，更为优选的，所述料水质量比为1:25~35。

优选的，步骤（1）中，所述浸提为多次浸提，其次数为2~5次，更为优选的，所述浸提的次数为3~4次。

优选的，步骤（1）中，所述浸提的时间为3~8h。

优选的，步骤（1）中，所述固液分离的方式为依次采用滤网过滤和离心分离，所述滤网的目数为60~200目，优选的，所述滤网的目数为100~120目。

优选的，步骤（1）中，所述离心采用碟片式离心机、卧螺式离心机或三足式离心机。

优选的，步骤（2）中，所述超滤的截留分子量为1~20KDa，优选的，所述超滤的截留分子量为4~10KDa。

所述超滤可有效除去大量大分子物质，同时便于后续过柱，避免柱子被堵塞。

优选的，步骤（3）中，所述阳离子交换树脂的类型选自Dowex-50、D113、D131或Amberlitc IRC-84中的一种，更为优选的，所述阳离子交换树脂的类型为Dowex-50。

优选的，步骤（3）中，所述阳离子交换树脂柱的高径比为3~10:1，更为优选的，所述阳离子交换树脂柱的高径比为5~7:1.

优选的，步骤（3）中，所述透过液的上柱流速为0.3~4BV/h，更为优选的，所述透过液的上柱流速为0.5~1.5BV/h。

花青素分子中存在高度分子共轭体系，含有酸性基团，可与阳离子交换树脂进行离子交换而被吸附，适当的高径比和上样流速可以在充分发生离子交换的同时，缩短上样时间，提高上柱效率。

优选的，步骤（3）中，所述盐溶液选自氯化钠、氯化钾、硫酸钠和硫酸钾水溶液中的一种或多种，更为优选的，所述盐溶液为氯化钠水溶液。

优选的，步骤（3）中，所述线性洗脱是盐溶液浓度由0M开始洗脱，直至盐溶液的浓度线性增加到2.0M停止洗脱，所述盐溶液的体积为5~10BV，所述线性洗脱中，洗脱液的流速为0.5~4BV/h。

优选的，步骤（3）中，所述线性洗脱是盐溶液浓度由0M开始洗脱，直至盐溶液的浓度线性增加到1.0M停止洗脱，所述盐溶液的体积为6~8BV，所述线性洗脱中，洗脱液的流速为0.8~2BV/h。

氯化钠价格便宜且适用于食品，且极易获取，特别适合洗脱剂；线性洗脱更有利于将不同离子强度的离子从树脂上洗脱下来，实现花青素与其他杂质的分离。

优选的，步骤（3）中，所述浓缩是采用反渗透膜浓缩至浓缩液的Brix值为20～60%，浓缩温度不高于60℃。

优选的，步骤（3）中，所述浓缩是采用反渗透膜浓缩至浓缩液的Brix值为40～50%，浓缩温度不高于30℃。

优选的，步骤（4）中，所述低级醇为甲醇或乙醇，优选的，所述低级醇为乙醇。

优选的，步骤（4）中，所述低级醇与所述浓缩液的体积比为1~20：1更为优选的，所述低级醇与所述浓缩液的体积比为8~15：1。

优选的，步骤（4）中，所述析晶的温度为-10~40℃，析晶的时间为4~24h，更为优选的，析晶的温度为-4~10℃，析晶的时间为6~12h。

适当浓度的醇溶液及低温条件有利于晶体的生长，且伴随搅拌可加快结晶生长速度。

优选的，步骤（4）中，所述洗涤采用所述低级醇淋洗，所述洗液的温度为-10~40℃。

所述洗液对结晶进行淋洗可以冲洗掉晶体表面的杂质。

优选的，步骤（4）中，所述干燥为真空冷冻干燥，温度为-10～-70℃，真空度为5～15Pa。

真空冷冻干燥的温度低，对花青素的影响小。

优选的，步骤（4）中，所述蓝靛果选自新鲜蓝靛果、冷冻蓝靛果和脱水蓝靛果中的一种或多种。

新鲜蓝靛果能最好地保持花青素不被降解，而冷冻及脱水蓝靛果经过加工会导致部分花青素的降解。

本发明的有益效果在于：

（1）由于本方法采用线性洗脱的方式对阳离子交换树脂进行洗脱，更为精准的将目标物质进行洗脱，同时最后采用结晶的方法再次纯化，从而使得产品中花青素含量进一步提高，利用本发明提取方法可高收率的从蓝靛果中提取花青素产品，得到的花青素产品的含量较高；

（2）本发明的整个提取工艺条件温和，工艺简单，环境友好，生产成本较低，适宜于产业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行进一步的说明。

本发明所述经破碎的蓝靛果包括经如压榨、研磨和粉碎等常规破碎操作的新鲜蓝靛果、冷冻蓝靛果和脱水蓝靛果。

本发明实施例中花青素含量的检测方法为植物提取物越橘提取物SW/T-2013 附录A.2的测定方法。

本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

本发明实施例所使用的阳离子交换树脂在使用前先进行活化，具体的方法为：将新鲜树脂用体积分数95%的乙醇溶液浸泡24h后，用蒸馏水冲洗至无醇味，再用3BV、质量分数3.5%的NaOH溶液浸泡5.5h，用蒸馏水冲洗至中性，然后，用3BV、质量分数2.5%的盐酸溶液浸泡5.5h，用蒸馏水冲洗至中性即成。

本发明实施例使用的高效液相色谱检测仪为安捷伦科技有限公司Agilenttechnologies生产，型号：HPLC-1260。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

（1）浸提：将2000g新鲜蓝靛果（浸提前取样送检，花青素的质量百分含量为0.170%）置于20℃的冷水中浸提，冷水的用量为30kg，分3次浸提，每次浸提8h，并间断进行搅拌，每次浸提后，过100目滤网得浸提液，将浸提液合并后离心后得粗提液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的粗提液过截留分子量为3KDa的超滤膜，收集透过液；

（3）树脂吸附：将步骤（2）收集的透过液以流速为2BV/h上高径比为8:1的Dowex-50阳离子交换树脂至临近饱和；然后用浓度为0～1M的氯化钠水溶液由0M开始对树脂进行线性洗脱，洗脱体积为10BV，洗脱流速为3BV/h；洗脱完成后，将含有花青素的洗脱液合并，并进行反渗透膜浓缩至Brix值为27%，浓缩温度为≤45℃，的浓缩液；

（4）析晶：向步骤（3）所得浓缩液加入10倍量的95%甲醇，然后置于温度为-10℃条件下析晶6h，并伴随搅拌；析晶完成后，离心分离出晶体，然后用温度为-10℃、体积分数为95%的甲醇进行淋洗至近无色后，将晶体在温度为-20℃、真空度为10Pa的条件下真空冷冻干燥，即得3.54g花青素产品。

经高效液相色谱检测，本实施例所得产品中花青素的质量百分含量分别为87.30%，花青素的收率为90.89%。

实施例2

（1）浸提：将2000g冷冻蓝靛果（浸提前取样送检，花青素的质量百分含量为0.165%）置于10℃冷水中浸提，冷水的用量为40kg，分4次浸提，每次浸提4h，并间断进行搅拌，每次浸提后过100目滤网得浸提液，将浸提液合并后离心后得粗提液；

（2）超滤：将步骤（1）所得的粗提液过截留分子量为6KDa的超滤膜，收集透过液；

（3）树脂吸附：将步骤（2）收集的透过液以流速为1.5BV/h上高径比为6:1的D113阳离子交换树脂至临近饱和；然后，用浓度为0～1.5M的氯化钾水溶液由0M开始对树脂进行线性洗脱，洗脱体积为8BV，洗脱流速为2BV/h，洗脱完成后，将含有花青素组分的洗脱液合并，并进行反渗透膜浓缩至浓缩液的Brix值为48%，浓缩温度≤60℃，得浓缩液；

（4）析晶：向步骤（3）所得浓缩液加入28倍量95%甲醇，然后置于温度为0℃条件下析晶12h，并伴随搅拌，析晶完成后；离心分离出晶体，将晶体用温度为0℃、体积分数为95%的甲醇进行淋洗至近无色，在--60℃、真空度为6Pa条件下真空冷冻干燥，即得3.64g花青素产品。

经高效液相色谱检测，本实施例所得产品中花青素的质量百分含量分别为82.46%，花青素的收率为90.96%。

实施例3

（1）浸提：将1000g脱水蓝靛果（浸提前取样送检，花青素的质量百分含量为0.270%）置于4℃的冷水中浸提，冷水的用量为40kg，分3次浸提，每次浸提8h，并间断进行搅拌。每次浸提过100目滤网得浸提液，将浸提液合并后离心，得粗提液；

（2）超滤：将步骤（1）所得粗提液过截留分子量为9KDa的超滤膜，收集透过液；

（3）树脂吸附：将步骤（2）收集的透过液以流速为0.3BV/h上高径比为4:1的D131阳离子交换树脂至临近饱和；然后，用浓度为0～2M的氯化钠水溶液由0M开始对树脂进行线性洗脱，洗脱体积为6BV，洗脱流速为1BV/h，洗脱完成后，合并含有花青素组分的洗脱液，并进行反渗透膜浓缩至浓缩液的Brix值为59%，浓缩温度为≤25℃，得浓缩液；

（4）析晶：向步骤（3）所得浓缩液加入20倍量95%乙醇，置于温度为20℃条件下析晶20h，并伴随搅拌，析晶完成后，离心分离出晶体，将晶体用温度为10℃、体积分数为95%的乙醇进行淋洗至近无色后，然后将晶体置于-350℃、真空度为15Pa的条件下真空冷冻干燥，即得3.17g花青素产品。

经高效液相色谱检测，本实施例所得产品中花青素的质量百分含量为79.03%，花青素的收率为92.79%。

Claims (3)

1.一种从蓝锭果中提取花青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）浸提：以水为溶剂浸提经破碎的蓝锭果，固液分离，得粗提液；所述浸提的温度为4~20℃；所述浸提的料水质量比为1:20~40；所述浸提的时间为3~8h；所述浸提为多次浸提，其次数为2~5次；所述固液分离的方式为依次采用滤网过滤和离心分离，所述滤网的目数为60~200目；

（2）超滤：将步骤（1）所得的粗提液超滤，收集透过液；所述超滤的截留分子量为1~20KDa；

（3）树脂吸附洗脱；将步骤（2）收集的透过液上阳离子交换树脂柱，采用盐溶液线性洗脱，收集含花青素的洗脱液，浓缩，得浓缩液；所述阳离子交换树脂的类型为Dowex-50；所述阳离子交换树脂柱的高径比为3~10:1；所述透过液的上柱流速为0.3~4BV/h；所述线性洗脱是指，盐溶液浓度由0M开始洗脱，直至盐溶液的浓度线性增加到2.0M停止洗脱，所述盐溶液的体积为5~10BV，所述线性洗脱中，洗脱液的流速为0.5~4BV/h；所述盐溶液为氯化钠水溶液；所述浓缩是采用反渗透膜浓缩至浓缩液的Brix值为20～60%，浓缩温度≤60℃；

（4）析晶：向步骤（3）所得的浓缩液中加入低级醇进行析晶，析晶完成后，离心，洗涤，干燥得花青素产品；所述低级醇为甲醇；所述低级醇与所述浓缩液的体积比为1~20:1；所述析晶的温度为-10~40℃，析晶的时间为4~24h。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述料水质量比为1:25~35；所述浸提的次数为3~4次。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述洗涤是指：采用所述低级醇淋洗，所述洗涤的温度为-10~40℃；所述干燥为真空冷冻干燥，温度为-10～-70℃，真空度为5～15Pa。