一种高活性黑芝麻黑色素及其提取方法与流程

本发明属于食品领域，更具体地，涉及一种高活性黑芝麻黑色素及其提取方法。

背景技术：

黑芝麻不仅是一种天然黑色素，还具有营养价值和药理作用，尤其是具有很强的氧化作用，现代消费者在食用色素方面越来越追求纯天然、营养丰富、有益健康的色素。黑芝麻黑色素可以抑制人体肠道对胆固醇的吸收，以及降低血液中胆固醇的含量，而且还具有非常强的抗氧化作用。总结来讲，黑芝麻黑色素具有清除自由基、抗氧化、抗肿瘤和降血脂等诸多功能。它就是一种集营养保健于一身的具有无限利用潜力的新型天然食用色素它就是一种集营养保健于一身的具有无限利用潜力的新型天然食用色素。

我国在黑芝麻的加工利用方面还处于粗放型的状态，为了提高黑芝麻的利用价值，主要对黑芝麻黑色素提取率的研究，在提取黑芝麻黑色素方面，由于黑色素是大分子物质，其完整结构还没有被发现。在食品领域上，它的着色功能和抗氧化作用能够被主要利用，添加于食品中，不仅具有调色的功效，而且对产品具有保护的功能，同时又起到营养保健的效果。

目前对黑芝麻黑色素的提取主要是采用溶剂浸提或者超声提取，溶剂浸提法时间长、溶剂需求量大、提取率很低等缺点，并且产品为黑芝麻混合色素，其生理活性不高。溶剂浸提法大多数是研究如何提高色素总体提取率及色价，如果采用的溶剂浸提条件不同，黑芝麻黑色素的提取效果也会不同，结果导致提取的黑芝麻黑色素组分有很大差异。

超声提取法作为一种新的物理方法受到了很多研究者的关注，它在生物和植物细胞破碎以及有效成份萃取中应用广泛。超声波提取方法的原理是利用空化作用，机械效应和热效应加速细胞内有效物质的释放，分散和分解。超声提取法可以促进植物细胞组织的破裂或变形，使人类所需的植物活性成分提取率增高，时间也大大缩短。

高压脉冲电场是一种非热处理技术，应用于热敏性物质可以得到很好地效果，现在已经应用于商业杀菌之中。高压脉冲电场作为食物有效成分的提取还是一门新的技术，它的特点十分明显如提取时间大幅缩短、加工成本降低、提取效率高等，高压脉冲电场处理可以有效地保护色素提取物，破坏细胞膜，增加细胞内物质溶出。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高活性黑芝麻黑色素及其提取方法，该提取方法利用脉冲电场辅助超声的新工艺对黑芝麻中的功能成分黑色素进行提取，提高黑芝麻黑色素提取率的同时，更好的保护其生理活性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种高活性黑芝麻黑色素的提取方法，该提取方法包括：

(1)将脱脂黑芝麻粉与乙醇溶液混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物依次经过脉冲电场处理、超声提取以及离心处理后，减压抽滤，然后将得到的上清液蒸发至无乙醇，得到浓缩液a；

(3)将浓缩液a经树脂吸附后，用乙醇溶液洗脱，并再次进行蒸发浓缩，得到浓缩液b；

(4)将浓缩液b进行冷冻干燥，得到所述高活性黑芝麻黑色素。

本发明中黑芝麻黑色素提取的的原料采用的是脱脂黑芝麻粉，该脱脂黑芝麻粉的制备方法包括：将黑芝麻用粉碎机粉碎得到黑芝麻粉，将黑芝麻粉用石油醚除去油脂后干燥，得到所述脱脂黑芝麻粉。

根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述脱脂黑芝麻粉与乙醇溶液的料液比为1～10g：1l；所述乙醇溶液的浓度为50～70vol％。

本发明中，为了进一步提高黑色素的提取量，优选地，步骤(2)中，所述脉冲电场的电场强度为100～1000v/cm，进一步优选为450～550v/cm；脉冲温度为30～70℃；所述脉冲电场处理次数为1～5次；所述混合物的流速为1～4ml/s。其中，脉冲温度可以通过水浴的方式获得。

根据本发明，优选地，所述超声提取的功率为100～700w，温度为30～70℃，时间为10～120min；所述离心处理的转速为3000～12000r/min，时间为10～60min。

根据本发明，优选地，步骤(3)中，所述树脂为经活化处理的ab-8大孔吸附树脂；所述乙醇溶液的浓度为60～80vol％。

本发明步骤(2)和步骤(3)中涉及的蒸发浓缩，均可以为利用旋转蒸发仪旋转蒸发获得浓缩液；步骤(3)中，蒸发浓缩优选以蒸发至基本无乙醇和水分残留为准。

根据本发明，优选地，所述冷冻干燥的温度为-80℃至-60℃，真空度为0.01～0.08mpa。

根据本发明，优选地，还包括纯化步骤，包括：将经过盐酸溶液水解的黑芝麻黑色素过滤掉沉淀，并用水抽滤后，利用碱性溶液调节至中性，然后再用水抽滤，最后冷冻干燥，得到纯化的黑芝麻黑色素干物质。

由于酸性溶液与黑色素接触后还可以去除与黑芝麻结合的蛋白质，碳水化合物和脂类等物质，本发明中，为了进一步提高黑芝麻素的纯度，优选利用1～2mol/l的盐酸溶液水解黑芝麻黑色素。同时，由于在碱性条件下，黑芝麻黑色素具有较好的光、热稳定性，具有一定的耐氧化和耐还原性。因此将提取的黑芝麻黑色素经过盐酸纯化过滤掉沉淀，并用去离子水反复抽滤三次后，再优选采用0.2～0.3mol/l的碱性溶液浸泡，中和过度的酸性残留，用去离子水抽滤若干次，再经过冷冻干燥得到纯化的黑芝麻黑色素干物质，密封避光保存，优选地，所述冷冻干燥的温度为-80℃至-60℃，真空度为0.01～0.08mpa。

本发明第二方面提供一种上述提取方法制备的高活性黑芝麻黑色素。

本发明采用脉冲电场辅助超声的工艺对黑芝麻中的功能成分黑色素进行提取，提高黑芝麻黑色素提取率的同时，更好的保护其生理活性，从而提高黑芝麻的利用价值。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明实施例1中黑芝麻黑色素样品的羟基自由基清除率。

图2示出了本发明实施例1中黑芝麻黑色素样品的dpph自由基清除率。

图3示出了本发明实施例1中黑芝麻黑色素样品的抗氧化能力。

图4示出了本发明实施例2中脉冲处理的电场强度对黑色素含量的影响。

图5示出了本发明实施例3中脉冲处理的次数对黑色素含量的影响。

图6示出了本发明实施例4中脉冲处理的脉冲温度对黑色素含量的影响。

图7示出了本发明实施例5中脱脂黑芝麻粉与乙醇溶液的料液比对黑色素含量的影响。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

下述实施例中涉及到的各参数计算方法如下：

黑芝麻黑色素含量：

羟基自由基清除率：在10ml刻度具塞试管中依次加入6.0mol/l的feso4溶液2.0ml、不同质量浓度(0.5mg/ml、1.0mg/ml、3.0mg/ml)的样品溶液2.0ml和6.0mol/l的h2o2溶液2.0ml，混合摇匀，静置10min，再加入2.0ml的6.0mol/l水杨酸溶液，混合摇匀，静置30min，于510nm处测定其吸光度。空白对照的吸光度值记为a0；无水杨酸时样品的吸光度值记为a1；加入样品后的吸光度值记a2，羟基自由基清除率计算方法如下：

dpph自由基清除率：取一定量的dpph粉末，用无水乙醇将其配成浓度为0.15mol/ldpph无水乙醇溶液，在黑暗中低温保存。取2.0mldpph无水乙醇溶液和0.2ml样品溶液加1.8ml无水乙醇溶液，并将在517nm处测量的吸光度值记录为a1；用等量的无水乙醇代替样品溶液作为样品背景组，并将吸光度值记录为a0；使用等量的无水乙醇代替dpph无水乙醇溶液作为空白对照，并将吸光度值记录为a2；dpph自由基清除率计算方法如下：

总抗氧化性能力：abts法。在735nm下测定各个浓度的trolox标准溶液吸光值。得到并根据标准曲线计算出样品的总抗氧化能力，样品抗氧化性能力以trolox-equivalentantioxidantcapacity(teac)来表示。

纯度计算方式为：

实施例中涉及到的脱脂黑芝麻粉的制备方法：

将黑芝麻用粉碎机粉碎后收集，将收集得到的黑芝麻粉用石油醚除去油脂后置于通风处干燥，得到脱脂黑芝麻粉。

实施例1

在脱脂黑芝麻粉与60vol％乙醇以料液比为3g：1l混合均匀，然后在电场强度为500v/cm，脉冲温度为60℃下脉冲处理3次，然后在超声功率为390w，超声温度为60℃的条件下超声处理30min，将处理后的溶液在4000r/min条件下离心20min，将经离心和减压抽滤得到的上清液用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70vol％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩至基本无乙醇残留，收集浓缩液后在温度为-80℃至-60℃，真空度为0.01～0.08mpa条件下冷冻干燥，即得黑芝麻黑色素样品。测得该样品中黑色素的含量为18.86μg/g。

实施例2

在脱脂黑芝麻粉与60vol％乙醇以料液比为1g：1l混合均匀，然后在电场强度为100v/cm，脉冲温度为60℃下脉冲处理1次，然后在超声功率为390w，超声温度为60℃的条件下超声处理30min，将处理后的溶液在4000r/min条件下离心20min，将经离心和减压抽滤得到的上清液用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70vol％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩至基本无乙醇残留，收集浓缩液后在温度为-80℃至-60℃，真空度为0.01～0.08mpa条件下冷冻干燥，即得黑芝麻黑色素样品。测得该样品中黑色素的含量为7.12μg/g。

实施例3

在脱脂黑芝麻粉与60vol％乙醇以料液比为10g：1l混合均匀，然后在电场强度为1000v/cm，脉冲温度为60℃下脉冲处理5次，然后在超声功率为390w，超声温度为60℃的条件下超声处理30min，将处理后的溶液在4000r/min条件下离心20min，将经离心和减压抽滤得到的上清液用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70vol％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩至基本无乙醇残留，收集浓缩液后在温度为-80℃至-60℃，真空度为0.01～0.08mpa条件下冷冻干燥，即得黑芝麻黑色素样品。测得该样品中黑色素的含量为23.52μg/g，黑色素的纯度为82％。

用1.5mol/l的盐酸溶液水解上述黑芝麻黑色素30min，并用去离子水反复抽滤三次后，再采用0.25mol/l的碱性溶液浸泡，中和过度的酸性残留后，用去离子水抽滤若干次，再经过在温度为-80℃，真空度为0.05mpa条件下冷冻干燥得到纯化后的黑芝麻黑色素干物质，其纯度为91％。

实施例4

称取五份0.3g脱脂黑芝麻粉分别溶于100ml的60vol％乙醇溶液，然后将上述五份混合溶液分别以电场强度为200、300、400、500、600v/cm，混合溶液的流速为1.5ml/s，脉冲温度为50℃的条件下脉冲电场处理3次后，在超声功率为390w，超声温度为60℃，超声处理30min，然后在4000r/min条件下离心处理20min，将经离心和减压抽滤后的上清液，用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩，收集浓缩液进行冷冻干燥，经冷冻干燥即得黑芝麻黑色素样品，各样品的黑色素含量如图4所示。

实施例5

称取五份0.3g脱脂黑芝麻粉分别溶于100ml的60vol％乙醇溶液，然后将上述五份混合溶液分别以电场强度为500v/cm，混合溶液的流速为1.5ml/s，脉冲温度为50℃的条件下脉冲电场分别处理1次、2次、3次、4次、5次后，在超声功率为390w，超声温度为60℃，超声处理30min，然后在4000r/min条件下离心处理20min，将经离心和减压抽滤后的上清液，用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩，收集浓缩液进行冷冻干燥，经冷冻干燥即得黑芝麻黑色素样品，各样品的黑色素含量如图5所示。

实施例6

称取五份0.3g脱脂黑芝麻粉分别溶于100ml的60vol％乙醇溶液，然后将上述五份混合溶液分别以电场强度为500v/cm，混合溶液的流速为1.5ml/s，脉冲温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃的条件下脉冲电场处理3次后，在超声功率为390w，超声温度为60℃，超声处理30min，然后在4000r/min条件下离心处理20min，将经离心和减压抽滤后的上清液，用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩，收集浓缩液进行冷冻干燥，经冷冻干燥即得黑芝麻黑色素样品，各样品的黑色素含量如图6所示。

实施例7

分别称取0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g脱脂黑芝麻粉分别溶于100ml的60vol％乙醇溶液，然后将上述五份混合溶液分别以电场强度为500v/cm，混合溶液的流速为1.5ml/s，脉冲温度分别为60℃的条件下脉冲电场处理3次后，在超声功率为390w，超声温度为60℃，超声处理30min，然后在4000r/min条件下离心处理20min，将经离心和减压抽滤后的上清液，用旋转蒸发仪旋转蒸发至无乙醇，得到浓缩液。浓缩液经活化处理过的ab-8大孔吸附树脂吸附后，用体积分数为70％乙醇洗脱，将洗脱后的液体经旋转蒸发仪再次浓缩，收集浓缩液进行冷冻干燥，经冷冻干燥即得黑芝麻黑色素样品，各样品的黑色素含量如图7所示。

对比例1

与实施例1存在的区别仅在于：不进行脉冲电场处理。测得该样品的黑色素含量为12.35μg/g。

将实施例1制得的样品分别进行羟基自由基、dpph自由基清除率和总抗氧化性能力的测定，测定结果如图1-3所示。从图1-3可知，本发明制备的黑芝麻黑色素具有良好的抗氧化活性，对羟基自由基、dpph自由基均具有较强的清除作用，总抗氧化能力也较强。同时将实施例1与对比例1对比可知，利用本发明的提取方法提取的黑色素比对比例1提取的黑色素高约50％。

由实施例2-5可知，在脱脂黑芝麻粉与60vol％乙醇的料液比为3g：1l，脉冲电场的电场强度为500v/cm，脉冲温度为60℃下脉冲3次处理，具有较高的提取效率，处理后的样品最后测得的黑色素含量为18.86μg/g。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。