一种利用射频辅助生物复合酶提取三叶木通花青素的方法与流程

本发明涉及植物的天然活性成分提取
技术领域：
，尤其涉及一种利用射频辅助生物复合酶提取三叶木通花青素的方法。
背景技术：
：三叶木通是木通科，属落叶木质藤本植物，其茎秆是一种传统的中药材，且其根、藤、果实、种子均可入药。三叶木通易于栽培管理，经济效益可观，商业前景广阔。花青素作为一类广泛存在于植物中的水溶性色素，具有类黄酮的典型结构，是一种天然抗氧化剂，具有抗衰老、清除自由基、抗炎、调节血脂、抗癌、改善视力等多种功效。由于花青素具有来源广泛、细胞毒性小、食用安全等特点，近年来其抗肿瘤作用已成为人们关注的热点。三叶木通花中含有丰富的花青素，具有很强的经济价值。花青素属于热敏性物质，高温易分解，目前常用的提取方法为水浴提取法和有机溶剂提取法。其中，水浴提取法以蒸馏水作为提取溶剂，有机溶剂提取法则以甲醇、乙醇、丙酮或上述试剂的混合物作为提取溶剂。以上两种提取方法虽对设备要求低，操作简单，但提取率低，且大多数有机溶剂毒副作用大，容易造成环境污染。水浴提取法虽不会产生有毒有害物质，不污染环境，但杂质含量高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用射频辅助生物复合酶提取三叶木通花青素的方法，以克服水浴提取法和有机溶剂提取法的缺点，达到高质、高效、低污染提取三叶木通花中的花青素的目的。技术实现要素：有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是在保证操作简单、绿色安全的前提下，提高三叶木通花中花青素的提取率，获得低杂质含量的花青素。为实现上述目的，本发明提供了一种利用射频辅助生物复合酶提取三叶木通花青素的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)原料准备：新鲜三叶木通花自然风干、打粉、过筛，作为原料备用；(2)酶解：向所述原料中加入质量比为1:20～1:50g/mL的乙醇-水溶液，调节pH为酸性，然后加入生物复合酶在35～37℃进行酶解40～60min；(3)提取：在极板间距为5～10cm、温度为40～60℃的条件下进行射频处理5～10min，得到提取液；(4)浓缩干燥：离心所述提取液，在38～42℃下减压浓缩，对浓缩后的所述上层清液进行冷冻干燥，得到三叶木通花青素。进一步地，所述步骤(1)中的过筛的筛网的目数为40～60目。进一步地，所述步骤(2)中的乙醇-水溶液中的乙醇的体积含量为50～90％。进一步地，所述步骤(2)中的pH为4～6，所述pH的调节采用浓度为0.1％的HCl水溶液进行。进一步地，所述步骤(2)中的生物复合酶包括纤维素酶和果胶酶，所述纤维素酶和所述果胶酶的重量比为3:1～1:1。进一步地，所述纤维素酶的活力为10U/mg，所述果胶酶的活力为30U/mg。进一步地，所述步骤(2)中的所述生物复合酶的重量为所述原料加入量的0.6～1.0％。进一步地，所述步骤(3)中的射频处理使用的设备功率为3～9kW，频率为27.12MHz。进一步地，所述步骤(4)中的离心转速为4000～8000×g，离心时间为10～20min。进一步地，所述步骤(4)中的减压浓缩使用的压强为≤0.1MPa，所述冷冻干燥的时间为24～48h。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：(1)纤维素酶和果胶酶的使用，使原料的细胞壁降解更容易和彻底，有效提升了花青素的提取效率；(2)射频处理技术具有快速、内外同时加热的特点，穿透深度大，能够快速提高溶剂温度，进而提高花青素的提取率、缩短提取时间、降低生产成本；(3)本发明除乙醇外，无其他有机溶剂的使用，操作简单、绿色环保，最终获得的花青素安全可靠；(4)本发明的工艺步骤不仅操作简单、便于产业化，还使三叶木通花释放更多的花青素，极大地提高了三叶木通花青素的提取效率，既缩短了提取时间，提高了经济效益，又降低了操作难度，使本发明所述的技术及工艺具有更大的可操作性和实用性。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。附图说明图1是本发明的一个较佳实施例的操作流程图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。图1是本发明一个较佳实施例的操作流程图，如图1所示，本发明提供的利用射频辅助生物复合酶提取三叶木通花青素的方法具体包括如下步骤：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40～60目的网筛将所述三叶木通花干粉过筛，称取过筛后的三叶木通花干粉装入容器中备用；(2)酶解：在容器中加入质量比为1:20～1:50g/mL的乙醇-水溶液，并利用浓度为0.1％的HCl水溶液调节pH至4～6，通过水浴法控温至35～37℃，加入生物复合酶对原料进行40～60min的酶解；(3)提取：利用水浴法将容器中的溶液控温至40～60℃，在极板间距为5～10cm的条件下进行射频处理5～10min，得到提取液；(4)浓缩干燥：将步骤3中的提取液离心处理，取上层清液控温至38～42℃，在≤0.1MPa的条件下进行减压浓缩，对浓缩后的上层清液进行冷冻干燥24～48h，即得到三叶木通花青素。本发明一个较佳实施例所使用的热风辅助射频设备型号为GJD-6A-27-JY，由河北华氏纪元高频设备有限公司提供。设备包括内置的热风系统和传输带，可以按需求控制热风温度和传输速度。设备的外形尺寸为310×100×165cm3，上电极板尺寸为75×55cm2。射频处理过程中，使用光纤传感器(ThermAgile-RDOptsensor，西安和其光电科技有限公司，陕西)对温度变化进行检测，数据通过采集器传输至电脑，在电脑上实时检测射频处理过程中容器中的溶液的温度变化情况。实施例1本实施例采用乙醇体积含量为50％的乙醇-水溶液作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，具体步骤如下：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40目的网筛将三叶木通花干粉过筛备用；(2)酶解：称取10.0g过筛后的三叶木通花干粉装入容器中，在容器中加入200mL乙醇-水溶液，其中的乙醇体积含量为50％，并利用浓度为0.1％的HCl水溶液调节pH至4.0，加入0.05g纤维素酶和0.05g果胶酶，在37℃酶解50min；(3)提取：利用水浴法将容器中的溶液控温至50℃，调节极板间距为5cm，射频处理10min得到提取液；(4)浓缩干燥：设置转速为6000×g，将步骤3中的提取液离心10min，收集上层清液，上清液在0.1MPa，40℃条件下减压浓缩后冷冻干燥24h，得到花青素。实施例2本实施例采用乙醇体积含量为50％的乙醇-水溶液作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，具体步骤如下：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40目的网筛将三叶木通花干粉过筛备用；(2)酶解：称取10.0g过筛后的三叶木通花干粉装入容器中，在容器中加入500mL乙醇-水溶液，其中的乙醇体积含量为50％，并利用浓度为0.1％的HCl水溶液调节pH至4.0，通过水浴法控温至37℃，加入0.075g纤维素酶和0.025g果胶酶，静置50min；(3)提取：利用水浴法将容器中的溶液控温至60℃，调节极板间距为10cm，射频处理5min得到提取液；(4)浓缩干燥：设置转速为4000×g，将步骤3中的提取液离心20min，收集上层清液，上清液在0.1MPa，40℃条件下减压浓缩后冷冻干燥24h，得到花青素。实施例3本实施例采用乙醇体积含量为90％的乙醇-水溶液作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，具体步骤如下：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40目的网筛将三叶木通花干粉过筛备用；(2)酶解：称取10.0g过筛后的三叶木通花干粉装入容器中，在容器中加入200mL乙醇-水溶液，其中的乙醇体积含量为90％，并利用浓度为0.1％的HCl水溶液调节pH至4.0，通过水浴法控温至37℃，加入0.05g纤维素酶和0.05g果胶酶，静置50min；(3)提取：利用水浴法将容器中的溶液控温至50℃，调节极板间距为5cm，射频处理10min得到提取液；(4)浓缩干燥：设置转速为6000×g，将步骤3中的提取液离心10min，收集上层清液，上清液在0.1MPa，40℃条件下减压浓缩后冷冻干燥36h，得到花青素。实施例4本实施例采用乙醇体积含量为50％的乙醇-水溶液作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，具体步骤如下：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40目的网筛将三叶木通花干粉过筛备用；(2)酶解：称取10.0g过筛后的三叶木通花干粉装入容器中，在容器中加入200mL乙醇-水溶液，其中的乙醇体积含量为50％，并利用浓度为0.1％的HCl水溶液调节pH至6.0，通过水浴法控温至37℃，加入0.05g纤维素酶和0.05g果胶酶，静置50min；(3)提取：利用水浴法将容器中的溶液控温至50℃，调节极板间距为5cm，射频处理10min得到提取液；(4)浓缩干燥：设置转速为6000×g，将步骤3中的提取液离心10min，收集上层清液，上清液在0.1MPa，40℃条件下减压浓缩后冷冻干燥36h，得到花青素。为进一步说明本发明提供的利用射频辅助生物复合酶提取三叶木通花青素的方法具有明显的优势，本发明分别采用蒸馏水和乙醇-HCl溶液作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，以对提取效率进行对比。对比例1本对比例采用蒸馏水作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，具体步骤为：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40目的网筛将三叶木通花干粉过筛备用；(2)提取：称取10.0g过筛后的三叶木通花干粉装入容器中，在容器中加入200mL蒸馏水，持续煮沸2h，得到提取液；(3)浓缩干燥：设置转速为6000×g，将步骤2中的提取液离心10min，收集上层清液，上清液在0.1MPa，40℃条件下减压浓缩后冷冻干燥24h，得到花青素。对比例2本对比例采用乙醇-HCl溶液作为溶剂，对三叶木通花中的花青素进行提取，所采用的乙醇-HCl溶液终的HCl体积含量为1％，具体步骤为：(1)原料准备：将新鲜的三叶木通花自然风干、打粉，并利用40目的网筛将三叶木通花干粉过筛备用；(2)提取：称取10.0g过筛后的三叶木通花干粉装入容器中，在容器中加入200mL乙醇-HCl溶液，室温静止2h，得到提取液；(3)浓缩干燥：设置转速为6000×g，将步骤2中的提取液离心10min，收集上层清液，上清液在0.1MPa，40℃条件下减压浓缩后冷冻干燥24h，得到花青素。对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和对比例1、对比例2进行花青素含量检测，结果如表1所示：表1花青素含量对比样品花青素含量(mgC3Gs/100g)实施例150.87实施例234.23实施例333.06实施例445.75对比例114.13对比例225.42由表1可知，实施例1的花青素含量为50.87C3Gs/100g，显著高于实施例2的34.23mgC3Gs/100g(p＜0.05)，实施例3的33.06C3Gs/100g(p＜0.05)和实施例4的45.75C3Gs/100g(p＜0.05)。对比例中，对比例1和对比例2的花青素含量分别为14.13C3Gs/100g和25.42C3Gs/100g，均显著低于实施例1～4(p＜0.05)，说明射频辅助生物酶处理能显著提高三叶木通花青素的提取率。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。当前第1页1 2 3