一种紫甘薯花青素高效合成提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种紫甘薯花青素高效合成提取方法，属于生物工程技术领域。
【背景技术】
[0002]大量研宄表明，膳食调节和营养补充可以改善人体健康和预防疾病。合理的营养疗法可以提高传统药物的治疗效果，减少药物使用量，从而减少药物治疗的副作用。近年来研宄发现，紫甘薯中富含大量天然的花青素，具有抗氧化能力，能够改善人体功能及预防某些眼科疾病。因此，如何高效的提取利用紫甘薯中的花青素已成为21世纪新兴前沿的研宄课题。
[0003]目前采用的分离提取技术得到的花青素:含量低、杂质多、医疗保健价值低。由于花青素对PH值、温度和光比较敏感，因此现有的超声技术、溶剂浸提法等分离纯化技术提取的花青素含量少、活性低，造成对人体保健，防病治病的效果降低。
[0004]紫甘薯被世界卫生组织(World Health Organizat1n，WHO)誉为抗氧化活性最强的果蔬之一。这是因为紫甘薯中富含类黄酮、酚酸等多酚类物质。紫甘薯中的花青素被认为是紫甘薯的主要生物活性。因此，提取高生物活性和含量的紫甘薯花青素，保护人们富人身体健康、预防疾病具有重大意义。
【发明内容】
[0005]本发明目的是:针对紫甘薯花青素主要集中在紫甘薯细胞内，大量花青素前体未被充分合成利用，导致目标成分溶出难、活性成分损失大、耗能高、成本高的缺陷，提出一种培养紫甘薯细胞合成花青素，建立提取率高、操作性强、成本低、条件温和的紫甘薯花青素合成提取方法。
[0006]具体按以下步骤操作进行:
(I)原料预处理:取新鲜、无腐烂的紫甘薯为原料，经清洗、机械捣碎至浆状后备用；
(2)紫甘薯细胞培养:将步骤(I)中得到的紫甘薯浆经0.7 mmol*L-l Triton X-100处理10-20 min，50~60Mpa的高流体静压处理5 min后，接种:黑曲霉5_7%、红曲霉5_7%、乳酸菌0.5-0.8%、地衣芽孢杆菌1-3%、粘红酵母5-7%、黄孢原毛平革菌2-5%、蜡状芽孢杆菌2_5%、啤酒酵母0.8-1.2%，添加L-苯丙氨酸20~40 mg/L，L-酪氨酸3~8 mg/L，培养基配方:蔗糖 0.3-0.6%，蛋白胨 1.0-2.0%，葡萄糖 0.3-0.6%，玉米浆 1.0-3.0%，豆饼粉 1.0-3.0%, NaCl0.3-0.8%, KH2PO4 0.2-0.6%，pH 值 2.1-4.5，25-30° C 培养 6~8 天，收集培养液，上述百分比浓度为质量百分比浓度，L-苯丙氨酸与L-酪氨酸的添加质量比为1:1; (3)提取混合物的分离与浓缩:将步骤(2)的培养液至10000-12000r/min室温条件下离心10_20min，弃沉淀，收集上清液；在压力为0.1-0.6MPa，温度25-40° C下，将上清液进行超滤，收集滤液，得到花青素粗提液；(4)分离、纯化:将步骤(3)得到的花青素粗提液置于AB-8吸附树脂层析柱中进行动态吸附，用4-6倍柱体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用30-50%乙醇洗脱液等浓度洗脱柱子，流速为2-4ml/min，得到纯度较高的花青素洗脱液；(5)干燥:旋转蒸发回收乙醇，真空冷冻干燥得高纯度的花青素粉末成品。
[0007]步骤(2)中，菌种选择黑曲霉6%、红曲霉6%、乳酸菌0.6-0.7%、地衣芽孢杆菌1.5-2.5%、粘红酵母6%、黄孢原毛平革菌3-4%、蜡状芽孢杆菌3-4%、啤酒酵母1.0%等微生物中的一种或几种的组合进行生物降解和合成。
[0008]步骤(2)中，培养基配方:蔗糖0.4-0.5%，蛋白胨1.2-1.8%，葡萄糖与玉米浆的添加的质量比为1:2。
步骤(4)中，超滤采用截留分子量500Da的超滤装置。
[0009]本发明的优点在于:
1、与现有技术相比，本发明以紫甘薯果实为原料，采用高流体静压-微生物发酵-超滤、柱层析等高新技术，提取果实中已含有的花青素。
[0010]2、利用黑曲霉、红曲霉、黄孢原毛平革菌、蜡状芽孢杆菌和高流体静压破坏植物细胞壁，使花青素释放完全。
[0011]3、利用粘红酵母、乳酸菌产生苯丙氨酸酶，添加花青素前体物质L-苯丙氨酸与L-酪氨酸，利用紫甘薯中原有的成分继续促进加速更多的天然花青素合成。
[0012]4、本发明技术低温、低pH值、避光，确保花青素化学性质稳定性，有机溶剂利用少易回收，生产周期仅为5-8天。
[0013]5、得到的花青素成品纯度大幅提高，可以达到99.33%。
[0014]6、本发明克服了传统生产中温度较高，溶出率较低，有机试剂用量多，成本高，效率低等缺点。因此本发明可实现规模化、产业化生产，增加紫甘薯的经济价值，延长紫甘薯产业链。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
(I)原料预处理:取新鲜、无腐烂的紫甘薯为原料，经清洗、机械捣碎至浆状后备用；
(2)紫甘薯细胞培养:将步骤(I)中得到的紫甘薯浆经0.7 mmol*L-l Triton X-1OO处理10~20 min，50~60Mpa的高流体静压处理5 min后，接种:黑曲霉5%、红曲霉5%、乳酸菌0.5%、地衣芽孢杆菌1%、粘红酵母5%、黄孢原毛平革菌2%、蜡状芽孢杆菌2%、啤酒酵母0.8%，添加L-苯丙氨酸20mg/L，L-酪氨酸3mg/L，培养基配方:鹿糖0.3%，蛋白胨1.0%，葡萄糖 0.3%，玉米浆 1.0%，豆饼粉 1.0%，NaCl 0.3%，KH2PO4 0.2%，pH 值 2.1，25。C 培养 6 天，收集培养液，上述百分比浓度为质量百分比浓度，L-苯丙氨酸与L-酪氨酸的添加质量比为1:1 ; (3)提取混合物的分离与浓缩:将步骤(2)的培养液至lOOOOr/min室温条件下离心lOmin，弃沉淀，收集上清液；在压力为0.1MPa,温度25° C下，将上清液进行超滤，收集滤液，得到花青素粗提液；(4)分离、纯化:将步骤(3)得到的花青素粗提液置于AB-8吸附树脂层析柱中进行动态吸附，用4-6倍柱体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用30-50%乙醇洗脱液等浓度洗脱柱子，流速为2-4ml/min，得到纯度较高的花青素洗脱液；
(5)干燥:旋转蒸发回收乙醇，真空冷冻干燥得纯度为98.63%的花青素粉末成品。
[0016]实施例2
(I)原料预处理:取新鲜、无腐烂的紫甘薯为原料，经清洗、机械捣碎至浆状后备用；
(2)紫甘薯细胞培养:将步骤(