一种利用超滤膜制备高色价栀子蓝色素的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物发酵技术领域，具体是涉及一种利用超滤膜制备高色价栀子蓝色素的方法。
【背景技术】
[0002]栀子蓝色素是一种色泽鲜艳的着色剂，着色力强，抗光、耐热性好，水溶液呈现明亮纯正的蓝色。栀子蓝色素是以栀子黄废液为原料经过葡萄糖苷酶水解转化而得的。栀子蓝色素已被世界上许多国家广泛采用，也是我国批准允许使用的食用天然色素，已列入到我国GB2760-2011《食品添加剂使用卫生标准》中，2012年6月25日，栀子蓝色素的首个国家标准GB28311-2012《食品添加剂栀子蓝》发布，结束了栀子蓝只有使用标准，没有产品国家标准的尴尬。栀子蓝色素的精制纯化方法主要有大孔吸附树脂法、沉淀法和膜分离法，然而这些方法还存在所得栀子蓝色素杂质含量高、色价低等问题。
[0003]超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001?0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一，在60年代超滤装置就实现了工业化。超滤膜的工业应用十分广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。超滤膜随着技术的进步，其筛选功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。
[0004]若能采用超滤膜制备栀子蓝色素必能带来更优质的产品。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用超滤膜制备高色价栀子蓝色素的方法，以制备得到高色价的栀子蓝色素。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
[0007]—种利用超滤膜制备高色价栀子蓝色素的方法，包括以下步骤:
(1)纤维素酶液的制备:将纤维素酶固体加入到pH为4.5?7.4的缓冲溶液中，使纤维素酶的浓度为4?10%，然后置于50°C下超声提取30min后，经抽滤得到酶液；
(2)按栀子黄废液:酶液的体积比为1:1?25，在栀子黄废液中加入步骤(1)所得酶液，再置于50°C恒温水浴锅中，发酵反应5?15h，得到混合体系，再加入混合体系4?6%的伯氨基酸进行显色反应40?96h，使氨基酸与栀子苷进行反应得到栀子蓝色素溶液；
(3)栀子蓝色素的精制纯化:用膜通量为5?10k的超滤膜，对步骤(2)中所得栀子蓝色素溶液进行超滤，以滤去溶液中的多余杂质，分离后分别收集截留液和透过液，将截留液经真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥，即得到栀子蓝色素粉末。
[0008]所述步骤(1)中的缓冲溶液为醋酸:醋酸钠或磷酸氢二钠:磷酸二氢钠的体积比为(1?3): (4?7): (2?5)的混合溶液。
[0009]所述步骤(2)的栀子黄废液是以栀子果为原料生产栀子黄色素后的废液。
[0010]所述步骤(2)中的伯氨基酸为甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸中的任意一种或几种。
[0011]所述步骤(3)中的超滤是在过滤压差为0.04?0.1MPa的条件下进行超滤。
[0012]本发明与单纯的大孔吸附树脂法和沉淀法技术相比，所得栀子蓝色素有着杂质含量低、色价高、品质好等优点，而且方便快捷，适用于高色价栀子蓝色素的精制纯化。本发明所得栀子蓝色素经紫外分光光度计检测其色价和0D值，其色价达到197?220，相比市场上的栀子蓝色素的色价高很多。
[0013]相对于现有技术，本发明具有以下显著优点:
1、本发明利用纤维素酶作为葡聚糖苷酶的酶来源，用于水解栀子黄废液。纤维素酶是一种复合酶，主要由外切β -葡聚糖酶、内切β -葡聚糖酶和β -葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶，而且价格便宜、来源广泛，降低了制备栀子蓝色素的生产成本；
2、采用超滤膜进行精制纯化栀子蓝色素，与其他大孔吸附树脂、沉淀法等精制方法相比具有简单快速、杂质含量低、色价高、品质好等优点；
3、本发明使用膜通量为5?10k的超滤膜，更能有效的去除栀子蓝色素溶液中含有多余的栀子苷等杂质，因为它的膜材料吸附能力强，能达到较好的分离效果；而且在超滤过程中不会发生任何质的变化，可以在常温下稳定运行；设备结构精巧，占地面积小，易于操作；超滤分离过程简单，设备自动化程度高；能将不同的分子量物质进行分类处理。
[0014]4、本发明工艺简单、对设备要求不高、投资成本低、经济效益高。
【附图说明】
[0015]图1为本发明步骤(2)的化学反应式。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步地说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0017]实施例1
(1)纤维素酶液的制备:将纤维素酶固体加入到pH为4.5的缓冲溶液中，使纤维素酶的浓度为4%，然后置于50°C下超声提取30min后，经抽滤得到酶液；所述缓冲溶液为醋酸:磷酸氢二钠:磷酸二氢钠的体积比为1:4:2的混合溶液；
(2)按栀子黄废液:酶液的体积比为1:15，在栀子黄废液中加入步骤(1)所得酶液，再置于50°C恒温水浴锅中，发酵反应12h，得到混合体系，再加入混合体系4%的甘氨酸进行显色反应50h，使氨基酸与栀子苷进行反应得到栀子蓝色素溶液；所述栀子黄废液是以栀子果为原料生产栀子黄色素后的废液；
(3)栀子蓝色素的精制纯化:用膜通量为10k的超滤膜，对步骤(2)中所得栀子蓝色素溶液在过滤压差为0.1MPa的条件下进行超滤，以滤去溶液中的多余杂质，分离后分别收集截留液和透过液，将截留液经真空干燥，即得到栀子蓝色素粉末。经紫外分光光度计检测其色价为220，0D值为0.15。
[0018]实施例2
(1)纤维素酶液的制备:将纤维素酶固体加入到pH为7.4的缓冲溶液中，使纤维素酶的浓度为5%，然后置于50°C下超声提取30min后，经抽滤得到酶液；所述缓冲溶液为醋酸:醋酸钠:磷酸二氢钠的体积比为2:5:4的混合溶液；
(2)按栀子黄废液:酶液的体积比为1:25，在栀子黄废液中加入步骤(1)所得酶液，再置于50°C恒温水浴锅中，发酵反应15h，得到混合体系，再加入混合体系5%的亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸进行显色反应60h，使氨基酸与栀子苷进行反应得到栀子蓝色素溶液；所述栀子黄废液是以栀子果为原料生产栀子黄色素后的废液；
(3)栀子蓝色素的精制纯化:用膜通量为5k和10k的超滤膜组合，对步骤(2)中所得栀子蓝色素溶液在过滤压差为0.05MPa的条件下进行超滤，以滤去溶液中的多余杂质，分离后分别收集截留液和透过液，将截留液经冷冻干燥，即得到栀子蓝色素粉末。紫外分光光度计检测其色价为209，0D值为0.15。
[0019]实施例3
(1)纤维素酶液的制备:将纤维素酶固体加入到pH为7.4的缓冲溶液中，使纤维素酶的浓度为6%，然后置于50°C下超声提取30min后，经抽滤得到酶液；所述缓冲溶液为醋酸:醋酸钠:磷酸二氢钠的体积比为3:5:2的混合溶液；
(2)按栀子黄废液:酶液的体积比为1:1，在栀子黄废液中加入步骤(1)所得酶液，再置于50°C恒温水浴锅中，发酵反应12h，得到混合体系，再加入混合体系4%的赖氨酸、精氨酸和组氨酸进行显色反应96h，使氨基酸与栀子苷进行反应得到栀子蓝色素溶液；所述栀子黄废液是以栀子果为原料生产栀子黄色素后的废液；
(3)栀子蓝色素的精制纯化:用膜通量为5k的超滤膜，对步骤(2)中所得栀子蓝色素溶液在过滤压差为0.08MPa的条件下进行超滤，以滤去溶液中的多余杂质，分离后分别收集截留液和透过液，将截留液经真空干燥，即得到栀子蓝色素粉末。经紫外分光光度计检测其色价为216，0D值为0.12。
[0020]实施例4
(1)纤维素酶液的制备:将纤维素酶固体加入到pH为5的缓冲溶液中，使纤维素酶的浓度为10%，然后置于50°C下超声提取30min后，经抽滤得到酶液；所述缓冲溶液为醋酸:磷酸氢二钠:磷酸二氢钠的体积比为3:7:5的混合溶液；
(2)按栀子黄废液:酶液的体积比为1:10，在栀子黄废液中加入步骤(1)所得酶液，再置于50°C恒温水浴锅中，发酵反应5h，得到混合体系，再加入混合体系6%的脯氨酸、天冬氨酸和谷氨酸进行显色反应40h，使氨基酸与栀子苷进行反应得到栀子蓝色素溶液；所述栀子黄废液是以栀子果为原料生产栀子黄色素后的废液；
(3)栀子蓝色素的精制纯化:用膜通量为先10k后5k的组合超滤膜，对步骤(2)中所得栀子蓝色素溶液在过滤压差为0.04MPa的条件下进行超滤，以滤去溶液中的多余杂质，分离后分别收集截留液和透过液，将截留液经喷雾干燥，即得到栀子蓝色素粉末。经紫外分光光度计检测其色价为215，0D值为0.11。
【主权项】
1.一种利用超滤膜制备高色价栀子蓝色素的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)纤维素酶液的制备:将纤维素酶固体加入到pH为4.5?7.4的缓冲溶液中，使纤维素酶的浓度为4?10%，然后置于50°C下超声提取30min后，经抽滤得到酶液； (2)按栀子黄废液:酶液的体积比为1:1?25，在栀子黄废液中加入步骤(1)所得酶液，再置于50°C恒温水浴锅中，发酵反应5?15h，得到混合体系，再加入混合体系4?6%的伯氨基酸进行显色反应40?96h，得到栀子蓝色素溶液； (3)栀子蓝色素的精制纯化:用膜通量为5?10k的超滤膜，对步骤(2)中所得栀子蓝色素溶液进行超滤，以滤去溶液中的多余杂质，分离后分别收集截留液和透过液，将截留液经真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥，即得到栀子蓝色素粉末。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(1)中的缓冲溶液为醋酸:醋酸钠或磷酸氢二钠:磷酸二氢钠的体积比为(1?3): (4?7): (2?5)的混合溶液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)的栀子黄废液是以栀子果为原料生产栀子黄色素后的废液。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的伯氨基酸为甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸中的任意一种或几种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)中的超滤是在过滤压差为.0.04?0.1MPa的条件下进行超滤。
【专利摘要】本发明公开一种利用超滤膜制备高色价栀子蓝色素的方法，先将栀子黄废液与纤维素酶液发酵反应，再加入伯氨基酸进一步显色反应，通过超滤膜分离纯化，去除多余的杂质，得到截留液用真空干燥、喷雾干燥或冷冻干燥，得到栀子蓝色素粉末。所用超滤膜更能有效的去除栀子蓝色素溶液中含有多余的栀子苷等杂质，膜材料吸附能力强，能达到较好的分离效果，具有简单快速、杂质含量低、色价高、品质好等优点；所采用纤维素酶的活力强、价格便宜、来源广泛，降低了制备栀子蓝色素的生产成本。与其他大孔吸附树脂、沉淀法等精制方法相比具有简单快速、杂质含量低、色价高、品质好等优点。
【IPC分类】C09B67/54, C12P1/00
【公开号】CN105255947
【申请号】CN201510858380
【发明人】李定忠
【申请人】云南麦瑞科生物科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月30日