一种制备不同色调高纯度栀子蓝色素的工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物色素提取技术领域，具体涉及一种制备不同色调高纯度栀子蓝色 素的工艺。
【背景技术】
[0002] 栀子蓝色素是近年来广受关注的一种天然水溶性蓝色素。它是以茜草科植物一栀 子中所含的化学成分京尼平甙为原料，利用β-1，4_葡萄糖甙酶水解京尼平甙，脱去其分子 末端的葡萄糖基，得到京尼平，京尼平再与氨基酸发生一系列的聚合、重排反应，反应完成 后，经干燥即可制得栀子蓝色素。
[0003] 当前栀子蓝色素的制备主要采用高产β-1，4_葡萄糖甙酶的微生物进行发酵，而后 一般采用大孔树脂对发酵液进行脱盐、精制和纯化。这种工艺存在着培养基与色素分离困 难，树脂不易再生，纯化效率低，产品色价较低等诸多问题，影响色素制品的应用。因此有必 要改进其生产工艺对其进行进一步的分离纯化研究。
[0004]超滤是一种新兴的生化分离技术，广泛应用于化工、食品、医药及废水处理等领 域。超滤不但具有耗能低、单级分离效率高，工艺简单等优点，而且分离纯化所得制品的收 率高。
[0005] 福建农林大学的杨志、张芳等人采用纤维素酶水解京尼平甙，利用超滤技术对栀 子蓝色素进行分离纯化，以HPLC为检测手段，通过设置单因素实验和正交实验确定制备及 纯化栀子蓝色素的最佳工艺条件。旨在提供一种经济、简单和高效的栀子蓝色素生产工艺。 他们提供的制备过程是:首先将纤维素酶调制成酶液，然后利用酶液对京尼平甙进行水解， 得到京尼平;第三，利用氨基酸与京尼平发生聚合反应，得到栀子蓝色素溶液;第四，对栀子 蓝色素溶液进行超滤(UF);第五，对滤液进行冷冻干燥后得到栀子蓝色素粉末。结果表明， 最佳工艺条件为以谷氨酸钠作为氨基酸来源，液固比(V/W)=8:l，酶解时间12h，纤维素酶与 京尼平甙的质量比为1:8,氨基酸与京尼平甙的质量比为1:2,反应时间96h。最佳超滤纯化 工艺为超滤膜截留分子量为5000Da，超滤压力0.5-0.8MPa，pH=7，超滤温度为室温。经HPLC 测定，本工艺制备的栀子蓝色素色价E59()nm1。m(l%)2 192，纯度2 95%。这种工艺存在反应时 间过长、生产效率低等问题，如:水解时间12h，聚合反应时间96h。
[0006] 申请号为SQ201410354880的专利《一种桅子蓝色素的生产方法》公开的方法包括 以下步骤:⑴京尼平甙浓缩液的制备和纯化;⑵水解;⑶与氨基酸反应;⑷灭菌、过滤;(5)浓 缩、喷干。用色差计检测，其产品蓝值为25.20，绿值为17.50，平均色价为El%=70-75。此工艺 存在以下不足:直接用栀子粉生产栀子蓝色素，浪费了栀子粉中富含的栀子黄色素;制备周 期长，其中水解反应36小时、聚合反应48小时;生产的栀子蓝色素品质不高。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有的提取栀子蓝色素工艺存在的反应时间长，产品品质不高等问题， 本发明提供一种制备不同色调高纯度栀子蓝色素的工艺。所述工艺可以大幅缩短栀子蓝的 制备周期，提高所得栀子蓝色素的色价，并且能够制备不同色调的栀子蓝，以满足更广泛的 需求。
[0008] 为实现上述目标，本发明采用以下技术方案： 栀子蓝色素的色调表不方法:本发明用色素在600nm波长的吸光值与色素在440nm波长 的吸光值的比值作为衡量色素中蓝色相对于黄色的比例，记为R1;用色素在600nm波长的吸 光值与色素在530nm波长的吸光值的比值作为衡量色素中蓝色相对于红色的比例，记为R2。 利用R1和R2确定栀子蓝色素的色调，一般认为R1越高，色素越蓝，R2值越高，色素越亮，偏青 色。
[0009] -种制备不同色调高纯度栀子蓝色素的工艺，所述工艺以栀子甙(从栀子果中提 取，经分离、纯化得到)为原料，通过葡萄糖苷酶水解栀子甙得到京尼平，在氧化剂的作用 下让京尼平和氨基酸(伯胺化合物)进行聚合反应生成具有颜色的产物，再通过分离纯化得 到纯度高的栀子蓝色素。
[0010] 所述氨基酸（伯胺化合物)包括:谷氨酸钠、谷氨酸、色氨酸、天冬氨酸、组氨酸、甘 氨酸和苯丙氨酸，优选地选用谷氨酸钠作为参与水解反应的氨基酸。
[0011]所述氧化剂包括压缩空气、纯氧、η2〇2及其它可以用于食品的氧化剂，优选地选用 压缩空气作为氧化剂。
[0012] -种制备不同色调高纯度栀子蓝色素的工艺，包括以下步骤： 1) 水解反应。首先，取X克栀子甙投入反应釜，按照栀子甙:水=1:2~1:11的质量比加入 水，搅拌使栀子甙完全溶解于水，用稀盐酸调ρΗ=4.5，在搅拌的条件下，用50°C水浴加热溶 液至50°C;然后按照β-葡萄糖苷酶：栀子甙=1:35~1:40的质量比加入β-葡萄糖苷酶，反应 4~6小时，通过加入NaOH调整pH至8~8.3; 2) 聚合反应。向反应釜中通入氧化剂，流量为50~200L/min;提高水浴温度至70 °C，同 时按照氨基酸：栀子甙=1:8~1:11的质量比加入氨基酸，进行呈色反应，反应过程中进行 适度补水，反应2~5小时后，停止通气； 3) 分离纯化(精制）:采用大孔吸附树脂对反应液进行分离纯化； 4) 干燥成型。
[0013] -种制备不同色调高纯度栀子蓝色素的工艺，其中酶解液(京尼平)在氧化剂作用 下和氨基酸发生的聚合反应，即呈色反应，是整个工艺的关键，决定了栀子蓝的产量和品质 (色调）。本发明的发明者通过试验验证，在聚合反应过程中，氧化剂是决定反应时间和产品 质量的关键点。这是本发明的创新性贡献之一，因为目前国内专利、文献中尚未公开此类信 息，美国专利中也未见说明。
[0014] 本发明主要使用压缩空气作为氧化剂，实质是利用其中的氧气作氧化剂，也可以 采用纯氧或者其它可以用于食品的氧化剂。氧化剂的供应量按以下原则把握：以通气流量 计，在呈色反应前期，通气量越大越好，利于蓝色素的生成，此阶段R1会缓慢升高，同时R2值 也较高;在呈色反应后期，通气量需要减小，目的是减少蓝色素被氧化成红色素或其它物质 的可能性，此阶段R2会出现明显下降。
[0015] 所述聚合反应的反应温度为65~75°C，以利于反应的快速进行，缩短反应时间。
[0016] -种制备不同色调高纯度栀子蓝色素的工艺，其特征在于:所述工艺的另一个关 键点是关于栀子蓝的精制过程。因为在呈色反应过程中，存在多种影响栀子蓝色素质量的 因素，主要包括:鑛由于京尼平同氨基酸的聚合程度不同，能同时生成红、黄、蓝颜色的物 质;Φ因为京尼平的聚合过程很快，氧化剂不一定能够充分地参与成键，导致反应不够彻 底Γ:|)原料中存在黄色素杂质，还有未参与反应的栀子甙。所以，为了得到较好色调、较高色 价的栀子蓝色素，精制工艺就成了本工艺的关键点。
[0017] 本发明的优点和有益效果为:通过本发明所述的一种制备不同色调高纯度栀子蓝 色素的工艺，可以把制备栀子蓝的反应时间缩短到2.5~5小时(大多数专利和文献显示的 反应时间在20小时以上）；得到的蓝色素的最大吸收波长在600nm左右，而通过国内外目前 公开的工艺制备的蓝色素的最大吸收波长普遍在590nm左右，即通过本发明所述工艺制备 的蓝色素更蓝;通过让京尼平和不同的伯胺化合物或者伯胺类混合物聚合，可以做出R1在 2.0~4.8、R2在1.5~3.2范围内的不同色调的栀子蓝，以满足更广泛的需求。
【附图说明】