专利名称：紫玉米花青素的制造方法
技术领域：
本发明提供了一种紫玉米花青素的制造方法，尤其是指一种从紫玉米植物的秸杆、苞叶或穗轴等物料中提取花青素的方法。
背景技术：
紫玉米是指籽粒色泽为乌色、紫色、蓝色、黑色的玉米作物的总称，也叫黑玉米，是富含花青素(anthocyanin)的植物。花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素，是植物的呈色物质，通常应该是各种花色苷及其衍生物的混合物。例如，紫玉米植物中含有矢车菊色素、天竺葵色素、芍药色素等多种花色苷及其衍生物，这些花色苷及其衍生物均属于花青素。由于花青素属于类黄酮化合物，具有很强的抗氧化作用，可以清除体内的自由基，降低氧化酶的活性，改善肌体高甘油脂脂蛋白的分解代谢，并能抑制胆固醇吸收，降低低密度脂蛋白胆固醇含量；且具有抗变异、抗肿瘤、抗过敏、保护胃粘膜等多种功能，是一类具有保健功能的活性成分。很多深色植物中含有这些花青素，将它们提取出来作为食品色素将具有极重要的意义。
目前对紫玉米色素理化性能和提取工艺的研究已有多篇报道。由于花青素很容易被高温、酸、紫外线、氧气等所降解，在提取过程中，影响因子(例如温度、时间、浸提剂、酸度、固液配比等)的不同将对提取效果产生很大的影响。
CN 92106786.0中公开了一种紫玉米色素的提取方法，该方法主要是将经过筛选去除杂质和变异品种的纯紫色玉米的籽粒加工成粉状，浸入净水中，搅拌萃取，萃取液经沉淀、过滤所得紫红色滤液煮沸，再澄清、过滤制得透明的紫红色溶液，并进一步浓缩为深红紫色浓缩液；或经喷雾真空干燥，制成红色粉状固体色素。该方法主要是针对紫玉米籽粒，并以水为提取溶剂，提取率不高，而在煮沸及浓缩过程中的高温还将导致部分花青素的降解，影响了产品性能。
严赞开等人对提取黑玉米色素的方法进行了研究(“黑玉米色素提取方法的研究”，《食品工业科技》，Vol 21，No.4，2000)，其主要是以黑玉米为原料，以等体积95％乙醇与0.1mol/L HCl的混合物为浸提剂，80℃保温浸提，总提取率达18.4％。张钟等人对黑糯玉米芯(穗轴)色素的理化性质进行了研究(“黑糯玉米芯色素的提取及性质研究”，《中国粮油学报》，2004年4月第19卷第2期)，并研究了用超声波辅助提取黑糯玉米芯色素的工艺(“黑糯玉米芯色素超声波辅助提取工艺参数的优化的提取及性质研究”，《包装与食品机械》，2006年第24卷第3期)，提出利用144W的超声波辅助0.1mol/L HCl+95％乙醇(1∶1)在65℃条件下对黑糯玉米中的色素进行提取，黑色素的平均提取率为18.66％。吕晓玲等人也对紫玉米芯色素的提取工艺进行了研究(“紫玉米芯色素提取工艺条件研究”，《食品研究与开发》，2006，Vol.27，No.4)，提出了浸提液酸度pH＝1、浸提温度80℃、料液比1∶50、浸泡时间1.5小时的工艺条件。
可以看出，目前对紫玉米花青素的提取倾向于采用乙醇、水并添加盐酸来维持一定的酸性环境进行浸提的方法。而本案发明人在实际应用中发现，盐酸的存在将会使提取液在浓缩过程中部分花青素降解，导致最终花青素的得率降低。
并且，现有技术中对花青素的提取注重的是色素层面，只要提取产物具备一定的色价，就达到了提取目的。而实际上花青素的着色及保健功效是各种花色苷及其衍生物共同作用的结果，不同花色苷及其衍生物的生理功能也不相同，如果花色苷及其衍生物成分在提取分离的过程中就被降解了，不仅导致提取率降低，得到的色素产物中也难以提供这些具有生理功能的花色苷及其衍生物。
另一方面，随着新的育种技术的发展，目前我国已广泛种植全株紫色的紫玉米植物，该植物的秸杆、种皮、花丝、苞叶以及穗轴等等部位均富含花青素，但由于目前没有对其中的花青素进行低成本、高效提取的工艺，这些植物部位多被当作饲料或者废弃物扔掉，也造成了资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是针对现有技术中紫玉米花青素提取率低、易降解的情况，提供一种新的紫玉米色素(花青素)的提取制造方法，以提高紫玉米花青素的提取率，并减少或减缓花青素的降解。
本发明所解决的再一技术问题是针对现有技术中未能全面有效地提取紫玉米中花青素成分的情况，提供一种紫玉米色素的提取制造方法，利用本发明的方法所提取制造的花青素产品中保留有较多的花色苷及其衍生物成分，将该花青素产品用作食品添加剂，可充分利用各种花色苷及其衍生物的生理保健功能。
本发明所解决的另一技术问题是针对现有技术中将紫玉米植物直接当作饲料或者废弃物扔掉而造成资源浪费的情况，提供一种操作工艺简单、方便易行且可对紫玉米植物的秸杆、种皮、花丝、苞叶以及穗轴等部位中的花青素进行高效提取的方法，以充分利用植物资源，提高紫玉米植物的附加利用价值。
首先，本发明提供了一种紫玉米花青素的新的提取制造方法，该方法主要是采用紫玉米植物为原料，包括步骤对原料进行酶水解处理，所使用的酶制剂中包含纤维素酶，并使用柠檬酸调节酶水解过程中的pH值；向上述经酶水解后的物料体系中加入水和/或乙醇、或乙醇水溶液进行浸提，且该浸提过程中是利用柠檬酸维持浸提体系的酸性环境；对浸提后的物料实施分离，收集提取液；所述提取液根据需要进行浓缩，得到紫玉米花青素的浓缩液；并且，控制整个制造过程中的温度低于70℃。
在得到所述紫玉米花青素的浓缩液的基础上，本发明还可以进一步调整该花青素浓缩液中花青素的质量含量为5％-50％，并调节该浓缩液pH值6.5-7，向其中添加β-环糊精或麦芽糊精，进行喷雾干燥，热风进口温度150℃-230℃，出口温度75℃-95℃，得到含有紫玉米花青素的固态产品，利于色素的保存。
与现有技术中各种紫玉米花青素的提取方法相比较，本发明所提供的紫玉米花青素的提取工艺中的关键特征之一在于先对含有花青素的紫玉米植物原料进行酶水解处理，之后再利用提取剂进行浸提。本案发明人在研究中发现，如果直接采用各种提取剂(例如乙醇或乙醇水溶液)浸提，即便紫玉米原料物料被粉碎到很细的程度，浸提后的紫玉米物料仍然保持紫红色，说明仍有一部分花青素没有被提取出来。而利用本发明的先对紫玉米植物原料进行纤维素酶水解、再利用提取剂浸提的方法，经过酶水解处理后，紫玉米植物原料的颜色将明显变浅，当用提取剂浸提后，紫玉米植物原料的颜色将变为白色或者淡黄色。实验证明，利用本发明的先酶水解再浸提的处理方法，紫玉米花青素的提取率至少可以提高5％。
本发明的酶水解处理步骤中，所添加的纤维素酶为化工领域常用的酶制剂，可商购获得(通常较易商购得到的为纤维素酶和半纤维素酶的混合物，也可用于本发明)，酶制剂的添加量、酶水解反应时间、温度和最佳pH值均是本领域的技术人员所公知的。具体的，本发明在对紫玉米植物原料进行酶水解处理时，所述纤维素酶的添加量(使用混合酶时以纤维素酶为基准)优选为紫玉米植物原料重量的0.2％-2％，酶水解反应时间15-90min，温度45-60℃，pH2.5-5。
根据本发明的方法，酶水解步骤中是使用柠檬酸来调节pH值，不仅可提高花青素的提取效率，并可减少提取液在浓缩过程中花青素的降解损失，且柠檬酸作为常用食品添加剂更可保证本发明的花青素产品作为食品添加剂的使用安全性。
根据本发明提供的紫玉米花青素的提取工艺，在对紫玉米植物原料进行酶水解处理后，直接向经酶水解后的物料中添加水、乙醇或其混合物进一步浸提处理。由于先对物料实施了纤维素酶水解处理，此时在浸提体系中的提取剂实际上是由浸提时加入的乙醇与酶解和浸提过程所加入的水形成的乙醇水溶液来承担，当然，如果提取过程中只加入水，本发明的提取剂即为水。在该浸提过程中，本发明是使用柠檬酸来维持浸提体系的酸性环境，以利于花青素的溶解和提取，酶水解过程中添加的柠檬酸基本上可维持体系的弱酸性环境，也可以根据实际需要在该浸提步骤中再适量添加柠檬酸，通常情况下，在浸提体系中柠檬酸的总含量为提取剂重量的0.2％-1％左右即可满足浸提需求(浸提过程中的pH值一般可控制在2.5-5左右)。
浸提过程中，每千克紫玉米植物原料(例如苞叶或穗轴的粉碎物)所添加的提取剂至少应为5升，可以根据需要进行二级或多级提取，合并提取液。可以理解增加提取剂用量利于有效成分的充分提取，但会增加后期处理的成本及在后期浓缩处理中色素降解的机会，综合考虑确定的浸提过程的料液比优选为每千克紫玉米植物原料需要5-15升上述定义的提取剂。并优选以提取二次为最佳方案(二级提取时的提取剂的用量可适当减少，例如可以每千克紫玉米植物原料添加5-10升提取剂为宜)。
申请人的研究结果还显示，提取剂的成分对提取液在浓缩过程中花青素的降解也具有一定影响。若以纯水为提取剂，当提取液被浓缩至原体积的1/5时，其中溶解的花青素的损失率为12％左右；在提取剂中添加一定量的乙醇后，提取液在浓缩过程中花青素的损失率将降低；当乙醇体积含量为80％以上时，提取液在浓缩过程中花青素的损失率又进一步提高。所以，本发明优选以乙醇体积百分含量为40％-80％的乙醇水溶液作为提取剂，可使提取液在浓缩过程中花青素的损失相对最少，如前面的定义，该乙醇的体积百分含量是基于酶解和提取过程中加入的水与乙醇的总体积。
加热利于提取的速度和效果，例如可使提取温度在45℃以上，但为避免温度过高而造成花青素的降解，应控制提取温度在70℃以下。通常情况下，提取时间为60分钟左右或更长，可以达到较为理想的提取效果。
作为本发明的优选具体实施方案，可以在浸提过程中采用超声波辅助提取，由于超声过程可产生热量，本发明优选的超声波功率密度为0.4W/cm2-1.5W/cm2，并为间歇式超声操作，每次超声处理时间约为0.5-5分钟，超声处理次数为1-5次(两次超声处理之间间隔一定时间段，以利热量的散失)。采用超声波辅助提取，可较大的提高了提取速率(例如，在室温条件下超声辅助提取5分钟左右，即可达到较为理想的提取效果)，同时减少了花青素的损失。
浸提过程完成后，对浸提后的提取液和紫玉米植物的混合物料实施分离，例如可通过过滤或任何其他可行的方法进行，通常是过100目筛或更高目数的筛，收集提取液，并去除沉淀物。所分离的紫玉米植物渣滓可当作饲料或用于产生沼气。
根据本发明的具体方案，对于提取物料过滤后收集提取液(滤液部分；如有二级浸提，应合并滤液)，并进一步根据需要进行浓缩，即可以得到含有紫玉米花青素的浓缩液。所述浓缩过程可以包括步骤将过滤分离得到的滤液在低于70℃条件下减压浓缩至原滤液体积的50％左右；然后将浓缩后的滤液在5000-10000rpm条件下离心5-15分钟，以去除溶液中残留的部分沉淀物、溶液中的部分蛋白质以及蛋白质与花青素的聚合物；离心后的液体进一步在低于70℃条件下减压浓缩，得到紫玉米花青素浓缩液。
为利于紫玉米花青素的保存和储运，本发明还优选在得到所述紫玉米花青素浓缩液的基础上，进一步包括步骤调整该花青素浓缩液的pH值6.5-7(例如可以使用NaOH调整)，向其中添加β-环糊精或麦芽糊精，经喷雾干燥制成富含紫玉米花青素的微胶囊产品(固态粉末状)。具体操作时，所述β-环糊精或者麦芽糊精的添加量可以为每100升花青素含量5％-50％的提取液(或浓缩液)中添加β-环糊精或者麦芽糊精0.2-1千克；所述喷雾干燥的条件可以为干热风进口温度150℃-230℃，出口温度75℃-95℃。该方法制作得到的富含紫玉米花青素的微胶囊产品中，花青素的质量含量可以达到7％以上，并可减缓花青素的氧化降解。
本发明提供了一种提取紫玉米花青素的方法，本文中所用描述“紫玉米植物”是紫玉米植物的籽粒、杆、种皮、花丝、苞叶以及穗轴等全部植物器官的总称。将本发明方法应用于除紫玉米籽粒外的其它植物器官，在提供高品质色素产品的同时，也提高了这些低附加值(甚至是“废弃物”)的原料的利用价值。
综上所述，本发明的紫玉米花青素的提取制造方法，操作工艺简单、方便易行。经实验证明，利用本发明的方法，花青素的提取率可高达95％以上(提取率＝最终产品中的花青素含量/原料物料中花青素含量×100％，检测方法为紫外可见分光光度法)，并可减少或减缓提取、保存和储运过程中花青素的降解。
同时，经检测，利用本发明的方法制造得到的紫玉米花青素产品，其中至少含有6种以上的花色苷或其衍生物的成分。即，本发明同时提供了一种富含紫玉米花青素的产品，其中含有的花色苷或其衍生物的成分至少在6种以上，因此，将本发明提供的富含紫玉米花青素的产品用作食品添加剂，可充分利用各种花色苷及其衍生物的生理功能和保健作用，同时本产品也是良好的色素产品。
另外，由于本发明的方法包含了纤维素酶的水解处理步骤，可对紫玉米植物的秸杆、种皮、花丝、苞叶以及穗轴等中的花青素进行高效提取。例如，可以将新鲜的紫玉米植物原料或者经过避光干燥(干燥温度不应该高于70℃)的物料(包括紫玉米作物的穗轴、种皮、苞叶、茎杆和/或花丝等)经过破碎(物料的破碎粒度在30或更细，例如30目-100目)后作为物料进行花青素的提取。从而，就紫玉米植物而言，除其籽粒经过脱皮后可用于淀粉加工或淀粉衍生物的深加工、也可用于加工紫玉米面等食品外，其秸杆全株也得到了全方位利用，达到充分利用资源、提升紫玉米植物的附加利用价值，本发明的方法具有良好的应用前景。
图1为按照实施例1提取制造得到的花青素浓缩液的高压液相图谱。
具体实施例方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的紫玉米花青素的提取工艺，但本发明并不因此而受到任何限制。
实施例1以富含花青素的紫玉米植物的穗轴为原料，在避光条件下热风干燥，干燥温度45℃，干燥后的物料经过破碎后的粒度为50目；然后对物料进行酶水解处理，水量以浸过物料为宜，选择的酶制剂为商购的纤维素酶，酶制剂的添加量约为干燥物料重量的0.2％，酶水解反应时间约90min，温度45℃左右，且用柠檬酸调节酶解体系的pH值为3左右；酶解完成后继续向物料中添加水和乙醇配制成提取体系，该体系中的提取剂为乙醇水溶液，乙醇体积百分含量控制在约40％，并适量添加柠檬酸以维持酸性的提取环境，柠檬酸的添加总量为提取剂重量的0.2％左右；料液比1∶8左右，即每千克穗轴的粉碎物需要8升的提取剂；提取过程采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为1.2W/cm2，超声形式为间歇式，每次超声处理时间0.5min，超声处理次数为3次；提取后进行过滤，滤液部分在低于70℃的温度下减压浓缩至原滤液体积的50％左右；然后进行离心，转数为6000rpm，时间15分钟；离心后的液体进一步在低于70℃温度下减压浓缩，浓缩至花青素质量含量约为10％，得到紫玉米花青素浓缩液。
上述浓缩液进一步利用NaOH调整pH至6.5-7，添加β-环糊精，添加比例为0.2千克/100升提取浓缩液，并进行喷雾干燥，热风进口温度为150℃，出口温度为75℃，即得到富含花青素的粉末状的微胶囊产品。
经紫外方法检测，本实施例中，花青素的提取率可以达到96％以上，微胶囊产品中花青素的浓度可以达到8％以上。通过高压液相色谱及质谱分析，经过上述工艺获得的花青素产品中的花色苷及其衍生物组分可以达到9种以上，主要以矢车菊-3-葡萄糖苷色素及其衍生物为主，其总体含量在50％以上。所述花青素产品的高压液相图谱请参见图1所示，其中花色苷的主要成分经过质谱确定分别为1号峰为Cyanidin-3-gulcoside(C-3-G)(矢车菊-3-葡萄糖苷)，3号峰为Cyanidin-3-(6″-malonyglucoside)，4号峰为peondin-3-O-Glucoside，5号峰为Pelargeonidin-3-(6″-malonyglucoside)，6号峰为peondin-3-(6″-malonyl-gucoside)，7号峰为cyanidin-3-O-Glucoside-2Mal，8号峰为peondin-3-(6″-malonylgucoside)，9号峰为peonidin-3-(dimalonyglucoside)，11号峰为peondin-3-(6″-ethylmalonylgucoside)，2号峰和10号峰为花色苷降解物。
所制得的粉末状微胶囊产品在室温下储存1年，经检测，其中的花青素的浓度变化小于5％，成分基本没有变化。
实施例2以新鲜的紫玉米苞叶为原料物料，首先对物料(适当干燥)进行酶水解处理，其中使用的酶制剂为商购的纤维素酶和半纤维素酶的混合物，添加量约为紫玉米苞叶原料重量的0.8％(以纤维素酶的含量计)，反应时间50min，温度50℃，并利用柠檬酸调节酶解体系的pH3.5。酶水解以后进行浸提，提取剂为乙醇体积含量50％的乙醇水溶液，浸提体系中添加有约为提取剂重量的1％的柠檬酸以维持浸提体系的酸性环境，物料和提取剂的比例(料液比)为1∶15；浸提过程中采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为1.2W/cm2，每次超声处理时间约25s，间歇时间约30s，超声处理次数3次；提取后进行200目过滤分离提取液和紫玉米苞叶渣滓(紫玉米苞叶渣滓可送入沼气池)，滤液(提取液)部分在温度低于55℃下减压浓缩，浓缩至滤液原来体积的50％左右，进行离心，离心转数为8000rpm，时间10分钟，离心后的液体进一步在低于50℃温度下减压浓缩，浓缩至原来滤液体积的10％左右，得到紫玉米花青素的浓缩液。进一步调整该浓缩液的pH至6.5-7，并添加麦芽糊精，添加比例为0.7千克/100升浓缩液，进行喷雾干燥，热风进口温度为200℃，出口温度为95℃，喷雾干燥后即可获得富含花青素的玉米提取物产品(粉末状微胶囊产品)。经紫外方法检测，花青素的提取率可以达到95％，固态产品花青素的浓度可以达到7％，经HPLC测定产品中花色苷及其衍生物的组分可以达到9种，其图谱与图1大致相似。
改变该实施例中的浸提条件，不采用微波辅助处理，而使物料在约55℃温度下浸提(其他条件如上述)，浸提60分钟后的提取效果与上述采用微波辅助处理的提取效果相当。
所制得的粉末状微胶囊产品在室温下储存1年，经检测，其中的花青素的浓度变化小于5％，成分基本没有变化。
实施例3以富含花青素的玉米种皮为原料，种皮通过玉米种子经脱皮机收集获得，首先对原料进行酶水解处理，其中选择的酶为商购的纤维素酶和半纤维素酶的混合物，酶制剂的添加比例为玉米种皮原料重量的2％，反应时间15分钟，温度60℃，并利用柠檬酸调节pH5。向经酶水解后的物料中添加乙醇，形成乙醇体积含量80％左右的乙醇水溶液作为提取剂浸提，料液比约为1∶10，且浸提体系中添加有约为提取剂重量1％的柠檬酸(以维持浸提体系的pH4左右)。提取过程采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为1W/cm2，每次超声处理时间1.5分钟，超声处理次数为2次。本实施例中浸提二次(二级浸提时的料液比约为1∶7)。浸提后进行过滤，滤液部分在温度低于70℃下进行减压浓缩，浓缩至原滤液体积的50％左右，进行离心，离心速率10000rpm，时间5分钟，离心后的液体进一步减压浓缩，浓缩至原来滤液体积的10％左右，得到含有花青素的浓缩液。进一步调整该浓缩液的pH至6.5-7，向其中添加β-环糊精或者麦芽糊精，添加比例为1千克/100升提取液，进行喷雾干燥，干燥的热风进口温度为230℃，出口温度为95℃，喷雾干燥后获得富含花青素的玉米提取物产品。经紫外方法检测，花青素的提取率可以达到97％，产品中花青素的质量浓度可以达到8％，经HPLC测定产品中包含的花色苷及其衍生物的成分至少达到9种。
所制得的玉米提取物(紫玉米花青素)产品在室温下储存1年，经检测，其中的花青素的浓度变化小于5％，成分基本没有变化。
实施例4以富含花青素的干燥玉米穗轴为原料，经粉碎过40目筛，首先对原料进行酶水解处理，选择的酶为商购的纤维素酶和半纤维素酶的混合物，添加比例为物料重量的2％，酶水解反应时间15分钟，温度为60℃，并利用柠檬酸调节酶解pH5。向经酶水解后的物料中继续添加水进行浸提，料液比1∶12，并进一步向浸提体系中添加柠檬酸(柠檬酸的总添加量为提取剂重量的1％左右)。浸提过程采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为1.5W/cm2，每次超声处理时间1分钟，超声次数为3次。浸提结束后过滤分离提取液和紫玉米穗轴渣滓，滤液部分在温度低于70℃条件下进行减压浓缩，浓缩至原滤液体积的50％左右，进行离心，离心转数为8000rpm，时间5分钟，离心后的液体进一步在温度低于70℃条件下减压浓缩，浓缩至原来体积的10％左右，得到紫玉米花青素的浓缩液。进一步调整该浓缩液的pH至6.5-7，并添加β-环糊精或者麦芽糊精，添加比例为0.8千克/100升浓缩液，进行喷雾干燥，热风进口温度为220℃，出口温度为85℃，喷雾干燥后得到富含花青素的玉米提取物。经紫外方法检测，花青素的提取率为65％，最终产品花青素的浓度可以达到5％，经HPLC测定产品中花色苷及其衍生物组分可以达到9种。
所制得的玉米提取物产品在室温下储存1年，经检测，其中的花青素的浓度变化小于5％，成分基本没有变化。
实施例5以富含花青素的玉米苞叶为原料，首先对原料进行酶水解处理，选择的酶为商购的纤维素酶和半纤维素酶的混合物，添加比例为玉米苞叶原料重量的2％，酶水解反应时间15分钟，温度为60℃，并添加柠檬酸调节酶解pH5。向经酶水解后的物料中添加乙醇，形成乙醇体积含量在95％以上的乙醇水溶液作为提取剂浸提，且浸提体系中含有约为提取剂重量1％的柠檬酸以维持浸提体系的pH值为4左右。提取过程采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为1.2W/cm2，每次超声处理时间1.5分钟，间歇式操作(以避免超声时间过长而使提取液温度过高)，超声处理次数为2次。提取后过滤分离提取液和玉米苞叶渣滓，滤液部分在温度为低于70℃下进行减压浓缩，浓缩至原来滤液体积的50％左右；进行离心，转数为9000rpm，时间5分钟。离心后的液体进一步在温度低于70℃下减压浓缩，浓缩至原来体积的10％左右，得到花青素的浓缩液。进一步利用NaOH调整该浓缩液的pH至6.5-7，添加β-环糊精或者麦芽糊精，添加比例为0.8千克/100升提取液，进行喷雾干燥，干热风进口温度为220℃，出口温度为85℃，即可获得富含花青素的玉米提取物。经紫外方法检测，花青素的提取率可以达到70％，产品花青素的浓度可以达到4％，经HPLC测定产品中的花色苷及其衍生物组分可以达到9种。
所制得的玉米提取物产品在室温下储存1年，经检测，其中的花青素的浓度变化小于5％，成分基本没有变化。
对照例1以富含花青素的干燥的玉米苞叶为原料，破碎过40目筛，对原料进行酶水解处理，其中选择的酶为纤维素酶，添加比例为玉米苞叶原料重量的1％，酶水解反应时间20分钟，温度60℃，并用0.1N盐酸调节pH4.5。酶水解以后，利用乙醇体积含量95％的乙醇水溶液为提取剂浸提，且利用0.1N盐酸调节浸提过程中的pH值为4。提取过程采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为1.2W/cm2，每次超声处理1.5分钟，超声处理次数为2次。提取后过滤分离提取液和玉米苞叶渣滓，滤液部分在温度低于70℃下减压浓缩，浓缩至原滤液体积的50％左右；进行离心，转数为9000rpm，时间5分钟。离心后的液体进一步减压浓缩，浓缩至原来滤液体积的10％，得到浓缩液。并调整该浓缩液的pH至6.5-7，添加β-环糊精或者麦芽糊精，添加比例为0.8千克/100升提取液，进行喷雾干燥，热风进口温度为230℃，出口温度85℃，喷雾干燥后可获得含有花青素的玉米提取物。经紫外方法检测，花青素的提取率可以达到70％，产品花青素的浓度可以达到4％，经HPLC测定产品中花色苷及其衍生物的组分为3种。
所得到的玉米提取物产品在室温下储存1年，经检测，其中的花青素的浓度变化小于5％，成分基本没有变化。
权利要求
1.紫玉米花青素的制造方法，其特征在于，该方法采用紫玉米植物为原料，包括步骤对原料进行酶水解处理，所使用的酶制剂中包含纤维素酶，并使用柠檬酸调节酶水解过程中的pH值；向上述经酶水解后的物料体系中加入水和/或乙醇、或乙醇水溶液进行浸提，且该浸提过程中是利用柠檬酸维持浸提体系的酸性环境；对浸提后的物料实施分离，收集提取液；所述提取液根据需要进行浓缩，得到紫玉米花青素的浓缩液；并且，控制整个制造过程中的温度低于70℃。
2.根据权利要求1所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，所述酶水解过程中纤维素酶的添加量为原料重量的0.2-2％，酶水解时间15-90min，温度45-60℃，且利用柠檬酸调节pH 2.5-5。
3.根据权利要求1所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，浸提时控制浸提过程中乙醇的加入量为浸提体系中加入的水与乙醇总体积的40％-80％。
4.根据权利要求1或3所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，以每千克原料为基准，浸提体系中水与乙醇的总量为5-15升。
5.根据权利要求1所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，所述浸提过程采用超声波辅助提取，超声波的功率密度为0.4W/cm2-1.5W/cm2，并为间歇式超声操作，每次超声处理时间为0.5-5分钟，超声处理次数1-5次。
6.根据权利要求1所述的紫玉米花青素的制造方法，该方法进一步包括步骤调整花青素浓缩液中花青素的质量含量为5％-50％，并调节该浓缩液pH值6.5-7，向其中添加β-环糊精或麦芽糊精，进行喷雾干燥，热风进口温度150℃-230℃，出口温度75℃-95℃，得到含有紫玉米花青素的固态产品。
7.根据权利要求6所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，每100升花青素含量5％-50％的浓缩液中添加β-环糊精或者麦芽糊精0.2-1千克。
8.根据权利要求1所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，所述紫玉米植物原料包括紫玉米植物的穗轴、种皮、苞叶、茎杆和/或花丝。
9.根据权利要求1或8所述的紫玉米花青素的制造方法，其中，所述紫玉米植物原料是先粉碎成30目或更细的物料后再进行酶水解处理。
10.一种紫玉米花青素产品，其为按照权利要求1-9任一项所述方法制造得到的产品，其中至少含有6种花色苷或其衍生物成分。
全文摘要
本发明提供了一种紫玉米花青素的制造方法，该方法采用紫玉米植物为原料，先对原料进行纤维素酶水解处理，并使用柠檬酸调节酶水解过程中的pH值；再加入水和/或乙醇、或乙醇水溶液进行浸提，且该浸提过程中是利用柠檬酸维持浸提体系的酸性环境；之后对浸提后的物料实施分离，收集提取液；所述提取液根据需要进行浓缩，得到紫玉米花青素的浓缩液；并且，控制整个制造过程中的温度低于70℃。所述紫玉米花青素的浓缩液还可进一步通过添加β－环糊精或麦芽糊精，进行喷雾干燥，可获得富含紫玉米花青素的微胶囊产品。利用本发明的方法，紫玉米花青素的提取率高，且所制造得到的产品中至少含有6种以上的花色苷或其衍生物成分。
文档编号C12P19/60GK101037702SQ20071006400
公开日2007年9月19日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者赵晓燕, 马越 申请人:北京市农林科学院