一种富含紫玉米花青素的饮料制备方法与流程

1.本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种富含紫玉米花青素的饮料制备方法。


背景技术：

2.花青素，又称为花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，也是植物花瓣中的主要呈色物质，在紫色的水果、蔬菜中含有大量花青素，例如，紫玉米中就含有花青素，属于类黄酮化合物。由于花青素具有抗氧化及清除自由基、抗突变及抗肿瘤、减轻肝机能障碍、预防心血管疾病、抗高血糖、降低血压等功能特性，所以引起了国内外的广泛关注。
3.中国专利cn202111462979.0(《一种花青素饮料及其制备方法》)，公开了一种花青素饮料的制备方法，其花青素原料为不老莓原浆。中国专利cn201811611641.5(《一种含花青素蓝莓清汁酸饮料及其制备方法》)公开了一种花青素饮料的制备方法，其花青素原料为蓝莓原浆。可见，目前花青素主要来源于浆果类，但由于浆果类原料价格昂贵，这就导致了花青素饮料生产成本高，价格居高不下。而且，饮料中的花青素多以浆果类原浆直接加入，导致了花青素的纯度不足且活性较差。中国专利cn201810630909.3(《一种花青素饮料及其制备方法》)以及中国专利cn201510874049.4(《富含花青素的桑葚蓝莓植物饮料及其制备方法》)采用高温的灭菌方式。而花青素与其他天然色素相似，稳定性较差，高温下容易降解，这就导致了高温灭菌会使花青素活性的降低。
4.因此，如何有效的对花青素进行提取，减少花青素的损失，提高饮料中花青素的含量成为了花青素饮料制备行业亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种富含紫玉米花青素的饮料制备方法。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.本发明提供了一种富含紫玉米花青素的饮料制备方法，包括以下步骤：对紫玉米原料进行预处理得到紫玉米原料浆液，之后对紫玉米原料浆液进行花青素的提取与纯化得到花青素浓缩液，然后将花青素浓缩液调配成饮料，最后将饮料除菌灌装，得到所述富含紫玉米花青素的饮料；
8.所述提取的步骤依次为酶解处理、高压处理、超声波处理、离心并真空浓缩；
9.所述除菌采用膜过滤除菌。
10.进一步地，所述紫玉米原料为紫玉米须、紫玉米叶和紫玉米芯中的一种或几种；所述预处理的具体步骤为：将紫玉米原料清洗、烘干、粉碎、过筛，之后与水混合，得到紫玉米原料浆液。
11.进一步地，所述酶解处理采用纤维素酶和果胶酶组成的复合酶，所述纤维素酶、果
胶酶的质量比为1：(1～3)，所述紫玉米原料浆液与所述复合酶的质量体积比为1000ml：2.4g，所述酶解处理的时间为5～10min。
12.进一步地，所述高压处理的压力为300kpa，处理时间为2～3min；所述超声波的频率为20～40khz，功率为100-500w，超声时间为10～20min；所述离心的时间为10～15min，所述真空浓缩的压强为-0.05～-0.07mpa。
13.进一步地，所述纯化采用连续制备色谱进行纯化，所述连续制备色谱分为五个部分，第一部分为将提取得到的浓缩液上大孔吸附树脂；第二部分为用水洗脱杂质；第三部分为用乙醇溶液洗脱花青素；第四部分为用乙醇使大孔吸附树脂再生；第五部分用水去除大孔吸附树脂上的乙醇。
14.本发明采用的连续色谱可以减少水的用量以及乙醇的用量，提高树脂利用率。
15.更进一步地，所述大孔吸附树脂为ab-8或x-5型大孔吸附树脂，所述乙醇溶液的体积分数为60～80％，所述真空浓缩的压强为-0.05～-0.07mpa。
16.进一步地，所述调配的具体步骤为：将水、天然甜味剂、防腐剂、稳定剂与所述花青素浓缩液混合。
17.更进一步地，所述水为纯净水。
18.更进一步地，所述水、花青素浓缩液、天然甜味剂、防腐剂、稳定剂的质量体积比为500ml：(20～30)ml：(250～350)mg：(80～100)mg：(30～50)mg。
19.进一步地，所述膜过滤除菌采用孔径为0.2μm的膜材料。
20.本发明还提供一种所述富含紫玉米花青素的饮料制备方法制备得到的富含紫玉米花青素的饮料。
21.本发明花青素提取的原理：
22.植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此在紫玉米原料浆液中加入纤维素酶和果胶酶，利用酶解法破坏植物细胞的细胞壁，从而使细胞内部的花青素溶解于溶剂中。但酶解法提取花青素的时间较长，且花青素是类黄酮化合物，酶为蛋白质类化合物，类黄酮化合物与蛋白质结合后会使类黄酮化合物的抗氧化活性、提高免疫力的作用等发生改变。本发明研究发现，减少酶解法时间，可以使细胞壁不完全破裂，而此时改用其他提取方法，能够有效降低花青素的损失。本发明在酶解法之后选用高压提取，其能够在常温条件下对花青素进行提取，减少了因加热而导致的花青素活性的改变，但是，由于本发明采用的原料为紫玉米须、紫玉米叶和紫玉米芯，其中存在少量的淀粉，高压提取虽然不会对生物小分子花青素的结构产生影响，但是，高压会导致淀粉糊化，从而导致花青素不能充分溶解于溶剂中，此时，就需要结合其他提取方法，促进花青素的溶解。因此，本发明采用超声波辅助提取，利用超声波具有的机械效应，使得花青素充分溶解于溶剂中。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.(1)本发明依次采用酶解、高压、超声波的提取顺序，能够有效的对花青素进行提取，减少花青素的损失，提高饮料中花青素的含量。
25.(2)本发明采用紫玉米叶、紫玉米芯以及紫玉米须为原料，价格低廉，降低了花青素的生产成本，降低了花青素饮料的价格，拓宽了受众人群。
26.(3)本发明采用连续制备色谱有效的纯化了花青素，显著提高了产品的纯度，提升了花青素的活性。
27.(4)本发明富含紫玉米花青素的饮料制备方法从紫玉米原料的预处理，到花青素的提取，再到饮料的调配，以及采用膜除菌处理均在室温下进行，能够有效的保证花青素的稳定存在，减少花青素的损失。
28.(5)本发明制备的富含紫玉米花青素的饮料中，在加入20ml花青素浓缩液后，花青素含量能够达到15mg/100ml以上，能够有效提高人体免疫力，而且还具有良好的抗自由基氧化能力。
29.(6)本发明使用甜菊糖苷、罗汉果苷等天然甜味剂，既可以使本发明制备的饮料适于患有糖尿病的患者饮用，也可以利用糖在酸性条件下产生的美拉德反应延缓花青素被破坏的速度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例2富含紫玉米花青素的饮料制备流程图。
具体实施方式
32.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
33.另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
34.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
35.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
36.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
37.本发明以下实施例中，富含紫玉米花青素的饮料制备方法包括以下步骤：对紫玉米原料进行预处理得到紫玉米原料浆液，之后对紫玉米原料浆液进行花青素的提取与纯化得到花青素浓缩液，然后将花青素浓缩液调配成饮料，最后将饮料除菌灌装，得到所述富含紫玉米花青素的饮料；
38.所述提取的步骤依次为酶解处理、高压处理、超声波处理、离心并真空浓缩；
39.所述除菌采用膜过滤除菌。
40.所述紫玉米原料为紫玉米须、紫玉米叶和紫玉米芯中的一种或几种；所述预处理的具体步骤为：将紫玉米原料清洗、粉碎、过筛，之后与水混合，得到紫玉米原料浆液。
41.所述酶解处理采用纤维素酶和果胶酶组成的复合酶，所述纤维素酶、果胶酶的质量比为1：(1～3)，所述紫玉米原料浆液与所述复合酶的质量体积比为1000ml：2.4g，所述酶解处理的时间为5～10min。
42.所述高压处理的压力为300kpa，处理时间为2～3min；所述超声波的频率为20～40khz，功率为100～500w，超声时间为10～20min；所述离心的时间为10～15min，所述真空浓缩的压强为-0.05～-0.07mpa。
43.所述纯化采用连续制备色谱进行纯化，所述连续制备色谱分为五个部分，第一部分为将提取得到的浓缩液上大孔吸附树脂；第二部分为用水洗脱杂质；第三部分为用乙醇溶液洗脱花青素；第四部分为用乙醇使大孔吸附树脂再生；第五部分用水去除大孔吸附树脂上的乙醇。
44.所述大孔吸附树脂为ab-8或x-5型大孔吸附树脂，所述乙醇溶液的体积分数为60～80％，所述真空浓缩的压强为-0.05～-0.07mpa。
45.所述调配的具体步骤为：将水、天然甜味剂、防腐剂、稳定剂与所述花青素浓缩液混合。
46.所述水、花青素浓缩液、天然甜味剂、防腐剂、稳定剂的质量体积比为500ml：(20～30)ml：(250～350)mg：(80～100)mg：(30～50)mg。
47.所述膜过滤除菌采用孔径为0.2μm的聚碳酸酯膜材料。
48.本发明以下实施例中所述紫玉米选自黑龙江省绥化市青冈县种植的紫玉米，所述紫玉米须、紫玉米叶和紫玉米芯在紫玉米种植后的第15-16周采收，
49.本发明以下实施例中，所述纤维素酶购自山东豫之兴生物科技有限公司的501食品级纤维素酶，所述果胶酶购自山东豫之兴生物科技有限公司的0089食品级果胶酶。
50.本发明以下实施例中，所述0.2μm的聚碳酸酯膜材料购自上海未熹生物科技有限公司的110606聚碳酸酯膜材料。
51.本发明以下实施例中，紫玉米原料的预处理、花青素的提取纯化、饮料的调配、膜除菌处理均在室温(25℃)下进行。
52.实施例1
53.一种富含紫玉米花青素的饮料
54.1、紫玉米原料的预处理
55.(1)将原料紫玉米须和紫玉米叶置于去离子水中清洗，之后用吸水纸吸干原料表面水分；
56.(2)将步骤(1)清洗后的紫玉米原料用磨样机粉碎成细小的粉末，过80目筛，得到紫玉米原料粉末；
57.(3)取50g步骤(2)得到的紫玉米原料粉末加入500ml水并研磨得到紫玉米原料浆液。
58.2、花青素的提取
59.(1)酶解：在紫玉米原料浆液中加入1.2g纤维素酶和1.2g果胶酶，混合均匀后在室
温下静置5min，得到浆液；
60.(2)高压处理：将步骤(1)酶解后的浆液密封，在300kpa的压力下常温处理2min；
61.(3)超声波处理：将步骤(2)处理后的浆液在超声频率为20khz，超声功率为100w的条件下超声提取10min；
62.(4)真空浓缩：将步骤(3)处理后的浆液在4000r/min的离心速度下离心10min，取上清液在负压为-0.05mpa下真空浓缩，得到20ml浓缩液。
63.3、花青素的纯化
64.(1)将提取得到的浓缩液上x-5型大孔吸附树脂，用水洗脱去除杂质，之后用70vol.％的乙醇溶液洗脱花青素，收集洗脱组分，得到花青素原浆，最后用100vol.％的乙醇使x-5型大孔吸附树脂再生；
65.(2)将步骤(1)得到的花青素原浆在负压为-0.05mpa下进行真空浓缩至20ml，得到花青素浓缩液。
66.4、饮料的调配
67.将100mg甜菊糖苷、100mg罗汉果苷、100mg木糖醇、90mg山梨酸钾、40mg羧甲基纤维素钠、20ml步骤3得到的花青素浓缩液和500ml水调配均质。
68.5、除菌灌装
69.将调配后的饮料利用孔径为0.2μm(截留分子量为10000da)的聚碳酸酯膜材料进行膜过滤除菌，之后将除菌后的饮料进行灌装，得到所述富含紫玉米花青素的饮料。
70.实施例2
71.一种富含紫玉米花青素的饮料
72.1、紫玉米原料的预处理
73.(1)将原料紫玉米须、紫玉米叶和紫玉米芯置于去离子水中清洗，之后用吸水纸吸干原料表面水分；
74.(2)将步骤(1)清洗后的紫玉米原料用磨样机粉碎成细小的粉末，过80目筛，得到紫玉米原料粉末；
75.(3)取50g步骤(2)得到的紫玉米原料粉末加入500ml水并研磨得到紫玉米原料浆液。
76.2、花青素的提取
77.(1)酶解：在紫玉米原料浆液中加入0.6g纤维素酶和1.8g果胶酶，混合均匀后在室温下静置10min，得到浆液；
78.(2)高压处理：将步骤(1)酶解后的浆液密封，在300kpa的压力下常温处理3min；
79.(3)超声波处理：将步骤(2)处理后的浆液在超声频率为40khz，超声功率为500w的条件下超声提取20min；
80.(4)真空浓缩：将步骤(3)处理后的浆液在4000r/min的离心速度下离心15min，取上清液在负压为-0.07mpa下真空浓缩，得到20ml浓缩液。
81.3、花青素的纯化
82.(1)将提取得到的浓缩液上x-5型大孔吸附树脂，用水洗脱杂质，之后用70vol.％的乙醇溶液洗脱花青素，收集洗脱组分，得到花青素原浆，最后用100vol.％的乙醇使x-5型大孔吸附树脂再生；
83.(2)将步骤(1)得到的花青素原浆在负压为-0.07mpa下进行真空浓缩至20ml，得到花青素浓缩液。
84.4、饮料的调配
85.将100mg甘草甜素、100mg甜茶苷、100mg甜菊糖苷、90mg山梨酸钾、40mg羧甲基纤维素钠、20ml步骤3得到的花青素浓缩液和500ml水调配均质。
86.5、除菌灌装
87.将调配后的饮料利用孔径为0.2μm(截留分子量为10000da)的聚碳酸酯膜材料进行膜过滤除菌，之后将除菌后的饮料进行灌装，得到所述富含紫玉米花青素的饮料。
88.本实施例富含紫玉米花青素的饮料制备流程图如图1所示。
89.实施例3
90.一种富含紫玉米花青素的饮料
91.1、紫玉米原料的预处理
92.(1)将原料紫玉米芯置于去离子水中清洗，之后用吸水纸吸干原料表面水分；
93.(2)将步骤(1)清洗后的紫玉米原料用磨样机粉碎成细小的粉末，过80目筛，得到紫玉米原料粉末；
94.(3)取50g步骤(2)得到的紫玉米原料粉末加入500ml水并研磨得到紫玉米原料浆液。
95.2、花青素的提取
96.(1)酶解：在紫玉米原料浆液中加入0.8g纤维素酶和1.6g果胶酶，混合均匀后在室温下静置8min，得到浆液；
97.(2)高压处理：将步骤(1)酶解后的浆液密封，在300kpa的压力下常温处理2.5min；
98.(3)超声波处理：将步骤(2)处理后的浆液在超声频率为30khz，超声功率为250w的条件下超声提取15min；
99.(4)真空浓缩：将步骤(3)处理后的浆液在4000r/min的离心速度下离心15min，取上清液在负压为-0.06mpa下真空浓缩，得到20ml浓缩液。
100.3、花青素的纯化
101.(1)将提取得到的浓缩液上x-5型大孔吸附树脂，用水洗脱杂质，之后用70vol.％的乙醇溶液洗脱花青素，收集洗脱组分，得到花青素原浆，最后用100vol.％的乙醇使x-5型大孔吸附树脂再生；
102.(2)将步骤(1)得到的花青素原浆在负压为-0.06mpa下进行真空浓缩至20ml，得到花青素浓缩液。
103.4、饮料的调配
104.将100mg甘草甜素、100mg罗汉果苷、100mg阿洛酮糖、90mg山梨酸钾、40mg羧甲基纤维素钠、20ml步骤3得到的花青素浓缩液和500ml水调配均质。
105.5、除菌灌装
106.将调配后的饮料利用孔径为0.2μm(截留分子量为10000da)的聚碳酸酯膜材料进行膜过滤除菌，之后将除菌后的饮料进行灌装，得到所述富含紫玉米花青素的饮料。
107.对比例1
108.同实施例2，区别在于花青素的提取过程中，省略步骤(1)。
109.对比例2
110.同实施例2，区别在于花青素的提取过程中，省略步骤(2)。
111.对比例3
112.同实施例2，区别在于花青素的提取过程中，省略步骤(3)。
113.对比例4
114.同实施例2，区别在于花青素的提取过程中，先进行步骤(2)再进行步骤(1)。
115.对比例5
116.同实施例2，区别在于花青素的提取过程中，先进行步骤(3)再进行步骤(2)。
117.对比例6
118.同实施例2，区别在于花青素的提取过程中，步骤(1)为：在紫玉米原料浆液中加入0.4g纤维素酶和2.0g果胶酶，混合均匀后在室温下静置5min，得到浆液。
119.对比例7
120.同实施例2，区别在于花青素的纯化过程中，步骤(1)为将提取得到的浓缩液上ab-8型大孔吸附树脂，之后用70％vol.的乙醇溶液进行洗脱，收集组分。
121.对比例8
122.同实施例2，区别在于饮料的调配为：将100mg白砂糖、100mg低聚异麦芽糖、100mg结晶果糖、150mg山梨酸钾、50mg羧甲基纤维素钠、20ml花青素浓缩液和500ml水调配均质。
123.对比例9
124.同实施例2，区别在于除菌灌装为：将调配后的饮料在90℃的温度条件下15分钟保温灭菌，之后将除菌后的饮料进行灌装。
125.效果验证
126.饮料中花青素含量的测定
127.取实施例1～3以及对比例1～9制备的紫玉米花青素饮料100ml利用分光光度法进行花青素含量测定，结果如表1所示。
128.表1饮料中花青素含量
129.[0130][0131]
提高免疫力作用的研究
[0132]
1试药与材料
[0133]
1.1试验对象：昆明种小鼠，10月龄，体重15～20g，雄性。
[0134]
1.2受试样品：实施例1～3以及对比例1～9制备的富含紫玉米花青素的饮料。
[0135]
1.3分组与给药
[0136]
随机选取小鼠并随机分为空白对照组与受试组，每组50只，空白对照组每日灌服生理盐水，受试组灌服受试样品，每日1次，连续30天。
[0137]
2方法与结果
[0138]
2.1脏器/体重比值测定：试验终末，取10只小鼠，称重后处死，取出胸腺和脾脏，在电子分析天平上称重，计算脏/体比值，结果如表2所示。
[0139]
2.2二硝基氟苯(以下简称dnfb)诱导的小鼠dth试验(耳肿胀法)：试验结束前5d每组各取10只小鼠腹部皮肤脱毛，用50μl dnfb溶液涂抹致敏，5d后将10μl dnfb涂抹小鼠右耳两面进行攻击，24h后处死小鼠，用打孔器取下左右耳壳8mm直径的耳片、称重，以两耳片重量之差值表示dth的程度，结果如表2所示。
[0140]
2.3小鼠碳廓清试验：每组各取10只小鼠于末次给样后1h经尾静脉注射4倍稀释的印度墨汁，每10g体重注射0.1ml，墨汁注入后立即计时，于注入墨汁后第2分钟和第10分钟，分别从眼内眦静脉丛取血20μl，加入到2μl na2co3溶液中，摇匀，以na2co3溶液作空白对照，用半自动生化仪以600nm波长测光密度值(od)，结果如表3所示。
[0141]
2.4小鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细胞试验(半体内法)：试验终末，每组各取10只小鼠腹腔注射20％(v/v，用生理盐水配制)的压积鸡红细胞悬液，每鼠1ml，间隔30min，颈椎脱臼处死小鼠，按“半体内法”检测，计算吞噬率和吞噬指数，结果如表3所示。
[0142]
2.5nk细胞活性测定：连续给药30d后，颈椎脱臼处死，取脾脏制成细胞悬液(效应细胞)，取传代后24h的yac-1细胞加prmi1640完全培养液，调整细胞浓度为4
×
105ml-1
(靶细胞)，取靶细胞和效应细胞各100μl(效靶比50：1)，加入u型96孔培养板，靶细胞自然释放孔加靶细胞和培养液各100μl，最大释放孔加靶细胞和np40各100μl，上述各项均设三个复孔，于37℃、5％co2培养箱中培养4h，每孔吸取上清液100μl置平底96孔培养板中，同时加入乳酸脱氢酶(ldh)基质液100μl，反应3min，每孔加入30μl 1mol
·
l-1
的hcl终止，用酶标仪在490nm处测定光密度值(od)，结果如表3所示。
[0143]
表2给药30天各组小鼠免疫参数变化
[0144][0145][0146]
表3给药30天各组小鼠免疫参数变化
[0147][0148]
抗氧化活性的研究
[0149]
对实施例1～3以及对比例1～9制备的紫玉米花青素饮料进行sod活性测试，具体结果见表4。
[0150]
对实施例1～3以及对比例1～9制备的紫玉米花青素饮料进行清除dpph
·
能力检测，具体结果见表4。
[0151]
表4抗氧化活性
[0152] sod活性，u/g清除dpph
·
能力(％)实施例1176.478.07实施例2179.878.97实施例3178.377.69对比例1168.770.59对比例2170.373.24对比例3169.171.94对比例4163.865.39对比例5168.768.79对比例6171.574.98对比例7170.973.57对比例8171.875.68对比例9159.659.37
[0153]
由表1-4可以发现，本发明制备的紫玉米花青素饮料花青素含量能够达到173mg/100ml，且经过免疫力提高检测以及抗氧化活性检测后发现，本发明制备的紫玉米花青素饮料具有提高免疫力的功能以及较高的抗氧化活性。此外，改变花青素的提取方式，以及改变除菌的方式均会造成花青素含量的降低，以至于抗氧化活性的减弱以及提高免疫力的作用减弱。
[0154]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。