专利名称：一种从黑豆皮中提取花青素的方法
技术领域：
本发明涉及一种花青素的提取，具体涉及一种膜集成分离提纯工艺提取黑豆皮中花青素的方法，属于天然产物提取技术领域。
背景技术：
花青素(anthocyanins)又称花色素，是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，多以糖苷的形式存在，也称花色苷。最早而最丰富的花青素是从红葡萄渣中提取的葡萄皮红，它于1879年在意大利上市。花青素的结构母核是22苯基苯并吡喃阳离子，属于类黄酮化合物。花青素(黑豆皮提取物)是一种多酚类物质，它是一种新型高效抗氧化剂，具有促 进血液循环、保护视力、消除水肿、分解和排除胆固醇、消炎、预防癌症和抗氧化、抗辐射等功效，可广泛用于食物增补剂、健康食品和化妆品等。花青素的分离与纯化方法是花青素领域的研究重点，目前报道的主要方法萃取、树脂吸附、高效液相、膜分离技术等。中国专利CN1431205A公布了一种用于从植物中提取原花青素的萃取剂及提取方法，选水作为提取剂，浸提耗时长，温度高，溶出杂质较多，花青素损失率高。发明专利CN102260587A公布了一种提取葡萄籽油及原花青素的方法，采用有机超滤膜纯化提取液得到花青素，该法未采用前处理方法控制进入有机超滤膜物料，有机超滤膜污染严重；另外有机膜污染后很难保持高通量。申请号CN101525325A公布了一种从越橘中提取花青素的方法，该法包括粉碎、提取、过滤、树脂纯化等步骤，采用无机膜有效解决了有机膜污染严重通量难恢复等问题，但存在树脂进料量大，纯化耗时长，洗脱量大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有花青素提取过程中存在的问题，尤其是为了降低生产成本，缩短提取分离时间，提高产品率及产品纯度，采用膜分离与树脂集成技术，提取黑豆皮中花青素。为实现发明目的，本发明采用如下技术方案
一种从黑豆皮中提取花青素的方法，包括醇溶液浸提黑豆皮中花青素、离心分离与无机膜除杂、纳滤膜浓缩、树脂吸附和喷雾干燥，具体包括如下步骤
A)黑豆皮洗净后，向所述黑豆皮中加入水溶性提取介质进行至少一次浸提，得提取
液；
B)对提取液进行离心分离，得上清液；对所述上清液进行陶瓷膜除杂得到陶瓷膜透过
液；
C)所述陶瓷膜透过液经有机纳滤膜浓缩，得浓缩液；所述浓缩液经树脂纯化洗脱得到洗脱液；
D)对所述洗脱液进行喷雾干燥，得花青素。
本发明所述的提取方法，所述步骤A为黑豆皮洗净后，向其中加入10-20倍重量的水溶性提取介质，在30 70°C条件下浸提至少一次，每次50 IOOmin，得提取液。其中，所述水溶性提取介质可以为纯水、乙醇溶液或者是稀盐酸，所述乙醇溶液的体积浓度为40% 60%，所述稀盐酸的体积浓度为O. 5% 2%。本发明所述的提取方法，步骤B)中，将黑豆皮提取液先经过离心机去除其中的大颗粒物质，所述离心在转速3000 6000rpm下离心5_15min。离心后取上清液进入陶瓷膜过滤器。所述陶瓷膜材质为氧化铝、氧化锆或者氧化钛，孔径范围为l(T200nm。所述步骤B)中对所述上清液进行陶瓷膜除杂时压力为O. I O. 6MPa，膜面流速为O. 01 5m/s。本发明所述的提取方法，所述步骤C)中，有机纳滤膜的截留分子量为15CT300。采用有机纳滤膜浓缩过程中，浓缩温度为30 45°C，压力为O. 3 I. 5MPa，膜面 流速为O. I 3m/s。所述步骤C)中的树脂为LSA-10、HPD-400、或AB-8。树脂吸附温度为30 45°C，吸附时间为2飞h。本发明中，所述步骤C中树脂纯化的解吸溶液为质量浓度为1°/Γ15%的NaOH水溶液、体积浓度为20 40%的乙醇或体积比为1:2 2:1的10% NaOH水溶液和无水乙醇的混合液，洗脱液与柱体积比2: f 4: I。以下对本发明作进一步地详细介绍
一种从黑豆皮中提取花青素的方法，包括如下步骤
A)黑豆皮洗净后，向所述黑豆皮中加入水溶性提取介质进行至少一次浸提，得提取
液；
B)对提取液进行离心分离，得上清液；对所述上清液进行陶瓷膜除杂得到陶瓷膜透过
液；
C)所述陶瓷膜透过液经有机纳滤膜浓缩，得浓缩液；所述浓缩液经树脂纯化洗脱得到洗脱液；
D)对所述洗脱液进行喷雾干燥，得花青素。其中，步骤A)所述浸提采用纯水、乙醇溶液或稀盐酸作为提取介质，如体积浓度为40% 60%的乙醇溶液，优选乙醇的体积浓度为50% ;稀盐酸的体积浓度可以为O. 5% 2%，优选为1%。本步骤中，浸提温度控制为30 70°C，优选地，浸提温度可以为4(T60°C，进一步优选地，浸提温度最佳为50°C，这样可以最大程度地提高浸提效率。所述浸提的时间可任意的选择50 lOOmin，有利地，浸提时间可以为6(T90min ;浸提次数为f 3次为宜，优选2^3次，多次浸提后合并提取液。浸提结束后对黑豆皮提取液用离心机在3000 6000rpm条件下离心5_10min进行离心分离，离心机可采用现有技术公开的任一种，本发明优选碟式离心机。离心过程结束后取上清液，将上清液经陶瓷膜过滤器进行过滤处理，可以利用孔径为IOlOOnm的陶瓷膜来进行进一步除杂。优选地，陶瓷膜孔径可以为2(Tl00nm，进一步优选地，陶瓷膜孔径可以为50nm。这样可以最大限度地去除提取液中的颗粒杂质，为下一步纳滤膜及树脂减轻负荷，还可以保证过滤通量。具体地，除杂过程中可以利用增压泵对所述上清液进行增压，然后将增压后的所述上清液经过陶瓷膜进行进一步除杂，该过程中温度可以为30 70°C，操作压力可以为O.I O. 6MPa，膜面流速可以为O. Ol 5m/s。优选地，温度为50°C，操作压力为O. 2
O.5MPa，膜面流速为O. I 4m/s。更优选地，操作压力为O. 3 MPa，膜面流速为3 m/s，此时能够更充分的除杂，进一步保证花青素的纯度和收率。除杂过程结束后，陶瓷膜透过液经有机纳滤膜浓缩后得到浓缩液，所述纳滤膜的截留分子量可以为150 300，浓缩温度为30 45°C，优选的，温度为35°C。此外，浓缩时控制操作压力为0.3 I. 5MPa，优选O. 5 I. 2 MPa，更优选操作压力为I MPa，这样可以达到更好的浓缩效果。该步骤中，膜面流速控制为O. I 3m/s，更理想的膜面流速为2. 5 m/s。 本发明所述的提取方法中，经上述有机纳滤膜浓缩后的浓缩液再经大孔树脂吸附，所述步骤C )中树脂可以是LSA-10、HPD-400或者AB-8，进一步地，大孔树脂优选为AB-8，该树脂更有利于花青素的提纯。吸附过程中，所述吸附温度控制在30 45°C的范围内，吸附时间以2飞h为宜。优选吸附温度为40°C，吸附时间为4h。所述吸附过程中，解吸溶液优选质量浓度为1% 15%的NaOH水溶液、体积浓度为20 40%的乙醇或体积比为1:2 2:1的10% NaOH水溶液和无水乙醇的混合液。最理想的解吸溶液为体积浓度为30%的乙醇溶液。所述洗脱液与柱体积体积比2: f 4:1，优选体积比3:1。本发明的主要特点是利用离心机分离作预处理，膜分离与树脂集成技术从黑豆皮中提取花青素，具体特点如下
I、利用离心机分离大颗粒物质，控制进入后续系统的颗粒物，降低大颗粒物质对膜通道及膜孔径污染的机率。2、与传统的分离方法相比，膜分离技术具有无相变、能耗低、分离效率高、环境友好等优点。3、本发明采用的膜分离包括陶瓷膜除杂和纳滤膜浓缩两个部分。陶瓷膜除杂是利用其筛分机理，分离离心液中的小分子颗粒物和大分子物质。与常规的有机超滤膜相比，具有化学稳定性佳、耐酸碱、耐氧化、易清洗等优点，利用陶瓷膜最为纳滤膜的预处理，可有效控制纳滤膜的污染。4、纳滤膜浓缩陶瓷膜透过液，花青素成分不断浓缩的同时，去除溶液体系中溶解灰分，提高成品含量。5、树脂纯化浓缩液，进一步提高成品含量。
具体实施例方式实施例I :
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用40%乙醇溶液浸提，乙醇溶液的质量为1kg，在400C的温度下浸提2次,每次50min,合并2次提取液；所得提取液在3000rpm/min条件下，离心IOmin,得上清液；
将所得上清液用IOOnm陶瓷膜过滤，控制所述过滤在温度为30°C，膜面流速为O. 5m/s,压力为O. IMPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为150的卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为30°C,膜面流速为lm/s，压力为O. 5MPa的操作条件下运行，浓缩结束后收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过LAS-10型树脂吸附2h进行纯化，吸附温度控制在40°C，纯化过程中采用20%的乙醇溶液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. 7g花青素产品，其中花青素含量74. 1%。实施例2
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮10倍用量的纯水在50°C的温度下浸提3次,每次IOOmin,合并3次提取液；所得提取液在4000rpm/min条件下,离心IOmin,得上清液；
将所得上清液用20nm陶瓷膜过滤，控制所述过滤在温度为50°C，膜面流速为3m/s，压力为O. 3MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液； 将陶瓷膜透过液用截留分子量为300卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为45°C，膜面流速为lm/s，压力为I. OMPa的操作条件下运行，浓缩结束后收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过AB-8型树脂吸附4h进行纯化，吸附温度控制在30°C，纯化过程中采用40%的乙醇溶液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. 2g花青素产品，其中花青素含量80. 0%。实施例3
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮20倍量的体积浓度为O. 5%的稀盐酸在70°C的温度下浸提IOOmin,得提取液；将提取液在5000rpm/min条件下,离心IOmin,
得上清液；
将所得上清液用50nm陶瓷膜过滤，控制所述过滤在温度为70°C，膜面流速为4m/s，压力为O. 5MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为200卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为40°C，膜面流速为lm/s，压力为I. OMPa的操作条件下运行，浓缩结束后收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过HPD-400型树脂吸附5h进行纯化，吸附温度控制在45°C，纯化过程采用10%的NaOH溶液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. 3g花青素产品，其中花青素含量81. 3%。实施例4
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮15倍用量的体积浓度为60%的乙醇溶液在50°C的温度下浸提2次，每次lOOmin，合并两次提取液；将提取液在6000rpm/min条件下，离心IOmin,得上清液；
将所得上清液用200nm陶瓷膜过滤，控制过滤在温度为70°C，膜面流速为4m/s，压力为
0.5MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为300卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为40°C，膜面流速为lm/s，压力为I. 5MPa的操作条件下运行，收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过AB-8型树脂吸附6h进行纯化，吸附温度控制在35°C，纯化过程中采用40%的乙醇溶液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. Sg花青素产品，其中花青素含量79. 6%。实施例5
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮10倍用量的体积浓度为50%的乙醇溶液在30°C的温度下浸提3次，每次60min，合并3次提取液；所得提取液在4000rpm/min条件下，离心5min,得上清液；
将所得上清液用IOnm陶瓷膜过滤，控制所述过滤在温度为45°C，膜面流速为0. O lm/s,压力为0. 2MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为150卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为35°C，膜面流速为O. lm/s，压力为I. 2MPa的操作条件下运行，浓缩结束后收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过AB-8型树脂吸附4h进行纯化，吸附温度控制在30°C，纯化过程中采用体积比为I: I的10%的NaOH溶液和无水乙醇混合液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得3. 9g花青素产品，其中花青素含量83. 3%。实施例6
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮15倍量的体积浓度为1%的稀盐酸在60°C的温度下浸提90min,得提取液；将提取液在5000rpm/min条件下,离心15min,得上
清液；
将所得上清液用50nm陶瓷膜过滤，控制所述过滤在温度为70°C，膜面流速为4m/s，压力为O. 5MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为200卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为40°C，膜面流速为3m/s，压力为O. 6 MPa的操作条件下运行，浓缩结束后收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过HPD-400型树脂吸附5h进行纯化，吸附温度控制在45°C，纯化过程采用15%的NaOH溶液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. Ig花青素产品，其中花青素含量81. 3%。实施例7:
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮18倍用量的体积浓度为2%的稀盐酸在70°C的温度下浸提2次，每次90min，合并两次提取液；将提取液在6000rpm/min条件下,离心8min,得上清液；
将所得上清液用200nm陶瓷膜过滤，控制过滤在温度为60°C，膜面流速为O. lm/s，压力为O. 5MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为300卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为40°C，膜面流速为2m/s，压力为I. 5MPa的操作条件下运行，收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过AB-8型树脂吸附3h进行纯化，吸附温度控制在38°C，纯化过程中采用体积比为1:2的10%的NaOH溶液和无水乙醇混合液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. 7g花青素产品，其中花青素含量72. 9%。实施例8
称取干黑豆皮100g，用清水洗净，采用相当于黑豆皮18倍用量的体积浓度为50%的乙醇溶液在50°C的温度下浸提2次，每次70min，合并两次提取液；将提取液在4000rpm/min条件下，离心IOmin,得上清液；
将所得上清液用50nm陶瓷膜过滤，控制过滤在温度为50°C，膜面流速为3m/s，压力为
0.3MPa的操作条件下运行，收集陶瓷膜透过液；
将陶瓷膜透过液用截留分子量为150卷式纳滤膜进行浓缩，所述浓缩在温度为35°C，膜面流速为2. 5m/s，压力为IMPa的操作条件下运行，收集浓缩液。所得纳滤膜浓缩液经过AB-8型树脂吸附4h进行纯化，吸附温度控制在40°C，纯化过程中采用30%的乙醇溶液进行洗脱，洗脱液经过喷雾干燥，得4. Sg花青素产品，其中花青素含量82. 5%。
权利要求
1.一种从黑豆皮中提取花青素的方法，其特征在于，所述提取方法包括如下步骤 A)黑豆皮洗净后，向所述黑豆皮中加入水溶性提取介质进行至少一次浸提，得提取液； B)对提取液进行离心分离，得上清液；对所述上清液进行陶瓷膜除杂得到陶瓷膜透过液； C)所述陶瓷膜透过液经有机纳滤膜浓缩，得浓缩液；所述浓缩液经树脂纯化洗脱得到洗脱液； D)对所述洗脱液进行喷雾干燥，得花青素。
2.根据权利要求I所述的提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤A为黑豆皮洗净后，向其中加入10-20倍重量的水溶性提取介质，在30 70°C条件下浸提至少一次，每次50 lOOmin，得提取液。
3.根据权利要求2所述的提取花青素的方法，其特征在于，所述水溶性提取介质可以为纯水、乙醇溶液或者稀盐酸溶液，其中所述乙醇溶液的体积浓度为40% 60%，所述稀盐酸的体积浓度为O. 5% 2%。
4.根据权利要求I的提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤B)中的离心分离为在转速 3000 6000rpm 下离心 5_15min。
5.根据权利要求I所述的提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤B)中的陶瓷膜材质为氧化招、氧化错或者氧化钛，孔径范围为l(T200nm。
6.根据权利要求I所述的提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤B)中对所述上清液进行陶瓷膜除杂时温度为30 70°C，压力为O. I O. 6MPa，膜面流速为O. 01 5m/s。
7.根据权利要求I所述的提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤C)中，有机纳滤膜的截留分子量为150 300。
8.根据权利要求I所述的提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤C)中浓缩温度为30 45°C，压力为O. 3 I. 5MPa，膜面流速为O. I 3m/s。
9.根据权利要求I所述的从黑豆皮中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤C)中的树脂为LSA-10、HPD-400或AB-8 ;树脂吸附温度为30 45°C，吸附时间为2 6h。
10.根据权利要求I所述的从黑豆皮中提取花青素的方法，其特征在于，所述步骤C中树脂纯化的解吸溶液为质量浓度为1°/Γ15%的NaOH水溶液、体积浓度为2(Γ40%的乙醇或体积比为1:2 2:1的10% NaOH水溶液和无水乙醇的混合液，洗脱液与柱体积比2:1 4:1。
全文摘要
本发明涉及一种从黑豆皮中提取花青素的方法，所述提取方法包括A)黑豆皮洗净后，向所述黑豆皮中加入水及乙醇进行浸提，得到提取液；B)对所述提取液进行离心分离并得到上清液，然后对所述上清液进行陶瓷膜除杂并得到陶瓷膜透过液；C)所述陶瓷膜透过液经有机纳滤膜浓缩后得到浓缩液，然后对所述树脂进行洗脱并得到洗脱液；和D)对所述洗脱液进行喷雾干燥以便得到花青素。本发明采用离心机分离、膜分离与树脂集成技术，可有效降低生产成本，缩短提取分离时间，提高产品率及产品纯度。
文档编号C07D311/62GK102942550SQ201210511649
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者丁邦超, 姜海凤, 彭文博, 王贝贝, 寇琴, 熊福军 申请人:江苏久吾高科技股份有限公司