本发明属于植物提取物分离技术领域，具体涉及一种提取纯化云南松树皮原花青素的制备方法。
背景技术：
我们知道，随着现代生活水平和质量的提高，人们的健康意识也日益增强，具有优良生理特性和功能的原花青素成为了人们关注的热点。因其具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗衰老、抗癌以及对心血管、心脏和视力的保护作用，原花青素作为重要的健康保健用品和治疗性药物，可用于改善血液循环、治疗糖尿病性视网膜病、减轻水肿和抑制静脉曲张等。与此同时，原花青素作为饲料添加剂在畜牧业中也发挥着重要的作用。既往研究表明，断奶仔猪腹泻主要是由于仔猪肠道黏膜屏障功能不全，在断奶时容易受到外来病原的入侵，引起肠黏膜氧化应激损伤进而造成氧化应激腹泻。理论上讲，如果能够找到一种高效的抗氧化剂，来缓解氧化应激造成的肠道屏障的损伤，将可以显著降低断奶应激所引起的腹泻，提高养猪业的生产效益。原花青素是有着特殊分子结构的生物类黄酮，它由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成，是高效的辅助因子，是国际上公认的活性最强的天然抗氧化剂、清除自由基以及其抗衰老作用的物质。原花青素作为一种天然抗氧化剂，可以显著提高血液谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性，谷胱甘肽具有解毒的作用，对提高机体免疫反应有重要作用。原花青素有非常强的抗氧化效果，远远强于维生素C和维生素E，有实验证明，它的抗自由基的能力是维生素E的50倍，是维生素C的20倍，且现有研究未发现任何副作用；同时其抗过敏作用已引起科学界的高度重视，成为国际性的热门研究课题。原花青素广泛地存在于植物的根、茎、叶、皮、果实和种子中。而云南松树皮作为我国林业重要的富产物，尤其是在西南地区资源非常丰富，目前主要用于栲胶、粘胶剂和除锈剂等产品价值较低的化工产品，利用率低。云南松树皮中含有丰富的原花青素类化合物，是提取制备原花青素优秀的原料来源，同时因云南松树皮来源丰富、成本低廉，在显著降低原花青素的生产成本的同时，充分开发了云南松树皮的高附加值。由于原花青素是极性分子，一般易溶于水和乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂中，因此，目前国内对原花青素的提取主要采用传统的有机溶剂浸提法，但该法存在提取时间长、产率低、产品稳定性差、有机溶剂用量及排量大、易污染环境等缺陷。现代制备过程中还会采用一些辅助的提取方法，如超声波提取、微波辅助提取和超滤法等。但采用手段比较单一，提取效率还是不足。
技术实现要素：
本发明的目的为提供一种云南松树皮原花青素的制备方法。本发明提供的制备云南松树皮原花青素的方法，包括如下步骤：1)将云南松树皮粉碎后过筛，于溶剂中进行酶解辅助浸提，得到酶解液；2)将步骤1)所得酶解液依次进行胶磨均质和高压脉冲电场处理，再将所得产物离心，收集上层清液，浓缩，得到原花青素的粗提液；3)将步骤2)所得原花青素的粗提液纯化，干燥，得到所述云南松树皮原花青素。上述方法步骤1)中，所用云南松树皮为产自中国云南省的松科松属植物的云南松(学名为PinusyunnanensisFranch)的树皮，云南松又名飞松、青松或长毛松；过筛步骤中，筛孔的目数为20-80目，优选40-60目；所述溶剂为水，粉碎后的云南松树皮与所述溶剂的料液比为1g：5-15mL，具体为1g：5mL、1g：10mL或1g：15mL。酶解辅助浸提步骤中，所用酶选自酸性蛋白酶、纤维素酶和果胶酶中的至少一种，优选为果胶酶；其中，所述酸性蛋白酶具体为胃蛋白酶，可购于美国Sigma公司，更具体可为美国Sigma公司出售的产品编号为77151的胃蛋白酶；所述酸性蛋白酶的酶活为1200-2400U/mg，具体为1500U/mg；所述酸性蛋白酶的酶活的定义如下：在37℃和pH值3.0的条件下，1min水解酪蛋白产生1μg酪氨酸所需的酶量，即为1个酶活力单位；所述纤维素酶，可购于美国Sigma公司，更具体可为美国Sigma公司出售的产品编号为22178的纤维素酶；所述纤维素酶的酶活为0.3-1.0U/mg，具体为0.8U/mg；所述纤维素酶的酶活的定义如下：在37℃和pH值5.0的条件下，1min分解羧甲基纤维素产生1μmol葡萄糖所需的酶量，即为1个酶活力单位；所述果胶酶，可购于美国Sigma公司，更具体可为美国Sigma公司出售的产品编号为17389的果胶酶；所述果胶酶的酶活为0.5-5.0U/mg，具体为1.0U/mg；所述纤维素酶的酶活的定义如下：在50℃和pH值为4.0条件下，1min分解聚半乳糖醛酸产生1μmol半乳糖醛酸所需的酶量，即为1个酶活力单位。所用酶与粉碎后的云南松树皮的质量比为0.8-1.4：100，具体为1：100。所述步骤1)酶解辅助浸提步骤中，浸提的时间为60min-120min，具体为60min、90min或120min；或，浸提的温度为45℃-55℃，具体为45℃、50℃或55℃；或，浸提的pH值为3.0-4.0，具体为3.0、3.5或4.0。所述步骤2)胶磨均质步骤中，处理时间为15min-30min，具体为20min。所述步骤2)高压脉冲电场处理步骤中，电场强度为18-24kV/cm，具体为21kV/cm；或，处理脉冲数为4-14个脉冲，具体为4、6、8、10、12或14个脉冲。所述步骤2)离心步骤中，离心力为4000g-6000g，具体为5000g；或，离心的时间为10min-30min，具体为15min。所述步骤2)浓缩步骤中，浓缩的方式为真空浓缩；所述真空浓缩中，真空度具体为0.1MPa；或，真空浓缩的温度具体为40℃-60℃，更具体为50℃；或，真空浓缩的时间具体为20min-60min，更具体为30min。所述步骤3)纯化步骤中，纯化的方式为大孔树脂吸附；所述大孔树脂具体选自弱极性或非极性的AB-8、XAD180、X-5、HPD-100、HPD-300或HPD-700型号的大孔树脂，更具体为AB-8型号的大孔树脂；或，所述大孔树脂吸附步骤中，原花青素粗提液的流速具体为30-90mL/h，更具体为60mL/h；或，所用洗脱剂选用质量百分浓度为70％-90％的乙醇水溶液，具体为85％的乙醇水溶液；或，洗脱剂的pH值为3.0-4.0，具体为3.5；或，洗脱剂的流速为30-90mL/h，具体为60mL/h。所述步骤3)干燥步骤中，干燥的方式选自喷雾干燥、冷冻干燥、真空干燥和鼓风干燥中的至少一种，具体为喷雾干燥。所述方法还包括如下步骤：在所述步骤1)粉碎步骤之前，将所述云南松树皮进行清洁除杂。另外，按照前述制备得到的云南松树皮花青素及以前述方法制备得到的云南松树皮花青素为活性成分的产品，也属于本发明的保护范围。本发明提供的原花青素的制备方法，以云南松树皮为原料，通过酶-高压脉冲电场辅助提取，再经浓缩和纯化制备云南松树皮原花青素，所得云南松树皮原花青素提取率≥95％，纯度≥75％，得率≥1.0％。本发明的方法具有以下优点：1)本发明提供的原花青素的制备方法工艺简捷易操作，有利于产业化的应用。而且选用的原料为资源丰富、价格低廉的云南松树皮，降低生产成本的同时，充分开发了云南松树皮的高附加值；2)相比于目前商业化中常用的有机溶剂提取，本方法提取溶剂为水，降低了成本，且明显降低了乙醇、甲醇等有机溶剂的排放，有效改善了因大量排放有机废液造成的环境污染问题；3)本发明采用了酶-高压脉冲电场辅助的方法，酶将细胞壁成分降解，让胞内的原花青素成分迅速渗透扩散出来，再经高压脉冲电场处理进一步破坏了云南松树皮的细胞膜，增大了细胞膜的通透性，加速了胞内原花青素向胞外的传质过程，大大提高了原花青素的提取率，缩短了提取时间。此外，整个提取过程条件温和，减少了因高温加热导致的原花青素的降解问题。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实施例中所述含量如无特别说明，均为质量百分含量。下述实施例中，所用云南松树皮为产自中国云南省的松科松属植物的云南松(学名为PinusyunnanensisFranch)的树皮，云南松又名飞松、青松或长毛松；所用酸性蛋白酶具体为胃蛋白酶，购自美国Sigma公司，产品编号为77151，酶活力为1500U/mg；纤维素酶购自美国Sigma公司，产品编号为22178，酶活为0.8U/mg；果胶酶购自美国Sigma公司，产品编号为17389，酶活为1.0U/mg。原花青素标准品购于武汉市伟琪博星生物科技有限公司，CAS号为4852-22-6，纯度为98％。按照如下方法测定下述实施例中所得云南松树皮原花青素的含量，以及计算原花青素提取率和得率：采用铁盐催化法测定原料或样品中原花青素的含量，具体操作为：准确量取1.0mL样液于10mL刻度试管中，加入6.0mL正丁醇-浓盐酸(95:5v/v)与0.2mL的2％硫酸铁铵溶液(溶解于2mol/L盐酸)，混匀后置于沸水浴中加热40min后，立即取出用冰水快速冷却至室温，在550nm处测定吸光值，然后与原花青素标准品制定的标准曲线对比，计算出所测样品中原花青素的含量；提取率＝C×V/W得率＝C×V/m式中：C为云南松树皮原花青素的质量浓度(mg/mL)；V为样液体积(mL)；W为同等质量云南松树皮中原花青素的总质量(mg)；m为云南松树皮原料质量(mg)实施例1、不同酶对云南松树皮原花青素提取率的影响1)将经过清洁除杂后的云南松树皮粉碎，过60目筛，加入常温清水作为提取溶剂，粉碎后的云南松树皮与常温清水的料液比为1g：10mL，再加入酶，所加酶为酸性蛋白酶(胃蛋白酶)、纤维素酶或果胶酶中的一种，每100g原料(粉碎后的云南松树皮)中加入1g酶活力为1500U/mg的酸性蛋白酶或1g酶活力为0.8U/mg的纤维素酶或1g酶活力为1.0U/mg的果胶酶。将加入酶后的混合液pH调至为3.5，并置于水浴恒温振荡器中在45℃下进行酶解120min，得到酶解液。空白对照组不加酶，其他条件不变。2)将步骤1)中酶解后的混合液在离心力为4000g-6000g(具体为5000g)下离心10min-30min(具体为15min)，得到上层清液；再将所得上层清液在真空度为0.1MPa，浓缩温度为40℃-60℃(具体为50℃)条件下浓缩20min-60min(具体为30min)，得到原花青素的粗提液。测定粗提液中原花青素的含量，计算提取率，结果如表1所示。表1不同酶对云南松树皮原花青素提取率的影响由表1可知，在提取云南松树皮原花青素过程中，用酶辅助提取，可明显提高了原花青素的提取率，酸性蛋白酶、纤维素酶和果胶酶对云南松树皮原花青素提取率的影响差异不明显，且三种酶的原花青素提取率均较高，达到78％以上，其中，提取效果更为优选的为果胶酶，提取率达到81％以上。实施例2、酶解条件对云南松树皮原花青素提取率的影响1)将经过清洁除杂后的云南松树皮粉碎，过60目筛，加入常温清水作为提取溶剂，再加入酶，每100g原料(粉碎后的云南松树皮)中加入1g酶活力为1.0U/mg的果胶酶，在一定条件下进行酶解，得到酶解液。根据笔者研究，选取对原花青素提取率影响较大的料液比、酶解pH、酶解温度和酶解时间等四因素进行L9(34)正交试验，设计的四因素三水平编码见表2，即：粉碎后的云南松树皮与常温清水的料液比为1g：5mL、1g：10mL或1g：15mL，酶解pH值为3.0、3.5或4.0，酶解温度为45℃、50℃或55℃下，酶解时间为60min、90min或120min。2)将步骤1)中酶解后的混合液在离心力为4000g-6000g(具体为5000g)下离心10min-30min(具体为15min)，得到上层清液；再将所得上层清液在真空度为0.1MPa，浓缩温度为40℃-60℃(具体为50℃)条件下浓缩20min-60min(具体为30min)，得到原花青素的粗提液。测定粗提液中原花青素的含量，计算提取率，结果如表3所示。表2、设计因素水平编码表表3、酶解条件对云南松树皮原花青素提取率的影响根据表3可知，果胶酶辅助提取法在一定范围条件下，云南松树皮原花青素提取率均较高，可达80％及以上。其中，最为优选的酶解提取条件是料液比为1g：10mL，酶解pH值为3.5，酶解温度为55℃，酶解时间为60min，在此条件下，云南松树皮原花青素的提取率可达82.5％以上。实施例3、高压脉冲电场处理脉冲数对云南松树皮原花青素提取率的影响1)将经过清洁除杂后的云南松树皮粉碎，过60目筛，加入常温清水作为提取溶剂，粉碎后的云南松树皮与常温清水的料液比为1g：10mL，再加入酶，每100g原料(粉碎后的云南松树皮)中加入1g酶活力为1.0U/mg的果胶酶。将加入酶后的混合液pH调至为3.5，并置于水浴恒温振荡器中在55℃下进行酶解60min，得到酶解液。2)对步骤1)所得酶解液进行胶磨均质，处理时间为15min-30min(具体为20min)，将胶磨均质后的混合液泵入高压脉冲电场装置，在电场强度为18-24kV/cm(具体为21kV/cm)的条件下，改变脉冲数(4、6、8、10、12或14)进行高压脉冲电场辅助提取原花青素。得到的提取混合液在，离心力为4000g-6000g(具体为5000g)下离心10min-30min(具体为15min)，得到上层清液；再将所得上层清液在真空度为0.1MPa，浓缩温度为40℃-60℃(具体为50℃)条件下浓缩20min-60min(具体为30min)，得到原花青素的粗提液。测定粗提液中原花青素的含量，计算提取率，结果如表4所示。表4脉冲数对云南松树皮原花青素提取率的影响根据表4，结合表3中实施例2的提取结果，可知，酶-高压脉冲电场辅助法较单独酶法提取显著提高了云南松树皮原花青素的提取率，提取率由82％提高至90％以上，尤其是在脉冲数为8-12的高压脉冲电场处理条件下，云南松树皮原花青素的提取率可达95％及以上，其中，最为优选的是脉冲数为10时，提取率达96.08％。实施例4、大孔树脂类型对云南松树皮原花青素纯度的影响1)将经过清洁除杂后的云南松树皮粉碎，过60目筛，加入常温清水作为提取溶剂，粉碎后的云南松树皮与常温清水的料液比为1g：10mL，再加入酶，每100g原料(粉碎后的云南松树皮)中加入1g酶活力为1.0U/mg的果胶酶。将加入酶后的混合液pH调至为3.5，并置于水浴恒温振荡器中在55℃下进行酶解60min，得到酶解液。2)对步骤1)所得酶解液进行胶磨均质，处理时间为20min，将胶磨均质后的混合液泵入高压脉冲电场装置，在电场强度为21kV/cm、脉冲数为10的条件下，进行高压脉冲电场辅助提取原花青素。得到的提取混合液在，离心力为5000g下离心15min，得到得到上层清液；再将所得上层清液在真空度为0.1MPa，浓缩温度为50℃条件下浓缩30min，得到原花青素的粗提液。3)将步骤2)所得原花青素的粗提液用大孔树脂吸附法进行纯化，大孔树脂类型选自弱极性或非极性的AB-8、XAD180、X-5、HPD-100、HPD-300或HPD-700中的一种。具体操作为将步骤3)所得原花青素的粗提液以进样流速为30-90mL/h(具体为60mL/h)过大孔树脂柱进行吸附，待吸附饱和后用水清洗大孔树脂，除杂，再用pH值为3.0-4.0(具体为3.5)、质量百分浓度为70％-90％(具体为85％)的乙醇水溶液作为洗脱剂洗脱，洗脱剂的流速为30-90mL/h(具体为60mL/h)，收集洗脱液，将洗脱液旋转蒸发除去乙醇。用喷雾干燥的方法干燥产物，得到云南松树皮原花青素产品。测定产品中原花青素含量(即纯度)，并计算所得云南松树皮原花青素产品得率。结果见表5所示。表5、大孔树脂类型对云南松树皮原花青素产品纯度的影响由表5可知，不同大孔树脂类型纯化云南松树皮原花青素产品的效果差异较大，其中，效果最佳的大孔树脂类型为AB-8，产品纯度为75.64％，得率为1.12％。对比例以实施例4中优选组为本发明处理组；此外，还有传统有机溶剂提取组和超声波辅助法提取组，方法如下：传统有机溶剂提取：1)将经过清洁除杂后的云南松树皮粉碎，过60目筛，按料液比1g：10mL加入质量百分浓度为75％乙醇水溶液，在温度80℃下动态浸提二次，每次5h，合并滤液。2)将步骤1)中所得滤液在真空度为0.1MPa，浓缩温度为50℃条件下浓缩30min，得到原花青素的粗提液。3)将步骤2)所得原花青素的粗提液以进样流速60mL/h过AB-8大孔树脂吸附柱进行吸附，待吸附饱和后用水清洗大孔树脂，除杂，再用pH值为3.5、质量百分浓度为具体为85％的乙醇水溶液洗脱，洗脱流速为60mL/h，收集洗脱液，将洗脱液旋转蒸发除去乙醇。用喷雾干燥的方法干燥产物，得到云南松树皮原花青素产品。测定各产品中原花青素含量(即纯度)，并计算提取率和产品得率。结果见表6所示。超声波辅助法提取：1)将经过清洁除杂后的云南松树皮粉碎，过60目筛，按料液比1g：10mL加入质量百分浓度为60％乙醇水溶液，在55℃下用超声波处理60min。2)将步骤1)中所得超声波辅助提取后的混合液在离心力为5000g下离心15min，得到滤液。随后在真空度为0.1MPa，浓缩温度为50℃条件下浓缩30min，得到原花青素的粗提液。3)将步骤2)所得原花青素的粗提液以进样流速60mL/h过AB-8大孔树脂吸附柱进行吸附，待吸附饱和后用水清洗大孔树脂，除杂，再用pH值为3.5、质量百分浓度为具体为85％的乙醇水溶液洗脱，洗脱流速为60mL/h，收集洗脱液，将洗脱液旋转蒸发除去乙醇。用喷雾干燥的方法干燥产物，得到云南松树皮原花青素产品。测定各产品中原花青素含量(即纯度)，并计算提取率和产品得率。结果见表6所示。表6、不同提取方法对云南松树皮原花青素提取效果的影响由表6可知，本发明方法制备的云南松树皮原花青素产品的提取率和得率均显著高于传统有机溶剂提取法和超声波平辅助提取法制备的原花青素产品。与有机溶剂提取法制备云南松树皮原花青素相比，本发明提供的制备方法不仅能够大大提高云南松树皮原花青素的提取率和产品得率，同时，减少了因大量排放碱性废液造成严重的环境污染问题。与超声波辅助法提取效果相比，本发明方法制备的云南松树皮原花青素的提取率和得率明显提高，后续的纯化效果也有所改善，这主要是因为超声波辅助提取法中超声波的热效应和空化效应会导致作用界面温度急剧上升，有可能会加速原花青素的氧化分解，杂质溶出量增加，影响了提取率及后续的提纯工作。结论本发明提供的原花青素的制备方法，以资源丰富、价格低廉的云南松树皮为原料，大大降低生产成本的同时，充分开发了云南松树皮的高附加值，且本发明制备方法工艺简捷易操作，有利于产业化的应用。通过酶-高压脉冲电场辅助提取，加速破坏了云南松树皮的细胞壁和细胞膜，加速了胞内原花青素向胞外的渗透扩散，大大提高了原花青素的提取率，缩短了提取时间，此外，整个提取过程条件温和，不存在高温处理过程，减少了因高温加热导致的原花青素的降解问题。所得云南松树皮原花青素提取率≥95％，纯度≥75％，得率≥1.0％。