本发明涉及紫参薯有效成分的分离方法，具体涉及从紫参薯中同时分离淀粉、花青素和总多酚的方法。
背景技术：
紫参薯(dioscoreaalata.l)，又名紫山药、大薯、红切薯、红毛薯、脚板薯，是薯蓣科薯蓣属缠绕性藤本植物，其肥大的块根或圆柱状块根可供食用。紫参薯的表皮呈紫褐色，肉质柔滑，色泽亮丽，比一般的参薯含有更多的维生素和微量元素，还含有大量的蛋白质、淀粉、多糖、矿物质、多酚，尤其是花青素，深受人们的喜爱。花青素具有延缓衰老、抗氧化、抗肿瘤、防治心脑血管疾病、降血糖、抗炎、促进视力等多种药理作用，受到国内外医药和食品界的广泛重视。
国紫参薯资源丰富，目前已有文献记载了从紫参薯提取花青素的方法。但是，花青素只是紫参薯中诸多有经济价值的活性成分之一，如果只对紫参薯中的花青素提取、分离，而把其他成分当成废渣、废料而丢弃，无疑是对资源巨大的浪费，这样不但会增加环境的污染，生产加工的成本也将居高不下。因此，紫参薯资源的综合利用应早日解决。
cn102321061a公开了一种紫参薯花青素的提取方法，是以新鲜的紫参薯为原料，通过机械捣碎、淀粉酶水解、无水乙醇及柠檬酸间歇式超声提取、离心、浓缩、大孔树脂静态吸附、去离子水冲洗、乙醇洗脱、浓缩、干燥等步骤，得到花青素粉末状产品。该方法步骤复杂繁琐、周期太长，且没有对紫参薯中其他有经济价值的成分分离、提纯，资源浪费严重，不适宜工业化生产。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可同时提取多种紫参薯天然成分，实现紫参薯资源综合利用，产品收率高、含量高，工艺简单，可操作性强，设备要求低，生产成本低，适宜于工业化生产的从紫参薯中同时分离淀粉、花青素和总多酚的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：从紫参薯中同时分离淀粉、花青素和总多酚的方法，包括以下步骤：
（1）打浆、酸水浸提：将新鲜的紫参薯原料清洗干净，用打浆机打浆；加入含有维生素c的酸水，室温搅拌浸提，粗过滤；滤渣用含有维生素c的酸水再次室温搅拌浸提，粗过滤；合并两次滤液，得酸水浸提液；
（2）絮凝：往酸水浸提液中加入壳聚糖，溶解并搅拌均匀，室温静置，使用卧式螺旋卸料沉降离心机离心，离心渣及离心清液收集待用；
（3）淀粉的分离：将步骤（2）所得的离心渣用碱水搅拌、分散，使用三足式离心机甩滤，滤饼用冷水洗涤至中性，干燥，得紫参薯淀粉；
（4）大孔树脂吸附与洗脱：将步骤（2）所得的离心清液通过装有大孔吸附树脂的层析柱，先用水洗脱，再用乙醇ⅰ洗脱，最后用乙醇ⅱ洗脱，分别收集乙醇ⅰ洗脱液和乙醇ⅱ洗脱液；
（5）花青素的分离：将步骤（4）所得的乙醇ⅰ洗脱液减压浓缩，干燥，得紫参薯花青素；
（6）总多酚的分离：将步骤（4）所得的乙醇ⅱ洗脱液减压浓缩，干燥，得紫参薯总多酚。
优选地，步骤（1）中，两次所用含有维生素c的酸水中醋酸的质量百分比浓度为0.2%～0.8%，维生素c的质量百分比浓度为0.1%～0.5%。提取用的水中加入酸的目的，其一是花青素在酸水中的溶解度和稳定性最好，其二是酸性环境下有利于后续步骤壳聚糖充分发挥絮凝效果。加入维生素c的目的是，防止花青素在生产的过程中因与空气、金属和光线等接触而被氧化、分解。若醋酸、维生素c的质量百分比浓度过低，都无法达到上述效果；若醋酸、维生素c的质量百分比浓度过高，都将造成物料的浪费。
优选地，步骤（1）中，第一次室温搅拌浸提所用含有维生素c的酸水的量依次为紫参薯原料用量的1～2倍，为v/m，单位：l/kg；第二次室温搅拌浸提所用含有维生素c的酸水的量依次为紫参薯原料用量的0.5～1倍，为v/m，单位：l/kg。室温搅拌提取的目的，是防止因提取温度过高而造成淀粉膨胀、影响提取正常进行。浸提两次的目的，是确保三种目标成分被彻底浸出。
优选地，步骤（2）中，所述的壳聚糖的用量为紫参薯原料重量的0.5%～1%，室温静置的时间为2～4小时。加入壳聚糖的目的是，将浸提液中悬浮或半溶解的淀粉、蛋白质凝聚而沉降，减少溶液中的可溶性杂质。若壳聚糖的用量过少、室温静置的时间过短，即无法达到絮凝的目的，又将造成溶液中可溶性杂质过多，影响大孔吸附树脂柱的层析效果；若壳聚糖的用量过多、室温静置的时间过长，都将造成能源和物料的浪费。
优选地，步骤（2）中，所述的卧式螺旋卸料沉降离心机的转鼓转速为2400～4000rpm，分离因数为2000～3500。使用卧式螺旋卸料沉降离心机的目的是，该设备可以实现连续进料、出料，以及自动卸渣，处理量大，固液分离效果好。若转鼓转速过慢或分离因数过小，都将导致固液分离不充分，造成柱层析的上柱原料液浑浊，不利于吸附和解吸；若转鼓转速过快或分离因数过大，都将提高设备的参数要求，增加设备投入的成本。
优选地，步骤（3）中，所述的碱水为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，碱水的用量为紫参薯原料用量的0.5～1倍，为v/m，单位：l/kg，氢氧化钠或氢氧化钾的质量百分比浓度为5%～8%，搅拌、分散的时间为2～4小时。用碱水搅拌、分散的目的是将离心渣中的蛋白质等杂质溶解除去，从而得到含量较高的淀粉。若碱水的用量过少、质量百分比浓度过低或搅拌分散的时间过短，蛋白质等杂质将去除不彻底，最终得到的淀粉含量偏低；若碱水的用量过多、质量百分比浓度过高或搅拌分散的时间过长，都将造成能源和物料的浪费。
优选地，步骤（3）中，所述的三足式离心机的转鼓转速为1000～1200rpm，分离因数为500～800。使用三足式离心机的目的是，该设备可将滤饼滞留在转鼓内，有利于滤饼用水反复清洗。用冷水洗涤滤饼的目的是除去滤饼中残留的碱液。
优选地，步骤（4）中，所述的大孔吸附树脂的型号为lx-32、lx-68、lx-68g、lx-10g或xda-6，大孔吸附树脂柱的高径比为1～5:1，树脂的用量为紫参薯原料用量的0.1～0.3倍，为v/m，单位：l/kg，上柱的流速为0.5～1.0bv/h。使用大孔吸附树脂层析柱的目的是将离心清液中的紫参薯花青素和紫参薯总多酚吸附、富集在大孔吸附树脂之上。若大孔吸附树脂用量过少、上柱的流速过快或高径比过小，紫参薯花青素和紫参薯总多酚都将无法充分吸附；若大孔吸附树脂用量过多、上柱的流速过慢或高径比过大，都将延长生产的周期并增加生产的成本。
优选地，步骤（4）中，所述水洗的量为2～3bv，水洗的流速为1～1.5bv/h。水洗的目的是将树脂柱中残留的酸去除。
优选地，步骤（4）中，所述乙醇ⅰ为低度乙醇，体积浓度为20%～30%，低度乙醇的用量为2～3bv，低度乙醇洗脱的流速为1～1.5bv/h。低度乙醇洗脱的目的是将吸附于大孔吸附树脂上的紫参薯花青素洗脱。若低度乙醇的体积浓度过低、用量过少或洗脱的流速过快，都将导致花青素无法洗脱或洗脱不彻底，造成花青素的收率偏低；若低度乙醇的体积浓度过高、用量过多或洗脱的流速过慢，都有可能将部分紫参薯总多酚洗脱，不但会造成花青素的含量偏低，还会造成总多酚的收率偏低。
优选地，步骤（4）中，所述乙醇ⅱ为高度乙醇，体积浓度为50%～70%，高度乙醇的用量为2～3bv，高度乙醇洗脱的流速为1～1.5bv/h。高度乙醇洗脱的目的是将吸附于大孔吸附树脂上的紫参薯总多酚洗脱。若高度乙醇的体积浓度过低、用量过少或洗脱的流速过快，都将导致总多酚无法洗脱或洗脱不彻底，造成总多酚的收率偏低；若高度乙醇的体积浓度过高、用量过多或洗脱的流速过慢，都将造成能源和物料的浪费。
优选地，步骤（5）和步骤（6）中，所述的减压浓缩的温度均为55～70℃，真空度均为-0.06～-0.08mpa，浓缩至固形物含量均为20wt%～40wt%。
本发明中1bv=1个柱体积。
本发明的原理：新鲜的紫参薯打浆之后，块茎中的植物组织结构被破坏，蛋白质和淀粉等大分子物质从细胞结构中释放出来。加入稀醋酸溶液浸提后、粗过滤之后，紫参薯中的花青素和总多酚溶解于其中，蛋白质和淀粉则呈悬浮或半溶解状态存在于其中。在壳聚糖的絮凝作用下，蛋白质和淀粉可以完全凝聚、沉淀。碱液虽然不溶解淀粉，但是可将蛋白质、淀粉混合物中的蛋白质溶解而除去，如此可以得到纯度较高的紫参薯淀粉。絮凝、离心之后的清液中，仅剩余紫参薯花青素和紫参薯总多酚及少量水溶性杂质。通过大孔吸附树脂的富集，紫参薯花青素和紫参薯总多酚被吸附于其中。最后根据紫参薯花青素和紫参薯总多酚极性大小的不同，用梯度洗脱的方式，可将两者先后从树脂柱中洗脱，从而实现两者的分离。
本发明的有益效果如下：
（1）所得紫参薯淀粉的含量高达89.62%，收率高达90.60%；所得紫参薯花青素的含量高达98.67%，收率高达93.18%；所得紫参薯总多酚的含量高达98.06%，收率高达93.83%。
（2）可同时获得三种高含量的紫参薯天然成分，实现紫参薯资源综合利用，具有工艺简单，可操作性强，设备要求低，生产成本低，适宜于工业化生产等特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的新鲜紫参薯购于江西，其中，淀粉、花青素和总多酚的质量百分比含量分别为9.65%、1.06%和5.26%；本发明实施例所使用的大孔吸附树脂和离子交换树脂均购于西安蓝晓科技新材料股份有限公司；本发明实施例所使用的卧式螺旋卸料沉降离心机购于江苏巨能机械有限公司；本发明使用的三足式离心机购于湖南湘潭离心机有限公司；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
本发明实施例中，采用酶水解法测定紫参薯淀粉的含量，采用高效液相色谱外标法测定紫参薯花青素的含量，采用酒石酸亚铁比色法测定紫参薯总多酚的含量。
实施例1
（1）打浆、酸水浸提：取新鲜的紫参薯原料100kg，清洗干净，用打浆机打浆，加入150l含有维生素c的醋酸水溶液（其中，醋酸的质量百分比浓度为0.5%，维生素c的质量百分比浓度为0.2%），室温搅拌浸提，粗过滤；滤渣用100l含有维生素c的醋酸水溶液再次室温搅拌浸提，粗过滤；合并两次滤液，得酸水浸提液；
（2）絮凝：往酸水浸提液中加入壳聚糖0.5kg，溶解并搅拌均匀，室温静置4小时，使用卧式螺旋卸料沉降离心机，在转鼓转速为3000rpm、分离因数为2500的条件下离心；离心渣及离心清液收集待用；
（3）淀粉的分离：往步骤（2）所得的离心渣加入70l氢氧化钠水溶液（氢氧化钠的质量百分比浓度为5%），搅拌、分散4小时；使用三足式离心机，在转鼓转速为1000rpm、分离因数为600的条件下甩滤，滤饼用冷水洗涤至中性，干燥，得紫参薯淀粉9.76kg。
（4）大孔树脂吸附与洗脱：将步骤（2）所得的离心清液通过体积为15l、高径比为4:1的lx-32型大孔吸附树脂柱，上柱的流速为0.5bv/h；先用2bv水洗，再用3bv、体积浓度为20%的低度乙醇洗脱，最后用3bv、体积浓度为55%高度乙醇洗脱，洗脱的流速均为1.5bv/h；分别收集低度乙醇洗脱液和高度乙醇洗脱液；
（5）花青素的分离：将步骤（4）所得的低度乙醇洗脱液在温度为65℃、真空度为-0.08mpa的条件下，减压浓缩至固形物含量为30wt%，干燥，得紫参薯花青素0.99kg；
（6）总多酚的分离：将步骤（4）所得的高度乙醇洗脱液在温度为60℃、真空度为-0.08mpa的条件下，减压浓缩至固形物含量为35wt%，干燥，得紫参薯总多酚4.87kg。
经酶水解法测定，本实施例所得紫参薯淀粉的含量为89.62%，紫参薯淀粉的收率为90.60%；经高效液相色谱（hplc）外标法测定，本实施例所得紫参薯花青素的含量为98.67%，紫参薯花青素的收率为92.17%；经酒石酸亚铁比色法测定，本实施例所得紫参薯总多酚的含量为97.36%，紫参薯总多酚的收率为90.05%。
实施例2
（1）打浆、酸水浸提：取新鲜的紫参薯原料300kg，清洗干净，用打浆机打浆；加入600l含有维生素c的醋酸水溶液（其中，醋酸的质量百分比浓度为0.8%，维生素c的质量百分比浓度为0.5%），室温搅拌浸提，粗过滤；滤渣用150l含有维生素c的醋酸水溶液再次室温搅拌浸提，粗过滤；合并两次滤液，得酸水浸提液；
（2）絮凝：往酸水浸提液中加入壳聚糖3kg，溶解并搅拌均匀，室温静置2小时，使用卧式螺旋卸料沉降离心机，在转鼓转速为3500rpm、分离因数为3000的条件下离心，离心渣及离心清液收集待用；
（3）淀粉的分离：往步骤（2）所得的离心渣加入200l氢氧化钾水溶液（氢氧化钾的质量百分比浓度为7%），搅拌、分散3小时；使用三足式离心机，在转鼓转速为1200rpm、分离因数为800的条件下甩滤，滤饼用冷水洗涤至中性，干燥，得紫参薯淀粉29.82kg；
（4）大孔树脂吸附与洗脱：将步骤（2）所得的离心清液通过体积为60l、高径比为5:1的lx-68型大孔吸附树脂柱，上柱的流速为1bv/h；先用3bv水洗，再用2.5bv、体积浓度为25%的低度乙醇洗脱，最后用2.5bv、体积浓度为60%高度乙醇洗脱，洗脱的流速均为1bv/h；分别收集低度乙醇洗脱液和高度乙醇洗脱液；
（5）花青素的分离：将步骤（4）所得的低度乙醇洗脱液在温度为60℃、真空度为-0.08mpa的条件下，减压浓缩至固形物含量为35wt%，干燥，得紫参薯花青素2.96kg；
（6）总多酚的分离：将步骤（4）所得的高度乙醇洗脱液在温度为65℃、真空度为-0.07mpa的条件下，减压浓缩至固形物含量为40wt%，干燥，得紫参薯总多酚15.10kg。
经酶水解法测定，本实施例所得紫参薯淀粉的含量为86.97%，紫参薯淀粉的收率为89.57%；经高效液相色谱（hplc）外标法测定，本实施例所得紫参薯花青素的含量为98.39%，紫参薯花青素的收率为91.59%；经酒石酸亚铁比色法测定，本实施例所得紫参薯总多酚的含量为98.06%，紫参薯总多酚的收率为93.83%。
实施例3
（1）打浆、酸水浸提：取新鲜的紫参薯原料200kg，清洗干净，用打浆机打浆；加入400l含有维生素c的醋酸水溶液（其中，醋酸的质量百分比浓度为0.6%，维生素c的质量百分比浓度为0.4%），室温搅拌浸提，粗过滤；滤渣用100l含有维生素c的醋酸水溶液再次室温搅拌浸提，粗过滤；合并两次滤液，得酸水浸提液；
（2）絮凝：往酸水浸提液中加入壳聚糖1.8kg，溶解并搅拌均匀，室温静置3小时，使用卧式螺旋卸料沉降离心机，在转鼓转速为3800rpm、分离因数为3000的条件下离心，离心渣及离心清液收集待用；
（3）淀粉的分离：往步骤（2）所得的离心渣加入120l氢氧化钠水溶液（氢氧化钠的质量百分比浓度为8%），搅拌、分散3小时；使用三足式离心机，在转鼓转速为1200rpm、分离因数为700的条件下甩滤，滤饼用冷水洗涤至中性，干燥，得紫参薯淀粉19.37kg；
（4）大孔树脂吸附与洗脱：将步骤（2）所得的离心清液通过体积为50l、高径比为3:1的xda-6型大孔吸附树脂柱，上柱的流速为0.5bv/h；先用3bv水洗，再用2bv、体积浓度为30%的低度乙醇洗脱，最后用2bv、体积浓度为65%高度乙醇洗脱，洗脱的流速均为1bv/h；分别收集低度乙醇洗脱液和高度乙醇洗脱液；
（5）花青素的分离：将步骤（4）所得的低度乙醇洗脱液在温度为60℃、真空度为-0.07mpa的条件下，减压浓缩至固形物含量为25wt%，干燥，得紫参薯花青素2.03kg；
（6）总多酚的分离：将步骤（4）所得的高度乙醇洗脱液在温度为58℃、真空度为-0.07mpa的条件下，减压浓缩至固形物含量为30wt%，干燥，得紫参薯总多酚10.08kg。
经酶水解法测定，本实施例所得紫参薯淀粉的含量为88.65%，紫参薯淀粉的收率为88.95%；经高效液相色谱（hplc）外标法测定，本实施例所得紫参薯花青素的含量为97.37%，紫参薯花青素的收率为93.18%；经酒石酸亚铁比色法测定，本实施例所得紫参薯总多酚的含量为96.62%，紫参薯总多酚的收率为92.56%。