一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法
【专利摘要】本发明公开了一种化学降度高聚原花青素的方法。该方法利用亚硫酸可以对高聚合度的原花青素进行降解的特点，完成原花青素由高聚态转化为低聚态，所加入的亚硫酸采用过量碳酸钙粉末沉淀，生成另一沉淀亚硫酸钙，二种沉淀通过离心或过滤，得到聚合度为2～3的低聚原花青素。本方法简化了工艺步骤，整过反应零使用有机溶剂，对设备的投入和工人的操作要求都极低，适于工业化生产，是符合环境要求的绿色化学方法。可以将原花青素高聚体降解成原花青素低聚体，增大了原料中低聚体的含量，并且可以最大限保证原料中原有成分不变。
【专利说明】
一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用亚硫酸处理得到低聚原花青素的生产方法，属于生物工程技术领域。
【背景技术】
[0002]原花青素又名缩合单宁是由黄烷的缩合形成的聚合物，它是由不同数量的儿茶素或表儿茶素缩合而成，形成二聚体直至几十聚体化合物，按聚合度的大小，通常将2-4聚体称为低聚体原花青素，将5聚体以上的称为高聚体原花青素。
[0003]原花青素生物活性与单宁聚合度有关，以往对其他来源的原花青素生物活性的研究表明，当聚合度大于3时，原花青素的溶解度和抗氧化能力均随着聚合度的增加而降低，特别是二、三、四聚体在抗氧化、酶抑制、抗突变等方面表现出良好的生物活性，其中以二聚体的活性最佳。高聚原花青素水溶性差，难以被人体吸收利用，且由于空间位阻的影响，酚羟基的活性受到影响，因此目前大部分只能作为天然色素等低附加值副产品进行利用。然而，植物中的多数原花青素以高聚体形式存在，葡萄籽提取物中的高聚原花青素含量占总原花青素的50%以上，茶叶中原花青素含量约有10%，柿子中也含有大量原花青素。因此，有必要将高聚原花青素降解为低聚原花青素，提高原花青素的生物利用价值。
[0004]目前，文献中记载的原花青素高聚体的降解方法有下述几种:1、氧化降解法，ZL200410016355.6，《一种低聚体原花青素及制备方法和应用》；2、酸性降解法，ZL200710067047.X，《一种低聚体原花青素的制备方法》；3、碱性降解法；4、氢化降解法，申请号200810034736.5，《肉桂原花青素高聚物催化氢解为低聚物的方法》；5、亚硫酸盐法，ZL201110438076.9，《高聚原花青素的降解方法》。此专利通过利用亚硫酸盐水溶液和或亚硫酸氢盐水溶液反应后分离、醇洗脱杂、纯化，最后浓缩、干燥得到低聚原花青素。亚硫酸盐法主要步骤包括(I)降解:在高聚原花青素中加入5%的亚硫酸钠水溶液，搅拌反应1.5h ;
(2)冷却、离心；(3)用甲醇除杂；(4)纯化:AB-8树脂吸附，纯净水水洗，70%乙醇解吸；(5)浓缩干燥。
[0005]上述现有技术中的制备方法虽然能够制得纯度较高的低聚原花青素，但其仍存在的缺点在于
其中，氧化降解法采用双氧水或氯酸钾做为氧化剂，在使用和储藏过程中不稳定、易分解，因而导致催化剂效率低下，耗费较大，且容易引起酚羟基被氧化成羧基导致产品失活；酸性降解法和碱性降解法用到的酸性或者碱性溶液会对设备造成腐蚀，污染环境；氢化降解法需要高温高压，反应要求比较高，操作不方便;亚硫酸盐法也要用到甲醇、乙醇与大孔吸附纯化，在洗脱过程中需要大量使用乙醇和树脂，且生产周期较长，对设备的投入和工人的操作要求都比较高，从而使得整个工艺的能耗大、成本高、既不安全也不环保。
【发明内容】
[0006]本发明解决的是现有技术中低聚原花青素的制备工艺需要使用大量的有机溶剂和树脂，成本较高且生产周期长、操作复杂、产品得率低的问题，进而提供一种操作简单、生产周期短、绿色环保、化学试剂可回收利用、实用的低聚原花青素的制备方法。
[0007]本发明解决上述问题的技术方案为:
一种低聚原花青素的绿色制备方法，包括如下步骤:
(1)将原花青素粗提物温水复溶，得到原花青素悬浊液，其中所述原花青素粗提物与冷水的质量比为1:3?1:5;
(2)在原花青素悬浊液中加入亚硫酸溶液，搅拌反应；
(3)加入过量的碳酸钙，继续搅拌反应，直到没有汽泡产生；
(4)将反应液离心或过滤，收集上清液，浓缩干燥即制备得到低聚原花青素粉末。
[0008]步骤(I)中，所述温水的温度为25?50°C。
[0009]步骤(I)中，所述原花青素粗提物的纯度为70%以上。
[0010]步骤(2)中，加入亚硫酸后终反应体系溶液中亚硫酸浓度为2%，在50?60°C下搅拌反应0.5?1.0小时。
[0011]步骤(3)中，所述过量的碳酸钙是指加入碳酸钙量不少于步骤(2)中加入亚硫酸摩尔数的2倍，并要将加入碳酸钙进行粉碎处理。
[0012]步骤(3)中，搅拌反应开始时会有大量气泡产生，反应容器体积要大于反应液总体积2倍。
[0013]步骤(4)中，如果选择离心法，离心条件为5000转/分，离心10分钟;如选择过滤，选用普通定性滤纸常压过滤。
[0014]步骤(4)中，干燥可以选用喷雾干燥:喷雾干燥时，使用的喷雾干燥机的进口温度为135?150°C，出口温度为70?80°C。
[0015]步骤(4)中，干燥也可以采用冷冻干燥。
[0016]本发明所述的低聚原花青素的制备方法，步骤(I)将原花青素粗提物用25?50°C的温水复溶，得到原花青素悬浊液，还限定所述原花青素粗提物与湿水的质量比为1:3?1:5;并进一步优选所述温水的温度为40?50°C，所述原花青素粗提物与冷水的质量比为1:3?1:5。本发明通过限定所述温水的温度和用量，使得温水能更多地溶解得到的原花青素中高聚体，从而可以与后续的亚硫酸反应更充分，限定溶解比例是可以减少酸的用量。因此发明采取温水溶解、较高浓度可以兼顾降解与酸用量。本发明优选所述原花青素粗提物中原花青素的质量百分含量为70%以上，可以适用于目前市售的原花青素粗提物的精制，还适用于直接从植物中提取的原花青素粗提物的精制。
[0017]步骤(2)是得到低聚体的混合物的关键，亚硫酸用2%时对原有低聚花青素的降解和对花青素单体的破坏作用也最小，低于2%时对高聚原花青素的降解能力迅速变弱，分离得到的原花青素低聚体量减少。在50?60°C下搅拌反应0.5?1.0小时，另外作为优选，亚硫酸氢钠溶液，在55°C下搅拌反应I小时，可以获得最佳降解效果。
[0018]步骤(3)将所述过量的碳酸钙是指加入碳酸钙量不少于步骤(2)中加入亚硫酸摩尔数的2倍，所加入的碳酸钙由于本身是沉淀，为了增加反应能力碳酸钙可以进行粉碎处理，并经100-200目筛过滤，反应时也要不断搅拌，反应时会产生大量CO2气体，并由于花青素混合液会含有蛋白或多糖，会影响气泡释放，增加搅拌也可以促进释放;本发明优选反应容器体积是总反应体系体积的2?3倍。
[0019]步骤(4)所述的过滤或离心有二个作用，一是回收添加了的过量碳酸钙(沉淀)，另一目的是收集处理亚硫酸后生成的亚硫酸钙(沉淀)，由于二者均为沉淀，所以可以一步法完成二种钙盐与低聚原花青分离。沉淀物中还有约50%的碳酸钙，在实际生产中可以再次应用。
[0020]步骤(4)将所述干燥可以是喷雾干燥处理，喷雾干燥的条件为进口温度135?150°C，出口温度70?80°C。
[0021]综上所述，与现有技术相比，本发明所述的低聚原花青素的制备方法具有如下优占.V.(I)本发明所述的低聚原花青素的转化方法，可以选择性地对高聚合度的原花青素进行降解，最大限度保护原混合物中的其它低聚原花青素或花青素单体成分种类与含量。
[0022](2)经过长期细致研究后发现，通过对待处理混合液的含水量适当减少和水的温度进行严格的限定，同时对来过硫酸量精确控制，可以实现原花青素单体、低聚体破坏最小，对高聚体降解力最大，通过对不来源高聚体原花青素处理分析发现，I小时到1.5小时后均能使平均聚合度控制在2.3到2.8之间。由于没有对花青素原料进行分离，可以最大限度保证原因花青素原料的色度与风味，不会影响更深层次的使用。
[0023](3)本发明所述的方法从开始到最终完成分离，没有使用任何有机溶剂，包括乙醇，这是我们的方法有别与以往专利的最大不同。有机溶剂的零使用可以对反应过程容器的要求，环境的影响，生产的成本，员工操作的危险都降到最低。
[0024](4)本发明在去除降解剂亚硫酸时，加入的沉淀物，生成的还是沉淀物，所以只要通过简单的离心或过滤就可以同时去除二种沉淀，有实际生产中直种沉淀物可以再次使用一到二次，进一步降低生产成本。采用沉淀离心或过滤方法还可以去除有些没有完全降解的或极难降解高聚原花青素沉淀。
【具体实施方式】
[0025]实施例1:
本实施例中所述的低聚原花青素的制备方法，包括如下步骤:
(1)将原花青素粗提物IKg(原花青素含量82%，平均聚合度5.8，葫芦岛茂华生物有限责任公司)用3L 45°C温水复溶，得到原花青素悬浊液；
(2)将原花青素悬浊液放入1L体积的不锈钢桶中，控制桶内温度在50°C，边搅拌边加入总体积200ml亚硫酸溶液(AR，SO2彡6%)，开始时加入速度控制在每分钟1ml以内，10分钟内加完。继续搅拌反应I小时。
[0026](3)称取碳酸钙200g(0.2mol)，适当研磨成粉，200目不锈钢筛网过滤后，将粉末均匀洒入容器中，每洒一次(约10克左右)要搅拌2分钟后再洒第二次，全部洒完后再搅拌20分钟，液面已经没有气泡冒出。等温度下降到室温后再开展下一步离心。
[0027](4)将反应液分别装入大容量低速离心机中，5000转/分，离心10分钟。取上清液待用。
[0028](5)直接将上清液喷雾干燥，控制进口温度130 °C、出口温度70°C，得到干燥粉末850go
[0029](6)检测平均聚合度为2.5。
[0030]实施例2
本实施例中所述的低聚原花青素的制备方法，包括如下步骤:
(1)将原花青素粗提物iKg(本单位提取的紫甘薯花青素原料，紫甘薯来自徐州市农业科学研究院，检测平均聚合度8.4)用3L 50°C温水复溶，得到原花青素悬浊液；
(2)将原花青素悬浊液放入1L体积的不锈钢桶中，控制桶内温度在50°C，边搅拌边加入总体积200ml亚硫酸溶液(AR，SO2彡6%)，开始时加入速度控制在每分钟1ml以内，10分钟内加完。继续搅拌反应1.5小时。
[0031](3)称取碳酸钙200g(0.2mol)，适当研磨成粉，200目不锈钢筛网过滤后，将粉末均匀洒入容器中，每洒一次(约5克左右)要搅拌I分钟后再洒第二次，全部洒完后再搅拌30分钟，液面已经没有气泡冒出。等温度下降到室温后再开展下一步离心。
[0032](4)将反应液分别装入大容量低速离心机中，5000转/分，离心10分钟。取上清液待用。
[0033](5)直接将上清液喷雾干燥，控制进口温度130 °C、出口温度70°C，得到干燥粉末850go
[0034](6)检测平均聚合度为2.6。
【主权项】
1.一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法，包括如下步骤: (I)将原花青素粗提物温水复溶，得到原花青素悬浊液，其中所述原花青素粗提物与冷水的质量比为1:3?1:5; (2 )在原花青素悬浊液中加入亚硫酸溶液，搅拌反应； (3 )加入过量的碳酸钙，继续搅拌反应，直到没有汽泡产生； (4)将反应液离心或过滤，收集上清液，浓缩干燥即制备得到低聚原花青素粉末。2.如权利要求1所述的一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述温水的温度为25?50°C。3.如权利要求1所述的一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述原花青素粗提物的纯度为70%以上。4.如权利要求1所述的一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法，其特征在于，步骤(2)中，加入亚硫酸后终反应体系溶液中亚硫酸浓度为2%，在50?600C下搅拌反应0.5?1.0小时。5.如权利要求1所述的一种用亚硫酸化学降度高聚原花青素的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述过量的碳酸钙是指加入碳酸钙量不少于步骤(2)中加入亚硫酸摩尔数的2倍，并要将加入碳酸钙进行粉碎处理。
【文档编号】C07D311/62GK105837548SQ201610271189
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】陈才法, 郭璨, 李长峰, 杨茂, 钱郁和, 沈洁, 周郑坤, 郑元林
【申请人】江苏师范大学