专利名称：一种利用大孔树脂富集纯化紫甘薯色素的方法
技术领域：
本发明涉及了生物化学领域，尤其是一种从紫肉甘薯中用大孔树脂分离纯化红色 素的制作工艺，创造性的建立了“二次上柱的原理”的技术避免了提取剂除去水的过程的繁 琐，提高富集纯化效率。
背景技术：
紫甘薯色素作为一种相对稳定、具有很强生理活性的色素正被广大消费者和研究 者关注。天然色素在食品、化妆品及医药的加工上生产中有着广阔的应用前景，应大力加快 其开发利用。而作为一种珍稀的新型色素资源，紫甘薯色素的应用开发和产业化进程还处 于初级阶段。由于紫甘薯色素含量很低(约0.8% )，是水溶性色素，很多提取方法都是以溶剂 法为主，或者辅以超声、酶、发酵等以提高紫甘薯色素从提取材料中的溶出率，“含量低、杂 质多”始终是提取的瓶颈。而一种高效率、低成本的富集纯化的方法对于从低含量材料(紫 甘薯)中提取紫甘薯色素对紫肉甘薯深加工和产业化意义深远。目前对紫甘薯色素常用的 提取方法主要为溶剂浸取法，通常采用酸性溶液进行分步提取。国外多采用盐酸化甲醇、硫 酸、乙酸或盐酸水溶液提取，国内则采用柠檬酸、盐酸水溶液和酸化乙醇作为提取液。对于 色素的提取选用的溶剂和方法多根据色素的目的不同而选择也有所不同，一般酸化甲醇作 为溶剂提取时，提取率是最高的，但是如果把色素作为食品添加剂时，多选用柠檬酸、盐酸 化水，酸化乙醇等，辅以超声、添加酶、发酵等手段增加色素从原料中溶出效率。色素溶出后 都有一个富集和纯化的过程，目前国内外有用大孔树脂如D101、凝胶柱色谱如LH-20等进 行纯化，洗脱使用的醇浓度比较高，都是在50%以上，这样高的洗脱强度会把一些非紫甘薯 色素的物质和色素降解产物也洗脱下来，这对于纯化是不利的。故本发明中强调用30%的 醇浓度为大孔树脂最佳洗脱紫甘薯浓色素浓度是基于纯化为基础。因为紫色甘薯属于季节性作物，原料的处理方式是一个需要考虑的因素。现在多 采用鲜薯直接提取，此法操作工序简单易行，但杂质相对较多，且鲜薯贮藏和运输不便，成 本高。本发明以新鲜紫甘薯或经干制紫甘薯为原料进行提取，利用本发明的工艺进行富集 纯化，均能达到很好的富集纯化效果。从紫色甘薯中提取的红色素应用广泛。在食品工业 中，可用作安全无毒的食品添加剂直接应用于食品行业中。因其耐热性相对比较好，能够经 受食品工业上的巴氏法消毒。紫甘薯色素的醇溶及水溶性的特点，现在被应用于水基类的 食品如冰淇淋、乳饮料、果汁饮料、奶酪、水产品、果冻、谷物食品以及色拉装饰等。作为天 然、安全无毒的色素也可应用于化妆品，如口红、胭脂、洗发水等产品中；也可用于药品中， 以替代化学合成色素。我国是紫甘薯生产大国，但并不是紫甘薯生产强国，这主要是因为很多相关提取 分离和纯化技术的专利被日本等国家所拥有。我国要想成为紫甘薯生产强国还需要在紫甘 薯色素的深度开发下功夫。虽然紫甘薯红色素含量相对较低，但紫甘薯生物产量高，建立一 种对紫甘薯色素富集和纯化的简单易行的方法，对紫甘薯深度开发非常重要，本专利正是基于此而建立。
发明内容
本发明的目的在于在传统溶剂提取的基础上，结合大孔吸附树脂，建立一种从紫 肉甘薯块茎中高效、快速提取红色素的方法。本发明所采用的紫肉甘薯色素的提取工艺是 发明人对不同提取工艺进行比较后，得到的一种相对简单、成本投入低、产率高、纯度高的 提取工艺。本发明的技术方案如下一种利用大孔树脂富集纯化紫甘薯色素的方法，其步骤如下1.紫肉甘薯的干燥、粉碎；2.利用酸化极性溶剂进行提取，酸化极性溶剂指含0. 1 %盐酸的极性溶剂醇、水 或丙酮；3.离心过滤；4.对从紫甘薯中提取的粗色素利用非极性大孔树脂进行富集和纯化。其步骤如 下(1)酸化水提取时滤液直接上大孔树脂柱，以酸化醇为提取剂滤液用0. 盐 酸-水稀释适当倍数后反复上柱，饱和吸附后，继续用5倍柱体积0. 盐酸-水冲洗树脂 柱至流下液无色；用6倍柱体积0. 1 %盐酸酸化30%乙醇-水溶液洗脱大孔树脂；(2)洗脱液用0. 1 %盐酸-水稀释6倍，反复上大孔树脂柱至流下液无色；继续用 5倍柱体积0. 1 %盐酸-水冲洗树脂柱；用1. 5倍柱体积0. 1 %盐酸-乙醇溶液洗脱大孔树 脂；5.洗脱液真空浓缩后，经冷冻干燥得紫红色粉末。所述步骤(1)紫肉甘薯的干燥、粉碎是指在把甘薯块茎切成厚0.2-0.5cm薄 片后在50°C遮光干燥紫至恒重，破碎为0. 08-0. 12cm3大小颗粒；或将鲜紫甘薯粉碎成 0. 08-0. 12cm3 的小块丁。所述步骤(2)利用酸化极性溶剂进行提取是按料液比1 120酸化水提取干燥 薯块，或按料液比1 60酸化水提取新鲜薯块，常温浸提24小时；或者，按照料液比1 50 酸化醇提取干燥薯块，或按料液比1 30酸化醇提取鲜紫薯块，常温浸取24小时。在本发明中，紫甘薯色素也即紫甘薯花青素、紫甘薯花色苷、紫甘薯花色甙，都是 2-苯基苯并吡喃阳离子的糖苷及酰化产物。本发明中，紫甘薯指地下块茎为紫色、紫红色、红色的甘薯，或英文名为purple sweetpotato, purple-fresh sweet potato, purple-fresh potato 的甘暮，或冠以紫心甘 薯、紫肉甘薯、紫薯之名的甘薯。本发明中色价测量方法，按国标GB4571-1996进行。本发明中HPLC指高效液相分析。在本发明中，AB-8大孔树脂是使用的非极性大孔树脂是AB-8及其同性质树脂 ADS-8、DlOl等，或者市售的任何冠以“AB-8大孔树脂”的材料。本发明提供的紫甘薯红色素树脂纯化方法是一种操作简便、快捷的方法。所选的 大孔树脂具有吸附量大、解吸率大特点。本发明方法以乙醇为溶剂，既价廉又无毒。用本发明方法纯化紫甘薯红色素，处理量大、去除杂质彻底、色素回收率高、重现性好，且树脂可重 复使用。使用本方法纯化的总红色素含量> 89%，色素收率> 94%。
具体实施例方式实施例1 把新鲜紫肉甘薯块茎洗净，晾干，切成0.5cm厚薯片在50°C遮光干燥至 恒重，然后破碎为0. IcmXO. IcmXO. Icm左右的小块丁。称取50g紫甘薯干燥小块丁混溶 于0. 盐酸化甲醇2500ml中，常温隔夜浸泡提取，提取24小时后，过滤提取液、离心所得 红色液体按1 20比例与0. 1 %盐酸化水混合稀释上AB-8大孔树脂(或ADS-8、D101)， 待饱和吸附后，反复用0. 盐酸化水和0. 盐酸化乙酸乙酯冲洗柱子至无色，然后用含 0. 盐酸的30%乙醇冲洗至流下液无色，把此部分液体按1 6比例与0. 盐酸化水混 合稀释后第二次上AB-8大孔树脂柱，用0. 盐酸化乙醇冲洗的高度浓缩的液体。35°C下 真空浓缩2小时，除尽浓缩液中的醇，在-20°C下预冻成冰，然后在_40°C进行抽真空冷冻干 燥所得红紫色粉末。该粉末为纯度在89%以上的紫甘薯红色素。实施例2 将鲜紫甘薯粉碎成0. 1X0. 1X0. Icm左右的小块丁。称取50g紫甘薯鲜 小块丁溶于0. 盐酸化甲醇1500ml，常温隔夜浸泡提取，提取24小时候，过滤提取液、离 心所得红色液体按1 20比例与0. 盐酸化水混合稀释后上AB-8大孔树脂(或ADS-8、 D101)，待饱和吸附后，反复用0. 盐酸化水和0. 盐酸化乙酸乙酯冲洗柱子至无色，然 后用含0.1%盐酸的30%乙醇冲洗至流下液无色，把此部分液体按体积比为1 6比例与 0. 盐酸化水混合稀释，第二次上AB-8大孔树脂柱，用0. 盐酸化乙醇冲洗的高度浓缩 的液体。35°C下真空浓缩2小时，除尽浓缩液中的醇，在_20°C下预冻成冰，然后在-40°C进 行抽真空冷冻干燥所得红紫色粉末。该粉末为纯度92%以上的紫甘薯红色素。本实施方案只是为了说明本发明用，不能作为限制本发明的因素。
权利要求
一种利用非极性大孔树脂富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于所述方法是利用非极性大孔树脂为载体对紫甘薯色素提取液进行稀释后直接上非极性大孔树脂柱，饱和吸附后，然后用0.1％盐酸 水溶液反复冲洗纯化，至洗脱液无色后用0.1％盐酸酸化30％乙醇 水溶液洗脱，然后按1∶6倍稀释第二次过大孔树脂，再用0.1％盐酸化乙醇洗脱而得高度纯化富集紫甘薯色素。
2.根据权利要求1所述的利用大孔树脂富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于使 用非极性大孔树脂两次富集纯化，得到色价> 700的红色素，其步骤如下(1)紫肉甘薯的干燥、粉碎；(2)利用酸化极性溶剂进行提取，酸化极性溶剂指含0.盐酸的极性溶剂醇、水或丙酮；(3)离心过滤；(4)酸化水提取时滤液直接上非极性大孔树脂柱，以酸化醇为提取剂时滤液用0.1% 盐酸-水稀释后上非极性大孔树脂柱，反复上柱，饱和吸附后，继续用5倍柱体积0. 盐 酸_水冲洗树脂柱至流下液无色；用6倍柱体积0. 1 %盐酸酸化30%乙醇-水溶液洗脱非 极性大孔树脂柱。(5)洗脱液用0.盐酸-水稀释，反复上非极性大孔树脂柱至流下液无色；继续用5 倍柱体积0. 1 %盐酸-水冲洗树脂柱；用1. 5倍柱体积0. 1 %盐酸-乙醇溶液洗脱非极性大 孔树脂；(6)洗脱液真空浓缩后，经冷冻干燥得紫红色粉末。
3.根据权利要求1所述的富集纯化紫甘薯色素的方法，特征在于所述步骤(1)紫肉 甘薯的干燥、粉碎是指把紫甘薯块茎切成厚0. 2-0. 5cm薄片后在50°C遮光干燥至恒重，破 碎为0. 08-0. 12cm3大小颗粒；或将鲜紫甘薯粉碎成0. 08-0. 12cm3小块丁。
4.根据权利要求2或3所述的富集纯化紫甘薯色素的方法，特征在于所述步骤(2)利 用酸化极性溶剂进行提取是按料液比1 120酸化水提取干燥薯块，或按料液比1 60 酸化水提取新鲜薯块，常温浸提24小时；或者，按照料液比1 50酸化醇提取干燥薯块，或 按料液比1 30酸化醇提取鲜紫薯块，常温浸取24小时。
5.按照权利要求2或3所述富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于所述的紫甘 薯色素的原料为旋花科甘薯，紫甘薯指地下块茎为紫色、紫红色、红色的甘薯，或英文名为 purple sweet potato, purple-fresh sweet potato, purple-fresh potato 的甘暮，或冠 以紫心甘薯、紫肉甘薯、紫薯之名的甘薯。
6.按照权利要求2或3所述富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于所述方法能高效 的富集和纯化紫肉甘薯中的花青素，产品色价达到由80. 15提高到720. 71，根据HPLC分析 在520nm紫外吸收峰面积数据表明产品最终纯度在89. 98%。
7.按照权利要求2或3所述富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于使用的非极性 大孔树脂是AB-8及其同性质树脂ADS-8、DlOl。
8.按照权利要求2或3所述富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于所述第一次过 非极性树脂主要是富集花青素，出去杂质，第二次过非极性树脂目的为去除洗脱溶剂中的 水，使产品易于回收和浓缩干燥。
9.按照权利要求2或3所述富集纯化紫甘薯色素的方法，其特征在于所述第(6)步2中产品真空浓缩温度为35°C，冷冻干燥温度为-35至_40°C为宜。
全文摘要
本发明提供了一种紫甘薯红色素提取纯化方法，是以非极性孔吸附树脂法将紫肉甘薯提取液经树脂上柱、洗脱、收集洗脱液、浓缩、干燥，获得纯化的甘薯红色素。本发明利用市售非极性大孔树脂为载体对紫甘薯色素提取液进行适当比例的稀释后直接上大孔树脂柱，饱和吸附后，然后用0.1％盐酸-水溶液反复冲洗纯化，至洗脱液无色后用30％酸化乙醇(含0.1％盐酸)洗脱，然后按1∶6倍稀释第二次过大孔树脂，再用0.1％盐酸化乙醇洗脱而得高度纯化富集紫甘薯色素的工艺方法。本发明提供的紫甘薯红色素树脂纯化方法是一种操作简便、快捷的方法。所选的非极性大孔树脂具有吸附量大、解吸率大特点。本发明方法以乙醇为溶剂，既价廉又无毒。用本发明方法纯化紫甘薯红色素，处理量大、去除杂质彻底、色素回收率高、重现性好，且树脂可重复使用。使用本方法纯化的总红色素含量≥89％，色素收率≥94％。
文档编号C09B61/00GK101899224SQ20101022664
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者付玉凡, 廖志华, 谌金吾, 陈敏, 魏文丽 申请人:西南大学