一种提取丹桂花黄色素的方法与流程

本发明属于天然色素提取领域，尤其涉及一种采用无水乙醇结合超声辅助工艺提取丹桂花黄色素的方法。

背景技术：

色素根据来源的不同，可分为天然色素和合成色素。随着许多研究表明某些合成色素对人体除一般毒性外,还有致突变与致癌性等其它有害作用,鉴于合成色素对人体所存在的危害性，越来越多的人关注天然色素的开发与利用。天然色素不仅安全可靠、色泽自然,而且有的还兼有营养和药理作用,因而倍受人们的青睐，尤其近年来随着人们自我保护意识日趋增强,随着绿色食品及天然化妆品的日益推广和大规模应用，开发和利用天然色素已成为全世界食品行业和化妆品行业的热点,应用安全天然无毒的天然色素代替合成色素已是大势所趋。

桂花(osmanthusfiagrans)又名木犀花，为木犀科植物木樨的花，性格温和，气味辛香。桂花在云南、四川、广西、广东和湖北等省都有着普遍的分布。桂花的黄色素属花青素，为一种配糖物，是苯并呲喃的衍生物，具有减缓人体动脉硬化进程的功能，还可以预防以及治疗多种心脑血管疾病，同时它也能作为食品光保护剂和自由基清除剂，当然还有一个最为简单的用途就是作为食品加工着色剂。如今，营养保健、安全健康的天然色素日益崛起，合成色素已渐渐被人抛弃，因而，天然的桂花黄色素具有着极大的开发和利用价值，拥有着广阔的市场前景。

目前桂花的黄色素虽有研究，但其提取研究甚少，同时工艺不甚合理，提取溶剂多采取较低浓度如80％、85％、95％的乙醇，提取杂质多，后续分离纯化困难，分离纯化成本高，提取方法也主要采用传统浸提法、回流提取法及微波提取法，普遍存在周期长、能耗高、生产成本高、黄色素在高温回流或微波高温提取时易破坏等诸多不足与弊端。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种采用无水乙醇结合超声辅助工艺提取丹桂花黄色素的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种提取丹桂花黄色素的方法，采用无水乙醇结合超声辅助工艺提取，具体包括以下步骤：

(1)将新鲜的丹桂花真空干燥、粉碎、过筛，得到丹桂花粉末；

(2)将所述丹桂花粉末置于无水乙醇中浸泡；若不采用无水乙醇，采用常规的含水乙醇溶液则极性过大，且含水乙醇溶液中桂花黄色素易氧化和水解，丹桂花黄色素在含水乙醇溶液中的溶解度过小，色素提取率低；

(3)对步骤(2)后得到的浸泡液进行常温(30℃)超声提取，得到丹桂花黄色素提取粗品；

(4)对所述丹桂花黄色素提取粗品进行除杂纯化，得到纯净的丹桂花黄色素。

上述的方法，优选的，所述步骤(3)中，超声提取的次数为1-5次，每次超声提取的时间为10-50min。若不采用超声提取而直接浸提，则乙醇溶剂很难进入丹桂花细胞内，黄色素溶解慢，丹桂花黄色素提取效率低，提取时间长。

上述的方法，优选的，所述步骤(3)中，超声提取的次数为3次，每次提取的时间为10min。

上述的方法，优选的，所述步骤(2)中，丹桂花粉末与无水乙醇的料液比为1g：(6-14)ml。提取溶剂用量少，则提取效率不高，要求采用的提取次数需要增多，溶剂成本则高，提取时间及生产周期则延长；提取溶剂用量多，溶剂成本则高，由于提取体积过大需要采用更大的提取生产设备，则投资过大；申请人通过反复研究，最终将丹桂花粉末与无水乙醇的料液比确定为1g：(6-14)ml。

上述的方法，优选的，所述步骤(2)中，丹桂花粉末与无水乙醇的料液比为1g：12ml。

上述的方法，优选的，所述步骤(2)中，丹桂花粉末在无水乙醇中浸泡的时间为30min。申请人通过研究发现，浸泡时间少于30min，则溶剂不能充分渗透到细胞里，后续提取时间要求延长，影响后续提取效率，提取效率低；如果浸泡时间过长，则浪费时间，对提取率也没有影响，还造成整个生产周期延长，引起生产成本增高；申请人通过研究发现，将丹桂花粉末浸泡30分钟，无水溶剂恰好能够充分渗透到丹桂花细胞里，浸提效率高。

上述的方法，优选的，所述步骤(1)中，真空干燥的温度为40℃，真空干燥的时间为6小时；粉碎过程采用高速万能粉碎机进行粉碎，每次粉碎时控制干燥的丹桂花的质量为20g；过筛是指过100目筛。

上述的方法，优选的，所述步骤(4)中，除杂纯化的具体过程为：

先将丹桂花黄色素粗品用10倍于粗品重量的热水进行溶解，得到粗品热水溶解液；再使用与粗品热水溶解液等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取3次后合并提取液，最后将提取液浓缩至浸膏状态，经真空干燥，即得到纯净的丹桂花黄色素。

本发明采用超声波辅助提取丹桂花黄色素，利用超声波的强震动、高加速度、强空化效应、强搅拌作用来缩短丹桂花黄色素有效成分进入溶剂的时间，加快提取过程，提高提取率，可以在20-50℃、甚至低温下提取，能有效避免高温对丹桂花黄色素有效成分的破坏。

本发明的工艺过程中，采用无水乙醇作为提取溶剂，无水乙醇极性比纯度为95％的乙醇要小，桂花黄色素为脂溶性色素，其极性很小，因而采用无水乙醇提取对桂花黄色素的溶解度更大，而且无水乙醇不含水，几乎没有溶氧，桂花黄色素在无水乙醇中不被氧化和水解，其降解破坏很小，提取率自然更高，同时提取过程还加入了常温超声提取，在较低温度下短时间提取，对热敏性的桂花黄色素的破坏性极小，这两种工艺的结合从而使桂花黄色素的提取率高，生产时间更短，综合生产成本更低，再加上采用萃取纯化工艺，进一步缩短了生产时间和周期，这三种工艺的巧妙有机结合，使桂花黄色素的提取率更大，纯度更高，生产时间和生产周期大大缩短，设备投入减少，综合生产成本大大降低，综合效益大大增加，更适合于大规模生产。而且，本发明采用无水乙醇作为提取溶剂，无水乙醇不含水分及水溶性氧气，与一定浓度的含水乙醇相比，提取过程中更不会引起桂花黄色素的水解及氧化破坏，从而提取过程中桂花黄色素更不易降解，因而提取率更好。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明采用无水乙醇对丹桂花黄色素进行浸泡，无水乙醇对丹桂花黄色素溶解度大，对杂质溶解度小，尤其是对水溶性杂质溶解度特别小；同时采用超声辅助工艺，在较低的温度下，丹桂花黄色素稳定不易破坏，丹桂花黄色素提取率高，杂质少，纯度高，后续分离纯化容易，生产周期短，生产成本低。

(2)本发明采用无水乙醇结合超声辅助工艺提取丹桂花黄色素，可以缩短生产时间、降低能源和溶剂消耗以及废物的产生，同时可以提高产率和提取物的纯度；既降低了操作费用，又避免了热敏感性(在高温下易降解或易破坏)的丹桂花黄色素成分的破坏。

(3)本发明的方法得到的丹桂花黄色素纯度高达到80％以上，丹桂花黄色素的产率高，达到2.230％以上。

(4)本发明的整个生产过程未采用任何有毒溶剂与有毒化学药品，不排放任何废水废气，没有任何环境污染，其提取后剩余的桂花渣可以做动物饲料或有机肥料，可以进一步综合开发利用，是一种绿色环保生产工艺。

附图说明

图1为本发明实施例1不同浸提剂对丹桂花黄色素提取效果的影响。

图2为本发明实施例2不同料液比对丹桂花黄色素提取效果的影响。

图3为本发明实施例3不同的超声时间对丹桂花黄色素提取效果的影响。

图4为本发明实施例4不同的超声提取次数对丹桂花黄色素提取效果的影响。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：不同浸提剂对丹桂花黄色素提取的影响

采用不同浸提剂提取丹桂花黄色素，具体步骤如下：

在晴天(花表面没有水分)时采收丹桂花，采收回来的新鲜丹桂花在1小时之内置于真空干燥箱中，于40℃下真空干燥6小时，干燥过的丹桂花仍保持新鲜状态颜色，然后采用高速万能粉碎机进行粉碎，每次粉碎20g，最后将粉末后的丹桂花经100目筛，得到丹桂花粉末(桂花粉末于密封真空下低温保存，以防色素氧化降解，留后续实验提取色素所用)。

用分析天平分别称量5份经过干燥后的丹桂花粉末各3g，分别置于5个100ml的三角烧瓶中，再按照料液比1g：10ml(花粉质量g/溶剂体积ml)的量，分别加入甲醇、无水乙醇、丙酮、乙酸乙脂和石油醚，分别在室温下浸泡30分钟以后，再利用超声波提取1次，提取的时间为40分钟。浸取结束后，自然冷却至室温，过滤得到的提取液(即丹桂花黄色素提取粗品)；然后定容到250ml，在室温下以相应的浸提剂作为空白对照，用lcm比色皿在紫外可见分光光度计上测定不同浸提剂中的丹桂花的黄色素提取液在330nm波长处的吸光度值，结果见表1和图1所示。

表1不同浸提剂对吸光度的影响

由表1及图1可以看出，甲醇与无水乙醇浸提液的黄色素吸光度最大，由于甲醇毒性较大，同时溶剂价格及提取成本要高于无水乙醇，故乙醇为丹桂花黄色素的最佳浸提剂，其中，采用无水乙醇作为提取溶剂时，黄色素纯度达到80.2％，产率为2.233％。

实施例2：料液比对丹桂花黄色素提取的影响

一种本发明的提取丹桂花黄色素的方法，具体步骤如下：

用分析天平分别称量5份经过干燥后的丹桂花粉末各3g(丹桂花粉末的预处理见实施例1)，置于5个100ml的三角烧瓶中，再分别按料液比(丹桂花粉末质量g/溶剂体积ml))1:6、1:8、1:10、1:12、1:14加入无水乙醇，在室温下浸泡30分钟，再用超声波提取1次，提取时间40分钟。浸提结束后，自然冷却至室温，过滤得到的提取液(即丹桂花黄色素提取粗品)；然后再用无水乙醇定容到250ml，在室温下以无水乙醇为空白对照，用1cm比色皿在紫外可见分光光度计上测定不同料液比的丹桂花的黄色素提取液在330nm波长处的吸光度值，结果见表2和图2所示。

表2不同料液比对吸光度的影响

由表2和图2可以看出，料液比为1:6时吸光度最大，料液比为1:10时吸光度其次，但料液比为1:6时吸光度比料液比为1:10时大不过1％，影响甚微，考虑到大生产，我们采用1:10的料液比。

将上述得到的5份丹桂花黄色素粗品用10倍于粗品的热水进行溶解，再使用与粗品热水溶解液等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取3次后合并提取液，最后将提取液浓缩至浸膏状态，经真空干燥，得到纯净的丹桂花黄色素，其中，采用料液比为1:10的实验得到的黄色素纯度达到80.0％，相应产率为2.231％。

实施例3：超声时间对丹桂花黄色素提取的影响

一种本发明的提取丹桂花黄色素的方法，具体步骤如下：

用分析天平分别称量5份经过干燥后的丹桂花粉末各3g(丹桂花粉末的预处理见实施例1)，置于5个100ml的三角烧瓶中，再分别按最佳料液比1:10加入无水乙醇，在室温下浸泡30分钟，再超声波提取1次，提取时间分别为10、20、30、40、50分钟。浸提结束后，自然冷却至室温，过滤得到的提取液(即丹桂花黄色素提取粗品)；然后再用无水乙醇定容到250ml，在室温下以无水乙醇为空白对照，用1cm比色皿在紫外可见分光光度计上测定不同提取时间下的丹桂花的黄色素提取液在330nm波长处的吸光度，结果见表3和图3所示。

表3不同超声时间对吸光度的影响

由表3和图3可知，吸光度值随着超声时间先是增大而后再减小，在20分钟时吸光度值最大。在功率一定的情况下，随着超声波提取时间的增加，温度也会升高而导致黄色素遭到破坏和损失，所以出现了吸光度值又迅速下降的现象。因此超声波提取时间最佳应该控制在20分钟，即能达到最理想的提取效果。

将上述得到的5份丹桂花黄色素粗品用10倍于粗品的热水进行溶解，再使用与粗品热水溶解液等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取3次后合并提取液，最后将提取液浓缩至浸膏状态，经真空干燥，得到纯净的丹桂花黄色素。其中，超声时间为20分钟的实验结果：黄色素纯度达到80.1％，相应产率为2.232％。

实施例4：超声波提取次数对丹桂花黄色素提取的影响

一种本发明的提取丹桂花黄色素的方法，具体步骤如下：

用分析天平分别称量5份经过干燥后的丹桂花粉末各3g(丹桂花粉末的预处理见实施例1)，置于5个100ml的三角烧瓶中，再分别按照料液比1:10，向三角烧瓶中加入浓度为95％的乙醇，在室温下浸泡30分钟，然后再超声波提取，分别提取1次、2次、3次、4次和5次，每次提取的时间为20分钟，待浸提结束以后，自然冷却至室温，过滤得到的提取液(即丹桂花黄色素提取粗品)；然后再用无水乙醇定容到250ml，在室温下以浓度为无水乙醇为空白对照，用1cm比色皿在紫外可见分光光度计上测定不同超声提取次数时的丹桂花黄色素提取液在330nm波长处的吸光度值，结果见表4和图4所示。

表4超声提取次数对吸光度的影响

由表4和图4可知，在经过3次超声提取后丹桂花黄色素吸光度值达到了最大，且当提取次数再增加后黄色素的吸光度值增加幅度也非常的小，综合其他方面因素如节约材料和时间以及人力等方面来考虑，故选取3次为最佳提取次数。

将上述得到的5份丹桂花黄色素粗品用10倍于粗品的热水进行溶解，再使用与粗品热水溶解液等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取3次后合并提取液，最后将提取液浓缩至浸膏状态，经真空干燥，得到纯净的丹桂花黄色素；提取3次实验的黄色素纯度达到80.0％，相应产率为2.231％。

根据上述各个因素实验结果表明，并分析每个因素的影响程度，以浸提剂种类、料液比、提取时间和提取次数4个因素各取3个水平，设计正交试验如表5所示，正交实验结果见表6。

表5四因素三水平表

表64³正交实验方案和结果

按照正交表中所列出的实验条件来进行实验操作，并对正交试验结果进行相应的分析，极差越大，对提取工艺的影响也越大。丹桂花的黄色素提取工艺的影响因素次序大小依次为：浸提剂种类>超声波提取次数>提取时间>料液比。正交提取结果表明，超声波提取黄色素最佳提取工艺为：以无水乙醇作为浸提剂、料液比为1:12、共提取3次，每次提取时间为10min。

对超声波提取黄色素最佳提取工艺进行三次重复实验验证，其实验结果见表7所示，与正交实验结果基本上保持一致，相对的稳定，可以进行重复的实验，并有着较好的提取效果，3次实验的黄色素平均纯度达到80.0％，相应平均产率为2.230％。

表7验证结果

通过以上实施例说明：本发明以无水乙醇作为提取溶剂，对丹桂花黄色素溶解度大，桂花黄色素不易降解破坏，对杂质溶解度小，尤其是对水溶性杂质溶解度特别小；同时采用超声工艺，在较低的温度下，丹桂花黄色素稳定不易破坏，丹桂花黄色素提取率高，杂质少纯度高，后续分离纯化容易，生产周期短，生产成本低。