专利名称:高稳定性板栗壳棕色素及其精制方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天然色素及其制备和应用，具体是高稳定性板栗壳棕色素及其精制方法和在饮料如酒精饮料及可乐型碳酸饮料中的应用。
背景技术：
板栗壳棕色素是从板栗壳中提取得到的一种天然色素，具有水溶性好、着色力强、稳定性好，及抗氧化和抑菌作用等特点，是目前世界上并不多见的性质稳定的天然食用色素之一，具有很高的开发价值。
焦糖色素是一种化学合成的食用着色剂，目前被广泛应用于酒精饮料、碳酸饮料和酱油等食品饮料中，但其副产物4-甲基咪唑在较早的研究中被发现有不良作用，存在“致癌”威胁，曾一度被怀疑对人体有害而被各国政府禁用，虽经科学家们的多年努力研究，均已确认焦糖色素是安全的，但对其4-甲基咪唑作了限量的规定。国内的焦糖色素绝大部分是由作坊式生产的，卫生指标及品质较差。与此同时，焦糖色素中的4-甲基咪唑安全性仍然存在很大质疑。同时，焦糖色素在光照、高温下的稳定性也不尽人意，因此，以稳定性高、安全性好的天然色素替代焦糖色素必然是大势所趋。
目前国内现有的文献多注重于板栗壳棕色素提取工艺方面的研究，且并未推广到大范围的工业化生产中去。其不足之处在于:一、目前提取得到的板栗壳棕色素大多都是未经纯化精制的粉体，如中国发明专利公开号为CN 101407640和中国发明专利公开号为CN1765206中提及的板栗壳棕色素提取方法，所得产品都是未经纯化精制的粉体，产品纯度低，溶解性差，限制了产品的应用；二、目前对于板栗壳棕色素还没有制定统一的质量标准，需要寻找一种比较适宜的质量标准， 便于对板栗壳棕色素的品质进行评定；三、目前文献中关于板栗壳棕色素纯化精制方面的研究较少，提及的树脂吸附法工艺复杂，而乙醇水溶液精制法成本较高，均不适于工业化生产。
发明内容
本发明目的之一就是对板栗壳粗提液进行纯化精制，提供一种纯度高、品质好的高稳定性板栗壳棕色素；
本发明目的之二就是提供一种高稳定性板栗壳棕色素的制备方法，该方法能提高产品纯度和收率，并适合工业化大生产，使板栗壳废弃资源的利用实现产业化、规模化；
本发明目的之三是将所得到的高稳定性板栗壳棕色素用于酒精饮料和可乐型碳酸饮料中，以替代现在广泛使用的焦糖色素。
本发明的高稳定性板栗壳棕色素，是以板栗壳粗提液为原料精制而成的褐色液体，pH为4.5 7.0，无特殊气味，在pH 4 14的水溶液及彡65%的乙醇溶液中能完全溶解，并呈透亮棕色；所述棕色素的色率为8000 12000,红色指数为5.0 7.0 ;将所述棕色素按0.3 0.35% (w/v)的添加量加至15% 60%vol的酒精饮料和可乐型碳酸饮料中，并于室内、日光灯下照射、4°C、40°C条件下分别放置30天，其色素损失率为0.5% 0.8%，室外放置30天，其色素损失率为3.8% 7.2%。
本发明的高稳定性板栗壳棕色素的制备方法，包括下述步骤:
①将板栗壳粗提液依次采用碟式离心和硅藻土过滤，得滤液；
②在滤液中依次加入滤液体积3% 5%的柠檬酸和0.1%的NaCl进行酸沉，静置12h，过滤，收集沉淀；
③将沉淀物用5 10倍、体积分数为30 50%的乙醇、甲醇或正丁醇溶解，过滤，滤液浓缩至1/8 1/5体积后即得。
所述硅藻土过滤用滤布为300 350目，粗土:细土的重量比为3:1。
将本发明的高稳定性板栗壳棕色素在15% 60%vol酒精饮料和可乐型碳酸饮料中的应用，如配制酒中的各类药酒、保健酒，蒸馏酒中的威士忌、白兰地、朗姆酒，及碳酸饮料中的可乐等。
鉴于目前板栗壳棕色素还没有制定统一的质量标准，本发明首次在板栗壳棕色素检测指标上提出使用红色指数和色率来表征(用本发明方法所生产的板栗壳棕色素按下述指定检测方法所得的红色指数为5.0 7.0，色率为8000 12000);—是能比较直观的反映板栗壳棕色素的色调和色泽；二是目前以化学合成方法生产的焦糖色素也是用红色指数和色率来表征其色调和色泽的，其·红色指数为5.0 7.0，色率为7000 10000。
本发明中板栗壳棕色素色率及红色指数的检测方法如下:
1、色率的测定
精确称量Ig (精确至0.002g)样品，加入蒸馏水10ml，用玻璃棒搅拌溶解。然后移入IOOmL容量瓶中，用蒸馏水洗烧杯多次，洗液倒入容量瓶，并定容到lOOmL，即为1%样品稀释液。再吸取IOmL 1%样品稀释液入IOOmL容量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀后即为0.1%样品稀释液。
将0.1%样品稀释液倒入Icm的比色杯中，以蒸馏水为参比，用紫外分光光度计于6IOnm处测定其光密度ODl值，反复测定数次，取其平均ODl值，按下式计算EBC色度:
色率(EBC 单位)=ODl X 20000/0.076
2、红色指数的测定
将波长调至510nm处，重新调零后，测得其光密度为0D2，并按下式计算红色指数:
红色指数=10 X Ig (0D2/0D1)。
本发明所用的板栗壳粗提液经上述方法检测，其红色指数为6.5 7.5，色率为800 1000，若将此粗提液直接加入酒精饮料中会产生沉淀，因此，通过精制后，纯度得到提高，加入酒精饮料中后溶解性好，无沉淀产生，且十分稳定。
本发明的板栗壳棕色素精制工艺中采用有柠檬酸进行酸沉，一是因为柠檬酸为有机酸，在水溶液中能够电离出氢离子，和溶液中的碱性物质发生反应，起到酸化作用；二是朽1檬酸能够螯合金属离子，保护板栗壳色素免于金属离子的破坏；三是朽1檬酸一般以固态存在，酸性温和，而无机酸如盐酸、硝酸等均为强酸，以液态存在，在使用过程中要特别注意，且使用无机酸对设备的要求比较高。对于大规模生产而言，选择柠檬酸更适宜；在加入柠檬酸的同时还加入少量的NaCl是为了在酸性条件下能够加快板栗壳色素沉淀，以上两点是本发明纯化工艺中的主改进点。
本发明与现有技术相比，具有以下特点:1.首次采用色率及红色指数对板栗壳棕色素的色调、色泽进行表征，使其更直观的反映板栗壳棕色素的颜色状态，便于在应用中统一标准及起指导作用；
2.采用碟式离心、硅藻土过滤和有机酸与NaCl复合酸沉法对板栗壳粗提液进行纯化精制，提闻了广品纯度，收率可达90%以上，比现有方法提闻了 30% ；
3.本发明工艺简单，安全无污染，采用的试剂均为食品级，绿色安全，便于规模化生
产；
4.首次提出将板栗壳棕色素作为焦糖色素替代物，并用于酒精饮料和可乐型碳酸饮料中，而且添加量较小，色调达到焦糖色要求，对光照、冷热十分稳定，色素损失率较低。
具体实施方式
高稳定性板栗壳棕色素制备方法实施例 实施例1
①制备粗提液:将干燥粉碎至80目的板栗壳，与氢氧化钠一乙醇溶液，按质量体积比为1:10混合均匀，加热至60°C，保温2小时，过滤，保存所得浸提液，将所得滤渣用上述方法再进行9次浸提，合 并各次浸提液，浓缩，即得粗提液；所述氢氧化钠一乙醇溶液，是指以氢氧化钠作溶质，以体积分数为30% 50%的乙醇做溶剂，按质量体积百分比配制成浓度为
0.1% 0.2%的碱性乙醇溶液。其中所用的氢氧化钠和乙醇均为食品级；
②将板栗壳粗提液用离心力为5000g的碟式离心机离心，所得离心液用滤布350目，粗土:细土的重量比为3: I的硅藻土过滤机过滤，得滤液；
③在滤液中依次加入滤液体积4%的柠檬酸和0.1%的NaCl进行酸沉，静置12h，过滤，收集沉淀；
④将沉淀物用5倍、体积分数为30%的乙醇溶解，过滤，滤液浓缩至1/5体积后即得液体板栗壳棕色素，产品收率91.2%，成品红色指数为6.24，色率(EBC)为9736。
实施例2
①制备粗提液，制备方法同实施例1;
②将板栗壳粗提液用离心力为SOOOg的碟式离心机离心，所得离心液用滤布350目，粗土:细土的重量比为3: I的硅藻土过滤机过滤，得滤液；
③在滤液中依次加入滤液体积3%的柠檬酸和0.1%的NaCl进行酸沉，静置12h，过滤，收集沉淀；
④将沉淀物用8倍、体积分数为40%的正丁醇溶解，过滤，滤液浓缩至1/8体积后即得液体板栗壳棕色素，产品收率为92.5%，成品红色指数为6.36，色率(EBC)为10000。
实施例3
①制备粗提液，制备方法同实施例1;
②将板栗壳粗提液用离心力为7000g的碟式离心机离心，所得离心液用滤布300目，粗土:细土的重量比为3: I的硅藻土过滤机过滤，得滤液；
③在滤液中依次加入滤液体积5%的柠檬酸和0.1%的NaCl进行酸沉，静置12h，过滤，收集沉淀；
④将沉淀物用10倍、体积分数为50%的甲醇溶解，过滤，滤液浓缩至1/6体积后即得液体板栗壳棕色素，产品收率为92.1%，成品红色指数为6.02，色率(EBC)为9736。[0019]板栗壳棕色素调制配制酒和焦糖色素调制配制酒的比较实施例 实施例4
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至配制酒基酒中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置30d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，配制酒中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的83.4%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温400C条件下放置30d后，其色素损失率为0.7%，室外条件下放置色素损失率为4.2% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为2%和5.8%。其中色率损失率计算方法为:
色率损失率(％)=(初始值A580nm-检测值A580nm) /初始值A580nmX 100%。
实施例5
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至配制酒基酒中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置30d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，配制酒中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的82.3%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温40°C条件下放置30d后，其色素损失率为0.8%，室外条件下放置色素损失率为4.5% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为2.3%和6.0%。
实施例6
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至配制酒基酒中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置30d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，配制酒中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的81.8%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温40°C条件下放置30d后，其色素损失率为0.8%，室外条件下放置色素损失率为3.8% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为2.1%和5.4%。
板栗壳棕色素调制蒸馏酒和焦糖色素调制蒸馏酒的比较实施例 实施例7
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至未调色的蒸馏酒中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置30d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，蒸馏酒中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的82.6%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温40°C条件下放置30d后，其色素损失率为0.8%，室外条件下放置色素损失率为4.6% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为2.1%和5.8%。
实施例8
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至未调色的蒸馏酒中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置30d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，蒸馏酒中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的84.2%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温40°C条件下放置30d后，其色素损失率为0.6%，室外条件下放置色素损失率为5.0% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为1.8%和6.8%。
板栗壳棕色素调制碳酸饮料和焦糖色素调制碳酸饮料的比较实施例实施例9
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至未调色的可乐中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置30d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，碳酸饮料中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的83.3%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温40°C条件下放置30d后，其色素损失率为0.5%，室外条件下放置色素损失率为6.3% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为1.2%和15.5%。
实施例10
将板栗壳棕色素和焦糖色素分别测定色率及红色指数指标后，分别添加至未调色的可乐中，调配色调一致后分装，测定吸光值A580nm初始值，于室外、室内、日光灯照射、低温、高温等不同条件下放置60d后，测定吸光值A580nm检测值，并计算色素损失率。结果显示，碳酸饮料中板栗壳棕色素添加量仅为焦糖色素的82.8%，室内、日光灯照射、低温4°C、高温40°C条件下放置30d后，其色素损失率为0.8%，室外条件下放置色素损失率为7.2% ;而焦糖色素在相同条件下，色素损失率分别为1.5%和20.3%。
实施例4 10说明本发明的板栗壳棕色素替代焦糖色素用于酒精饮料或可乐型碳酸饮料中的确实具有添加量小、稳定性高、色率损失率低等优点。
权利要求
1.高稳定性板栗壳棕色素，是以板栗壳粗提液为原料精制而成的褐色液体，PH为4.5 7.0，无特殊气味，在pH 4 14的水溶液及彡65%的乙醇溶液中能完全溶解，并呈透亮棕色；其特征在于:所述棕色素的色率为8000 12000，红色指数为5.0 7.0 ;将所述棕色素按0.3 0.35%的添加量加至15% 60%vol的酒精饮料和可乐型碳酸饮料中，并于室内、日光灯下照射、4°C、40°C条件下分别放置30天，其色素损失率为0.5% 0.8%，室外放置30天，其色素损失率为3.8% 7.2% ； 所述棕色素是由以下工艺方法制得:①将板栗壳粗提液依次采用碟式离心和硅藻土过滤，得滤液！②在滤液中依次加入滤液体积3% 5%的柠檬酸和0.1%的NaCl进行酸沉，静置12h，过滤，收集沉淀；③将沉淀物用5 10倍、体积分数为30 50%的乙醇、甲醇或正丁醇溶解，过滤，滤液浓缩至1/8 1/5体积后即得。
2.权利要求
1所述的高稳定性板栗壳棕色素的制备方法，其特征在于包括下述步骤: ①将板栗壳粗提液依次采用碟式离心和硅藻土过滤，得滤液； ②在滤液中依次加入滤液体积3% 5%的柠檬酸和0.1%的NaCl进行酸沉，静置12h，过滤，收集沉淀； ③将沉淀物用5 10倍、体积分数为30 50%的乙醇、甲醇或正丁醇溶解，过滤，滤液浓缩至1/8 1/5体积后即得。
3.根据权利要求
2所述的高稳定性板栗壳棕色素的制备方法，其特征在于:所述硅藻土过滤用滤布为300 350目，粗土:细土的重量比为3:1。
4.权利要求
1所述的 高稳定性板栗壳棕色素在15 60%vol酒精饮料中的应用。
5.权利要求
1所述的高稳定性板栗壳棕色素在可乐型碳酸饮料中的应用。
专利摘要
本发明的高稳定性板栗壳棕色素及其精制方法和应用，是以板栗壳粗提液为原料精制而成的褐色液体，在pH4～14的水溶液及≤65%的乙醇溶液中能完全溶解，并呈透亮棕色；所述棕色素的色率为8000～12000，红色指数为5.0～7.0；将所述棕色素添加至15%～60%vol的酒精饮料和可乐型碳酸饮料中，并于室外、室内、日光灯下照射、4℃、40℃条件下分别放置30天，测定其色素损失率均低于同等条件下焦糖色素的色素损失率；本发明所制得的板栗壳棕色素产品纯度高、溶解性好、稳定性高、色素损失率低，安全性高，可替代焦糖色素在酒精饮料和可乐型碳酸饮料中调色，且首次采用红色指数及色率对板栗壳棕色素进行表征。
文档编号A23L2/58GKCN103232725SQ201310143709
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月24日
发明者邹伟, 黄娜, 郭炳其, 陈艳俐, 胡军 申请人:湖北紫鑫生物科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan