紫薯花青素提取工艺研究

专利名称：一种紫薯花青素的提取方法专利类型：发明专利
发明人：刘浩
申请号：CN201210401603.3
申请日：20121022
公开号：CN102993154A
公开日：
20130327
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种紫薯花青素的提取方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)以紫薯为原料，干燥、粉碎，以5~30倍原料重量、pH为2~5的乙醇水溶液浸泡提取，提取物经过滤得到滤液；
(2)将所述滤液通过大孔吸附树脂进行吸附，吸附完毕后用蒸馏水洗脱；(3)将收集到的洗脱液分别浓缩至固形物含量为10%到40%之间，浓缩温度为40℃~55℃；(4)将浓缩物进行干燥，真空干燥，温度为55℃，得到花青素产品。

本发明提取的花青素产品收率和纯度高、溶剂消耗少，成本低，易于工业化生产等优点。

申请人：刘浩
地址：223700 江苏省宿迁市泗阳县穿城镇河北村2组
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：张惠忠
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现代农业科技2017年第23期食品科学摘要本文研究以紫薯为原料制作花青素固体饮料的工艺。

为避免组织破碎,利用薯块自身酶系统作用,在一定条件下降解淀粉,消除产品浑浊、沉淀现象;为提高产品溶解性,配料中添加了分散剂;在制备固体颗粒或粉末时,采用喷雾干燥法。

试验确定酶解温度、酶解时间、喷雾干燥温度及分散剂添加量为影响工艺和产品质量的4个关键因素,采用4因素3水平的正交试验。

结果表明,酶解温度对产品质量的影响最大,分散剂因素影响最小。

优化分析后,最佳工艺条件为酶解温度条件为80℃,酶解时间60min ;喷雾干燥温度105℃;β-环状糊精添加量为10%。

提取滤渣可开利用发膳食纤维产品。

关键词花青素固体饮料;溶解性;自身酶解;喷雾干燥;紫薯中图分类号TS275.4文献标识码A 文章编号1007-5739(2017)23-0243-03紫薯花青素固体饮料生产工艺研究徐飞钮福祥孙建朱红岳瑞雪张毅张文婷(江苏徐淮地区徐州农业科学研究所,江苏徐州221131)紫薯中富含花青素,花青素具有抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血糖和增强免疫力等众多医疗价值和营养保健价值[1-2]。

目前,紫薯加工产品的开发如火如荼,如紫薯全粉、紫薯条、紫薯饮料以及添加了紫薯成分的面包、蛋糕、馒头、饼干、挂面等[3],以期增加花青素含量,提高产品保健功能,开发卖点,吸引消费。

紫薯饮料、紫薯汁是老百姓喜闻乐见的产品,市场广阔,消费人群广泛,紫薯汁饮料生产和开发受到业内的广泛关注,创建了一批生产企业,形成了一系列产品,如“又闻薯香”“李婆婆”“梅园三宝”的紫薯汁,“上洛”“自然尚品”的紫薯固体饮料等,发展形势良好。

就产品形式而言,紫薯饮料有浑汁果肉型和清汁型,清汁型清凉爽口,适宜夏季饮用,更受消费者喜爱。

紫薯不同于一般水果,其不溶性固形物含量高,达到25%~40%,不宜直接压榨取汁,需要采用酶解技术,降解淀粉,使之变为可溶性,以便生产出澄清紫薯汁。

酶解需要破碎或打浆,以提高酶解效率[4-5]。

科研基本方法课程作业—紫色马铃薯花青素的提取纯化及特性研究学院：食品科学与工程学院班级：食工...班姓名：....学号：.....合作人：....任课老师：.....完成日期：2013年6月28日目录1 立项依据 (1)1.1研究意义 (1)1.2国内外现状 (1)2 研究内容 (2)2.1研究内容及目标 (2)2.2关键问题及研究方法 (3)2.3技术路线 (3)2.4可行性分析 (4)2.5项目特点及创新之处 (4)2.6年度计划及预期结果 (4)3 研究基础和工作条件 (5)4 经费预算 (5)5 参加人员 (5)6 协作单位 (5)1 立项依据1.1研究意义紫色马铃薯是集食用、营养、保健、观赏于一身的彩色马铃薯新品种，除具有细腻、香、面的上佳品质外，还有色泽鲜艳的独特外观，有预防癌症、美容等功效。

它富含花青素，是良好的天然色素资源，具有广阔的开发前景。

花青素对致癌物质有抑制作用，增强人体免疫力，延缓衰老，增强体质，增强视力，是纯天然的抗衰老的营养补充剂。

现在花青素的提取的方法很多，但对其进行纯化的研究却相对较少，而且在不同原料中提取纯化花青素所用的最佳工艺方法有所不同。

最佳工艺方法和具体的工艺参数还有待研究。

为紫色马铃薯的开发利用提供理论依据，具有重大意义。

1.2国内外现状目前，国内外对紫色马铃薯的研究多侧重于栽培推广上，对其进行功能特性的研究却很少见，紫色马铃薯与普通马铃薯相比一个最重要的部分便是含有花青素。

花青素，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物。

也是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色大部分与之有关。

在植物细胞液泡不同的pH值条件下，使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。

在酸性条件下呈红色，其颜色的深浅与花青素的含量呈正相关性，可用分光光度计快速测定，在碱性条件下呈蓝色。

花青素的颜色受许多因子的影响，低温、缺氧和缺磷等不良环境也会促进花青素的形成和积累。

紫薯中花青素的超声波提取工艺花青素，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物。

也是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色大部分与之有关。

花青素的颜色受许多因子的影响，低温、缺氧和缺磷等不良环境也会促进花青素的形成和积累。

花青素的基本结构单元是2一苯基苯并吡喃型阳离子，即花色基元。

花青素是准许使用的一类天然红色素，是以黄铜核为基础的糖，紫薯中的花青素具有较强耐热性和耐光性，稳定性好，抗突变性较强，抗氧化能力和活性氧消除能力很强，对动物的肝功能障碍具有缓解作用。

从紫薯中提取花青素色素解决了以为工业生产葡萄、草莓原料成产季节性强、造价高等不足。

目前，主要是以酸化乙醇在静置条件下加热浸提紫薯中的花青素，温度较高，时间较长。

实验部分：材料试剂及仪器：新鲜紫薯、乙醇、盐酸超声波清洗器、真空干燥箱、电子称、分光光度计实验方案：新鲜紫薯，洗净，切成3mm薄片，在60摄氏度下烘干至恒重。

粉碎，过80目筛，避光保存备用。

称取干燥紫薯粉1.0g加入提取剂，立即放入恒温水浴中加热超声波提取。

定时取出，放入离心机中，在4000r/min下旋转离心30min，得到澄清的色素上清液，冷却至恒温。

用提取剂定容至100ml，以提取剂作为空白对照，在其最大吸收波长530nm处，用1cm比色皿测吸光度值。

提取剂的配置：0.1%的HCl与95%的乙醇（40:60）实验结果：花青素易溶于水、甲醇、乙醇等极性强的溶剂。

其中甲醇不易于食用色素的提取。

以水作为提取剂提取效率较低，干燥过程需较高温度。

因此，选择乙醇做提取剂。

在本次试验中,有四种因素对花青素提取产生影响.分别是不同盐酸与乙醇的提取剂的影响、温度对提取效果的影响、物料比的影响、提取时间的影响。

当0.1%HCl与95%乙醇之比为重要的影响因素，当0.1%HCl与95%的乙醇比为40：60时提取效果最好。

当酸的含量继续加大时，溶液中色素含量急剧减少。

紫薯花青素超声提取工艺研究回晶;崔学敏;付杨;魏宇龙;倪裴;张俊强;胡风庆【摘要】通过超声破碎法提取紫薯花青素(purple sweet potato color,PSPC),以盐酸-乙醇比,物料比,超声时间,超声温度四因素设计正交试验,确定其最佳提取条件.结果表明,PSPC最佳提取工艺为:盐酸-乙醇比50∶50、物料比1∶40、提取温度50℃、提取时间25 min,得到的PSPC含量为324.87 μg/g.该方法能快速有效地提取出紫薯中的花青素,为紫薯花青素的产业化发展提供技术支持.【期刊名称】《辽宁大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(042)001【总页数】5页(P74-78)【关键词】紫薯;花青素;提取工艺;正交实验【作者】回晶;崔学敏;付杨;魏宇龙;倪裴;张俊强;胡风庆【作者单位】辽宁大学生命科学院生物材料与生物制药实验室,辽宁沈阳110036;辽宁大学生命科学院生物材料与生物制药实验室,辽宁沈阳110036;辽宁大学轻型产业学院,辽宁沈阳110036;Department of Microbiology and Immunology, McGill University, Montreal H3A2B4, Canada;辽宁大学生命科学院生物材料与生物制药实验室,辽宁沈阳110036;辽宁大学轻型产业学院,辽宁沈阳110036;辽宁大学生命科学院生物材料与生物制药实验室,辽宁沈阳110036;辽宁大学轻型产业学院,辽宁沈阳110036【正文语种】中文【中图分类】R93花青素属类黄酮物质，是一种营养功能型天然色素.目前已发现的花青素约有20种，食品中存在的主要有6种[1].花青素是药用价值很高的天然强效自由基清除剂[2]，具有清除自由基、抗氧化、抗肿瘤、预防和治疗心血管疾病、抑菌[3]等多种药用功能.紫薯花青素是从紫薯块茎中提取的天然色素的总称，研究证明其为花青素类色素，又称紫薯红色素(purple sweet potato color，PSPC)、紫薯花色苷等[4].紫薯来源广，色素含量丰富，价格低廉，而且因花青素类色素具有较强耐热性和耐光性，稳定性好，抗突变性较强等优点成为近年研究的热点[5-7].本研究以盐酸乙醇溶液结合超声破碎法[8-10]提取PSPC，可以克服浸提法耗时长、效率低的缺陷，能够快速有效地提取出花青素.本研究旨在确定花青素的最佳提取条件，这对于天然色素新资源及多功能保健品的开发具有积极的作用.1.1.1 材料新鲜紫薯：沈阳薯帝壹营销中心购买；矢车菊素标准品：上海江莱生物科技有限公司.1.1.2 仪器与设备F-W-100高速粉碎机北京中兴伟业仪器有限公司；DHG-9203A电热恒温鼓风干燥箱上海一恒科技有限公司；AL204电子天平梅特勒-托利多仪器有限公司；WTX超声波清洗机广州维力超声波清洗仪有限公司；772S分光光度计优尼科仪器有限公司；TD4A台式低速离心机长沙英泰仪器有限公司.1.1.3 试剂盐酸，无水乙醇，亚硫酸钠均为分析纯.1.2.1 花青素提取将新鲜紫薯洗净沥干，切成3 mm薄片，放入60 ℃的烘箱中干燥至恒重，粉碎，过80目筛，得紫薯粉，密封避光保存备用.称取1.00 g紫薯粉，加入提取剂(0.1%HCl与95%乙醇)，超声波加热提取后，4 000 r/min离心10 min，取上清即为PSPC溶液，冷却至室温，稀释后测定518 nm吸光度A值.1.2.2 矢车菊素标准曲线的测定弱光下精确称取1.35 mg矢车菊标准样品至25 mL容量瓶中，用0.1 M柠檬酸水溶液定容，即为54.0 μg/mL的矢车菊标准溶液.用柠檬酸缓冲溶液配制成不同浓度的矢车菊标准溶液.空白溶液在定容前加入0.5 mL10%亚硫酸钠溶液.在最大吸收波长518 nm下检测吸光度，并绘制标准曲线.1.2.3 提取条件优化1.2.3.1 盐酸-乙醇比对PSPC提取量的影响提取剂分别选取0.1% 盐酸与95%乙醇体积比为30∶70、35∶65、40∶60、45∶55、50∶50、55∶45，各比值条件下的紫薯粉与提取剂的物料比(W∶V)为1∶40，超声温度为50 ℃，超声时间为30 min.1.2.3.2 物料比对PSPC提取量的影响物料比选取1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40、1∶45，各比值条件下的盐酸-乙醇比为50∶50，超声温度为50 ℃，超声时间为30 min.1.2.3.3 超声时间对PSPC提取量的影响超声时间选取15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min，各不同时间条件下的盐酸-乙醇比为50∶50，物料比为1∶40，超声温度为50 ℃.1.2.3.4 超声温度对PSPC提取量的影响超声温度选取35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃，各不同温度条件下的盐酸乙醇比为50∶50，物料比为1∶40，超声温度为50 ℃.1.2.3.5 正交试验在单因素实验基础上，以盐酸-乙醇比，物料比，超声时间，超声温度四个影响因素进行正交试验(表1)，优化PSPC的最佳提取条件.利用分光光度计进行测量，以提取剂作为空白对照，测其在波长518 nm吸光度A值，计算PSPC含量.如图1所示，矢车菊在0~30 μg/mL范围内呈线性响应，线性方程y=0.055 9x(y 为吸光度，x矢车菊浓度，单位μg/mL)，检出限0.5 μg/mL.2.2.1 不同提取剂配比对PSPC提取的影响由图2可知当提取剂0.1%盐酸与95%乙醇的体积比为50∶50，提取的PSPC含量最高，为214.67 μg/g.2.2.2 不同物料比对PSPC提取的影响实验结果表明当物料比为1∶40时提取效果最好为369.95 μg/g，见图3.2.2.3 不同温度对PSPC提取的影响当温度为45 ℃时，提取效果最好，为358.50 μg/g，见图4.2.2.4 不同超声波提取时间对PSPC提取的影响长时间处于较高温度下对花青素的稳定性是很不利的.如图5可知最佳提取时间为30 min，花青素提取效率最高为356.35μg/g.在单因素实验的基础上，以酸醇比、物料比、温度、时间为考察因素，采用正交实验探索紫薯中花青素提取的最优化条件，结果见表2.由表2可以看出，在影响花青素提取效率的4个因素中，温度影响最大，盐酸乙醇比影响最小，影响主要顺序为C>D>B>A.最佳提取条件为酸醇比为50∶50，料液比为1∶40，提取温度为50 ℃，提取时间为25 min，在此条件下，提取效率最高，PSPC提取量为324.87 μg/g.应用超声波提取法对紫薯中的花青素进行提取，得到最佳提取条件为0.1% 盐酸与95%乙醇比为50∶50，物料比为1∶40，提取温度为50 ℃，超声波提取时间为25 min.超声波处理提高了提取效果，该方法用时短，效率高，同时保护了花青素的稳定性.本方法适用于大量生产花青素，对研制功能性食品，充分发挥其功能具有一定的应用价值.【相关文献】[1] 田丽君.PSPC分离纯化及理化性质研究[D].武汉：武汉工业学院,2012.[2] 范明远，叶音.体内自由基清除剂及抗氧化剂-原花青素的研究进展[J].中国预防医学杂志,2001,2(4):303-305.[3] 姜平平,吕晓玲.紫心甘薯花色苷抗氧化活性体外实验研究[J].中国食品添加剂,2002(6):8-11.[4] 王杉，邓泽元，曹树稳.紫薯的营养价值与产品开发[J].粮油食品科技,2004,12(2):45-46.[5] Furuta S，Suda I，Nishiba Y，et al.High terbutylperoxyl radical scavenging activity of sweet potato cultivars with purple fles h[J].Food SCI Technool Int,1998,4(1):33-35.[6] Yoshimoto M，Okuno S，Yamaguchi M，et al.Antimutagenicity of decylated anthocyanins in purple-fleshed sweet potato[J].Biosci Biotech Bioch,2001,65(7):1652-1655.[7] 孙金辉，王微，董楠.紫薯花色苷的研究进展[J].粮食与饲料工业，2011,11:38-40.[8] 顾红梅，张新中，蒋小萍.紫薯中花青素的超声波提取工艺[J].化学研究与应用，2004,16(3):404-406.[9] 李浩明,高蓝.紫甘薯色素的提取工艺与性质研究[J].中国食品添加剂,2003(4):23-26.[10] 李洪民.甘薯花青素的乙醇提取研究[J].中国甘薯,1994(7):219-221.。

膜分离系统从紫薯中提取花青素
花青素是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。

花青素存在于植物细胞的液泡中，是植物叶、花瓣、根茎中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色大部分与之有关。

花青素的结构不太稳定，其中的花色苷元主要以糖苷形式存在。

花青素的颜色受许多因素的影响，pH值、温度、植物细胞酶等因素均会影响其呈色。

花青素呈色性质的不太稳定也给其在食品行业的广泛应用带来了挑战。

膜分离系统从紫薯中提取到的花青素
1、将新鲜紫薯粉碎，用8倍重量的纯水在多功能乙醇提取罐里进行动态循环提取，获得提取液。

2、将上述提取液体用微滤膜过滤分离获得清亮的滤液。

3、将上述滤液，加入到P型UF-19膜超滤装置的料液桶中。

4、用截留相对分子量为30万的有机膜，采用超滤膜或纳滤膜进行连续的超滤、纳滤过程，物料温度控制在30°C左右。

5、收集过滤液体，减压浓缩，喷雾干燥获得120克高色价值的花青素。

膜分离系统提取花青素的优点：
1、可提高花青素产品储存的稳定性，不易受温度、光照、湿度等条件的影响降低其呈色特性。

2、不易与其它的重金属离子、抗氧化剂等发生相互作用，花青素可更方便地添加在食品、日化产品中。

3、经包裹处理的花青素产品可按设计要求改变其在溶液或其它介质中的溶解特性，可在更多类别的溶液或介质中应用。

比如，经脂质化处理的花青素，可以方便的溶解在油脂溶液及介质中，极大地拓宽了应用范围。

超声波法提取紫薯花青素的工艺研究作者：李琪等来源：《中国果菜》 2014年第12期李琪刘大苗陈兰李瑶瑶（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）摘要院花青素具有防癌抗癌、保肝、降压、改善视力、延缓衰老等多种保健功能，作为一种功能性天然色素已引起越来越多的关注。

本文采用超声波法对紫薯中的花青素进行提取，通过单因素试验探讨了不同料液比、提取剂浓度、浸提温度、浸提时间对紫薯花青素提取效果的影响。

通过正交试验得到最佳提取条件为物料比1:30，提取剂浓度5%，浸提温度60益，超声时间为30min。

关键词院紫薯；花青素；超声波提取中图分类号院R284.2 文献标志码院A 文章编号院文章编号：1008-1038(2014)12-0021-04花青素是一类纯天然的水溶性类黄酮化合物[1]，色泽鲜艳自然，安全无毒副作用，其抗氧化性能是维生素C 的20 倍，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素[2-4]。

随着人们对食品安全性要求的提高和保健意识的增强，合成色素的使用越来越受到限制，天然色素的发展日益得到重视。

目前市场上的花青素主要来源为红葡萄、萝卜和草莓等，价格昂贵且色素稳定性较差[5,6]，限制了花青素的应用和开发。

紫薯是一种花青素含量很高的甘薯新品种，具有很好的营养价值和实用价值，长期食用具有降压、抗癌、预防动脉硬化等功效[7,8]。

紫薯花青素具有很强的抗氧化活性和稳定性和安全性[9]，逐渐成为花青素提取研究的热点。

超声波提取法具有快速高效、简便、无污染等优点，被广泛的应用于药用成分、植物多糖以及其他功能性成分的提取，应用前景广阔[10]。

本研究在超声辅助提取的基础上，通过单因素及正交试验，探究紫薯花青素最佳提取工艺，为花青素的工业生产提供参考。

1 材料与方法1.1 材料及试剂紫薯，购于天津滨海新区金元宝农贸市场。

柠檬酸，分析纯，苏州臻豪化工科技有限公司。

1.2 仪器与设备电热鼓风干燥箱，DGG 型，天津市天宇实验仪器有限公司；粉碎机，ZN-1A 型，北京兴时利和科技发展有限公司；超声波清洗器，KQ-500B 型，成都康宇科技有限公司；离心机，Centrifuge 5804R 型，德国Eppendorf 公司；紫外可见分光光度计，UV-2000 型，上海光谱仪器有限公司；恒温水浴锅，HH-458704350 型，深圳天南海北实业有限公司；电子分析天平，JJ-1000 型，常熟双杰测试仪器厂。