紫甘薯花色素苷提取加工工艺
一种紫甘薯花青素的提取方法[发明专利]
![一种紫甘薯花青素的提取方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2bb2c8be3c1ec5da51e270a4.png)
专利名称：一种紫甘薯花青素的提取方法专利类型：发明专利
发明人：齐学袖,王延风,贾法美
申请号：CN201811257680.X
申请日：20181026
公开号：CN109020941A
公开日：
20181218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及化合物提取领域，具体的说是一种紫甘薯花青素的提取方法，其特点是包括以下步骤：a、在紫甘薯浆液中添加金属盐溶液、1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙酸盐及1‑乙基‑3‑甲基咪唑磷酸二乙酯盐并混合均匀，超声波、微波协同作用5～10min后，继续微波提取5～15min，提取液经脱色除杂、澄清后，取上清液，上清液浓缩干燥得浸提膏；b、浸提膏离心分离，收集滤液，滤液经浓缩、干燥得到紫甘薯花青素提取物。
与现有技术相比，本发明的紫甘薯花青素的提取方法具有工艺简单、便于操作，且制备的花青素提取率高、纯度高等特点，具有很好的推广应用价值。
申请人：济南大学
地址：250200 山东省济南市章丘区宝岛街1028号
国籍：CN
代理机构：济南信达专利事务所有限公司
代理人：罗文曌
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紫甘蓝花青素的提取工艺
紫甘蓝花青素的提取工艺紫甘蓝花青素是一种具有很高的营养和药用价值的天然色素，具有抗氧化、抗癌和抗炎等多种生物活性。
目前，对紫甘蓝花青素的提取工艺研究已经相对成熟，以下是关于紫甘蓝花青素的提取工艺的详细介绍。
紫甘蓝花青素的提取工艺主要包括材料准备、提取、分离纯化、干燥等几个步骤。
1. 材料准备选择新鲜健康的紫甘蓝为原料，将其洗净、切碎或打碎，提高紫甘蓝花青素的溶出效果。
2. 提取常用的提取方法有水煎法、超声波法、酶解法和溶剂法等。
其中，溶剂法是目前应用最广泛的提取方法。
具体步骤如下：（1）将切碎的紫甘蓝与适量的溶剂（如乙醇、乙酸乙酯等）一起放入提取器中。
（2）在适当的温度下进行搅拌提取，一般提取时间为1-2小时。
（3）过滤提取液，得到粗提液。
3. 分离纯化粗提液中除了紫甘蓝花青素外，还存在其他杂质，需要进行进一步的分离纯化。
一般采用的方法包括减压蒸馏、聚合物吸附树脂、渗透膜分离等。
以下是几种常用的分离纯化方法：（1）减压蒸馏：通过调整温度和压力，在不同温度下提取溶剂，从而分离出紫甘蓝花青素。
（2）聚合物吸附树脂：通过溶液与吸附树脂的物理或化学作用，将紫甘蓝花青素吸附在树脂上，再通过洗脱的方式得到纯度较高的紫甘蓝花青素。
（3）渗透膜分离：利用渗透膜对不同分子大小的物质进行分离，通过调节温度和压力，将紫甘蓝花青素从其他成分中分离出来。
4. 干燥将得到的纯化的紫甘蓝花青素溶液进行蒸发浓缩，得到浓缩的紫甘蓝花青素溶液。
然后，将溶液进行低温喷雾干燥或冷冻干燥，得到固体紫甘蓝花青素。
总结起来，紫甘蓝花青素的提取工艺包括材料准备、提取、分离纯化和干燥等几个步骤。
其中，常用的提取方法是溶剂法，常用的分离纯化方法包括减压蒸馏、聚合物吸附树脂和渗透膜分离。
通过这些工艺步骤，可以得到高纯度的紫甘蓝花青素，为其进一步的应用提供保障。
柠檬酸—乙醇法提取紫甘薯花青素工艺的优化
柠檬酸—乙醇法提取紫甘薯花青素工艺的优化摘要：以紫甘薯（Ipomoes batats L.）为原料，采用柠檬酸—乙醇法提取花青素，通过单因素及正交试验探讨了提取剂中柠檬酸与乙醇体积比、柠檬酸浓度、液料比、提取温度和提取时间等因素对花青素提取效果的影响，优化提取工艺。
结果表明，各因素对紫薯花青素提取的影响由大到小依次为液料比、柠檬酸浓度、提取温度、提取时间，优化的提取工艺条件为柠檬酸与乙醇体积比10∶1、柠檬酸浓度70 g/L、提取温度70 ℃，提取时间2.0 h，液料比20∶1（V∶m，mL/g）。
关键词：紫甘薯（Ipomoes batats L.）；花青素；提取；柠檬酸—乙醇法Optimization of Extraction Technology of Anthocanin from Purple Sweet Potato by Citric Acid-Ethanol MethodAbstract：Using purple sweet potato（Ipomoes batats L.）as material，anthocyanin was extracted by citric acid-ethanol method. Single factor tests and orthogonal design were conducted to study the effects of volume ratio of citric acid to ethanol，citric acid concentration，liquid to solid ratio，extraction temperature and extraction time on yield of anthocyanin so as to optimize the extraction technology. The results indicated that the effect of factors on extraction yield of anthocyanin ranking from largest to smallest were liquid to solid ratio，citric acid concentration，extraction temperature，extraction time. The optimal anthocyanin extraction technology of citric acid-ethanol method from purple sweet potato was the volume ratio of citric acid and ethanol，10∶1；citric acid concentration，70 g/L；extraction temperature，70 ℃；extraction time，2.0 h；ratio of liquid to solid，20∶1（V∶m，mL/g）.Key words：purple sweet potato（Ipomoes batats L.）；anthocyanin；extraction；citric acid-ethanol method甘薯（Ipomoes batats L.）属旋花科一年生或两年生蔓生草本植物。
紫甘薯花青素提取工艺参数优化_
第38卷第7期西南师范大学学报(自然科学版)2013年7月V o l.38N o.7J o u r n a l o f S o u t h w e s t C h i n aN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n)J u l.2013文章编号:10005471(2013)07006904紫甘薯花青素提取工艺参数优化①阳翠,秦廷豪,李晓梅,安琪,黄运军,彭晓玲,龙小容四川省植物工程研究院,四川资中641200摘要:以紫色甘薯细粉为原料,比较不同质量分数(体积分数)的柠檬酸㊁乙醇㊁盐酸对紫甘薯花青素的提取效果,并对影响花青素提取的因素进行正交试验.结果表明其最佳的提取工艺参数为:以0.5%的盐酸为提取剂㊁料液比为1ʒ20㊁提取温度为60ħ,提取4次,每次2h,提取率达到7.296m g/g.关键词:紫甘薯;花青素;提取工艺中图分类号:S531文献标志码:A甘薯I p o m o e a b a t a t a s L a m为一年生旋花科蔓生性草本植物,其品种颇多,形状各异,营养丰富,不仅含有大量的碳水化合物,还富含维生素㊁矿物质㊁食用纤维等营养物质,既是重要的粮食作物,也是重要的经济作物和饲料[1-2].紫色甘薯又称紫肉甘薯[3],是特殊的甘薯品种,其块茎薯肉紫红,肉质细腻,水分足,甜而不干,口感好.紫色甘薯除与普通甘薯含有相同的营养成分之外,还富含硒和花青素,具有抗病㊁抗旱㊁廉价㊁高产㊁易储藏等优点[4].紫色甘薯的营养和保健价值是引起人们对其关注的一个重要因素,其所含的硒是一种抗癌物质,花青素是一类具有抗氧化和清除自由基等生理活性作用的天然色素.紫色甘薯花青素是从其块茎中浸提出来的,属于类黄酮系化合物,主要成分是矢车菊素和芍药素等色苷.其色泽鲜亮自然㊁无毒㊁无特殊气味,稳定性好,具有多种药理和保健功能,是一种理想的天然食用色素资源[5-8].目前,关于花青素的提取工艺研究很多,其提取方法有溶剂提取㊁微波辅助提取㊁超声波辅助提取㊁加压溶剂萃取㊁微生物发酵和酶解法等[9],较多的研究都是对单一溶剂的提取条件进行优化.而本研究采取不同溶剂对其进行浸提比较,筛选出最适合紫甘薯花青素的提取溶剂,并对其提取条件进行筛选,为紫色甘薯的花青素提取分离㊁深加工和综合利用提供实验依据.1试验材料1.1材料紫色甘薯:品种为南紫008,由四川省植物工程研究院资中试验站提供.1.2试剂与仪器盐酸㊁柠檬酸㊁无水乙醇㊁无水磷酸氢二钠均为分析纯,苋菜红为生物染色剂均由成都市科龙化工试剂厂生产.S H A C A水浴恒温振荡器:金坛市国旺实验仪器厂;752紫外可见分光光度计:上海奥谱仪器有限公司;T G L16M冷冻离心机:长沙湘智离心机仪器有限公司;B D 210型电热鼓风恒温干燥箱:成都红星电烘箱厂;P H S 4C+酸度计:成都世纪方舟科技有限公司;J A2003B电子天平:上海越平科学仪器有限公司.①收稿日期:20130114基金项目:2011年四川省产业研究与开发资金资助项目 紫甘薯花青素提取纯化技术集成 .Copyright©博看网. All Rights Reserved.作者简介:阳翠(1985),女,四川南充人,硕士,研究实习员,主要从事作物遗传育种研究.通信作者:秦廷豪,高级工程师.2 试验方法2.1 试验材料的准备将鲜薯洗净并切成2mm 的薄片于干燥箱内60ħ烘干,用粉碎机将烘干的紫色甘薯片粉碎,过100目筛子得到紫甘薯细粉.紫薯细粉贮藏于棕色试剂瓶中,放于4ħ冰箱内避光保存以备用.2.2 苋菜红标准曲线的绘制根据国内外常用做法,以合成苋菜红代替紫甘薯花青素为基准物来计算其绝对质量分数.方法是依据紫色甘薯花青素和苋菜红的最大吸收波长都是520n m [10],将苋菜红干燥至恒定质量,分别精密称取一定量的苋菜红用柠檬酸磷酸氢二钠缓冲液(p H=3)配制成不同体积分数的溶液,通过紫外可见分光光度计在520n m 处测定其吸光度.将所得数据进行回归处理,建立标准曲线,得回归直线方程.2.3 提取溶剂的选择采用单因素试验设计对不同溶剂及其质量分数(体积分数)进行筛选,称取1g 紫色甘薯细粉于100m L离心管中,分别加入20m L 不同质量分数(体积分数)的柠檬酸㊁乙醇㊁盐酸提取溶剂,放入60ħ的恒温水浴振荡器内振荡2h ,提取2次.将2次提取液过滤混合后稀释10倍,用对应的提取溶剂为空白对照,紫外分光光度计在520n m 处分别测定其吸光度,通过标准曲线的回归方程计算其提取率,并根据提取率选择出提取紫色甘薯花青素的最适溶剂质量分数(体积分数)(表1).表1 不同质量分数(体积分数)的柠檬酸㊁乙醇和盐酸溶剂筛选提取溶剂柠檬酸为质量分数/%,乙醇和盐酸为体积分数/%ABCDE柠檬酸0.10.30.50.70.9乙醇40.050.060.070.080.0盐酸0.20.40.60.81.02.4 溶剂浸提花青素的条件优化在单因素试验基础上利用正交试验设计对其盐酸溶剂浸提花青素的条件进行优化.按照L 9(34)正交试验提取紫甘薯花青素,将每个处理的提取液混合后稀释5倍,以对应的提取溶剂为空白对照,用紫外分光光度计在520n m 处分别测定其吸光度,通过比较其提取率选择出紫色甘薯提取花青素的工艺参数.2.5 试验数据分析采用D P S V 7.05数据处理软件中的正交试验方差分析对试验数据进行方差分析.3结果与分析图1 苋菜红标准曲线3.1 苋菜红标准曲线的绘制以苋菜红体积分数作为纵坐标,以对应的吸光值作为横坐标绘制标准曲线如图1.由图1可知,在一定体积分数范围内,苋菜红体积分数与520n m 处的吸光度呈线性关系,其回归方程为y =42.5674x -0.9582,R 2=0.9903,因此可通过提取液的吸光度测定来确定溶液中紫色甘薯中花青素的质量分数,计算提取率.3.2 提取溶剂对紫色甘薯花青素提取效果的影响不同的p H 值可以改变花青素的结构或组成,从而使其颜色发生变化,在酸性㊁中性㊁碱性条件下分别呈现红色㊁紫色㊁蓝色.姚钰蓉等[11]研究了p H 值对紫甘薯花青素稳定性的影响,发现花青素在酸性条件下(pHɤ3)最稳定.紫色甘薯花青素在中性或弱碱性溶液中不易被提取且不太稳定,所以在浸提过程中通常采用酸性溶剂,酸性溶剂可在破坏紫色甘薯细胞膜的同时,溶解水溶性的紫色甘薯花青素.本试验用柠檬酸㊁乙醇㊁盐酸作为浸提溶剂,均为酸性溶剂(pHɤ3),提取结果见表2.57第7期 阳 翠,等:紫甘薯花青素提取工艺参数优化Copyright ©博看网. All Rights Reserved.表2 不同溶剂对花青素提取率的影响提取溶剂提取率/(m g㊃g -1)ABCDE柠檬酸0.4530.8871.5041.7892.031乙醇0.6160.6210.3790.3090.324盐酸4.0484.0316.6534.3384.338由表2可知,盐酸的提取效果均好于柠檬酸和乙醇.以乙醇作为紫甘薯花青素提取剂,其吸光度值随着乙醇体积分数的升高有所降低,花青素的提取率也随之降低.不同质量分数的柠檬酸对花青素的提取效果是随着柠檬酸质量分数的升高提取率随之升高,盐酸体积分数与吸光度呈非线型关系,在体积分数为0.6%时,吸光度达到一个峰值,提取率也达到了最大值为6.653m g /g,因此0.6%盐酸的提取效果最佳.3.3 紫甘薯花青素浸提条件的优化根据单因素试验结果,以盐酸为浸提溶剂,对影响紫甘薯花青素提取的盐酸体积分数㊁温度㊁料液比㊁提取次数进行正交试验,分析结果表明各因素对提取效果影响的主次顺序依次从大到小为提取温度㊁料液比㊁盐酸体积分数㊁提取次数(表3).由极差分析得出,紫甘薯花青素提取最优因素水平为:以0.5%的盐酸为提取剂㊁提取温度为60ħ㊁料液比为1ʒ20,提取4次,每次2h .表3中处理4的提取率最高为7.296m g /g,也验证了此因素水平组合为最佳提取工艺条件.表3 L 9(34)正交实验结果及极差分析处 理因 素温度/ħ盐酸体积分数/%液料比提取次数提取率/(m g㊃g -1)1500.51:1024.7402500.61:2035.0253500.71:3045.5674600.51:2047.2965600.61:3026.3026600.71:1035.4697700.51:3036.7918700.61:1045.1589700.71:2025.151K 115.33218.82715.36716.193K 219.06716.48517.47217.285K 317.10016.18718.6618.021k 15.1116.2765.1225.398k 26.3565.4955.8245.762k 35.7005.3966.2206.007R (极差)1.2450.8801.0980.609通过方差分析检验可知(表4),提取温度㊁盐酸体积分数和料液比均对紫甘薯花青素的提取率有极显著影响,提取次数对其亦有显著影响,因此对紫甘薯花青素的提取进行条件优化十分必要,有利于提高紫甘薯花青素的提取率,以便充分利用紫甘薯原材料以增加其经济价值.表4 L 9(34)正交实验方差分析变异来源S S D F M SF (临界值)F 值显著水平值提取温度4.438122.219022.15894.26(0.05)**盐酸体积分数2.673021.336513.34618.02(0.01)**料液比3.889721.944819.4207**提取次数1.234720.61746.1648*误 差0.901390.1001总 和0.0295174 结 论紫甘薯中的花青素多以酰基化或糖苷化的形式存在,比同类天然色素更为稳定,在食品㊁化妆品以及67西南师范大学学报(自然科学版) h t t p ://x b b jb .s w u .c n 第38卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.医药等方面有着巨大的应用潜力.紫甘薯花青素在酸性条件下结构稳定,吸光度随时间的变化不大[12],目前通常采用酸性水溶液为提取剂对紫甘薯花青素进行提取.本研究通过单因素试验对紫甘薯花青素浸提溶剂进行筛选,得到盐酸最适作为紫甘薯花青素的浸提溶剂.通过正交试验对盐酸提取花青素条件加以优化,建立了最适紫甘薯花青素提取的最适工艺参数,即以0.5%的盐酸为提取剂㊁提取温度为60ħ㊁料液比为1ʒ20,提取4次,每次2h .通过正交试验的极差分析,结果表明温度对紫甘薯花青素的提取效果影响最大.这是由于温度升高可以加快分子运动㊁渗透㊁扩散和溶解的速率.高温易破坏植物外层细胞,使花青素转移到溶剂中,但也容易使花青素被氧化破坏,加速淀粉糊化,阻碍花青素的提取[13],因此提取温度选择60ħ最适合.此紫甘薯花青素提取工艺简单可行,且成本较低,可对紫甘薯花青素色素的生产和提取提供重要的参考作用.参考文献:[1]刘桂玲,李海霞,郭宾会,等.不同提取方法对甘薯花青素含量测定的影响[J ].中国农学通报:食品科学,2007,23(4):91-94.[2] 李云萍,郭晋雅,高 峰.紫心甘薯花青素积累与P A L 活性的关系[J ].西南大学学报:自然科学版,2010,32(2):68-72.[3] 傅玉凡,叶小利,陈 敏,等.紫肉甘薯与普通甘薯的产量与农艺性状特征差异研究[J ].西南大学学报:自然科学版,2007,29(2):61-65.[4] 黄 琼,陈 婵,彭 宏.紫色甘薯皮中原花青素提取工艺研究[J ].江西农业科学,2009,2(7):130-133.[5] 王 琴,赖金莲,王丽娟.紫甘薯花色苷色素提取方法的研究[J ].食品工业:工艺技术,2009(4):24-26.[6] 李彦青,卢森权,黄咏梅,等.紫色甘薯花青素的应用前景[J ].安徽农业科学,2008,36(29):12641-12642,12646.[7] 李靖文,叶小利.紫色甘薯水提液对小鼠抗疲劳的研究[J ].西南农业大学学报:自然科学版,2006,28(4):656-658.[8] 叶小利,李学刚,李坤培,等.紫色甘薯花色素苷色泽稳定性研究(英文)[J ].西南师范大学学报:自然科学版,2003,28(5):725-729.[9] 孙建霞,张 燕,胡小松,等.花青素的提取㊁分离以及纯化方法研究进展[J ].食品与发酵工业,2008,34(8):111-117.[10]陆国权,史 锋,邬建敏,等.紫心甘薯花青素的提取和纯化及其组分分析[J ].天然产物研究与开发,1997,9(3):48-51.[11]姚钰蓉,木泰华,张 伟.紫甘薯花青素的提取纯化及其稳定性研究[J ].食品科技(提取物与应用),2009,34(6):195-199.[12]毛建霏,付成平,郭灵安,等.可见分光光度法测定紫甘薯总花青素含量[J ].食品与发酵科技,2010,46(2):101-104.[13]陈 新,周 宏,薛蒙伟.紫甘薯中花青素提取工艺及测定方法研究[J ].南京晓庄学院学报,2010(6):57-61.O nO p t i m i z i n g t h eP a r a m e t e r s o fA n t h o c ya n i nE x t r a c t i o n f r o mP u r pl e S w e e t P o t a t o Y A N G C u i , Q I N T i n g -h a o , L IX i a o -m e i , A N Q i ,HU A N G Y u n -j u n , P E N G X i a o -l i n g , L O N G X i a o -r o n g S i c h u a nA c a d e m y o f B o t a n i c a l E n g i n e e r i n g ,Z i z h o n g Si c h u a n 641200,C h i n a A b s t r a c t :W i t h t h e f i n e p o w d e r o f p u r p l e s w e e t p o t a t o a s r a w m a t e r i a l ,t h e e f f e c t s o f a n t h o c y a n i ne x t r a c -t i o n f r o m p u r p l e s w e e t p o t a t o b y d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n o f c i t r i c a c i d ,e t h a n o l ,h yd r o c h l o r i c a c i d h a ve b e e n c o m p a r e d .T h ef a c t o r s t h a t e f f e c t t h e e x t r a c t i o no f a n t h o c y a n i nh a v e a l s ob e e no p t i m i z e dw i t ho r t h o go n a l t e s t .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e b e s t e x t r a c t i n g s o l u t i o n a s f o l l o w s :w i t h 0.5%h y d r o c h l o r i c a c i d a s e x t r a c -t i n g s o l u t i o n ,w i t h r a w m a t e r i a l -t o -0.5%H C 1r a t i o 1ʒ20,t h e a n t h o c y a n i nh a s b e e n e x t r a c t e d f o u r t i m e s a t 60ħw a t e r b a t h f o r 2h .T h em a x i m u me x t r a c t i o n r a t e r e a c h e s 7.296m g /g .K e y wo r d s :p u r p l e s w e e t p o t a t o ;a n t h o c y a n i n ;e x t r a c t i o n p r o c e s s 责任编辑 夏 娟77第7期 阳 翠,等:紫甘薯花青素提取工艺参数优化Copyright ©博看网. 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紫甘薯花色素苷提取加工工艺
成都金鹰翔生物技术研究所 地址： 成都二环路南一段20号 邮编： 610021 电话： (028) 85214675 88830262
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加工方法
现以紫甘薯色素为例介绍色素提取的两种方法。
工艺流程：
方法一
浸提溶剂
↓ 原料→ 预处理 → 浸提 → 吸附 → 洗柱 → 解吸
↓ 产品← 干燥 ← 浓缩 ←解吸液
色素生产工艺Ⅰ
方法二
溶剂
↓
原料→ 洗涤 → 切割 → 浸提 → 沉降 → 过滤
↓
干燥 ← 浓缩 ← 分离 ← 富集 ← 滤液
↓
↑
产品
选项参谋
紫甘薯花色素苷提取加工工艺
紫薯花色苷提取工艺流程
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紫甘薯花色苷的组成、颜色、稳定性及其发酵提取
紫甘薯花色苷的组成、颜色、稳定性及其发酵提取摘要本文对紫甘薯色素的组成稳定性进行了研究。
从发酵紫甘薯中提取花色苷使用的紫甘薯是由苏州葡萄酒酒曲发酵的。
在这些紫甘薯花色苷中，5种主要的花色苷被高效液相色谱法检测出来。
花青素和芍药素是在酸水解的紫甘薯色素中的主要组成部分。
按紫外可见吸收光谱和CIELAB色彩坐标更，紫甘薯花色苷在酸性条件（pH2.0-4.0）下比微酸条件(pH5.0-6.0)稳定。
2007年瑞士社会食品科学与技术。
由Elsevier出版有限公司保留所有权利。
关键词：紫甘薯花色苷;发酵;组成;颜色稳定1. 简介公众对食品中合成色素安全性的关切，引起越来越多的关注。
花色苷作为一类广泛存在于植物王国的酚类化合物，能满足消费者对食品的颜色需求可作为合成色素的替代品。
目前在自然世界中发现的花色苷其颜色覆盖由橙色到蓝色光谱的范围，因此，花色苷可用来代替合成色素。
它们还具有众人皆知的药理特性和治病功效。
花青素通常是从植物中提取而得。
目前采用的提取方法是用甲醇，乙醇，丙酮，水或溶剂的混合物作为提取剂。
然而，这些花色苷很容易和甲氧基，糖基，特别是酰基及温度和光线的影响而与羟基发生作用，发生作用，因此提取时往往向溶剂中添加盐酸或甲酸，以防止花色苷受环境的影响而变质退化。
但在这些提取物中，有很多直链淀粉和蛋白质等杂质。
在净化和提纯花色苷时需要用到各种溶剂而这些提取方法需要的成本相对较高。
因此需要一个不太昂贵的方式，就是直接提取纯花青素。
紫甘薯花色苷的发酵萃取研究始于日本科学家。
该方法中紫甘薯花色苷的提取是在紫甘薯与大米混合后在根霉和酵母发酵后进行的。
因此，提取的花青素是比传统的化学方法提取的纯度高。
然而，这些花色苷成分及其稳定性在专利文件中没有提到。
因而在我们这里一直没有这方面的知识报告。
此外，在发酵过程中酵母不仅生产乙醇和糖，而且产生CO2和一些次生代谢产物，如高级醇，乙醚，醋酸盐和脂肪酸。
这些次生代谢物可能结合在一起，形成比花青素更稳定的联苯三酚花青素。
紫甘薯花色苷提取工艺优化研究及其组分分析
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｓ： ｕｒ ｌ ｗｅ ｔｐｏ ａ ｏ；ａ ｈｏ ｙ ｎｉ ｄ ｐ ｐｅ ｓ ｅ ｔ ｔ ｎｔ ｃ ａ ｎｓ；ｒ ｓ ｏｎ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｍｅ ｈｏ ｌ ｇｙ；ｅ ｔ ａ ｔｏ ｅ ｐ ｓ ｕ ｆ ｃ ｔ ｄｏ ｏ ｘ ｒ ｃ ｉ ｎ；ｏ ｉ ｚ — ｐｔｍｉａ
峰 ， ２号峰 为主要 花 色苷 ， １ 占总花 色 １ ２ ２ ． ２ １ ． ９ ８ ２ 关 键词 ： 紫甘 薯 ； 色苷 ； 应 面法 ； 花 响 提取 ； 优化 中图分类 号 ： Ｓ ６ ． Ｔ ２ ４４ 文献标 识码 ： Ｂ 文 章编号 ：０ ０ ９ ７ （０ １ ０ 一Ｏ ７ 一Ｏ １０ － ９ ３２ １） ５ ０ ９ ５
的 条件 下 ， 紫甘薯 花 色苷提取 产 量最 高 ， 大提 取产 量预 测值为 １ ７ ２ 最 ５ ． ９ｍｇ・ ＿ ， 实测值 相 符 。通过 ｇ 。与
ＨＰ Ｃ Ｄ Ｌ － ＡＤ分析 ， 紫 １号紫甘 薯 中有 １ 宁 ５种具 有花 色苷特征 吸 收峰 的组分 ， 中 ３号峰 ， 其 ４号峰 ，９号
Ｓｔｄｙ ｏｐ ｉ ｉａ ｉｎ ｏ ｔａｃ ｉｎ ｔ ｈ ｉｕ ｆａｎｈ ｃ ａｎｎ ｒ ｍ ｕ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆｅｘ ｒ ｔｏ ｅｃ ｎｑ ｅ ｏ ｔ ｏ ｙ ｉｓ ｆＯ
ｐｕ ｐｌ ｗｅ ｔｐ ａ ｏ ａ ａｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ａｎ ｈ ｃ ａ ｉ ｓ ｃ ｍ ｐ ｎ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ｏｔ ｔ ｎ ｙ ｅ ｈ ｔ ｏ ｙ ｎ ｎ ｏ ｏ ｅ ｔ
参考教案-紫甘薯花青素提取纯化及鉴定
参考教案：紫甘薯花青素提取、纯化及鉴定食品都有一定的颜色特征,色泽的好坏直接影着消费者对食品的可接受性以及对其品质的评在食品加工业中常用的食用色素有合成色素和然色素两大类。
合成色素是由人工合成方法所制的有机色素,具有较好的稳定性,着色强度高、经使用方便等优点。
然而,随着医学毒理学和生物究的不断深人,发现曾允许使用的人工合成食用素中,大多数对人体都有不同程度的伤害,有的甚有致畸致癌致突变作用,在使用上逐渐受到限制。
天然食用色素即是源于天然资源的食用色素是从果蔬、动物及矿物质中提取得到或天然存在色素的合成复制品。
如：类胡萝卜素、花青素、醌类色素、藻蓝素等，大多数天然色素对人体无毒无害,具有维生素活性,富含人体所需的营养物质,有些还对人体有医疗保健的作用。
同时,绝大部分的天然色素着色自然,能更好地模仿天然物颜色,并具有特殊的芳香气味,添加到食品中会带来愉快的感觉,更能引起消费者的注意。
因此,研究与开发无毒的天然食用色素已成为食用色素发展的总、趋势。
花青素(Anthocyanidins)属酚类化合物中的类黄酮类，是一种水溶性色素，一般存在于植物花瓣、果实的组织中及茎叶的表面细胞与下表皮层。
其色泽随 pH不同而改变，由此赋予了自然界许多植物明亮而鲜艳的颜色。
在自然状态下，花青素在植物体内常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖等形成糖苷，称为花色苷(Anthocyanin )。
现有资料表明花青素有二十余种，在植物中常见的有六种，即天竺葵色素(Pg)、矢车菊色素(Cy)、飞燕草色素(Dp)、芍药色素(Pn)、牵牛花色素(Pt)和锦葵色素(My)。
它是由一定数量的儿茶素、表儿茶素缩合而成的聚合体，其分子结构中由于含有不对称碳原子(2位或 2，3位)，因此具有旋光性。
花青素具有很强的极性，可溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮，但不溶于乙醚、氯仿、苯等。
另外，由于分子中有大量的酚羟基存在，因此具有弱酸性，可溶于碱性水溶液。
柠檬酸—乙醇法提取紫甘薯花青素工艺的优化
柠檬酸—乙醇法提取紫甘薯花青素工艺的优化摘要：以紫甘薯（Ipomoes batats L.）为原料，采用柠檬酸—乙醇法提取花青素，通过单因素及正交试验探讨了提取剂中柠檬酸与乙醇体积比、柠檬酸浓度、液料比、提取温度和提取时间等因素对花青素提取效果的影响，优化提取工艺。
结果表明，各因素对紫薯花青素提取的影响由大到小依次为液料比、柠檬酸浓度、提取温度、提取时间，优化的提取工艺条件为柠檬酸与乙醇体积比10∶1、柠檬酸浓度70 g/L、提取温度70 ℃，提取时间2.0 h，液料比20∶1（V∶m，mL/g）。
关键词：紫甘薯（Ipomoes batats L.）；花青素；提取；柠檬酸—乙醇法Optimization of Extraction Technology of Anthocanin from Purple Sweet Potato by Citric Acid-Ethanol MethodAbstract：Using purple sweet potato（Ipomoes batats L.）as material，anthocyanin was extracted by citric acid-ethanol method. Single factor tests and orthogonal design were conducted to study the effects of volume ratio of citric acid to ethanol，citric acid concentration，liquid to solid ratio，extraction temperature and extraction time on yield of anthocyanin so as to optimize the extraction technology. The results indicated that the effect of factors on extraction yield of anthocyanin ranking from largest to smallest were liquid to solid ratio，citric acid concentration，extraction temperature，extraction time. The optimal anthocyanin extraction technology of citric acid-ethanol method from purple sweet potato was the volume ratio of citric acid and ethanol，10∶1；citric acid concentration，70 g/L；extraction temperature，70 ℃；extraction time，2.0 h；ratio of liquid to solid，20∶1（V∶m，mL/g）.Key words：purple sweet potato（Ipomoes batats L.）；anthocyanin；extraction；citric acid-ethanol method甘薯（Ipomoes batats L.）属旋花科一年生或两年生蔓生草本植物。
紫甘薯色素生产工艺的评价及新工艺改进建议
紫甘薯色素生产工艺的评价及新工艺改进建议根据物料平衡图及工艺设计图看，从鲜薯到色素产品的流程，整个工艺包括鲜薯清洗去杂，切丁，提取，超滤膜过滤去杂，纳滤膜浓缩，树脂吸附，解析，纳滤膜浓缩（脱乙醇），低温浓缩，喷干（或冻干）等工序。
整个工艺不是纯粹的膜过滤工艺，其中包括传统的树脂吸附工艺，也就是该工艺包含有先进的膜过滤工艺和传统的树脂吸附纯化工艺，整个工艺流程只是在传统工艺上进行一些修改，把过去老式的板框过滤之类的过滤设备改成膜过滤设备，是一个传统提取分离技术到纯粹的膜过滤技术的过渡工艺，这样的设计工艺流程长，设备的投资自然会比较大，并且从某种程度上没有明显体现先进膜过滤设备的优越性，最终也得不到高品质的产品。
如果全部使用膜过滤组件进行去杂和浓缩，过滤等级可以达到纳米或纳米以下，可以根据分子量大小来进行过滤，整个工艺过程不使用溶剂，这样的工艺投资会比传统工艺大得多，但工艺简单，流程短，不使用溶剂，没有相变，能耗低(传统蒸发浓缩的1/10)，产品质量好；传统工艺采用板框过滤设备进行过滤，只能过滤掉微米级的颗粒，然后采用树脂吸附来进一步纯化，这样投资会比膜过滤设备少很多，但传统工艺复杂，耗时，需要使用溶剂，回收溶剂能耗高，产品有溶剂残留，溶剂损耗也会使生产成本增加，最主要的是大分子物质和小分子物质都分离不彻底，造成最终产品品质较差，当然，老式的传统工艺是我们所不想要的。
现行工艺与传统提取工艺和全膜处理工艺的对比如图1、图2、图3所示。
图1，现行工艺色素提取流程简图：图2，传统工艺色素提取流程简图：图3，全膜过滤处理色素提取工艺流程简图（红色为关键工艺）：解析 树脂吸附 浓缩 板框过滤 提取 分切 清洗去杂 乙醇回收 超滤膜去杂 提取 分切 清洗去杂解析 树脂吸附 纳滤膜浓缩 干燥 乙醇回收 纳滤膜浓缩 低温浓缩 低温浓缩 干燥 粉末色素 液体色素 粉末色素 液体色素 清洗去杂分切 提取 微滤过滤 超滤过滤 纳滤膜浓缩 低温浓缩 液体色素干燥 粉末色素如果采用真正的全膜过滤处理工艺，也同样采用三套膜过滤设备，两套膜设备（微滤和超滤）拦截大分子量物质，一套膜设备（纳滤）浓缩及过滤小分子物质，然后根据实际情况，增加一个低温浓缩设备或真空刮板薄膜浓缩设备，再次浓缩提高固形物含量，最后用喷雾干燥或冷冻干燥的方法对色素进行干燥，整个工艺过程非常简短和简单，不使用溶剂，既节能环保，又能得到高品质的产品，使用全膜过滤处理工艺也有其不足，首相前端物料的处理要求高，增加一套膜过滤组件，需要增加相当的设备投资，每经过一次膜组件过滤，会拦截部分与大分子物质结合的色素，最终收集到的色素估计只有总含量的70%-‐75%左右，甚至更低，总色价得率偏低，再用纳滤膜组件进行过滤浓缩，去除小分子物质、氨基酸类物质和其他无机盐类物质，如果将纳滤膜过滤浓缩后的色素用冷冻干燥进行干燥，那就是高品质的紫甘薯色素，所有膜组件拦截下来的25%-‐30%或更多的色素，添加在紫甘薯全粉里面，可适当增加紫甘薯全粉的色素含量，因为按目前设计的工艺方案，生产出来的紫甘薯全粉色素的含量偏低，可能会影响卖相，这一点在现行工艺上对提高紫甘薯全粉的品质是有利的。
超声波辅助提取紫甘薯花色苷工艺研究
·试验研究·超声波辅助提取紫甘薯花色苷工艺研究朱洪梅,赵 猛(山西师范大学工程学院,山西临汾 041004)提 要:以紫甘薯为原料,研究了超声波处理时间、处理温度和料液比对紫甘薯花色苷提取量的影响。
在单因素和正交实验的基础上确定了超声波辅助提取紫甘薯花色苷的最佳提取工艺;最佳提取工艺为:提取温度70℃,提取时间40min,料液比1∶10。
关键词:超声波;紫甘薯;花色苷 紫甘薯(I pomoes bat at as L.)为旋花科一年或两年生草质藤本植物,肉质块根紫红色[1]。
从紫色甘薯块根中浸提得到的色素是一种优质的天然食用花色苷类色素。
该色素不仅是良好的着色剂,而且具有抗氧化、抗突变、保护肝脏、预防心血管疾病等功效[2,3]。
花色苷常见的提取方法是酸化乙醇提取法,但采用该方法提取时容易使花色苷发生降解。
近年来,超声波技术在植物有效成分提取方面应用广泛[4,5]。
该技术具有提取时间短、提取量高等特点,同时可防止提取物在长时间高温或空气暴露条件下发生降解、褪色等变化。
笔者就超声波辅助提取紫甘薯花色苷工艺进行了研究,旨在为紫甘薯花色苷的开发利用提供理论依据。
1 材料与方法1.1 试验材料紫甘薯:品种为“川山紫”,由徐州甘薯研究所提供。
选用新鲜、无病虫害、无腐烂的紫甘薯,用自来水洗净,切成厚度约为0.5cm左右薄片后在50℃烘箱中烘干,粉碎机制粉后过100目筛作试验材料。
1.2 主要仪器UV-9100型紫外-可见分光光度计:北京瑞利分析仪器有限公司;L G10-2.4A型高速离心机:北京医用离心机厂;D H G-9030A型鼓风干燥箱:上海一恒科技有限公司;FSD-100A型电动粉碎机:台州市新恩精密粮油仪器有限公司; J Y92-ⅡN型超声波细胞粉碎机:宁波新芝超声仪器有限公司。
1.3 超声波提取和溶剂提取法的比较称取紫甘薯粉1.0g,加入酸化乙醇(95%乙醇∶1mol l-1盐酸=90∶10(v∶v)),料液比为1∶20。
紫甘薯色素的提取工艺及稳定性研究
(SO4)3、 KCl、 AlCl3、 FeSO4、 CuSO4、 MgSO4 和 CaCl2 溶液，取 0.1 ml 分别加入到 5 ml 色素溶液 中，静止 24 h 后测定含金属离子的紫甘薯红色素 的吸光值。 2 结果与分析 2.1 紫甘薯色素的提取单因素试验 2.1.1 提取剂的 pH 对色素提取率的影响。如图 1 所示，在提取温度为 60 ℃，物料比 1∶10，提取 条件 120 min 的条件下，随着 pH 值的升高，色素 提取率呈先升高再降低趋势，其中当提取剂的 pH 值达到 3 时，提取率最高。 2.1.2 提取时间对色素提取率的影响。在提取液 pH 值为 3，提取温度为 60 ℃，物料比 1︰10 的条 件下，控制不同时间，结果如图 2 表明，随着提取 时间的增加而增加，紫甘薯花色苷的含量在提取时 间为 120 min 时为 16.5 mg/100 g，再继续延长提取 时间，花色苷含量无差异。 2.1.3 提取温度对色素提取率的影响。在提取液 pH 值为 3，提取时间为 120 min，物料比为 1︰10 的条件下，选择不同的提取温度。如图 3 所示，当 温度为 60 ℃时，提取所得的花色苷含量为最高， 当继续升高提取温度时，花色苷含量呈下降趋势， 这可能是当温度升高时导致部分花色苷分解所致。 2.1.4 物料比对色素提取率的影响。在提取液 pH 值为 3，提取时间为 120 min，在温度为 60 ℃的条 件下，确定不同的物料比。当物料比由 1︰5 到 1 ︰20 变化时，花色苷含量逐渐升高，1︰20 时最 高，当继续增加物料比时，花色苷含量无明显升 高，由于在生产中要综合考虑到成本问题，所以物 料比定为 1︰20。 2.2 紫甘薯色素稳定性试验 2.2.1 温度对紫甘薯色素的影响。用 pH 值为 3 的 缓冲液溶解甘薯红色素，分别在 50 ℃、70 ℃、90 ℃条件下进行测试，每隔半小时测一次吸光度，表
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紫甘薯花色素苷提取加工工艺
甘薯亦称番薯、红薯、白薯、薯、山芋、红苕、地瓜， 系广泛栽培于全世界热带和亚热带地区的一种杂粮 作物。我国南北各地沙质土壤均有栽培。
甘薯的块根断面有白色、黄色、橙色和紫色多种 类别，品种约有500种，均可作为粮食或制取淀粉、酒 精等原料。橙色种富含并可提取β- 胡萝卜素，黄色种 主要是黄酮类色素，紫色种含显红色的花色素苷，但 由于含量很低（一般色价仅1左右），故过去鲜有生产 甘薯红色素。
1985年在日本鹿儿岛山川町发现有一种花色素 含量很高的野生品种“山川子”，且该花色素苷的耐热 性、耐光性和呈色鲜亮度均相对优良，但其产量极低， 利用困难。为此，日本相关部门从已知的甘薯品种中， 经10余年选育杂交，先由外观优良的“山川紫”品种与 “知览紫”品种杂交成“九州109号”作为母本，而由杂 交所得的含糖量低、亩产量高的“沙知”品种作为父 本，经层层筛选而获得花色素苷含量高、外观优良、亩 产量也高的新品种，简称阿雅种。
紫番薯花色素苷的主要成分 紫番薯中所含花色素苷，经分析，主要有8种。
YGM
R1
R2
R3
1a
H
Caf
PHB
1b
H
Caf
Caf
2
H
Caf
H
3
H
Caf
Fer
4b
Me
Caf
Caf
5a
Me
Caf
PHB
5b
Me
Caf
H
6
Me
Caf
Fer
注：Caf：咖啡酸；Fer：阿魏酸；PHB：对羟基苯甲酸。
紫番薯花色素苷的抗氧化作用及其它生理作用 由于在8种番薯花色素苷的结构中，有B环的邻 羟基结构，又有咖啡酰基上的邻羟基结构，因此，具有 很强的抗氧化能力。 1．对活性氧的消除作用 紫甘薯具有很强的超氧化歧化酶（SOD）活性。紫 甘薯汁具有比富含β- 胡萝卜素的橙番薯汁更强的清 除能力。 2．对脂质过氧化的抑制作用 曾比较多种番薯品种，用80%乙醇提取物试验对 脂质过氧化作用（亚油酸在80℃下加热时过氧化物质 上升的抑制能力），及对BuOO基（特丁基氢氧化物/氯 高铁血红素/氨基苯二酰一肼） 所导致的化学发光能 力抑制作用，说明高含花色素苷的阿雅紫番薯具有很 强的抗氧化能力。 3．抗突变性 曾用紫番薯水提取液和精制紫番薯花色素苷对 沙门氏菌突变性进行比较，结果说明正常阿雅紫番薯 块根水提取物N的抗突变性（突变抑制率）约为37%， 而不含花色素苷的则几乎没有抗突变能力（紫色番薯 为1%，橙色番薯为5%，黄色和白色几乎为0）。而提纯 后紫番薯花色苷则均有较强抗突变能力，尤其是 YGM- 3。 4．紫番薯汁对大鼠和人肝功能障碍缓解作用 四氯化碳可导致试验动物标本体内急性肝功能 障碍，即各种氧化应力指标，包括血清中硫代巴比妥 酸反应物质、肝脏中TBA反应物质和肝中氧化蛋白质 含量增加，及血清中GOT、GPT和LDH水平增高。 5．调节血压作用 抑制血管紧张素转换酶（ACE）活性，可防止血管 末梢收缩，从而降低血压。曾比较紫、橙、白3种番薯的 水提取物和紫番薯花色素苷YGM- 3、YGM- 6对ACE 的50%抑制率。结果证明YGM- 3和YGM- 6有很强抑 制能力，而白色和橙色的抑制能力很差（IC50值愈低， 表明ACE抑制能力愈强）。此外，凡用煮过块根提取物 比用生鲜块根提取物要强。 主要用途 紫番薯花色素可用于食品、药物等产品的着色。
本教学仪器可完成以下实验： 1. 心电测试,可得到典型心电波形； 2. 血压测量,得到舒张压,收缩压； 3. 肺功能参数测试,十二项参数； 4. 心血管参数测试,三十四项参数； 5. 体温测量； 6. 光强检测与控制； 7. 红外传输； 8. 握力测试； 9. 人体生物电典型波形参照。 应用领域 本仪器为生物医学工程类专业实验室专用仪器， 或作为一般职业学院、中等专业学校计算机、生物、医 学或其他相关专业的实验设备。学生通过自己动手实 验，掌握人体生物信号的获取、调理和处理方法，并运 用计算机的强大功能，实现微弱电信号与数字信号之 间的有机转换，了解某些人体典型生物波波形和参数 的特征及其意义。 合作方式 委托开发、技术合作、共同开拓市场。 联系人： 薛文法 李 峰 电 话： 0551-5591140 5316028-8801 电子邮件：wfxue@
业的学生除了学习书本知识以外,很重要的一个环节
就是必须参与实践。生物医学工程教学仪器是这些专
业学生参与实践的理想实验设备。
仪器组成及主要技术指标
本仪器由微计算机和以单片机为核心的开放型
硬件平台两部分组成。微计算机用于显示或编辑实验
结果、波形和数据，或将实验结果存档调用。仪器的硬 件平台是完全开放的，提供学生做各种实验，包括电 路搭建、传感器信号调理、硬件调试到简单的程序编 制，并有本机LCD同步显示。
联系人： 金绍黑 单位： 成都航空职业技术学院
成都金鹰翔生物技术研究所 地址： 成都二环路南一段20号 邮编： 610021 电话： (028) 85214675 88830262
7700
加工方法
现以紫甘薯色素为例介绍色素提取的两种方法。
工艺流程：
方法一
浸提溶剂
↓ 原料→ 预处理 → 浸提 → 吸附 → 洗柱 → 解吸
↓ 产品← 干燥 ← 浓缩 ←解吸液
色素生产工艺Ⅰ
方法二
溶剂
↓
原料→ 洗涤 → 切割 → 浸提 → 沉降 → 过滤
↓
干燥 ← 浓缩 ← 分离 ← 富集 ← 滤液
↓
↑
产品
69
选项参谋
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.17,No.1,2010
概述
生
健康是全人类普遍关注的问 题，生物医学工程被认为是21世
物
纪最有发展潜力的八大领域之 一，生物医学工程是建立在现代
医 学 工
高科技基础上的新兴交叉学科， 涉及现代图像技术、信号处理、微 电子、计算机、网络通讯、现代医 学等学科，是一门综合性、基础 性、应用性很强的学科。近年来，
乙醇
色素生产工艺Ⅱ
将富集工段所得色液，经蒸馏回收乙醇后，继续 浓缩至可进入喷雾干燥机的浓度，送入喷雾干燥机进 行喷雾干燥后，即得紫红色无定形粉末—— —紫甘薯色 素。
所得色素与杂质分离，品质明显提高，色素外观 呈紫红色粉末状，自然鲜亮。另外新工艺在色素与杂 质分离的同时，色素高度富集，需浓缩色液体积仅为 浸提工段的1/20，大大降低了能耗。
这种阿雅紫番薯新品种的花色素苷含量为原品 种的8倍，并因栽培特性优良，使亩产量大为增加，因 而，可作为天然食用色素产业化生产原料。 曾将紫番薯色素按0.06%、1.25%和5.0比例混入饲料， 对F344系大鼠经口13周，无可见影响，即其无影响量 可达饲料量5.0%，证明是安全的。现该产品已于我国 多处投产。
程 教 学 仪
以生物医学工程理论为基础的各 种医疗仪器发展很快，其特征：将 先进的电子技术与临床实践相结 合，做到快速诊断、准确治疗，为 防病治病、保障人们身体健康起 到关键性作用。
为了培养能够设计、熟练使
器
用和维护先进电子医疗仪器的专 门人才,各高校相继开办了与生物
医学工程有关的专业，为了达到
培养复合型人才的目的，这些专