高效天然植物花青素的提取方法技术

高效天然植物花青素的提取方法，涉及生物工程技术领域。其步骤：花色苷水解、以碳酸氢钠或碳酸氢钾NaHCO3/KHCO3中和花色苷水解后的水溶液至PH7、再以氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的饱和水溶液盐析悬浮分离花青素钠盐或钾盐与脂肪酸或脂肪酸脂的结合物、低温静置分离脂肪酸或脂肪酸脂、以盐酸与花青素钠盐或钾盐反应沉淀回收花青素。运用于天然植物花青素的提取。

Extraction of Natural Plant Anthocyanins with High Efficiency

An efficient method for extracting anthocyanins from natural plants relates to the field of biotechnology. The steps are as follows: hydrolysis of anthocyanins, hydrolysis of anthocyanins with sodium bicarbonate or potassium bicarbonate NaHCO 3/KHCO 3 and hydrolysis of anthocyanins to PH7, salting-out and suspension separation of sodium or potassium anthocyanins with fatty acid or fatty acid lipids by saturated aqueous solution of sodium chloride or potassium chloride Nacl/Kcl, static separation of fatty acid or fatty acid lipids at low temperature, and separation of fatty acid or fatty acid lipids by Anthocyanins were recovered by reaction precipitation of hydrochloric acid with sodium or potassium anthocyanins. It can be used to extract anthocyanins from natural plants.

【技术实现步骤摘要】
高效天然植物花青素的提取方法所属
：本专利技术涉及生物工程
，特别是高效天然植物花青素的提取方法。
技术介绍
：天然植物花青素的分离提取一直是世界性难题，至今还没有有效的高产的分离提取技术方法。现有技术，中国专利技术专利申请，申请号201210516999.6，申请日2012.11.25，申请公布号CN103834702A，申请公布日2014.06.04，专利技术创造名称：一种阳离子花青素苷元的提取方法；用阴离子表面活性剂在酸性(PH≤3.5)的条件下，与阳离子花青素反应；根据现有知识，花青素分子结构(C6-C3-C6)中的中间C3环上氧原子上的氯cl原子在水溶液PH≤3.5的较强酸性条件下才能解离出氯离子cl而使花青素呈阳离子性；花青素在如此强(PH≤3.5)的酸性条件下，阴离子表面活性剂首先或同时也与酸水溶液中的氢离子H+反应而化合成水不溶性的烷基酸/脂肪酸，阴离子表面活性剂损失太大了；用阴离子表面活性剂与阳离子(花青素分子中cl-解离)花青素化合的盐式化合物，由于花青素分子结构中(如，矢车菊花青素等)大多含有5个羟基，能溶于酸性水溶液，而使花青素与阴离子表面活性剂化合的盐式化合物呈酸水溶性，而使花青素难以与大量的水分离，这样，β-葡萄糖苷酶水解后的花青素绝大部分还是溶解在酸性水解的水溶液中；更严重的是花青素与阴离子表面活性剂化合的盐式化合物同时在酸性水解的水溶液中电离，而使阴离子表面活性剂中的阴离子基团脱离花青素分子，含有5个羟基的花青素无法提取；实验证明上述专利申请方法只能提取含有4个羟基的花青素(如，芍药花青素)，造成极为宝贵的花青素资源的浪费；严重制约花青素提取的产量。4个羟基的花青素的生物活性不如5个羟基的花青素生物活性强。花青素的提取方法有必要进行实质性的改进、创新和根本突破。
技术实现思路
：专利技术原理：1、花青素为花色苷中的糖苷配基，不含糖基。花青素不能用PH值大于PH7.5的强碱氢氧化钠或氢氧化钾NaOH/KOH水溶液反应，否则花青素的分子结构会改变而成为无色的查尔酮。氯化钠的相对密度为2.165，氯化钾的相对密度为1.98。相对密度单位：克/立方厘米或毫升，以下相同。2、花青素分子中原被糖苷键结合的羟基上的氢原子在PH4-7.5的水溶液中解离出水溶性的H+离子，而自身呈水溶性的阴离子基团。天然植物中不含有游离的花青素分子，而是以花青素的糖苷即花色苷形式存在。现有技术，花色苷的水溶液在β-葡萄糖苷酶作用下水解，温度40℃-50℃、PH4.5-5，生成糖和游离的花青素分子。在PH4-7.5的水溶液中，以碳酸氢钠或碳酸氢钾NaHCO3/KHCO3中和花色苷水解的酸性水溶液时，碳酸氢钠或碳酸氢钾NaHCO3/KHCO3也同时与花青素反应，生成花青素的钠盐或钾盐，并释放出二氧化碳CO2。3、本专利技术花青素是指在花青素的糖苷中(即花色苷中)的糖苷配基，不含糖基，即活性苷元。4、花青素只微溶于酸性水溶液。花青素在PH7.5以上的碱性水溶液中生成无色的查尔酮，而结构改变。5、花青素分子结构(C6-C3-C6)的类黄酮结构中，中间C3环上的O原子上的氯cl原子只有在水溶液PH值小于或等于PH3.5时才解离出氯cl-离子；在PH4-7.5时不能解离出氯cl-离子。6、花青素/花青素钠盐或钾盐的盐析与花色苷/葡萄糖水溶液分离的原理：在花色苷水溶液的β-葡萄糖苷酶的酶促水解中，花色苷不可能被完全水解成花青素，需要将花色苷/葡萄糖与花青素分离、和将花青素与它的1000倍以上质量的水分离。花色苷含高水溶性的糖基(如，葡萄糖基、半乳糖基)，再加上其糖苷配基(即花青素)结构中还含有的3-5个亲水的羟基(-OH)，所以花色苷具有很强的亲水性和水溶性；而花青素仅含有4-6个亲水的羟基，自然界中主要是可以得到的含有4-5个亲水的羟基(-OH)的花青素；花青素与花色苷的亲水性具有很大的差别，花色苷/葡萄糖的水溶性(亲水性)远远高于花青素的亲水性。花青素的亲水性大于花青素钠盐或钾盐的亲水性，因为花青素钠盐或钾盐(弱酸盐)只含有3-5个亲水的羟基(-OH)，少一个亲水的羟基(-OH)。氯化钠/氯化钾Nacl/Kcl会破坏花青素分子上的羟基与水分子之间的氢键或极性引力而降低花青素及花青素钠盐或钾盐的水溶解度；随着氯化钠/氯化钾Nacl/Kcl水溶解度的上升，在PH6.8-7时亲水性弱的花青素及花青素钠盐或钾盐会逐渐与水分离而呈水不溶物聚集析出，而与花色苷/葡萄糖的水溶液分离。花色苷/葡萄糖的亲水性大于氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的亲水性，氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的亲水性远大于花青素及花青素钠盐或钾盐的亲水性；葡萄糖比氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl更易溶于水、其亲水性更强；所以水中的葡萄糖和花色苷可以降低氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的饱和溶解度。由于花色苷/葡萄糖的水溶性(亲水性)远远大于花青素及花青素钠盐或钾盐的亲水性，形成极大的反差；花色苷/葡萄糖在氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl水溶液中不能聚集分离，这样花青素钠盐或钾盐在PH6.8-7和25℃-50℃的氯化钠或氯化钾饱和水溶液中就与花色苷/葡萄糖的水溶液分离。葡萄糖的亲水性比氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl和花青素钠盐或钾盐强，氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的饱和水溶液不能使葡萄糖盐析沉淀析出。含花青素及花青素钠盐或钾盐的花色苷水解的水溶液的温度在25℃-50℃，并保持水溶液呈中性；以氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的饱和溶解度水溶液对含花青素及花青素钠盐或钾盐的花色苷水解的水溶液(含花色苷和葡萄糖)进行盐析，可使花青素及花青素钠盐或钾盐从花色苷水解的水溶液中聚集析出；以氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl在25℃-50℃的花色苷水解的水溶液中的饱和溶解度时，花青素及花青素钠盐或钾盐盐析从花色苷水解的水溶液中聚集析出的效果最好，可使花青素钠盐或钾盐完全分离。0℃-25℃的低温可加快花青素钠盐或钾盐盐析从花色苷水解的水溶液中聚集析出。花青素及花青素钠盐或钾盐不溶于花色苷/葡萄糖水溶液中的氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的饱和水溶液。7、天然植物中油溶性的脂肪酸或脂肪酸脂(如油酸、棕榈酸)杂质的相对密度都小于1(水为1，克/立方厘米或毫升)。油酸凝固点(℃)：13.2，棕榈酸熔点(℃)：63.1。天然含花色苷的植物(或果实)中主要含有棕榈酸和油酸(如黑米)，其中棕榈酸含量最大，棕榈酸含量是花色苷水解后花青素含量的5-10倍或以上。本专利技术利用棕榈酸或/和油酸的酸脂从花色苷/葡萄糖水溶液中悬浮分离花青素钠盐或钾盐；再用氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl的水溶液以增加水溶液的相对密度，再在0℃-5℃下静置8-24小时，使脂肪酸或脂肪酸脂呈固体油脂状密集悬浮分离，花青素钠盐或钾盐沉淀析出，与花青素钠盐或钾盐分离，得到花青素钠盐或钾盐。将花青素钠盐或钾盐与脂肪酸或脂肪酸脂的结合物加入其体积10-20倍的食用软水，与花色苷水解的水溶液相比大幅度减少水量，使脂肪酸或脂肪酸脂固体颗粒(相对密度小于1)碰撞结合成一个整体固体油状物、在0℃-5℃下呈固体油脂状密集悬浮分离；花青素钠盐或钾盐的颗粒(相对密度大于1.8)也因不溶于中性的盐水溶液而相互碰撞结合，聚集沉淀析出。棕榈酸，又称软脂酸，学名十六烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效天然植物花青素的提取方法，其特征在于：(一)将天然植物花色苷水溶液用β‑葡萄糖苷酶水解，用L‑半胱氨酸抗氧化，保护β‑葡萄糖苷酶的活性；水解温度45℃‑50℃，PH4.5‑5，时间24‑48小时；得到含花青素/花色苷/葡萄糖的水溶液，含有在酸性水溶液中分散的油溶性的相对密度小于1的脂肪酸或脂肪酸脂杂质；脂肪酸或脂肪酸脂杂质是指油酸或/和棕榈酸的酸脂，对油酸或/和棕榈酸含量低的花色苷水溶液需加入适量的油酸或/和棕榈酸的酸脂，以使能够在下述(三)中完全悬浮分离花色苷水溶液中的花青素钠盐或钾盐；(二)、用碳酸氢钠或碳酸氢钾NaHCO3/K HCO3中和上述(一)的花色苷水解水溶液至PH6.8‑7，花青素生成其钠盐或钾盐；(三)、将上述(二)加入氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl，配制上述(二)的含花青素钠盐或钾盐/花色苷/葡萄糖的水溶液的盐饱和水溶液；具体配制方法，为节约能源，在25℃‑50℃时，以其某一温度下的氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl在水中的饱和溶解度量为参考值，再将该数值的氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl加入此含花青素/花色苷/葡萄糖的水溶液溶解，静置1‑3分钟，使过量的氯化钠或氯化钾立即沉淀析出分离；再取出含花青素/花色苷/葡萄糖/氯化钠或氯化钾的水溶液；静置3‑8小时，使脂肪酸或脂肪酸脂杂质裹挟、吸附、物理结合水不溶的花青素钠盐或钾盐的混合结合物因其相对密度小于氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl饱和水溶液的相对密度而呈固体水不溶物密集悬浮分离；而与花色苷和葡萄糖及氯化钠或氯化钾的水溶液分离；(四)、取出上述(三)的花青素钠盐或钾盐与脂肪酸或脂肪酸脂的混合结合物，过滤其中的水分；再将此花青素钠盐或钾盐与脂肪酸或脂肪酸脂的结合物加入其体积10‑20倍的食用软水，在0℃‑5℃时加入适量氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl或达到其饱和水溶液浓度，使其水溶液的相对密度大于1；再在0℃‑5℃时静置8‑24小时，使脂肪酸或脂肪酸脂呈固体油脂状密集悬浮分离，此时花青素钠盐或钾盐也大多聚集沉淀分离；脂肪酸或脂肪酸脂必要时在上述(一)中部分循环利用；(五)、在25℃‑50℃时，过滤或分层取出上述(四)的花青素钠盐或钾盐；再用稍过量的质量比10％‑30％的盐酸Hcl水溶液与花青素钠盐或钾盐搅拌反应，搅拌速度300‑500转/分钟，使花青素钠盐或钾盐与盐酸Hcl水溶液充分反应，生成氢H还原的花青素沉淀物和氯化钠或氯化钾；花青素钠盐或钾盐与盐酸Hcl水溶液的料液质量比为1比10‑20；过滤或分层取出花青素沉淀物，在1℃‑25℃时用少量食用水洗涤其中的盐酸，沉淀分离花青素，得到花青素固体物；再真空脱水干燥，得到与天然花青素化学结构相同的花青素产品；含微量花青素的盐酸水溶液循环利用。...

【技术特征摘要】
1.高效天然植物花青素的提取方法，其特征在于：(一)将天然植物花色苷水溶液用β-葡萄糖苷酶水解，用L-半胱氨酸抗氧化，保护β-葡萄糖苷酶的活性；水解温度45℃-50℃，PH4.5-5，时间24-48小时；得到含花青素/花色苷/葡萄糖的水溶液，含有在酸性水溶液中分散的油溶性的相对密度小于1的脂肪酸或脂肪酸脂杂质；脂肪酸或脂肪酸脂杂质是指油酸或/和棕榈酸的酸脂，对油酸或/和棕榈酸含量低的花色苷水溶液需加入适量的油酸或/和棕榈酸的酸脂，以使能够在下述(三)中完全悬浮分离花色苷水溶液中的花青素钠盐或钾盐；(二)、用碳酸氢钠或碳酸氢钾NaHCO3/KHCO3中和上述(一)的花色苷水解水溶液至PH6.8-7，花青素生成其钠盐或钾盐；(三)、将上述(二)加入氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl，配制上述(二)的含花青素钠盐或钾盐/花色苷/葡萄糖的水溶液的盐饱和水溶液；具体配制方法，为节约能源，在25℃-50℃时，以其某一温度下的氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl在水中的饱和溶解度量为参考值，再将该数值的氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl加入此含花青素/花色苷/葡萄糖的水溶液溶解，静置1-3分钟，使过量的氯化钠或氯化钾立即沉淀析出分离；再取出含花青素/花色苷/葡萄糖/氯化钠或氯化钾的水溶液；静置3-8小时，使脂肪酸或脂肪酸脂杂质裹挟、吸附、物理结合水不溶的花青素钠盐或钾盐的混合结合物因其相对密度小于氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl饱和水溶液的相对密度而呈固体水不溶物密集悬浮分离；而与花色苷和葡萄糖及氯化钠或氯化钾的水溶液分离；(四)、取出上述(三)的花青素钠盐或钾盐与脂肪酸或脂肪酸脂的混合结合物，过滤其中的水分；再将此花青素钠盐或钾盐与脂肪酸或脂肪酸脂的结合物加入其体积10-20倍的食用软水，在0℃-5℃时加入适量氯化钠或氯化钾Nacl/Kcl或达到其饱和水溶液浓度，使其水溶液的相对密度大于1；再在0℃-5℃时静置8-24小时，使脂肪酸或脂肪酸脂呈固体油脂状密集悬浮分离，此时花青素钠盐或钾盐也大多聚集沉淀分离；脂肪酸或脂肪酸脂必要时在上述(一)中部分循环利用；(五)、在25℃-50℃时，过滤或分层取出上述(四)的花青素钠盐或钾盐；再用稍过量的质量比10％-30％的盐酸Hcl水溶液与花青素钠盐或钾盐搅拌反应，搅拌速度300-500转/分钟，使花青素钠盐或钾盐与盐酸Hcl水溶液充分反应，生成氢H还原的花青素沉淀物和氯化钠或氯化钾；花青素钠盐或钾盐与盐酸Hcl水溶液的料液质量比为1比10-20；过滤或分层取出花青素沉淀物，在1℃-25℃时用少量食用水洗涤其中的盐酸，沉淀分离花青素，得到花青素固体物；再真空脱水干燥，得到与天然花青素化学结构相同的花青素产品；含微量花青素的盐酸水溶液循环利用。2.根据权利要求1所述，高效天然植物花青素的提取方法其特征在于：将天然结构的花青素产品溶解在PH2.5-3.5、反应温度50℃、乙醇体积浓度50％-95％、料液比1∶10-20的盐酸和乙醇水溶液，使天然结构的花青素分子上的氯cl离子被乙醇基置换，生成盐式乙醇基花青素；再在气压不大于100Pa、温度40℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿兆翔，
申请(专利权)人：耿兆翔，
类型：发明
国别省市：安徽,34