用于从黑米中提取花青素的固定化酶及制备和使用方法技术

本发明专利技术用于从黑米中提取花青素的固定化酶及制备和使用方法，所述方法包括步骤1，将表面包裹有SiO2的Fe3O4纳米粒子分散在乙醇中，之后加入3

【技术实现步骤摘要】
用于从黑米中提取花青素的固定化酶及制备和使用方法


[0001]本专利技术属于提取加工
，具体为用于从黑米中提取花青素的固定化酶及制备和使用方法。

技术介绍

[0002]黑米含有丰富的蛋白质以及维生素B1和B2，以及较多的Fe、Mn、Zn、Ga、Mg等矿物质元素，黄酮类和生物碱类化合物，黑米及其加工产品在食品、医药和化妆品行业有着广泛的应用。此外，黑米还含有丰富的花青素，一类具有抗氧化特性的水溶性黄酮类化合物。黑米中主要的花色苷是矢车菊素
‑3‑
葡萄糖苷，而芍药素
‑3‑
葡萄糖苷是次要成分。在自然界中，花色苷是花朵，水果和谷物的鲜艳色彩的原因。花青素因其抗氧化，抗炎和降血糖等作用，以及包括抗诱变和抗癌活性的其他生物作用被认为是生物活性物质，受到广泛关注。近年来，随着对合成色素危害性认识的更加深入，天然色素越来越受到重视。开发提取天然色素，代替人工合成色素作为着色剂，已经成为食品、药品、化妆品行业的发展趋势。因此，利用黑米提取花青素作为天然添加剂，具有重要的经济效益和社会效益。
[0003]目前，从黑米中提取花青素的方法主要包括溶剂浸提法和辅助提取法。其中，溶剂浸提法因其提取成本低，工艺简单等优点被广泛使用。然而，细胞壁内存在多糖如半纤维素，淀粉，果胶，降低了常规提取技术的提取效率。且，常规提取技术都不可避免地存在痕量的有机溶剂，如无水甲醇，乙醇和丙酮，低提取产率，时间效率低和提取质量差等问题。因此，利用绿色和新颖的提取方法来提取花色苷是当前食品工业的发展趋势。酶辅助从植物中提取生物分子是传统溶剂提取方法的潜在替代方法之一，与传统方法相比，酶辅助提取方法具有更低的能量消耗，更高的提取率以及更少的溶剂用量。但是，天然酶在食品工业中的应用，由于其操作稳定性低，回收程序复杂和再次利用难等缺点受到阻碍。这些缺点通常可以通过酶的固定化得到的固定化酶来克服。酶的固定化可用作增强酶的操作性能，改善酶的稳定性以实现可扩展性。并且，酶固定化改善了酶催化性能和热稳定性以及对有机溶剂的耐受性，使其具有工业和经济可行性。
[0004]四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子作为磁性微球是一种最流行的磁性固定材料，具有高饱和磁化强度，超顺磁性和大的比表面积，目前在药物输送和酶固定领域受到广泛关注。用磁性颗粒代替常规载体，可以通过在磁场中使用快速分离方法来回收固定化酶，但裸露的Fe3O4不稳定，很容易在空气中被氧化成其他物质，从而降低了材料的磁性能和分散性；同时Fe3O4的暴露表面具有化学活性，会导致酶蛋白失活。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供用于从黑米中提取花青素的固定化酶及制备和使用方法，制备方法简单，成本低，环境友好，不仅提高了固定化酶的使用效率和可重复使用次数，同时提高了花青素的提取效率。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]用于从黑米中提取花青素的固定化酶的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1，将表面包裹有SiO2的Fe3O4纳米粒子分散在乙醇中，得到分散液，之后在分散液中加入3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷后进行恒温处理，得到混合体系A，3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷和所述纳米粒子的比例为1mL:1g，最后将所得的产物从混合体系A中分离并依次清洗、干燥，得到Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子；
[0009]步骤2，将Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子浸泡在戊二醛水溶液中，戊二醛将Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子中的氨基氧化成醛基，得到混合体系B，将所得的产物从混合体系B中分离并依次清洗、干燥，得到戊二醛活化的Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子；
[0010]步骤3，将戊二醛活化的Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子浸泡在温度为20
‑
70℃、pH为4.5
‑
7.0的酶液中进行固定，得到固定液，酶液由纤维素酶水溶液和α
‑
淀粉酶水溶液混合得到，纤维素酶和α
‑
淀粉酶的摩尔比为1:2，将所得的产物从固定液中分离并清洗，得到用于从黑米中提取花青素的固定化酶。
[0011]优选的，步骤1所述的Fe3O4纳米粒子按如下过程得到，
[0012]将每2g Fe3O4纳米粒子分散在200mL乙醇和40mL去离子水中，然后加入16mL质量分数为25％的氨水混合均匀，得到混合液，再在混合液中加入5mL正硅酸乙酯恒温处理，得到混合体系a，最后将所得的产物从混合体系a中分离并依次清洗、干燥，得到所述的Fe3O4纳米粒子。
[0013]进一步，步骤1在混合液中加入5mL正硅酸乙酯在30℃恒温下搅拌12h，得到混合体系a。
[0014]优选的，步骤1在分散液中加入3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷后在50℃恒温搅拌10h，得到混合体系A。
[0015]优选的，步骤2中所述的戊二醛水溶液为质量分数为2％
‑
12％的戊二醛水溶液。
[0016]优选的，步骤3将戊二醛活化的Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子浸泡在20
‑
70mL所述的酶液中，在20
‑
70℃下搅拌1
‑
6h。
[0017]优选的，步骤2和步骤3均采用磁铁吸附的方式对产物进行磁性分离，之后弃去上清液，然后用pH为7的磷酸盐缓冲液清洗。
[0018]一种由上述任意一项所述的用于从黑米中提取花青素的固定化酶的制备方法得到的固定化酶。
[0019]上述固定化酶的使用方法，将所述的固定化酶、黑米皮和pH为5.5
‑
6的柠檬酸钠缓冲液混合均匀，其中所述的固定化酶与黑米皮的质量比为9：10，固定化酶与黑米皮的总质量与柠檬酸钠缓冲液的质量比为1:(20
‑
70)，该柠檬酸钠缓冲液的温度为20
‑
70℃，该固定化酶对花青素进行提取，提取时间为30
‑
180min。
[0020]进一步，所述的黑米皮按如下方式得到，
[0021]将黑米粉碎后过200目筛，得到所述的黑米皮。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0023]本专利技术用于从黑米中提取花青素的固定化酶的制备方法，将表面包裹有SiO2的Fe3O4纳米粒子用作固定酶的载体，一方面较高的比表面积能够结合更多的酶，有利于较高的结合效率；另一方面固定化的酶可以在磁场下分离然后再利用，从而降低了操作成本，之后在APTES修饰的磁性Fe3O4纳米粒子上引入醛基活性基团同时固定了纤维素酶和α
‑
淀粉
酶，为磁性纳米粒子固定化酶提供了新的方法，利用磁性材料具有的磁性回收酶，提高了酶的利用效率，无有机溶剂残留，利于花青素的稳定性，适宜产业化生产。
附图说明
[0024]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于从黑米中提取花青素的固定化酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将表面包裹有SiO2的Fe3O4纳米粒子分散在乙醇中，得到分散液，之后在分散液中加入3
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氨丙基三乙氧基硅烷后进行恒温处理，得到混合体系A，3
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氨丙基三乙氧基硅烷和所述纳米粒子的比例为1mL:1g，最后将所得的产物从混合体系A中分离并依次清洗、干燥，得到Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子；步骤2，将Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子浸泡在戊二醛水溶液中，戊二醛将Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子中的氨基氧化成醛基，得到混合体系B，将所得的产物从混合体系B中分离并依次清洗、干燥，得到戊二醛活化的Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子；步骤3，将戊二醛活化的Fe3O4/SiO2‑
NH2纳米粒子浸泡在温度为20
‑
70℃、pH为4.5
‑
7.0的酶液中进行固定，得到固定液，酶液由纤维素酶水溶液和α
‑
淀粉酶水溶液混合得到，纤维素酶和α
‑
淀粉酶的摩尔比为1:2，将所得的产物从固定液中分离并清洗，得到用于从黑米中提取花青素的固定化酶。2.根据权利要求1所述的用于从黑米中提取花青素的固定化酶的制备方法，其特征在于，步骤1所述的Fe3O4纳米粒子按如下过程得到，将每2g Fe3O4纳米粒子分散在200mL乙醇和40mL去离子水中，然后加入16mL质量分数为25％的氨水混合均匀，得到混合液，再在混合液中加入5mL正硅酸乙酯恒温处理，得到混合体系a，最后将所得的产物从混合体系a中分离并依次清洗、干燥，得到所述的Fe3O4纳米粒子。3.根据权利要求2所述的用于从黑米中提取花青素的固定化酶的制备方法，其特征在于，步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：易建华，邱满艳，朱振宝，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：