专利名称：破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法
技术领域：
本发明属于农产品综合加工利用领域，特别是涉及一种从紫甘薯中提取花青素的方法。
背景技术：
紫甘薯(英文名=Purple sweet potato)，是指薯肉颜色为紫色的甘薯。由于富含花青素等一类对人体营养的保健物质而在近年被而受到人们的重视。紫甘薯是甘薯家族中的佼佼者，紫甘薯除去具有一般甘薯的优点以外，还有富含花青素和有益元素硒，硒也是人体需要和保健的重要元素，而花青素更是难得的营养和保健的功能成分。花青素在本世纪得到广泛应用有着多方面的主客观要求和需求。已经公开的许多技术都是以紫甘薯为原料来提取花青素。而提取花青素的第一步多是要对紫甘薯进行粉碎或者打浆，由于紫甘薯中存在多酚氧化酶以及较高浓度的该酶的作用底物——多酚化合物(包括花青素)，在粉碎或者打浆等加工过程是，紫甘薯组织细胞被破坏、破碎的同时，在适宜的温度、环境PH和有氧存在等条件下，多酚氧化酶以极高的速度催化原料中的花青素等多酚化合物发生氧化反应形成褐色的醌类化合物及其聚合物，褐变的色素不仅没有功用，还可使花青素失去其生物学功效并影响色素的色泽。现有的技术和实际操作，对从紫甘薯中提取花青素来说，有许多努力和尝试，但往往重视工艺过程的后端，就紫甘薯清洗步骤都是简单提及，没有做具体的说明和规定，是一个被忽略而又非常关键的环节。原料彻底净化是全面去杂的关键步骤，前处理不彻底不可避免地对后续处理工序带来技术难题，使操作费用大幅度增加并丢失花青素有效含量。原料净化不彻底，物料和过程辅料进入系统，会使后续过程复杂且时间较长，由于时间、温度和其它条件的影响带来物料损失和有效成分含量降低。因杂质夹带着料是不可避免的、去杂就存在损失和费用支出，因食品安全特殊，去杂风险只能保守处理，所以关键性不言而喻。现有的粉碎或者打浆过程，是直接粉碎或者打浆，过程完成以后，再进入到下一工序一浸提过程。现有的技术存在两个大的缺陷其一是粉碎概念模糊，该过程中，紫甘薯破皮破壁(细胞壁)，花青素功能基团直接暴露空气中，氧化发生，又因粉碎的机械运动，空气中氧气作用强烈，氧化降解大量发生，花青素含量降低。其二是粉碎过程，因有相对运动，容易产生温度和局部过热，散热不及时不均勻，热到损坏基团功能和降解。紫甘薯中存在多酚氧化酶，在光、热、氧或者综合作用下，特别容易造成花青素稳定性降低而失去功效。有的技术是采用粉碎/打浆+浸提，由粉碎到浸提转移过程中的物料暴露氧化而无保护造成损失的缺陷外，还需要浸提工序的所有成本和时间支出，包括设施设备场地、设施设备、一次或者多次浸提的所有费用。还有的是采用切原料的工艺(切片、切丁和切块等)比粉碎需要更多和强度更大的浸提处理和费用支出，浸提残渣，如丝、片、丁、块可能会需要进一步破碎或者其它加工处理。也有人尝试着先使紫甘薯熟化，然后再粉碎的过程。熟化过程有多种，需要各种加热过程，温度高达或者超过100°c，熟化和粉碎的过程均没有保护，在多酚氧化酶没有失活的过程中，会造成花青素损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法。本发明的技术方案概述如下破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 2 0. 5Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的1质量份的紫甘薯浸于1 5质量份的酸类保护剂中，在1_55°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的PH为1.8 3.5 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。所述紫甘薯为鲜紫甘薯或经冷冻的紫甘薯。所述酸类保护剂为质量百分浓度为0. -1%的柠檬酸水溶液、质量百分浓度为0. -1%的盐酸水溶液、质量百分浓度为0. -1%的硫酸水溶液、质量百分浓度为 0. 1% -1%的磷酸水溶液和质量百分浓度为0. 1% -1%的醋酸溶液至少一种。所述pH优选2. 0 3. 2。所述吸附树脂为非极性吸附树脂或弱极性吸附树脂。所述非极性吸附树脂的型号为DM18、DM21、DM30、DM130或DM312。所述弱极性树脂如AB-8、DM132、DlOl 或 860021。本发明的优点1.由于采用综合性彻底净化紫甘薯原料，可避免因净化紫甘薯不彻底，而为后续处理工序带来困难，并使操作费用大幅度增加的不足。先净化效率高，费用少；后净化，料损失，费用高。2.本发明的方法可以使组织颗粒绝大部分在0. 05 2mm范围，花青素迅速脱离其组织结构，完全和快速进入保护溶液。避免粒度太小，破碎成浆或泥，会给后续过程带来困难。3.溶解在保护剂中的花青素始终处于酸性条件pHl. 8 3. 5和隔绝空气氧的条件下，此时多酚氧化酶作用被抑制，花青素化学结构处于稳定状态，不会受到损伤而降解。4.在步骤⑵这一单元设备中，实现了破碎紫甘薯和有效提取花青素(不破坏) 的两个功能。有机整合单元操作，降低设备投资和生产操作成本。实现了破碎和提取功能的合一，无需单独的花青素浸提过程。5.采用本发明的方法花青素损失很小，最大限度地使含量水平接近紫甘薯原料中的原有水平；同时实现了原料固态到流态的转化而其中有效成分不改变。流态化为后续分离和加工过程奠定了便利基础。6.完全破碎和提取也为其它产品的生产目标奠定强势基础，采用本发明的方法提取花青素，可使花青素尽可能游离并与甘薯纤维、淀粉、蛋白等组织及其结构分离而脱出。 该方法使得以生产蛋白、淀粉、纤维等为目标产品的后续加工过程简单化，不因需要花青素大量存在于组织结构，需要脱色而必需操作成本。本发明的要点是防患于前处理过程，降低物料、保护剂消耗量；控制破碎及提取条件、提高效率、降低成本支出，达到事半功倍的目的。
具体实施例方式下面的实施例可以使本领域的技术人员更好地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下面通过具体的实施例对本发明作进一步的说明。实施例1破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化鲜紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 3Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的500千克紫甘薯浸于1500千克的作为酸类保护剂的质量百分浓度为1 %的柠檬酸水溶液中，在30°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为 0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为2. 5 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经AB-8吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价380，成浆后浆液总色价369，破碎成浆后是破碎成浆前总色价97%。实施例2破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化鲜紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 4Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的500千克紫甘薯浸于1000千克的作为酸类保护剂质量百分浓度为0.1 %的柠檬酸水溶液中，在10°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为 0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为3. 3 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经DM21吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价325，成浆后浆液总色价312，破碎成浆后是破碎成浆前总色价96%。
实施例3破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化紫紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 2Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的3千克紫甘薯浸于15千克的作为酸类保护剂的质量百分浓度为0. 1 %的盐酸水溶液中，在1V的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为2. 2 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体、DM132、经吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价3. 15，成浆后浆液总色价3. 06，破碎成浆后是破碎成浆前总色价 97. 5%。实施例4破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化经冷冻的紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 5Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的2千克紫甘薯浸于3千克的作为酸类保护剂的质量百分浓度为0. 2%的硫酸水溶液中，在55°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为2. 6 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经DM18吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价2. 20，成浆后浆液总色价2. 12，破碎成浆后是破碎成浆前总色价 96. 5%。实施例5破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化鲜紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 3Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的2. 5千克紫甘薯浸于8. 7千克的作为酸类保护剂的质量百分浓度为0. 1 %的硫酸水溶液中，在30°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为 0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为3. 1 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经M130吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价2. 26，成浆后浆液总色价2. 21，破碎成浆后是破碎成浆前总色价 98%。
实施例6破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化鲜紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 4Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的2. 8千克紫甘薯浸于14. 0千克的作为酸类保护剂质量百分浓度为0. 3 %的磷酸水溶液中，在10°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为 0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为2. 6 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经DM30吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价2. 10，成浆后浆液总色价2. 02，破碎成浆后是破碎成浆前总色价 96%。实施例7破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化紫鲜甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 2Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的3千克紫甘薯浸于3千克的作为酸类保护剂的质量百分浓度为的醋酸水溶液中，在l°c的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为0. 05 2mm 的浆，控制破碎成浆时及成浆后的PH为3. 5 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经860021吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价2. 40，成浆后浆液总色价2. 33，破碎成浆后是破碎成浆前总色价 97%。实施例8破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化经冷冻的紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 5Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的3千克紫甘薯浸于15千克的作为酸类保护剂的质量百分浓度为的醋酸水溶液中，在的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为3. 4 ；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经DlOl吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。原料总色价2. 55，成浆后浆液总色价2. 47，破碎成浆后是破碎成浆前总色价 97%。
本实施例的吸附树脂柱也可以选用DM312。本实施例的酸类保护剂还可以选择质量百分浓度为的盐酸水溶液、质量百分浓度为的硫酸水溶液、质量百分浓度为0. 的磷酸水溶液，质量百分浓度为的磷酸水溶液、质量百分浓度为0. 的醋酸溶液至少一种。
权利要求
1.破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化紫甘薯原料将紫甘薯经干筛、浸泡、水筛、水流运动冲洗和在水压为0. 2 0. 5Mpa的条件下用水冲洗；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的1质量份的紫甘薯浸于1 5质量份的酸类保护剂中，在1 55°C的条件下，将紫甘薯破碎成颗粒为0. 05 2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的PH为1.8 3. 5;(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。
2.根据权利要求1所述的破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，其特征是所述紫甘薯为鲜紫甘薯或经冷冻的紫甘薯。
3.根据权利要求1所述的破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，其特征是所述酸类保护剂为质量百分浓度为0. 的柠檬酸水溶液、质量百分浓度为0. 的盐酸水溶液、质量百分浓度为0. 的硫酸水溶液、质量百分浓度为0. 1% 1%的磷酸水溶液和质量百分浓度为0. 的醋酸溶液至少一种。
4.根据权利要求1所述的破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，其特征是所述PH =2. 0 3. 2。
5.根据权利要求1所述的破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，其特征是所述吸附树脂为非极性吸附树脂或弱极性吸附树脂。
6.根据权利要求5所述的破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，其特征是所述非极性吸附树脂的型号为DM18、DM21、DM30、DM130或DM312。
7.根据权利要求5所述的破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，其特征是所述弱极性树脂如 AB-8、DM132、D101 或 860021。
全文摘要
本发明公开了一种破碎法快速从紫甘薯中提取花青素的方法，包括如下步骤(1)综合性彻底净化紫甘薯原料；(2)在隔绝空气的条件下，将净化的紫甘薯浸于酸类保护剂中，将紫甘薯破碎成颗粒为0.05～2mm的浆，控制破碎成浆时及成浆后的pH为1.8～3.5；(3)筛分浆料，使薯肉组织与液体分离；罐组消泡并采用多级和轻重项离心机处理液体部分，去除轻重杂质；(4)分离得到的液体经吸附树脂柱分离及浓缩，得到花青素液体产品；(5)干燥，获得花青素固体产品。
文档编号C07D311/62GK102161652SQ201110071000
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者刘玉波, 吕晓玲, 李肇奖, 董全安 申请人:葫芦岛茂华生物有限责任公司