專利名稱：一種從香蕉皮中提取花青素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物花青素的提取方法，具體是一種以青香蕉皮為原料利用微生物發(fā)酵法提取花青素的方法，屬于食用色素加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
香蕉與荔枝、菠蘿、椰子稱為熱帶和亞熱帶“四大果品”，是世界上栽培最為廣泛的熱帶水果之一，而且香蕉資源豐富，產(chǎn)量巨大。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)的調(diào)整，深加工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，青香蕉果肉用量大增，與此同時產(chǎn)生了大量的廢棄青香蕉皮。香蕉皮約占香蕉果實重量的30%，含有酚類、油脂類、有機酸、縮合鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類，還有多種維生素和無機鹽等營養(yǎng)成分，Ca、Mg、P、K的含量也非常豐富，因此香蕉皮具有很大的開發(fā)和利用價值。花青素又稱花色素，是自然界中一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，是植 物中的一種主要呈色物質(zhì)，具有多種生物活性作用，與人類的日常生活和健康密切相關(guān)，在營養(yǎng)食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、保健等科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)研究報道，花青素具有很強的清除自由基能力，其清除作用比VC、VE更強，可以用來增強人體免疫力、延緩衰老、預(yù)防心腦血管疾病、防癌抗癌等；花青素也具有改善視力的功能，同時在提高整體視覺和夜視上也有一定功效，也可用來治療白內(nèi)障、視網(wǎng)膜黃斑變性癥等眼部疾病；花青素還可以減輕毛細(xì)血管的脆化，在滲透、抗炎、抗水腫等方面也具有巨大潛力；花青素還享有“皮膚維生素”、“口服化妝品”的美譽，具有皮膚保健和美容的作用；此外，花青素還可用來抗突變、抗輻射以及治療乳房囊腫等。目前食品工業(yè)上使用的色素多為合成色素，而香蕉等植物中富含花青素，從植物中提取的花青素是一種天然食用色素，不僅安全、無毒、資源豐富，還具有一定生理和生化功能。在人們崇尚“天然、營養(yǎng)、保健”的今天，利用簡便、安全、高效的方法對花青素進(jìn)行提取至關(guān)重要。目前常用的花青素的提取方法主要有有機溶劑萃取法、水溶液提取法、超臨界流體萃取法、微生物發(fā)酵提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法等。其中有機溶劑萃取法和水溶液提取法是花青素提取的傳統(tǒng)方法，但二者提取率較低、獲得產(chǎn)品的純度也較低；超臨界流體萃取法雖提取率高，但設(shè)備成本過高。近年來，在傳統(tǒng)提取方法基礎(chǔ)上，一些新技術(shù)或經(jīng)過改良的提取方法開始出現(xiàn)。微生物發(fā)酵法就是一種綠色提取技術(shù)，該提取法利用微生物發(fā)酵或酶解使花青素充分溶入到提取液中，從而增加提取的得率和速率，此法將現(xiàn)代生物技術(shù)與化工生產(chǎn)之間有效結(jié)合，具有穩(wěn)定強和可靠性高、對環(huán)境友好等優(yōu)點。但此法提取的花青素相對純度較低，需進(jìn)一步純化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)行各種提取花青素方法的缺陷，而公開一種從香蕉皮中提取花青素的方法。本發(fā)明的具體操作步驟如下a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉2-4份、氯化鈉2_4份、檸檬酸1-3份，蒸餾水990-980份充分混合；b.備料取剛采摘的青香蕉去莖，去除香蕉果肉，將青香蕉皮切成Icm2的青香蕉皮塊；c.護(hù)色、打衆(zhòng)將青香蕉皮塊浸沒于護(hù)色液中浸泡10-15分鐘,然后將青香蕉皮塊與護(hù)色液按I: I重量份混合打漿，形成香蕉皮漿；d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 4-0. 8份，纖維素酶O. 4-0. 8份，香蕉皮漿900-1000份，酶解時間為2-3. 5h，酶解溫度為40-50°C，離心，保留上清液；e.按以下組分及重量份制備發(fā)酵液山芋粉30-40份，蔗糖120-150份，硝酸銨1-2份，磷酸二氫鉀1-2份，硫酸鎂O. 15-0. 25份，蒸餾水900-1000份充分混合；
f.接種、發(fā)酵在超凈工作臺上進(jìn)行無菌操作，先將酶解上清液加入到發(fā)酵液中，酶解上清液與發(fā)酵液的配比為I :16，再將黑曲霉接入滅過菌的培養(yǎng)液中，黑曲霉與培養(yǎng)液的配比為1:1000，接入后置于301培養(yǎng)箱培養(yǎng)7211 ；g.提取將培養(yǎng)液進(jìn)行超聲振蕩處理，溫度為40°C，超聲波頻率為20kHz，處理時間為40min，使花青素充分釋放；h.過濾采用低溫超速離心機進(jìn)行過濾分離，棄掉沉淀，取花青素溶液部分；i.分離、純化將花青素溶液放入3000Da的膜分離設(shè)備中，操作壓力為O. 2MPa，采用流動水冷卻，保持溶液溫度為室溫，去除殘留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附樹脂在層析柱中進(jìn)行動態(tài)吸附，然后用4倍體積的去離子水洗滌柱子，除去水溶性雜質(zhì)，再用60%乙醇洗脫液洗脫柱子，以2ml/min為最佳的流速，得純度較高的花青素洗脫液；j.干燥將花青素洗脫液進(jìn)行液浸式超速冷凍處理，_35°C，20min，再將其進(jìn)行真空干燥，真空度為O. 076MPa，干燥時間為24h，得純度較高的花青素成品。本發(fā)明采用超聲波輔助微生物發(fā)酵法從青香蕉皮中提取花青素，利用微生物發(fā)酵法通過黑曲霉代謝產(chǎn)物對香蕉皮細(xì)胞壁的破壞，再通過超聲波產(chǎn)生的空化作用，使得花青素充分釋放。然后經(jīng)過離心渣液分離、膜過濾分離、層析純化、超速冷凍和真空干燥等處理，獲得純度超過94%的花青素。超速冷凍是目前被公認(rèn)的最先進(jìn)的食品加工技術(shù)，具有品質(zhì)好、冰晶小、干燥速度快等特點，被廣泛的應(yīng)用于食品加工過程中。故本發(fā)明將其與真空干燥技術(shù)相結(jié)合，在凍結(jié)狀態(tài)下脫水徹底、成分損失少、品質(zhì)優(yōu)異、保存時間長。本發(fā)明采用的提取方法應(yīng)用前景好、操作簡單，高產(chǎn)高效，生成過程清潔無害，且能耗小，效益高，花青素的得率大、純度高，適合規(guī)?；纳a(chǎn)應(yīng)用，具有極大的市場前景。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。下述實施例中所使用的方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，為可從商業(yè)途徑得到的試劑和材料。實施例一a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉2份、氯化鈉3份、檸檬酸3份，蒸餾水990份充分混合；
b.備料取剛采摘的青香蕉去莖，去除香蕉果肉，將青香蕉皮切成Icm2的青香蕉皮塊；c.護(hù)色、打漿將青香蕉皮塊浸沒于護(hù)色液中浸泡15分鐘，然后將青香蕉皮塊與護(hù)色液按I: I重量份混合打漿，形成香蕉皮漿；d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 8份，纖維素酶O. 8份，香蕉皮漿1000份，酶解時間為
3.5h，酶解溫度為50°C，離心，保留上清液；e.按以下組分及重量份制備培養(yǎng)液山芋粉30份，蔗糖120份，硝酸銨2份，磷酸二氫鉀I份，硫酸鎂O. 15份，蒸餾水900份充分混合；
f.接種、發(fā)酵在超凈工作臺上進(jìn)行無菌操作，先將酶解上清液加入到發(fā)酵液中，酶解上清液與發(fā)酵液的配比為I :16，再將黑曲霉接入滅過菌的培養(yǎng)液中，黑曲霉與培養(yǎng)液的配比為1:1000，接入后置于30°C培養(yǎng)箱培養(yǎng)72h ；g.提取將培養(yǎng)液進(jìn)行超聲振蕩處理，溫度為40°C，超聲波頻率為20kHz，處理時間為40min，使花青素充分釋放；h.過濾采用低溫超速離心機進(jìn)行過濾分離，棄掉沉淀，取花青素溶液部分；i.分離、純化將花青素溶液放入3000Da的膜分離設(shè)備中，操作壓力為O. 2MPa，采用流動水冷卻，保持溶液溫度為室溫，去除殘留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附樹脂在層析柱中進(jìn)行動態(tài)吸附，然后用4倍體積的去離子水洗滌柱子，除去水溶性雜質(zhì)，再用60%乙醇洗脫液洗脫柱子，以2ml/min為最佳的流速，得純度較高的花青素洗脫液；j.干燥將花青素洗脫液進(jìn)行液浸式超速冷凍處理，_35°C，20min，再將其進(jìn)行真空干燥，真空度為O. 076MPa，干燥時間為24h，得純度為94. 7%的花青素成品。實施例二 a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉3份、氯化鈉2份、檸檬酸2份，蒸餾水990份充分混合；b.備料取剛采摘的青香蕉去莖，去除香蕉果肉，將青香蕉皮切成Icm2青香蕉皮塊；c.護(hù)色、打漿將青香蕉皮塊浸沒于護(hù)色液中浸泡15分鐘，然后將青香蕉皮塊與護(hù)色液按I: I重量份混合打漿，形成香蕉皮漿；d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 6份，纖維素酶O. 6，香蕉皮漿1000份，酶解時間為3h，酶解溫度為45°C，離心，保留上清液；e.按以下組分及重量份制備培養(yǎng)液山芋粉35份，蔗糖150份，硝酸銨2份，磷酸二氫鉀I份，硫酸鎂O. 25份，蒸餾水1000份充分混合；f.接種、發(fā)酵在超凈工作臺上進(jìn)行無菌操作，先將酶解上清液加入到發(fā)酵液中，酶解上清液與發(fā)酵液的配比為I :16，再將黑曲霉接入滅過菌的培養(yǎng)液中，黑曲霉與培養(yǎng)液的配比為1:1000，接入后置于301培養(yǎng)箱培養(yǎng)7211 ；g.提取將培養(yǎng)液進(jìn)行超聲振蕩處理，溫度為40°C，超聲波頻率為20kHz，處理時間為40min，使花青素充分釋放；
h.過濾采用低溫超速離心機進(jìn)行過濾分離，棄掉沉淀，取花青素溶液部分；i.分離、純化將花青素溶液放入3000Da的膜分離設(shè)備中，操作壓力為O. 2MPa，采用流動水冷卻，保持溶液溫度為室溫，去除殘留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附樹脂在層析柱中進(jìn)行動態(tài)吸附，然后用4倍體積的去離子水洗滌柱子，除去水溶性雜質(zhì)，再用60%乙醇洗脫液洗脫柱子，以2ml/min為最佳的流速，得純度較高的花青素洗脫液；j.干燥將花青素洗脫液進(jìn)行液浸式超速冷凍處理，-350C，20min,再將其進(jìn)行真空干燥，真空度為O. 076MPa，干燥時間為24h，得純度為94. 2%的花青素成品。實施例三 a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉4份、氯化鈉4份、檸檬酸3份，蒸餾水990份充分混合；b.備料取剛采摘的青香蕉去莖，去除香蕉果肉，將青香蕉皮切成Icm2青香蕉皮塊；c.護(hù)色、打漿將青香蕉皮塊浸沒于護(hù)色液中浸泡10分鐘，將青香蕉皮塊與護(hù)色液按I: I重量份混合打漿，形成香蕉皮漿；d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 4份，纖維素酶O. 4份，香蕉皮漿900份，酶解時間為
2.5h，酶解溫度為40°C，離心，保留上清液；e.按以下組分及重量份制備培養(yǎng)液山芋粉37. 5份，蔗糖150份，硝酸銨2份，磷酸二氫鉀I份，硫酸鎂O. 25份，蒸餾水1000份充分混合；f.接種、發(fā)酵在超凈工作臺上進(jìn)行無菌操作，先將酶解上清液加入到發(fā)酵液中，酶解上清液與發(fā)酵液的配比為I :16，再將黑曲霉接入滅過菌的培養(yǎng)液中，黑曲霉與培養(yǎng)液的配比為1:1000，接入后置于30°C培養(yǎng)箱培養(yǎng)72h ；g.提取將培養(yǎng)液進(jìn)行超聲振蕩處理，溫度為40°C，超聲波頻率為20kHz，處理時間為40min，使花青素充分釋放；h.過濾采用低溫超速離心機進(jìn)行過濾分離，棄掉沉淀，取花青素溶液部分；i.分離、純化將花青素溶液放入3000Da的膜分離設(shè)備中，操作壓力為O. 2MPa，采用流動水冷卻，保持溶液溫度為室溫，去除殘留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附樹脂在層析柱中進(jìn)行動態(tài)吸附，然后用4倍體積的去離子水洗滌柱子，除去水溶性雜質(zhì)，再用60%乙醇洗脫液洗脫柱子，以2ml/min為最佳的流速，得純度較高的花青素洗脫液；j.干燥將花青素洗脫液進(jìn)行液浸式超速冷凍處理，_35°C，20min，再將其進(jìn)行真空干燥，真空度為O. 076MPa，干燥時間為24h，得純度為94. 1%的花青素成品。
權(quán)利要求
1. 一種從香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于是按以下操作步驟進(jìn)行 a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉2-4份、氯化鈉2-4份、檸檬酸1-3份，蒸餾水990-980份充分混合； b.備料取剛采摘的青香蕉去莖,去除香蕉果肉，將青香蕉皮切成lcm2的青香蕉皮塊； c.護(hù)色、打漿將青香蕉皮塊浸沒于護(hù)色液中浸泡10-15分鐘，然后將青香蕉皮塊與護(hù)色液按I: I重量份混合打漿，形成香蕉皮漿； d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 4-0. 8份，纖維素酶O. 4-0. 8份，香蕉皮漿900-1000份，酶解時間為2-3. 5h，酶解溫度為40-50°C，離心，保留上清液； e.按以下組分及重量份制備發(fā)酵液山芋粉30-40份,鹿糖120-150份,硝酸銨1-2份，磷酸二氫鉀1-2份，硫酸鎂O. 15-0. 25份，蒸餾水900-1000份充分混合； f.接種、發(fā)酵在超凈工作臺上進(jìn)行無菌操作，先將酶解上清液加入到發(fā)酵液中，酶解上清液與發(fā)酵液的配比為I :16，再將黑曲霉接入滅過菌的培養(yǎng)液中，黑曲霉與培養(yǎng)液的配比為1:1000，接入后置于30°C培養(yǎng)箱培養(yǎng)72h ； g.提取將培養(yǎng)液進(jìn)行超聲振蕩處理，溫度為40°C，超聲波頻率為20kHz，處理時間為.40min，使花青素充分釋放； h.過濾采用低溫超速離心機進(jìn)行過濾分離，棄掉沉淀，取花青素溶液部分； i.分離、純化將花青素溶液放入3000Da的膜分離設(shè)備中，操作壓力為O.2MPa，采用流動水冷卻，保持溶液溫度為室溫，去除殘留的低聚糖、多糖和淀粉等成分，得截留液，再用AB-8吸附樹脂在層析柱中進(jìn)行動態(tài)吸附，然后用4倍體積的去離子水洗滌柱子，除去水溶性雜質(zhì)，再用60%乙醇洗脫液洗脫柱子，以2ml/min為最佳的流速，得純度較高的花青素洗脫液； j.干燥將花青素洗脫液進(jìn)行液浸式超速冷凍處理，_35°C，20min，再將其進(jìn)行真空干燥，真空度為O. 076MPa，干燥時間為24h，得純度較高的花青素成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種從香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于 a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉2份、氯化鈉3份、檸檬酸3份，蒸餾水990份充分混合； d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 8份，纖維素酶O. 8份，香蕉皮漿1000份，酶解時間為3. 5h，酶解溫度為50°C，離心，保留上清液； e.按以下組分及重量份制備培養(yǎng)液山芋粉30份，蔗糖120份，硝酸銨2份，磷酸二氫鉀I份，硫酸鎂O. 15份，蒸餾水900份充分混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種從香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于 a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉3份、氯化鈉2份、檸檬酸2份，蒸餾水990份充分混合； d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 6份，纖維素酶O. 6，香蕉皮漿1000份，酶解時間為3h，酶解溫度為45°C，離心，保留上清液；e.按以下組分及重量份制備培養(yǎng)液山芋粉35份，蔗糖150份，硝酸銨2份，磷酸二氫鉀I份，硫酸鎂O. 25份，蒸餾水1000份充分混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種從香蕉皮中提取花青素的方法，其特征在于 a.按以下組分及重量份制備護(hù)色液亞硫酸氫鈉4份、氯化鈉4份、檸檬酸3份，蒸餾水990份充分混合； d.酶解將香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶進(jìn)行酶解處理，香蕉皮漿與果膠酶和纖維素酶的重量份配比為果膠酶O. 4份，纖維素酶O. 4份，香蕉皮漿900份，酶解時間為2. 5h，酶解溫度為40°C，離心，保留上清液； e.按以下組分及重量份制備培養(yǎng)液山芋粉37.5份，蔗糖150份，硝酸銨2份，磷酸二氫鉀I份，硫酸鎂O. 25份，蒸餾水1000份充分混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從香蕉皮中提取花青素的方法。是采用超聲波輔助微生物發(fā)酵法從青香蕉皮中提取花青素，利用微生物發(fā)酵法通過黑曲霉代謝產(chǎn)物對香蕉皮細(xì)胞壁的破壞，再通過超聲波產(chǎn)生的空化作用，使得花青素充分釋放。然后經(jīng)過離心渣液分離、膜過濾分離、層析純化、超速冷凍和真空干燥等處理，獲得純度超過94%的花青素。超速冷凍具有品質(zhì)好、冰晶小、干燥速度快等特點，被廣泛的應(yīng)用于食品加工過程中。本發(fā)明將其與真空干燥技術(shù)相結(jié)合，在凍結(jié)狀態(tài)下脫水徹底、成分損失少、品質(zhì)優(yōu)異、保存時間長。本發(fā)明操作簡單，高產(chǎn)高效，生成過程清潔無害，且能耗小，效益高，花青素的得率大、純度高，適合規(guī)模化的生產(chǎn)應(yīng)用，具有極大的市場前景。
文檔編號C09B61/00GK102924423SQ20121042262
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者楊公明, 白永亮, 葉瓊娟, 賈寶珠 申請人:楊公明