專利名稱：蔓箐色素提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天然色素提取工藝，特別是蔓箐色素提取方法。

背景技術(shù)：
蔓箐(Brassica campetris L.ssp.ropiera.英文名Turnip)屬十字花科蕓苔種蔓箐亞種，是食療兼優(yōu)的，具有悠久的民間蔬菜類植物，在我國(guó)的云南省滇西北地區(qū)是傳統(tǒng)的奄制菜肴，蔓箐根碩大，呈玫瑰紅色，顏色艷麗，是優(yōu)質(zhì)天然食用色素。
食用色素是非常重要的食品工業(yè)原料，早期的色素來(lái)源于植物、動(dòng)物和礦質(zhì)原料，在20世紀(jì)初期仍然在食品中使用，但生產(chǎn)商在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下逐漸將它們淘汰了?；瘜W(xué)合成色素的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，染色性能非常理想，并且用量小，不會(huì)對(duì)食物產(chǎn)生不良風(fēng)味。但隨著合成色素使用量的增長(zhǎng)。安全問(wèn)題逐漸引起人們的關(guān)注。結(jié)果世界各國(guó)出臺(tái)了許多法規(guī)，如美國(guó)批準(zhǔn)的合成色素從700種銳減到7種。然而，食品攙假仍然持續(xù)了許多年。它們與近年來(lái)對(duì)食品色素和健康持異議的新聞媒體，共同促進(jìn)了消費(fèi)者對(duì)食物中色素添加劑的關(guān)注。對(duì)目前的食品色素市場(chǎng)規(guī)模還沒(méi)有可靠的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，但大體估計(jì)全世界每年有9.4億美元的貿(mào)易額。各部分所占份額為合成色素4億美元，天然色素2.5億美元，天然來(lái)源色素1.89億美元，焦糖色素1億美元。消費(fèi)者的壓力、社會(huì)的變遷和技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了食品加工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)全面帶動(dòng)了食品色素市場(chǎng)。隨著消費(fèi)者對(duì)純天然食品的興趣日益增加，天然色素在市場(chǎng)上的份額迅速增加。據(jù)預(yù)測(cè)。在未來(lái)的幾年天然色素每年將以5～10％的速度增加。安全食用合成色素也會(huì)穩(wěn)定增加，但年增長(zhǎng)率在3～5％之間。我國(guó)已批準(zhǔn)允許使用的食品色素有65種，其中植物提取物48種[劉連芳.中國(guó)食品添加劑的新品種、新進(jìn)展[J]食品工業(yè)科技.1999，(3)]。
隨著食用色素的市場(chǎng)需求增加，天然色素技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但是現(xiàn)有的技術(shù)仍然存在一定的缺陷，如，專利公報(bào)公開(kāi)200410065617.8《火龍果果肉、果皮中提取水溶性紅色素的方法》該方法通過(guò)在-18℃～-23℃低溫凍結(jié)使細(xì)胞壁漲破之后室溫解凍，壓碎、離心分離得分離液，將渣再用乙醇浸出提取液，合并分離液和提取液，然后采用蒸餾濃縮至濃縮的含膠色素濃縮液，再進(jìn)一步添加乙醇脫膠，反滲透去除水分，干燥得產(chǎn)品。該技術(shù)的缺陷是，所給出的去除水分工序，采用反滲透，反滲透步驟并不能去除水分，反滲透系統(tǒng)的工作液最少需要含水70％才有可能在流體泵的推力下流動(dòng)。發(fā)明專利公報(bào)公開(kāi)的02117769.4《紫草紅色素的提取方法》該方法使用二氧化碳為溶媒，通過(guò)超臨界高壓萃取釜系統(tǒng)萃取，該方法雖然可以獲得純度較高的紫草色素，但是其缺陷是，二氧化碳溶媒僅適用脂溶性成分的萃取，對(duì)于水溶性成分無(wú)法提取出來(lái)，其次是，在15～20Mpa的高壓操作安全生產(chǎn)有一定威脅。專利公報(bào)公開(kāi)的98112151.9《一種利用紅心籮卜提取食用籮卜紅色素的方法》該方法采用鹽酸溶液浸提，然后通過(guò)采用樹(shù)脂吸附，再通過(guò)減壓濃縮，噴霧干燥得到產(chǎn)品。該方法的缺陷是采用鹽酸溶液浸提的廢水對(duì)環(huán)境影響，其次樹(shù)脂吸附過(guò)程不可避免樹(shù)脂脫落對(duì)食用色素的污染，研究表明，大空樹(shù)脂在應(yīng)用中的問(wèn)題主要表現(xiàn)在，大孔樹(shù)脂為苯乙烯骨架型樹(shù)脂，致孔劑為烷烴類，其殘留物和裂解產(chǎn)物苯、甲苯、苯乙烯、二苯乙烯、烷烴類等對(duì)人體有害物質(zhì)[曾常榮，中藥提取物中的大孔樹(shù)脂殘留物限量檢查研究，中國(guó)中藥雜志，2004，29(6)]。噴霧干燥的過(guò)程是富氧和高溫工藝，對(duì)色素產(chǎn)生催氧化影響。專利公報(bào)公開(kāi)的00105615.8《從紫草中提取天然紅色素的方法》該方法采用正乙烷或丙酮、石油醚、乙酸乙酯有機(jī)溶劑浸提，該方法的缺陷是所采用溶媒在產(chǎn)品中殘留不可避免，其次是這些低沸點(diǎn)溶劑在生產(chǎn)工藝中回收極為困難，對(duì)環(huán)境造成影響。專利公報(bào)公開(kāi)的97115187.3《天然紫草色素的制備方法》該方法采用正乙烷為溶媒浸提，然后將提取液減壓濃縮回收一部分溶劑，為了獲得干燥固體，該方法還需要添加乳化劑吐溫80(Tween80)玉米糊精為賦形劑調(diào)成溶液再使用噴霧干燥。該方法的缺陷是，殘留提取溶劑和乳化劑在色素產(chǎn)品中，存在一定的毒副作用，噴霧干燥的富氧工序?qū)ι卮嬖谘趸档蜕珒r(jià)、和添加玉米糊精導(dǎo)致色素含量降低等問(wèn)題。專利公報(bào)公開(kāi)的92104644.8《辣椒紅色素的提取方法》該工藝采用Na2S2O5和Na2Cl的丙酮溶液提取，該工藝的主要缺陷是有毒溶劑丙酮的殘留。專利公報(bào)公開(kāi)的90101859.7《一種天然食用紅色素及其生產(chǎn)工藝》該方法以楊樹(shù)花為原料，使用乙醇為提取溶劑，將提取液采用減壓濃縮，然后再采用噴霧干燥，為了避免噴霧干燥富氧環(huán)境的氧化問(wèn)題，該方法還給出了，真空度為600mmHg～700mmHg，溫度30℃～50℃的干燥箱中干燥，根據(jù)水分的蒸發(fā)壓力與蒸發(fā)溫度的性質(zhì)，水在溫度30℃～50℃的環(huán)境下的飽和蒸氣壓是31.82mmHg和92.51mmHg[金國(guó)淼主編，干燥設(shè)備，化工出版社，北京，2002]，該方法給出的條件是無(wú)法達(dá)到干燥的目的。專利公報(bào)公開(kāi)的96100493.2《從心里美籮卜中提取紫色素的方法》該方法采用打漿、榨汁、壓濾、煎煮、過(guò)濾、冷凍干燥，純化工藝采用采用氯仿和異戊醇混合液萃取。該工藝的缺陷是，在未采取氧隔離措施條件下的工藝步驟使色素成分在有氧環(huán)境下氧化失去天然色澤，尤其是煎煮工序問(wèn)題優(yōu)為突出。其次，該工藝還使用了有毒溶劑，有毒溶劑的殘留，對(duì)食品應(yīng)用安全存在隱患。專利公報(bào)公開(kāi)的02133563.x《一種精制食用天然紅花黃色素的制備方法》該方法采用檸檬酸鈉及醋酸調(diào)整溶媒的pH，使溶媒呈酸性，為避免提取過(guò)程高溫的影響，該方法給出了相對(duì)較低的提取溫度(在60℃恒溫下)，但是該方法的最后干燥仍然使用了需要高溫蒸發(fā)的噴霧干燥工藝，噴霧干燥需要在150℃以上的進(jìn)風(fēng)溫度，在高溫和大氣條件下的催氧化問(wèn)題對(duì)紅花色素的氧化變性和失去活性都有一定影響。
天然色素特別是具有生物活性的品種，大多數(shù)是酚類物質(zhì)，以玫瑰花色素為例，玫瑰花紅色素與中性醋酸鹽混合產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，表明該色素含酚基物質(zhì)，氯化鐵顯色實(shí)驗(yàn)顯色素溶液顏色振蕩后變成黃褐色，表明色素中含有酚羥基。鹽酸-鎂粉反應(yīng)；在玫瑰花瓣紅色素提取液加入少量鎂粉，振蕩后，再加入幾滴鹽酸，色素溶液產(chǎn)生氣泡，顏色變深。若不加鎂粉，只加鹽酸則無(wú)氣泡產(chǎn)生，表明該色素屬黃酮類化合物，能在鹽酸-鎂粉作用下被H2還原[曹少謙，玫瑰花瓣紅色素提取及定性，食品科學(xué)，2007，28(3)]。通過(guò)紫外光譜和高效液相色譜儀分析，玫瑰花中含有黃酮和花色苷兩大類色素，其組分為黃酮醇類和矢車菊花色苷元-3-葡萄糖苷[馮作山，玫瑰色素的純化及成分初步鑒定，食品科技，2006，10]。
研究表明，含酚類物質(zhì)在提取過(guò)程受熱產(chǎn)生有害物質(zhì)，茶葉中的茶多酚，銀杏、山揸、黃芩、甘草、沙棘等黃酮類物質(zhì)，都是半醌式自由基進(jìn)一步氧化即生成醌，醌類物質(zhì)對(duì)人的皮膚眼睛能產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激，可引起角膜皮膚呼吸道炎癥，醌類物質(zhì)對(duì)腎臟產(chǎn)生不良影響，實(shí)驗(yàn)表明槲皮素在82℃(銀杏提取濃縮溫度)氧化初期槲皮素衰減很快，8小時(shí)氧化掉70％，Egb(銀杏提取物)從投料到出產(chǎn)品需要200多小時(shí)[倪力軍，槲皮素的氧化及其對(duì)Egb(銀杏提取物)制備過(guò)程和質(zhì)量影響，中成藥，2000，22(12)]。
通過(guò)色素的吸光度對(duì)溫度的敏感試驗(yàn)證明，溫度的熱敏性和催氧化效應(yīng)能使許多種類的色素變性，芍藥花紅色素的吸光度在75℃以下最大，提取溫度超過(guò)75℃，隨溫度升高而減小，[何玲，芍藥花紅色素提取工藝的研究，西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，自然科學(xué)版，2006，34(12)]。玫瑰花紅色素提取溫度50℃吸光度最大，當(dāng)超過(guò)50℃時(shí)，吸光度逐漸減小[劉志國(guó)，玫瑰色素提取條件的優(yōu)化，武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，24(1)]。鳳仙花色素的提取率因溫度升高而減少，當(dāng)高于70℃尤為明顯[蘇慧娜，鳳仙花色素最佳提取工藝研究，食品科技，2007，24(1)]。將提取液在20℃～60℃范圍加熱，吸收峰值無(wú)明顯變化，當(dāng)溫度升至80℃時(shí)，最大吸收峰即發(fā)生改變[田君濂，食用紅心籮卜色素的提取穩(wěn)定性的研究，化學(xué)世界，1992，5期]?；j卜紅色素耐氧化還原性均差[陳存社，食用天然色素的提取及其穩(wěn)定性研究，天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，2001，13(6)]。野玫瑰色素當(dāng)高于50℃時(shí)，隨溫度升高吸光度逐漸下降[石秀花，野玫瑰色素提取工藝研究，中國(guó)食品添加劑，2006，1]。越橘紅色素提取溫度30～90℃，當(dāng)高于70℃色素收率明顯減少[張華，越橘紅色素提取工藝的研究，遼寧農(nóng)業(yè)科技，1998，2]。南酸棗皮色素提取工藝研究表明，實(shí)驗(yàn)溫度從30℃～120℃色素收率具有顯著差異，溫度30～80℃色素收率逐漸增加趨勢(shì)，當(dāng)溫度到達(dá)85℃之后不再增加反而減少，到達(dá)120℃色素幾乎為零[劉曉庚，南酸棗果皮色素的提取研究，江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1994，6(2)]。紫草色素提取工藝表明，溫度37℃～100℃，提取溫度越高色素顏色越深，該實(shí)驗(yàn)證明了紫草色素在37℃～100℃范圍內(nèi)當(dāng)溫度升高時(shí)易產(chǎn)生褐變，[武金霞，紫草色素的提取及穩(wěn)定性，河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，自然科學(xué)版，1997，17(增刊)]。心里美蘿卜提取紅色素的試驗(yàn)證明，50℃至80℃溫度范圍內(nèi)，溫度越高，心里美蘿卜的色素提取量越低。其中50℃與60℃烘干處理之間提取總收率的差異不顯著，但兩者提取的總收率均顯著高于70℃和80℃。烘干處理與日曬對(duì)照提取的總收率亦顯著低于50℃和60℃烘干處理，但顯著高于70℃和80℃烘干處理。同時(shí)從節(jié)約能源考慮，宜選用50℃溫度作為心里美蘿卜干制溫度，蘿卜紅色素溶液的吸光度值隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，溫度越高其色素降解越快，在40℃、60℃、80℃和98℃處理3小時(shí)后，色素保存率分別為99.53％、94.16％、76.04％和56.45％?？梢?jiàn)溫度越高色素殘存率越低，降解程度越大[范龔健，蘿卜紅色素的提取工藝及其穩(wěn)定性，江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2002，22(2)]。研究證明，紅色素在溫度升高而引起的變化，是由于花色苷受熱后，其結(jié)構(gòu)向查耳酮轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致有色結(jié)構(gòu)2-苯并吡喃鹽和醌式假堿減少[董全等，食用天然色素——蘿卜紅研究進(jìn)展[J]保鮮與加工，2004，25(6)9～11]。過(guò)高的溫度使籮卜紅色素中的天竺葵色素結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，平衡向無(wú)色查耳酮方向進(jìn)行，導(dǎo)致有色型化合物含量的降低[DrybyM.Light and heat sensitivity of red cabbage extract insoft drink model systems[J].Food Chemistry，2001，72431～437]。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，針對(duì)現(xiàn)有的提取天然色素的缺陷，提供一種能避免天然色素在提取過(guò)程受熱變形和提取加工過(guò)程催氧化缺陷的蔓箐紅色素提取方法，提取的蔓箐色素還需滿足食品安全的要求。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將蔓箐根塊潔凈處理之后，將其置于一個(gè)密封容器內(nèi)，在容器內(nèi)填充食用乙醇，使容器空間完全滿，達(dá)到置換容器內(nèi)的空氣目的，使容器內(nèi)處于無(wú)氧狀態(tài)，在容器內(nèi)按裝高速剪切裝置，使用高速剪切裝置將浸泡在乙醇溶液中的蔓箐根塊剪切粉碎，在密封容器內(nèi)粉碎過(guò)程乙醇起到溶解色素的作用，粉碎之后通過(guò)真空過(guò)濾器將粉碎的蔓箐進(jìn)行固液分離，取濾液，渣棄去，將過(guò)濾液通過(guò)微濾系統(tǒng)，進(jìn)一步分離微小固體和一部分大分子膠體物質(zhì)，取過(guò)濾液，將過(guò)濾液采用負(fù)壓小于1000pa減壓蒸餾系統(tǒng)，蒸餾過(guò)濾液中乙醇和水分，當(dāng)負(fù)壓達(dá)到1000pa時(shí)，水的飽和蒸汽壓對(duì)應(yīng)溫度是7℃，因此只要控制減壓蒸餾系統(tǒng)的負(fù)壓小于1000pa即可在常溫下完成水分蒸干的目的，采用超低壓常溫蒸餾直至蒸至含水量小于2％，蔓箐根塊中所含的色素溶液達(dá)到結(jié)晶狀態(tài)，即達(dá)到了提取蔓箐色素的目的，提取過(guò)程避免了高溫同時(shí)也避免了催氧化的效應(yīng)，提取工藝不使用任何有毒溶劑，避免了毒害物質(zhì)的殘留，本方法提取的蔓箐紅色素，色澤艷麗，鮮品蔓箐根塊的提取收率達(dá)到5％。經(jīng)中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所理化測(cè)試中心檢測(cè)，乙醇水混合溶液溶解后最大吸收峰532nm。所含的有害重金屬在安全食用標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)(見(jiàn)表1) 表1 本發(fā)明的積極意義體現(xiàn)在 1、本發(fā)明采用無(wú)氧提取工藝，使天然色素的天然本色不會(huì)發(fā)生改變，最大限度的保持了天然產(chǎn)物的生物活性，提高了色素應(yīng)用價(jià)值。
2、本發(fā)明避免了采用有毒溶劑，使食用色素安全性更有保證。
3、本發(fā)明采用超低負(fù)壓的蒸餾脫水工藝，避免了高溫對(duì)天然化合物的受熱變性。
4、本發(fā)明為農(nóng)產(chǎn)品的深度加工、提高農(nóng)產(chǎn)品價(jià)值可起到積極作用。
具體實(shí)施例 第一步取鮮蔓箐潔凈處理。
第二步將潔凈處理的蔓箐根塊置于密封容器內(nèi)，灌注食用乙醇，將容器注滿，達(dá)到置換容器內(nèi)的空氣的目的，然后進(jìn)行絞切式粉碎。
第三步將蔓箐粉碎混合液真空過(guò)濾，取濾液，渣棄去。
第四步將蔓箐濾液微濾膜過(guò)濾，剔除小顆粒固體，剔除一部分大分子膠體物質(zhì)，取過(guò)濾液。
第五步將過(guò)濾的蔓箐濾液減壓蒸餾(減壓至≤1000Pa、控溫≤50℃)，回收乙醇；蒸除混合溶液中的部分水分至固體。
第六步收料(獲得蔓箐紅色素)。
權(quán)利要求
1、一種蔓箐色素提取方法，其特征是由如下步驟操作
第一步取鮮蔓箐潔凈處理。
第二步將鮮蔓箐置于密封容器內(nèi)，容器內(nèi)灌注食用乙醇，絞切式粉碎。
第三步真空過(guò)濾，取濾液，渣棄去。
第四步微濾膜過(guò)濾，剔除小顆粒固體和一部分大分子膠體物質(zhì)，取過(guò)濾液。
第五步將過(guò)濾液減壓蒸餾?；厥找掖?；蒸除混合溶液中的部分水分至固體。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔓箐色素提取方法，其特征是所述的步驟第五，將過(guò)濾液減壓蒸餾，減壓至≤1000Pa、控溫≤50℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了蔓箐色素提取方法，以鮮蔓箐根塊為原料，乙醇浸泡、液態(tài)粉碎、固液分離、減壓蒸餾濃縮干燥一步完成、減壓蒸餾減壓至≤1000Pa、控溫≤50℃，減壓蒸餾過(guò)程回收乙醇，蒸干水分全過(guò)程避免加熱影響，達(dá)到提取的蔓箐紅色素色澤艷麗并且保留該天然產(chǎn)物的生物活性的目的。
文檔編號(hào)C09B61/00GK101311225SQ20071010940
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2007年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月26日
發(fā)明者鄧昌滬 申請(qǐng)人:王曉明