楊梅紅色素生產(chǎn)方法研究

李旭穎(華東政法大學(xué)，上海200042)

楊梅紅色素生產(chǎn)方法研究

李旭穎(華東政法大學(xué)，上海200042)

以新鮮楊梅為原料進(jìn)行楊梅紅色素的提取，該方法包括以下步驟，將楊梅果粉粹，用溶劑提取，將提取液真空濃縮，脫油，用大孔樹脂進(jìn)行富集、純化，再用離子交換層析柱進(jìn)行精制，最后采用納濾或者反滲透膜對(duì)收集的楊梅紅色素進(jìn)行濃縮。該方法可以得到具有較高的純度的楊梅紅色素產(chǎn)品，一般楊梅紅色素含量99.1%。

楊梅紅色素;乙醇水溶液;納濾反滲透膜

天然色素主要是從動(dòng)物、植物或者微生物中提取的色素。許多天然色素不僅色香誘人，口感甘純，染著性好、無(wú)毒無(wú)害，而且富含人體所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有些還對(duì)人體有醫(yī)療保健作用，具有安全性高、色調(diào)自然等優(yōu)點(diǎn)，還具有一定的營(yíng)養(yǎng)效果及藥理所用。而合成食用色素由于安全性問(wèn)題，在使用上已逐漸受到限制。天然色素已經(jīng)逐漸取代合成色素成為食品添加劑最重要的成分。因此，尋找和開發(fā)更多的天然色素已成為食用色素發(fā)展的趨勢(shì)[1]。

楊梅是雙子葉綱楊梅科常綠喬木植物，為我國(guó)南方的特產(chǎn)果樹，主要分布在長(zhǎng)江以南的江蘇、浙江、福建、廣東省等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)楊梅人工栽培面積在約14萬(wàn)公頃以上，年產(chǎn)量30萬(wàn)噸以上，其中以江浙兩省面積最大，產(chǎn)量最多、品質(zhì)最佳。楊梅中含有豐富的糖類、果酸、VC等多種B族維生素，同時(shí)鐵元素含量也較高，同時(shí)，由于其果實(shí)色澤艷麗、無(wú)毒，所以楊梅紅色素被逐漸認(rèn)為是極具價(jià)值的天然食用色素，近些年逐漸受到人們的重視，毫無(wú)疑問(wèn)的是，楊梅紅色素與辣椒紅色素相比，無(wú)論在口感還是在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面，都有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

在過(guò)去，就楊梅相關(guān)色素的提取、純化、工藝研究等，學(xué)者均有一定在研究，①在研究的基礎(chǔ)上，實(shí)踐中產(chǎn)生了就植被楊梅花青素提取物②，在楊梅中分離制備矢車菊色素-3-葡萄糖苷（C3G）的方法③，利用楊梅果渣制備天然色素④等一系列楊梅應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的現(xiàn)有技術(shù)。比較典型的有，以新鮮楊梅為原料,以紅色素的吸光度值為評(píng)價(jià)提取率的指標(biāo),在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選用L9(34)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),考察鹽酸含量(%)、浸取溫度、浸取時(shí)間、浸取物料比四因素對(duì)楊梅紅色素提取工藝的影響。結(jié)果表明,楊梅紅色素的較佳提取工藝條件為:鹽酸濃度為0.30%,浸取溫度為60℃,浸取時(shí)間為40min,浸取物料比為1:10，在此工藝條件下,楊梅紅色素得率為13.7%?；蛘咭部梢詶蠲饭麑?shí)為原料,采用微濾-樹脂聯(lián)用技術(shù)分離提取楊梅紅色素,研究微濾-樹脂技術(shù)分離提取的最佳工藝.結(jié)果表明,在無(wú)機(jī)陶瓷膜平均孔徑0.2μm,操作壓差0.10MPa,膜面流速2500L/h條件下能快速分離提取楊梅紅色素,微濾液經(jīng)D101-A樹脂吸附后用75%乙醇洗脫、濃縮蒸發(fā)、干燥,可得到高純度的楊梅紅色素產(chǎn)品。雖然市面上有較多的制備楊梅紅色素的方式，但在現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)及現(xiàn)有技術(shù)中，均存在楊梅紅色素雜質(zhì)含量高、純度無(wú)法滿足高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，或者生產(chǎn)步驟繁瑣、成本過(guò)高。對(duì)此，需要一種能夠制備高純度楊梅紅色素且總和生產(chǎn)成本低的方法。

為了解決上述問(wèn)題，筆者就經(jīng)過(guò)深入研究和大量試驗(yàn)，深入分析導(dǎo)致楊梅紅色素雜質(zhì)含量高的各種原因及其之間的相互作用，發(fā)現(xiàn)在以下技術(shù)方案中，楊梅紅色素的效率可以大大增加。

在經(jīng)過(guò)清洗、曬干的楊梅過(guò)粉碎成楊梅果糊狀物，將上述的糊狀物投入提取容器中，加入糊狀物質(zhì)量3-7倍的醇水混合溶液，該醇水混合溶液為含有10-80體積百分比的乙醇的乙醇水溶液，向該醇水混合溶液中加入PH值緩沖劑，該緩沖劑為兩性離子緩沖劑，利用兩性離子緩沖劑可以維持提取液的PH值為3-6，在25-60攝氏度的條件下進(jìn)行浸提，將所得提取液合并，將合并后的提取液在一定的真空度和溫度下進(jìn)行濃縮、萃取，分離出楊梅核中的油溶性物質(zhì)，將濃縮后的楊梅紅色素純化液過(guò)離子交換層析柱進(jìn)行二次精制，用親水性溶劑做流動(dòng)相，按照楊梅紅色素含量高低進(jìn)行區(qū)分收集。然后采用納濾或者反滲透膜將收集的楊梅紅色素進(jìn)行濃縮，溫度一般控制在10-50攝氏度，以確保楊梅紅色素不被降解，最后采用噴霧干燥或者真空干燥法進(jìn)行干燥濃縮液，得到楊梅紅色素產(chǎn)品。

值得注意的是，上述納濾可以為多級(jí)納濾，例如兩級(jí)納濾，所屬納濾中使用的納濾膜的構(gòu)造優(yōu)選如下：包含支撐層，活性層和聚醚砜膜。聚醚砜膜位于支撐層上，活性層位于聚醚砜膜上，其中在聚醚砜膜中，孔徑大于等于60 nm的孔小于總孔數(shù)的0.5%，聚醚砜膜中孔徑大于等于40nm的孔小于總孔數(shù)的0.6%，并且聚醚砜膜中總的孔面積占聚醚砜膜表面積的8-12%，所述活性層可以是聚冼胺層。上述孔面積和孔徑分布的反滲透膜特別有利于楊梅紅色素中雜質(zhì)例如楊梅甙、二氫黃酮、二氫黃酮醇的去處，即對(duì)楊梅紅色素中的雜質(zhì)具有特別良好的針對(duì)性。

為了進(jìn)一步闡明上述研究，下面結(jié)合以下實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

將干燥的楊梅果洗凈、晾干，然后粉粹成糊狀物，取200kg放入提取罐中，將65%的乙醇以4倍的質(zhì)量加入提取罐中，向所述的提取罐中加入0.5重量%的N-(2-乙酰胺基)亞胺基二乙酸，維持PH值為4左右，在30攝氏度的條件下提取120分鐘，重復(fù)3次，合并濾液。在－0.08MPa的真空度下75攝氏度濃縮，得楊梅紅色素提取濃縮液。將上述得到的提取濃縮液環(huán)己烷溶劑在25攝氏度、35轉(zhuǎn)／分鐘的條件下連續(xù)進(jìn)行萃取，分離出油溶性物質(zhì)；脫油后料液用4倍的去離子水稀釋，在HPD-100A型非極性大孔吸附樹脂柱中進(jìn)行吸附，待吸附結(jié)束后用樹脂體積3倍的去離子水洗滌樹脂床，最后用85%的乙醇水溶解液解脫楊梅紅色素至樹脂床無(wú)色素為止。將色素解脫液在－0.08MPa的真空度下，65攝氏度減壓回收乙醇得到楊梅紅色素提純濃縮液。將楊梅提純濃縮液用去離子水稀釋3倍后過(guò)層析樹脂床，用43%的乙醇作流動(dòng)相，接受不同楊梅紅色素含量的楊梅紅色素。并用反滲透膜在25攝氏度條件下進(jìn)行濃縮至色素濃度至45%。用噴霧干燥機(jī)在170-180攝氏度條件下干燥成楊梅紅色素粉末。經(jīng)檢驗(yàn)，楊梅紅色素指標(biāo)為：楊梅紅色素含量99.1%，完全符合GB2760-2007標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也充分符合歐盟、日本和美國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

在對(duì)比例中，重復(fù)實(shí)施上述的菜做，不同之處在于對(duì)比例中不使用兩性離子PH值緩沖劑步驟。經(jīng)檢測(cè)楊梅紅色素標(biāo)準(zhǔn)為：楊梅紅色素含量87.6%，不符合歐盟、日本及美國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

從上述實(shí)施例和對(duì)比例中可知，當(dāng)使用兩性離子ph值緩沖劑時(shí)，楊梅紅色素含量現(xiàn)住提高，經(jīng)分析，當(dāng)不使用兩性離子PH值緩沖劑時(shí)，楊梅紅色素降解嚴(yán)重，其降解物難以與楊梅紅色素分離，即使后來(lái)采取了后續(xù)樹脂分離、反滲透等方式。

此外，在研究過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，楊梅籽仁中含油量在40%以上，主要以不飽和脂肪酸和亞油酸為主，每百克油中VE含量更是高達(dá)249mg，楊梅籽油可以作為一種優(yōu)質(zhì)的油品加以開發(fā)利用，在本技術(shù)中，通過(guò)將楊梅籽仁中的油加以提取利用，可以增加額外收益，從而降低綜合生產(chǎn)成本。⑤另外，在現(xiàn)在很多色素提取工藝中，基本都沒有認(rèn)識(shí)到色素提取過(guò)程中脫油的重要性，因?yàn)楸绢I(lǐng)域一般認(rèn)為，在首先用乙醇或者水進(jìn)行提取色素時(shí)，油溶性物質(zhì)已被分離出去，及時(shí)存在少量油溶性物質(zhì)，也能夠在后續(xù)大空吸附樹脂和離子交換樹脂純化時(shí)被除去，然而，事實(shí)上，筆者研究發(fā)現(xiàn)，極少量的油溶性物質(zhì)的存在，由于大孔樹脂上的基團(tuán)例如磺酸基和酰胺基對(duì)楊梅紅色素中的油溶性物質(zhì)比較敏感，這會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)大孔吸附樹脂的分離吸附性能，尤其對(duì)于連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)，這種缺陷會(huì)在連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中被不斷的累積和放大，嚴(yán)重影響企業(yè)的產(chǎn)值和產(chǎn)出效率。

注釋：

①嚴(yán)和平：《楊梅紅色素的提取工藝研究》，載《食品工業(yè)科技》，2009年第6期，第306-308頁(yè)；夏紅；《不同酸體系中楊梅紅色素加工穩(wěn)定性的研究》，載《食品科學(xué)》，2010年第9期，第59-61頁(yè)；李帥：《楊梅渣紅色素的超聲提取和微膠囊化工藝研究》，載《浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2012年第2期，第209-215頁(yè)等。

②楊梅花青素提取物制備方法如下：（1）用1-10倍鮮果重量的50%－95%重量的乙醇水溶液浸泡楊梅果肉4小時(shí)以上；（2）過(guò)濾，出去乙醇，得到藥液；（3）將所得藥液調(diào)至ph至1-4，過(guò)大孔樹脂吸附柱；（4）用水洗滌柱，至流出液為無(wú)色；（5）用20%-95%重量的乙醇水溶液洗脫，收集洗脫液；（6）過(guò)濾，回收乙醇，40-80攝氏度真空干燥得到洗脫液。

③采用酸化甲醇或酸化乙醇浸提楊梅中的花色苷，用陽(yáng)離子交換樹脂對(duì)浸提物初步純化，用逆流色譜儀分析純化楊梅色苷粗提物中的C3G，其溶劑系統(tǒng)由常溫下處于業(yè)態(tài)的正丁醇、乙腈、甲基叔丁醚（TBME）和含三伏氟乙酸（TFA）水溶液組成，TBME、乙腈和正丁醇的體積比為1-2:1:1-4，水的用量保證使溶劑系統(tǒng)上下分層，TFA水溶液的濃度為0.1%－1%，用紫外可見檢測(cè)器檢測(cè)出洗出液，根據(jù)所得的色譜圖收集C3G組分。

④桑葚果渣提取純化物40%－70%，楊梅果渣提取物30%－60%，硒酵母0.0005-0.0008%,即得到天然色素產(chǎn)品。

⑤在現(xiàn)有的楊梅紅色素中，通常是先將核去除，在進(jìn)行楊梅紅色素的提取核楊梅籽仁油的提取。一般認(rèn)為這種方法有利于楊梅紅色素的提取，然而沒這種采取預(yù)先核肉分離的方法也增加了額外的工藝成本，并且工藝程序的延長(zhǎng)，增加了楊梅紅色素降解的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]周立國(guó)．食用天然色素及其提取應(yīng)用[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社,1993．