[发明专利]一种利用固定化酶制备栀子红色素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用固定化酶制备栀子红色素的方法，尤其是以京尼平苷为原料，通过碱解、固定化酶酶解、酸沉淀富集，制备栀子红色素的方法。

背景技术

随着食品工业的发展和人们生活水平的日益提高，食品色素作为食品添加剂中重要的组成部分已经越来越受到人们的重视。栀子（GardeniaJasminoideEills）在我国南方广泛分布，是一种已可人工栽培的观赏药用植物，具有丰富的资源。栀子红色素是栀子的深加工产品，安全性高，稳定性好，具有良好的开发应用前景。

中华人民共和国发明专利ZL200610038494.8公开了一种生产高纯度栀子苷及高色价栀子黄色素的提纯方法，运用大孔吸附树脂法、硅胶柱层析法工业化生产高纯度栀子苷及高色价栀子黄色素。

美国专利US4247698公开了栀子红色素及其生产方法，利用化学或微生物或酶的手段制备栀子红色素。该专利采用游离的酶液水解京尼平苷，由于游离酶溶解于反应体系中，使酶无法从反应体系中分离回收，导致栀子红色素的生产成本高，不利于连续的工业化生产；又由于游离酶也参与呈色反应，可能使制得的色素中杂质较多，显色范围加宽，色泽不纯。

固定化酶技术是近十余年发展起来的酶工程技术，经固定化后，酶的稳定性显著提高，且易从反应系统中分离回收，便于重复利用，在工业生产、化学分析和医药等方面得到应用。

目前，国内外对栀子红色素的纯化浓缩过程，均通过大孔树脂吸附和柱层析纯化，再经浓缩实现，该技术有利于连续化工业化生产，但需要对柱填料进行解吸、再生，工艺复杂，生产周期长，并且浓缩过程能耗高，导致生产成本增加，限制了栀子红色素的开发与应用。

本发明将固定化酶技术和酸沉淀富集法用于制备栀子红色素，可降低生产成本，并减少酶液对色素产品造成的杂质污染，有利于提高产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种以栀子提取黄色素副产的京尼平苷为原料，通过碱解、固定化酶酶解、酸沉淀富集，制备栀子红色素的方法，可解决传统工艺中酶液不易分离回收，纯化富集过程复杂，成本高，产品色价低的问题，并可提高资源利用率。

本发明以京尼平苷为原料，通过碱解、酸化、加入固定化酶进行酶解，过滤得酶解液，然后加入伯氨基化合物反应，过滤得栀子红色素溶液；栀子红色素溶液通过酸沉淀，沉淀洗涤中和、脱水、干燥，即得到栀子红色素。

首先，在过量的碱作为催化剂的条件下，通过碱解反应使京尼平苷的侧基脱去甲氧基，改变原有的共轭体系，使其吸收波长发生紫移。同时，碱解产物京尼平苷酸会与过量的碱反应，转变成相应的盐，最终使京尼平苷完全水解，避免未水解的京尼平苷与伯氨基化合物反应，影响最终产物的纯度。

碱解结束后，用酸调节溶液pH至适宜酶解的范围，然后利用固定化酶进行酶解，脱去京尼平苷酸侧基上的糖分子，生成京尼平酸，酶解结束后，回收固定化酶，实现酶的循环利用，降低物耗。

将酶解液与伯氨基化合物反应，过滤得到栀子红色素反应液，利用酸沉淀使栀子红色素从反应液中沉淀出来，实现富集的目的；再经碱中和溶解的方法，使栀子红色素酸沉淀物生成易溶于水的羧酸盐，提高色素的水溶性和均匀性，得到水溶性的栀子红色素。其具体转化过程如下：

 

其中，R基团与参加反应的伯氨基化合物相对应；Me为Na、K和NH₄中的一种或几种的混合物。

本发明一种利用固定化酶制备栀子红色素的方法，具体步骤如下：

（1）   固定化酶的制备

高分子化合物载体加水配制成20g/L～80g/L浓度的溶液，在温度为30℃～55℃条件下，搅拌，使其溶解；然后加入与高分子化合物载体质量比为1：1～1：20的酶，搅拌均匀，置于30℃～55℃的恒温摇床上，50～200转/分钟下振荡0.5h～2h；将上述混合液逐滴滴入0.2mol/L～3.0mol/L的氯化钙溶液中，在3℃～5℃条件下静置30min～150min，使其凝聚固化，收集凝胶小球，并用0.08mol/L～0.3mol/L的氯化钠溶液洗涤，抽滤除去游离水分，收集得到的凝胶小球即为固定化酶；

  （2）栀子红色素的制备

①原料：以京尼平苷为原料；

②碱解：加入2～10倍京尼平苷质量（W/V）的0.5mol/L～5.0mol/L的碱溶液，反应温度控制在20℃～90℃，反应时间为1h～12h；

③酸化：碱解结束后，用1mol/L～6mol/L的可食用酸溶液调节溶液至pH4.0～pH6.0，得到酸化液，