[发明专利]紫甘薯提取花青素和综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于天然色素提取技术领域，涉及一种紫甘薯提取花青素和综合利用的方法。

背景技术

随着人们对合成色素危害性有了较深的认识，生活质量的提高，回归自然、崇尚天然色素已被消费者乐意接受，虽然天然色素受加工条件限制，价格较贵，但因其天然无毒，具有营养与保健价值，天然色素前景看好。紫甘薯(Ipomoes batatas)，又称紫心甘薯、紫肉甘薯，为番薯属植物。紫甘薯块根中含有紫甘薯色素、淀粉、蛋白质、粘多粘和金属元素等。紫甘薯色素(Ipomoea batatas(L.)Lam)，又称花青素(anthocyanins)，花青素是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。紫甘薯色素属花色素，主要存在于紫甘薯细胞的液泡中，其主要组分为矢车菊色素和芍药色素，为花青素类色素，是一种水溶性色素，含量是红甘蓝和红萝卜中花青素含量的2-3倍，不仅色泽纯正，稳定性优于草营、葡萄、紫苏、红甘蓝等色素，并具有较强的耐热性和耐光性。紫甘薯色素可以随着细胞液的酸碱改变颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。紫甘薯在我国多数地区都能种植，是一个重要的、来源广泛的天然食用色素源。从化学结构上讲，该类色素具有重要的生理活性功能如抗氧化、抗突变、抗癌活性，具有保护肝脏、改善肝功能，减少基因突变，抑制诱癌物质的产生，改善视力，预防心血管疾病等功效，是一类极具前途的功能型食品添加剂和保健食品基料。花青素的基本结构单元是2一苯基苯并吡喃型阳离子，即花色基元。现已知的花青素有20多种，主要存在于植物中。花青素的基本结构单元是2一苯基苯并吡喃型阳离子，即花色基元。化学结构式为：

紫甘薯花青素在饮料中的稳定性超过市售的食用色素，花青素已被大多数国家如中国、日本、美国和欧共体国家等都允许其用于食品着色。广泛地应用在饮料、糖果、果冻和果酱中。

甘薯含有大量粘液，是粘多糖和胶原的混合物，日本医科大学川原群教授指出：粘液多糖能提高人体的免疫功能，增强抗病能力，并且保持动脉血管的弹性，防止肝、肾的结缔组织萎缩，预防心脏病、肾脏病、高血压、神经病、风湿病和关节炎等胶原病的发生。人体的精子和卵子等遗传因子的核酸正是粘液物质，可见甘薯的粘多糖和胶原等物质正是生命的基本物质。人体从口腔到胃肠的消化系统，和从鼻腔到气管，肺叶的呼吸系统，以及泌尿生殖系统，其表面皆由充满粘液的粘膜所覆盖，一旦粘液减少，就容易引起各器官的炎症和癌变。对于生命起这样重要作用的粘液多糖物质，是米、面、鸡、鸭、鱼、肉所无法供给的，而甘薯却十分丰富。

甘薯蛋白质含量为6％，含有8种必需氨基酸比例比较接近国际粮农组织(FAO)的蛋白标准，因此甘薯的蛋白利用率高达72％，而大豆蛋白利用率为57％，白面蛋白利用率为52％。美国克林斯实验证明，甘薯块根蛋白优于酪蛋白，说明甘薯蛋白的质量比较高。其中粘蛋白，糖蛋白都有保健功能。

目前，紫甘薯花青素的生产方法主要有：柠檬酸酸化水萃取法、酸化乙醇萃取法、酶法、超声波和脉冲电场。上述前两种溶剂法提取工艺简单，但色素提取率低、需多次浸提、成品纯度低，色价低；国外多采用盐酸化甲醇、硫酸、乙酸或盐酸水溶液提取；国内则采用柠檬酸、盐酸水溶液和酸化乙醇作为提取液。超声波和脉冲电场法可有效地破坏细胞壁和细胞膜，提高组织细胞的渗透性，缩短提取时间，提高花青素得率，改善产品的质量。然而，在提取和纯化等加工过程中往往会发生天然花青素的大量损失，设备投资大。酶法则是生产周期长，占用场地多。目前，紫甘薯花青素的生产还有一个问题，是优质淀粉变成了生产酒精的原料，多糖及蛋白质更不能得到利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有紫甘薯提取花青素技术中存在的问题，采用经济、安全、有效的方法提取花青素产品，并提取得到淀粉、蛋白质及粘多糖产品，提高紫甘薯的附加值，为特色紫甘薯的综合利用提供一种紫甘薯提取花青素和综合利用的方法。

本发明的技术方案是：

1、由于紫甘薯在清洗后至减压浓缩前的浆工序中，对紫甘薯细胞精细分室被打破，其花青素直接暴露于空气和细胞汁液里的酶中，易导致氧化分解，因此，会破坏一些花青素。本技术方案在清洗后至减压浓缩前的工序中，均采用弱酸保护花青素，从而提高紫甘薯提取花青素的质量和得率。

2、由于目前在紫甘薯花青素的生产中，采用熟化打浆或发酵，优质的紫甘薯淀粉变成了生产酒精的原料，优质的粘多糖及蛋白也得不到充分利用。本技术方案在清洗后至减压浓缩前的工序中，均采用常温操作，有效保护原淀粉，并控制蛋白质的pH值和采用超滤膜分离技术有效回收蛋白质及粘多糖产品，从而提高紫甘薯提取花青素的综合利用价值。