[发明专利]一种利用相转移催化制备栀子蓝色素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物提取、生物催化及食品添加剂领域中天然色素的制备，具体涉及一种利用相转移催化制备栀子蓝色素的方法。

背景技术

栀子为茜草科植物，又名黄栀子、山枝子、红栀子、白蝉，长椭圆形或椭圆形，主产于我国南部和中南部地区。栀子中的化学成分很多，主要含有藏花素、藏花酸及其衍生物，和以栀子苷为主的11种环烯醚萜苷类成分，同时还含有绿原酸、鞣质、果胶、挥发油、甘露醇等；从栀子果实中可提取多种色素，用于食品着色，不仅可以与相应的合成色素媲美，而且还具有疗效作用。

栀子蓝色素为一种天然色素，是以栀子果实中的栀子苷为原料，经β-葡萄糖苷酶水解，生成葡萄糖和京尼平（Genipin），京尼平与氨基酸发生显色反应生成桅子蓝，反应路线如下。

该色素对酸碱稳定，耐光耐热性强，对蛋白质及碳水化合物的着色均良好，安全无毒，是一种良好的天然着色剂。

我国关于栀子蓝色素的研究起步较晚，国内生产栀子蓝色素的厂家很少，发酵过程收率低导致产量不高，目前了解的栀子蓝色素的生产方法大致归为两种，一是一步发酵法，即在发酵过程中同时完成栀子苷的水解和色素的合成；另一种方法为二步法，即首先水解栀子苷，经分离得到京尼平后，再通过与氨基酸的反应合成蓝色素，该方法获得的栀子蓝品质好，产物得率高，目前使用较为广泛。

但无论采用何种生产方法，制备过程均是在水相中进行。研究表明，由于中间产物京尼平溶解度低，且易发生水解等副反应，影响得率；同时，反应产生的京尼平对栀子苷的水解存在竞争性抑制，不利于反应的进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用相转移催化制备栀子蓝色素的方法，该方法采用反应-萃取技术，将中间产物京尼平转移至有机相，再通过与亲水性氨基酸反应制备获得。该方法步骤简单、产物分离容易、原料利用率高、产品质量高、稳定性好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用相转移催化制备栀子蓝色素的方法，该方法包括如下步骤：

（1）将新鲜栀子果实去皮捣碎成果粉，加乙醇水溶液进行超声提取，过滤，滤液减压浓缩回收乙醇，浓缩后的固体经干燥后溶于水中，即得到栀子苷粗品水溶液；

（2）将步骤（1）得到的栀子苷粗品水溶液与β-葡萄糖苷酶液混合作为水相，有机溶剂作为有机相，振荡或搅拌条件下催化水解反应获得中间产物京尼平；

（3）取步骤（2）反应后得到的有机相，加入亲水性氨基酸的水溶液后，振荡或搅拌条件下反应制得栀子蓝色素；

（4）取步骤（3）反应后得到的水相，经浓缩、真空干燥后，即得到终产物栀子蓝色素粉末。

步骤（1）中，果粉与乙醇水溶液的质量比为1:5～18，优选1:5～10，最优选1:8；乙醇水溶液中，乙醇的体积浓度为30～70％，优选30～50％，最优选45％。

步骤（1）中，超声功率为60～200W，优选80～200W，最优选160W；超声提取时间为20～30min。

步骤（1）中，加乙醇水溶液进行超声提取次数为3～6次，优选5次，过滤后，合并滤液。

步骤（2）中，栀子苷粗品水溶液中，栀子苷粗品的质量浓度为50～2000μg/mL，优选100～2000μg/mL，最优选500μg/mL；β-葡萄糖苷酶液中，β-葡萄糖苷酶的浓度为0.473～8.325U/mL，优选0.946～7.568U/mL，最优选5.676U/mL；酶液的配制用0.2mol/LpH4.0～6.0的乙酸缓冲液为溶剂。

酶活定义：以pNPG为底物，在50℃反应条件下，每min释放出1μmol pNP所需要的酶量为1个活力单位。

步骤（2）中，有机溶剂为正辛醇、正己醇或乙酸乙酯，水相与有机相的相比（体积比）为1:1～5，最优选1:2。

步骤（2）中，催化水解反应条件为：温度为30～70℃，优选40～60℃，最优选50℃；水解时间为40～240min，优选40～200min，最优选120min；摇床转速为150～220rpm，最优选180rpm。

步骤（3）中，所述的亲水性氨基酸为甘氨酸、精氨酸、谷氨酰胺或赖氨酸，亲水性氨基酸水溶液中，氨基酸的摩尔浓度为0.05～0.5mol/L，优选0.05～0.4mol/L，最优选0.2mol/L。有机相与亲水性氨基酸的水溶液的体积比为1:0.3～1。