[发明专利]一种紫甘薯花青素高效合成提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫甘薯花青素高效合成提取方法，属于生物工程技术领域。

背景技术

大量研究表明，膳食调节和营养补充可以改善人体健康和预防疾病。合理的营养疗法可以提高传统药物的治疗效果，减少药物使用量，从而减少药物治疗的副作用。近年来研究发现，紫甘薯中富含大量天然的花青素，具有抗氧化能力，能够改善人体功能及预防某些眼科疾病。因此，如何高效的提取利用紫甘薯中的花青素已成为21世纪新兴前沿的研究课题。

目前采用的分离提取技术得到的花青素：含量低、杂质多、医疗保健价值低。由于花青素对pH值、温度和光比较敏感，因此现有的超声技术、溶剂浸提法等分离纯化技术提取的花青素含量少、活性低，造成对人体保健，防病治病的效果降低。

紫甘薯被世界卫生组织（World Health Organization，WHO）誉为抗氧化活性最强的果蔬之一。这是因为紫甘薯中富含类黄酮、酚酸等多酚类物质。紫甘薯中的花青素被认为是紫甘薯的主要生物活性。因此，提取高生物活性和含量的紫甘薯花青素，保护人们富人身体健康、预防疾病具有重大意义。

发明内容

本发明目的是：针对紫甘薯花青素主要集中在紫甘薯细胞内，大量花青素前体未被充分合成利用，导致目标成分溶出难、活性成分损失大、耗能高、成本高的缺陷，提出一种培养紫甘薯细胞合成花青素，建立提取率高、操作性强、成本低、条件温和的紫甘薯花青素合成提取方法。

具体按以下步骤操作进行：

(1) 原料预处理：取新鲜、无腐烂的紫甘薯为原料，经清洗、机械捣碎至浆状后备用； (2) 紫甘薯细胞培养：将步骤(1)中得到的紫甘薯浆经0.7 mmol•L-1 Triton X-100处理10~20 min，50~60Mpa的高流体静压处理5 min后，接种：黑曲霉5-7%、红曲霉5-7%、乳酸菌0.5-0.8%、地衣芽孢杆菌1-3%、粘红酵母5-7%、黄孢原毛平革菌2-5%、蜡状芽孢杆菌2-5%、啤酒酵母0.8-1.2%，添加L-苯丙氨酸 20~40 mg/L，L-酪氨酸3~8 mg/L，培养基配方： 蔗糖0.3-0.6%，蛋白胨1.0-2.0%，葡萄糖0.3-0.6%，玉米浆1.0-3.0%，豆饼粉1.0-3.0%，NaCl 0.3-0.8%，KH₂PO₄ 0.2-0.6%，pH值2.1-4.5，25~30°C培养6~8天，收集培养液，上述百分比浓度为质量百分比浓度，L-苯丙氨酸与L-酪氨酸的添加质量比为1:1； (3) 提取混合物的分离与浓缩：将步骤(2)的培养液至10000-12000r/min室温条件下离心10-20min，弃沉淀，收集上清液；在压力为0.1-0.6MPa，温度25-40°C下，将上清液进行超滤，收集滤液，得到花青素粗提液； (4) 分离、纯化：将步骤(3)得到的花青素粗提液置于AB-8吸附树脂层析柱中进行动态吸附，用4-6倍柱体积的去离子水洗涤柱子，除去水溶性杂质，再用30-50%乙醇洗脱液等浓度洗脱柱子，流速为2-4ml/min，得到纯度较高的花青素洗脱液； (5) 干燥：旋转蒸发回收乙醇，真空冷冻干燥得高纯度的花青素粉末成品。

步骤(2)中，菌种选择黑曲霉6%、红曲霉6%、乳酸菌0.6-0.7%、地衣芽孢杆菌1.5-2.5%、粘红酵母6%、黄孢原毛平革菌3-4%、蜡状芽孢杆菌3-4%、啤酒酵母1.0%等微生物中的一种或几种的组合进行生物降解和合成。

步骤(2)中，培养基配方：蔗糖0.4-0.5%，蛋白胨1.2-1.8%，葡萄糖与玉米浆的添加的质量比为1:2。

步骤(4)中，超滤采用截留分子量500Da的超滤装置。

本发明的优点在于：

1、与现有技术相比，本发明以紫甘薯为原料，采用高流体静压-微生物发酵-超滤、柱层析等高新技术，提取紫甘薯已含有的花青素。

2、利用黑曲霉、红曲霉、黄孢原毛平革菌、蜡状芽孢杆菌和高流体静压破坏植物细胞壁，使花青素释放完全。

3、利用粘红酵母、乳酸菌产生苯丙氨酸酶，添加花青素前体物质L-苯丙氨酸与L-酪氨酸，利用紫甘薯中原有的成分继续促进加速更多的天然花青素合成。

4、本发明技术低温、低pH值、避光，确保花青素化学性质稳定性，有机溶剂利用少易回收，生产周期仅为5-8天。

5、得到的花青素成品纯度大幅提高，可以达到99.33%。