[发明专利]一种脉冲电场耦合膜分离制备高多酚紫薯提取物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫薯提取物的制备方法，尤其是一种脉冲电场耦合膜分离制备高多酚紫薯提取物的方法。

背景技术

紫薯又名黑紫薯、紫肉甘薯、紫心甘薯，是旋花科甘薯属一年生或多年生双子叶植物，因富含优质蛋白质、必需氨基酸、纤维素、矿物质、维他命和多酚，可作为一种重要的食物和饲料来源。紫薯在我国种植广泛，虽然产量高、价格低、花色苷等酚类物质含量丰富，但因在我国引进种植较晚，致使其商品率较低、研究投入少、研究深度和广度不够，仅常作为一种黑色杂粮食用。据报道，紫薯多酚的含量与蓝莓、黑莓和葡萄等高多酚含量植物相当；且紫薯多酚兼具抗氧化、抗突变、抗炎症、抗肿瘤、护肝、促进记忆等多项有益功能。因此，基于紫薯多酚的生物特性和紫薯资源的经济性，紫薯可成为天然多酚工业化生产极具潜力的原材料。充分利用紫薯资源制备高多酚提取物，开展以高附加值的紫薯多酚生产为核心的相关研究十分必要。

传统紫薯多酚的提取方法主要有：1)溶剂提取法；2)酶促提取法；传统溶剂提取因采用大量有机溶剂而对环境造成污染。酶促提取法虽然可以达到更温和的提取条件，但是酶解时间较长，约为4～5小时，且酶的价格较为昂贵，酶的回收重复利用也是酶法提取技术应用的关键问题。不仅如此，以上技术制备紫薯多酚的含量保守，不适合功能化开发和大规模工业化生产。新兴的微波辅助提取技术可以有效的提高紫薯花色苷提取率，但是由于微波作用下细胞壁的破裂而进入提取液的大分子杂质为后续分离纯化带来更重的负担。除此之外，超声场辅助提取也是一种常用的植物中有效成分的提取方法。通过超声波的空化效应，溶剂更容易进入植物细胞中，将其所含有效成分提取出来，不仅可以提高提取效率，也能显著地缩短提取时间。然而，超声场所产生的气泡在植物组织表面破裂，释放压力和温度，可以引起植物化学组成的变化等。研究表明，脉冲电场辅助强化提取是另外一种高效的植物活性成分提取方法。电穿孔原理提示，当植物组织样品置于脉冲电场中时，细胞膜内外的带电介质重新有序排列，细胞膜两表面堆积的异号电荷相互吸引，引起膜的挤压；当电场强度增大到细胞膜破裂所需的临界值时，细胞膜上出现许多可逆小孔；电场强度的进一步的加大可使细胞膜产生不可逆的大穿孔。这些孔的出现可促进植物中有效成分的提取。近年来，脉冲电场强化低温提取方法已被广泛应用：中国专利CN201210172455.2公布了一种采用高压脉冲电场快速生产灵芝提取物的方法，中国专利CN201310141353.9公布了一种脉冲电场辅助逆流提取葡萄皮渣多酚的装置及方法。但到目前为止，还未见利用脉冲电场强化技术制备紫薯多酚提取物的报道。将脉冲电场强化和膜分离技术耦合用于紫薯中有效成分的提取，整个工艺过程低碳低能耗，但该方法还未得以推广和利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫薯提取物的制备方法，采用该方法制备的紫薯提取物不仅具有更高的多酚含量，而且具有更高的抗紫外活性。

本发明提供的方法包括以下步骤：

1)切丝：将紫薯清洗后切成紫薯丝；

2)脉冲电场处理：将紫薯丝置于脉冲电场两电极之间的处理室，加水至刚好没过紫薯丝，调节脉冲电场两电极的距离为3-10cm，在400-1200V/cm的电场强度下脉冲50-100个周期；

3)提取：将脉冲电场处理后的紫薯丝置于氮气保护下，用pH为2-5的酸水进行提取；

4)澄清：将所得提取液经过微滤膜过滤除去悬浮物；

5)除蛋白：将步骤4)所得的透过液经过超滤膜过滤除去蛋白质；

6)浓缩：将步骤5)所得的透过液经过薄膜蒸发浓缩；

7)喷雾干燥：将步骤6)所得的浓缩液经过喷雾干燥得到高多酚紫薯提取物。

优选地，每个脉冲周期的间隔时间为1-5s，每个脉冲周期内有20-100个脉冲数，每个脉冲数内的脉冲持续时间为30-200μs，脉冲间隔时间为30-200μs。

优选地，步骤3)中，所述酸水与紫薯丝的液固质量比为2-30:1，所述提取的温度为30-80℃,时间为60-150min，所述提取在避光条件下进行。

优选地，所述微滤膜的孔径为0.1-0.6μm。

优选地，所述超滤膜的截留分子量为2kDa-150kDa。

优选地，所述喷雾干燥的物料温度为40-70℃。

本发明结合紫薯细胞组织和紫薯多酚易氧化的特点采用氮气保护下的脉冲电场强化紫薯多酚提取，防止提取过程中多酚氧化，同时采用膜分离技术除去提取液中的悬浮物和蛋白质，经过浓缩和喷雾干燥，获得一种高纯度的紫薯多酚提取物。