专利名称：：一种用栀子为原料制备栀子黄色素的方法
技术领域：
：本发明涉及从中药材提取有效成分的方法，尤其涉及一种提取高色价、低0D值的天然色素-栀子黄色素的方法。
背景技术：
：我国天然色素原料的种植和天然色素的制备及使用具有悠久的历史。据《史记，货殖传》记载，公元前221年以前的东周时期就有"茜栀千亩.亦比千乘之家"之说，足见当时种植茜草和栀子规模之大。茜草和栀子当时用途之一是制备染色剂的。北宋末年，贾思勰所著《齐民要术》也专门提到，我国古代人从植物中提取染料，作为染色剂使用的事实。但自从1856年英国人W.H.Perkins合成出第一个人工染料苯胺紫以后，人工合成染料如雨后春笋，迅速遍及世界各地。由于人工合成染料特有的色艳、稳定性强、易于复配、价廉等优点，很快替代了天然色素。此后，化学合成色素及其生产技术传入我国，在食品、饮料中也同样取代了天然色素，添加在食品里的着色剂90%以上是合成的。20世纪初，毒理学的发展发现，当时许多用于食品、饮料的化学合成色素均有不同程度的毒性，甚至有的致癌。各国相继制定法规，淘汰了大部分有毒性的化学合成色素。我国政府对人民健康十分重视，1958年以后就陆续制定和实施了一系列法规限制合成色素在食品中使用。此后，我国高等院校、科研院所广大科技人员开始进行天然色素的研究开发，栀子色素就是其中之一。栀子色素是一种高度安全的天然色素。据日本吉积智司等人按照毒理学评价程序对栀子黄、栀子红、栀子绿、栀子蓝进行急性、亚急性试验的结果表明，以小鼠作实验动物，即使每日剂量高达15克/公斤，在服用后一周观察期内未发现任何异常，当色素粉末在饲料中添加量为2%时，对雌雄小鼠都不影响发育，这个剂量为按人体(以50公斤计)换算，就相当于每人每天摄取200克。因此，在通常的使用浓度下是完全无害的；其次，栀子色素具有呈多样性的特点，采用相同原料栀子，使用不同的方法可以制备出三种基础色素，即栀子红、栀子黄、栀子蓝；再次，栀子色素具有优良的理化性质，耐热、耐光、耐金属离子、耐化学药品，色调变化基本上不受pH的影响，尤其是对于蛋白质、淀粉还具有优良的染着性，这也是其它天然色素远远不及的；最后，这种安全无毒、性状优良的栀子色素还存在着巨大的国际市场，而日本因为缺乏原料又无法扩大生产规模。国内市场也将随着科学技术的发展和人民生活水平的提高而不断扩大需求。我国是世界上栀子黄色素的出口大国，产品主要出口到日本。随着科学技术的进步及科研工作者的不断努力，产品质量也在逐步提高。栀子黄色素且目前已广泛用于食品染色，如在蛋巻、饼干、面粉类、糖果、蜜饯、冰激凌、冰棒、果子露、鲜橘汁、鲜橘水以及果冻等食品上应用。中国专利申请号CN95112567.2公开了一种栀子黄色素的生产方法，但其公开的技术方案中未公布栀子黄色素质量标准，未能充分利用栀子原药材资源，且该工艺过程繁琐，影响工业化生产成本。中国专利申请号CN200310111038.8公开了一种栀子提取物的制备方法，但其将栀子苷做为主要产物，未涉及栀子黄色素的制备工艺，未充分利用栀子药材资源。中国专利申请号CN200510017378.3公开了栀子的综合利用的一种方法，其中涉及到栀子黄色素和栀子苷的分离以及栀子中多种成分的萃取，充分利用了栀子资源，但其未精制栀子黄色素和栀子苷。目前，已知虽有多种新型技术可精制得到栀子黄色素，但并不适合应用到工业化生产。现行栀子黄色素的国家标准为GB7912-87，其中涉及用色价评定控制质量。同时市面上大部份在售栀子黄色素均以色价E(1%、lcm、440nm)评定划分产品等级，如汕头市明德食品添加剂有限公司色价在1060、云南通海杨氏天然产物有限公司500色价、400色价、300色价、60色价；陕西龙孚生物化工有限责任公司色价在50300;珠海靖浩商贸有限公司色价在60550;青岛绿源生物工程有限公司色价在100500;天津天康源生物技术有限公司色价在10500等，色价E(1%、lcm、440nm)只能体现栀子黄色素的含量，并没有体现产品中栀子苷含量，而这样没有控制栀子苷的含量的产品，如栀子苷的含量过高产品会产生绿变，导致产品保质期縮短量。本发明中用色素溶液OD评定控制质量，0D当小于0.8时可以大大减小绿变几率，小于0.4时，可以避免绿变现象发生，且本发明可以简单有效的分离栀子黄色素，方法操作简单明了，能得到OD在0.3左右，色价在400500之间的栀子黄色素，且本发明操作简单，涉及试剂均能循环利用，生产成本低廉，实用于工业化生产推广。从20世纪60年代开始研究栀子有效成分的利用，至今仅仅形成一定的生产栀子黄色素的工业规模。而近年来，天然食用色素在国际市场上销售额的年增长率一直保持在10%以上。天然食用色素市场巨大，需求量逐年上升，各国竞相开发生产。同时在国内随着现代生活水平和生活质量的不断提高，"天然产物"倍受青睐，人们越来越重视天然食品添加剂。因此，应该大力开展栀子提取物的综合利用研究，加大栀子产品在食品等方面的应用开发力度；栀子提取物的生产要形成产业化、规模化，建立栀子产品生产基地；优化生产工艺，提高产品质量，降低生产成本；开拓国际市场，建立跨国公司。总之，探索开发栀子系列产品前景广阔。
发明内容本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用栀子为原料制备栀子黄色素的方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种用栀子为原料制备栀子黄色素的方法，包括以下步骤-(1)栀子原药材经切片或粉碎成粗粉，加入810倍体积的体积百分比为60%含水乙醇提取23次，每次1.52小时；(2)合并提取后液，离心过滤，滤液减压浓缩回收乙醇至药液相对密度为1.05;(3)将浓縮后的药液用去离子水稀释至上样药液A440达到60后，上HPD—100型大孔树脂柱，控制上样速度在每小时56倍的上柱大孔树脂体积，上样量与上柱大孔树脂体积比为1:1;收集上柱后药液，药液洗脱一倍上柱大孔树脂体积的去离子水后，用体积百分比为25%的含水乙醇洗脱至洗脱液A238小于0.8，收集洗脱液，然后用体积百分比为70%的含水乙醇洗脱洗脱液，分段收集0D值低于0.8的栀子黄色素溶液；(4)将得到的0D值低于0.8的栀子黄色素溶液减压浓縮回收乙醇后，经喷雾干燥得栀子黄色素。本发明得有益效果是本发明整个工艺过程仅使用水和乙醇为提取溶剂，生产过程没有废水、废气产生，所用HPD-100型大孔树脂和乙醇试剂均可回收再次利用，适合工业化生产，是一种环保型新技术，同时得到色价高、0D值低不易产生绿变的天然栀子黄色素。具体实施例方式本发明用栀子为原料制备栀子黄色素的方法，包括以下步骤一、栀子原药材经切片或粉碎成粗粉，加入810倍体积(体积百分比为60%)的含水乙醇提取23次，每次1.52小时。二、合并提取后液，经离心过滤，滤液经减压浓縮回收乙醇至药液相对密度为1.05。三、将浓縮后的药液用去离子水稀释至上样药液A440达到60左右后，上HPD—IOO型大孔树脂柱，控制上样速度在每小时56倍的上柱大孔树脂体积，以使大孔树脂充分吸附栀子黄色素。上样量(以浓縮药液体积计)与上柱大孔树脂体积比为1:1，收集上柱后药液，上样完毕后先洗脱一倍上柱大孔树脂体积的去离子水，以去除水溶性成分。洗脱速度可调节增大。去离子水洗脱收集完毕后，利用HPD—100大孔树脂吸附栀子提取液中各成分能力的相对大小，用体积百分比为25%的含水乙醇洗脱除栀子黄色素外的其他成分，以洗脱液A238小于0.8时为洗脱终点(洗脱过程时刻观察洗脱液颜色，以控制速度和判定洗脱终点)，洗脱栀子苷较完全后用体积百分比为70%的含水乙醇洗脱栀子黄色素，洗脱速度可调节增大，分段收集以OD值(在栀子苷的最大吸收波长238nm处的吸光度值(A238咖)与藏花素的最大吸收波长440nm处的吸光度值(A44G咖)的比值)低于0.8的栀子黄色素溶液。四、最后将所得栀子黄色素溶液减压浓縮回收乙醇后经喷雾干燥得栀子黄色素。实施例l:溶媒的选择<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>综合上表，考虑到提取成本及含固量等因素，60%的含水乙醇提取是最佳浓度。实施例3:提取时间的选择取三份100g栀子药材，用60%的含水乙醇提取，提取两次，对提取1小时、2小时、3小时进行比较。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上实验表明用60%的含水乙醇提取，提取两次，提取2小时，基本上能将药材中栀子黄色素提取完全，提取3小时得率基本上没有大的变化，而0D值有所升高。实施例3:提取次数的选择取三份100g栀子药材，用60%的含水乙醇提取，每次提取时间为2小时，对提取1次、2次、3次进行比较，结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从上表可以看出，提取两次就可以使桅子果实中的大部分桅子黄色素提取出来，但综合得失依据实际情况，本发明采用提取次数为二次到三次。实施例4:药液离心试验试验研究取100g栀子药材按以上工艺进行提取，提取后的药液经高速离心后，比较离心前后的0D值，见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>经药液离心前后比较，离心能除去药液中的部分杂质，降低OD值实施例5:树脂型号的选择试验研究根据栀子黄色素及栀子苷的性质选择HPD-100、HPD-80、HPD-400、D-101、X-5型号的大孔树脂进行比较各取10g经预处理的树脂加入100ml烧杯中，加入药液中(A238二178.3、A440=50.9、OD=3.5)80ml，静止吸附。3小时后检测药液参数。结果见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>分析X-5对栀子黄色素的吸附力最强，但是同时对其他成分的吸附力同样是较大的，选择性不高。因此综合比较选择HPD-IOO做后续实验。实施例6:上样栀子药液稀释溶剂的选择试验研究采用不同溶剂稀释药液，取10g树脂浸泡于相同量的药液，进行静置吸附比较，结果见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>用低浓度的醇溶液稀释后，树脂的吸附量无明显的变大，所以直接用水稀释上柱既可。实施例7:上样液浓度的选择试验研究树脂的吸附是一个选择吸附的过程，过高的浓度必然影响色素的吸附，而浓度过低必然会使吸附时间延长，从而降低效率。本实验通过流动上样的方法，使用不同浓度的药液上柱(20ml树脂装入30W.6cm柱)。通过检测，以流出液A440二2为上样终点。考察A440在40-80浓度范围内的吸附变化。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注；总上样量以八440*上样体积计上表分析可得，上样液浓度A440应选择在50-70之间。结合各项实验综合得失，选择药液稀释至A440二60上柱。实施例8:洗脱液的选择试验研究以A440为60的水溶液上柱(20ml树脂装入30*1.6cm柱)，计算总上样色素量。分别以500ml不同浓度的乙醇洗脱。计算各洗脱液的色素含量及0D。各上样250ml稀释后药液，色素量404.4mg，0D=2.58，水及不同浓度乙醇洗脱液大量平行试验，结果见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>水、10%、20%、25%、30%乙醇对提取液其它成分的选择性大于栀子黄色素，35%乙醇对两者的选择性较差，而70%、90%、100%的乙醇对两者几乎无选择性。因此选择先用大量水洗脱水溶性成分，接着用25%乙醇洗脱剩余有效成分之后再用高浓度的70%乙醇洗脱栀子黄色素，从而达到精制栀子黄色素的目的。实施例9:洗脱方法的选择试验研究<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>1500mlHPD-100大孔树脂，(走样药液体积约60000ml)，上样完毕后，先用去离子水洗脱树脂吸附水溶性成分，再用25%乙醇(以体积计)冲洗树脂吸附的除栀子黄色素外的剩余成分至洗脱液A238小于0.8，收集水洗脱液及醇洗脱液，接着用70%的乙醇洗脱色素，分段收集合格品(OD小于0.8，合格品药液中含色素108974.25mg，得率在86.6%。25%乙醇洗脱液中含色素4425mg占色素总含量得3.5%)分别经喷雾干燥后得100g左右栀子黄色素和44.8g其他有效成分。本发明产物栀子黄色素是一种天然食用色素，一般为橙黄色粉末或深黄色液体，其主要成分为藏红花素和藏红花酸，是一种罕见的水溶性类胡萝卜素，水溶液为柠檬黄色。其具有以下特点-1.稳定性好、着色力强栀子黄色素耐还原性、耐微生物性好，耐光、耐热，在pH值4一ll范围内颜色基本不变，对金属离子稳定；对淀粉、蛋白质染着效果好。2.安全性好栀子在我国有上千年的应用历史，民间用栀子泡茶饮用，并与麦芽、山楂、菊花一起煎汤作防暑饮料。1998年卫生部公布既是食品又是药品的品种名单，栀子为第一批。中日食用着色剂标准讨论会前不久在北京召开。此次会议的内容是中日双方讨论统一红曲、栀子黄色素的标准，然后共同向联合国粮农组织与世界卫生组织联合食品添加剂专家委员会(JECFA)申报，经该组织评价后，形成国际性的产品质量技术标准。这样就可以使栀子黄在全世界范围内广泛应用。3.具有较高营养栀子黄色素的主要成分为藏红花素和藏红花酸，是一种罕见的水溶性类胡萝卜素，极易被人体吸收，在人体内可以转化为维生素A。可以补充人体维生素的不足，是一种营养型着色剂。4.有保健作用栀子是常用中药，栀子黄有类似栀子的作用，有清热祛火，凉血利胆，降低胆固醇的作用，具有一定的保健功能，是一种集着色、营养、保健多功能为一体的天然植物色素。权利要求1.一种用栀子为原料制备栀子黄色素的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)栀子原药材经切片或粉碎成粗粉，加入8～10倍体积的含水乙醇提取2～3次，每次1.5～2小时；(2)合并提取后液，离心过滤，滤液减压浓缩回收乙醇至药液相对密度为1.05(3)将浓缩后的药液用去离子水稀释至上样药液A440达到60后，上HPD—100型大孔树脂柱，控制上样速度在每小时5～6倍的上柱大孔树脂体积，上样量与上柱大孔树脂体积比为1:1；收集上柱后药液，药液洗脱一倍上柱大孔树脂体积的去离子水后，用体积百分比为25％的含水乙醇洗脱至洗脱液A238小于0.8，收集洗脱液，然后用体积百分比为70％的含水乙醇洗脱洗脱液，分段收集OD值低于0.8的栀子黄色素溶液；(4)将收集的栀子黄色素溶液减压浓缩回收乙醇后，经喷雾干燥得栀子黄色素。2.根据权利要求1所述的用栀子为原料制备栀子黄色素的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，含水乙醇中乙醇的体积百分比为60%。全文摘要本发明公开了一种用栀子为原料制备栀子黄色素的方法，它利用HPD-100型大孔树脂吸附栀子提取液中各成分能力的强弱不同，用特定的速度上样，以不同浓度的乙醇溶液、以不同洗脱速度进行洗冲洗并分段收集冲洗液，先后用去离子水、25％乙醇洗脱，收集洗脱液，以吸光度A238小于0.8为洗脱终点，然后用70％乙醇洗脱栀子黄色素，分段收集以OD低于0.8的栀子黄色素溶液，将栀子黄色素溶液经喷雾干燥制得栀子黄色素成品。提取后栀子药渣可以用作饲料添加剂或肥料。整个工艺涉及技术没有产生固体废渣，没有产生工艺废水，是一种环保型工艺，适合企业生产应用，产品质量好，经济价值高。文档编号A23L1/275GK101411466SQ20081016240公开日2009年4月22日申请日期2008年11月24日优先权日2008年11月24日发明者琪余,周丹英,琪朱,杨苏蓓,钱东伟申请人:浙江省中药研究所有限公司