专利名称：一种水溶性胭脂红酸色淀的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种胭脂红酸，具体涉及一种水溶性胭脂红酸色淀的制备方法。
背景技术：
胭脂红酸是一种蒽醌类天然色素，它主要存在于雌性胭脂虫(Dactylopius coccus costa)(又名"Coccus cacti L.")体内，它以胭脂仙人掌(Nopalea coccinellifem)、梨果仙人掌(Opuntia fidus indica)以及其它的仙人掌类植物为 生，而这些仙人掌一般种植在如墨西哥和中美南美洲的沙漠地区。依据pH值的 不同，胭脂红酸着色剂的颜色范围可以从橙黄到红色再到紫色， 一般通常将胭 脂红酸色素及其衍生物统称为胭脂虫红，该色素被广泛应用于食品和药品领域 中。
胭脂虫干体中色素的提取一般通过水或酒精进行萃取而获得。但是在萃取胭 脂红酸的过程中，昆虫体内的蛋白质和其他可溶于水或酒精的物质也被带出， 从而存在于萃取液中。根据相关报道，胭脂虫红中含有变应原的杂质蛋白质并 且本身是变态反应病中的发病因子AnnAllergyAsthma, 84巻(5)， 549-552， 2000，也就是说胭脂虫蛋白会引发部分人群过敏。
为了解决该过敏性问题，日本三荣源有限公司申请的一系列专利，例如CN 1388821A, EP1318178A1， US2002/0058016公开了一种采用蛋白酶水解并利用 大孔树脂或大孔树脂与膜分离相结合的方法来提纯胭脂红酸并去除胭脂虫蛋白 质。但是由于胭脂红酸产品在不同的pH值条件下其颜色的最大波长波动范围较 广，因此极大的限制了胭脂红酸的应用领域。
胭脂红酸色淀是一种由胭脂红酸与铝离子和钙离子相结合的螯合类色淀化 合物，该色淀是在水相条件下胭脂红酸与铝和^离子反应而得的产物。专利CN 101061185A公开了一种采用40%~80%胭脂红酸和10%~30%非胭脂虫昆虫蛋白
3为原料与铝、钙离子反应而生成非水溶性胭脂红酸色淀的方法。该文献除了提出制备非水溶性胭脂红酸色淀的反应条件外，并没有提供其他关于采用胭脂虫萃取液经简单处理后直接生成水溶性胭脂红酸色淀的内容。
发明内容
本发明所要解决的技术方案是提供一种水溶性胭脂红酸色淀的制备方法，其工艺路线经济、简便，并且制备出的水溶性胭脂红酸不含有潜在的过敏源胭脂虫蛋白。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现一种水溶性胭脂红酸色淀的制备方法，包括如下步骤
(1) 胭脂虫色酸母液的制备
在胭脂虫干体中加入pH为8.5~9的碱液，萃取胭脂虫干体中的胭脂红酸，然后加入水解蛋白酶进行蛋白质水解，调节pH至1-2.5后过滤，然后将滤液通过超滤膜去除分子量大于6000Da的胭脂虫蛋白质；
(2) 色淀化
将上述胭脂虫色酸母液浓縮到胭脂红酸浓度为2wt。/。 5wt。/。时，升温至6(TC-10(TC，加入明矾溶液和氯化钙溶液，保温反应2-4小时后调节pH至l-3，使色淀沉淀并过滤；
(3) 水溶性色淀的生成将上述得到的胭脂红酸色淀滤饼投入温度为2(TC-80'C的热水中，调节pH
至7-10，保温搅拌0.5-2小时，过滤后，干燥。
所述步骤(1)中的碱液为碳酸钠、碳酸氢钠或甘氨酸和氢氧化钠的缓冲溶液，由于提取过程是一种胭脂红酸转化为钠盐的缓步释放过程,采用pH在8.5~9的范围可以加快胭脂红酸的释放速率，减少提取时间；同时又可以使胭脂红酸
在碱性条件分解的情况处于可接受状态，其分解率小于1.5%。
所述步骤(1)中的蛋白酶为中性蛋白酶或动物蛋白水解酶，其pH59，蛋
白质水解条件根据选择的酶的不同而发生变化。
所述步骤(1)中的超滤膜必须能够截留分子量大于6000Da的物质。所述步骤(2)中的胭脂虫色酸母液包括胭脂红色酸干基5wt%-20wt%;和胭脂虫水解蛋白干基5wt%-20wt%。
所述步骤(2)中的胭脂虫色酸与明矾的摩尔比为1: 0.5-5，胭脂虫色酸与氯化钙的摩尔比为1: 0.5-9。
所述步骤(3)中的胭脂红酸色淀滤饼与水的重量比为1: 1-15。
所述步骤(3)中的pH优选为8-9。
所述水溶性胭脂红酸色淀在食品产物、糖果、饮料、药品和化妆品中的应用。
由于胭脂红酸属于羟基蒽醌衍生物，根据其分子结构，属于茜草型羟基蒽醌衍生物，能溶于水、稀酸、稀碱、乙醇、丙二醇，不溶于乙醚或食用油，因此可以采用碱提、醇提、超临界C02萃取三种方式将胭脂虫中的胭脂红酸提取出来。其中超临界C02萃取近几年才提出，相关报道比较少，而且需要特定的实验仪器，因此难以广泛应用。本发明通过一系列的碱提、醇提实验进行对比之后，发现碱提效果优于醇提效果，同时考虑到后续色淀化工序，因此确定采用碱液提取方法进行胭脂红酸的提取。
但是对于胭脂红酸的提取，其影响因素可能还有温度、pH、提取时间，本发明对此进行了正交实验以确定提取工艺的最佳条件。图2为胭脂红酸的pH与胭脂红酸分解率的关系图，从图中可以发现当pH大于IO后，胭脂红酸的分解速率明显增加。
同时本发明还采用膜分子截留量分别为6000Da、 3000Da、 1000Da的膜装
置对胭脂虫酸提取液进行实验，发现直接采用膜分离技术也可以有效的除去分子量大于6000Da的潜在过敏蛋白质；同时根据实验还说明在pH酸性和中性条件下通过膜分离的效果较好，而在碱性条件下由于存在胭脂红酸的分解，因此产品的收率较低(部分分解)，因此说明最佳的使用环境应在中性或弱酸性条件下进行；而且实验所采用的三种膜均能去除分子量大于6000Da的潜在过敏蛋白质。
与专利CN1388821A相比，本发明的胭脂虫色酸母液的制备过程，跳过了吸附处理过程，简化了制备工艺，极大的提高了不含潜在致敏蛋白质的胭脂红
酸产品单位产出率；所制得的产品为含有较多分子量低于6000Da的蛋白质和其他杂质的胭脂红酸母液，其中色酸含量为5%~20%，蛋白质含量为5%~20%。且本发明的色淀化采用的是利用胭脂红酸提取液直接经超滤膜处理的低含量胭脂红酸母液，而专利CN101061185A色淀化采用的是提取液经吸附处理和离子交换处理/膜处理/酸处理后的高含量胭脂红酸母液。本发明采用色酸含量值较低的胭脂红酸母液进行色淀化反应，降低了对胭脂红酸母液的原料要求，从而减少了源头胭脂红酸母液所造成的提纯成本上升和环境污染，同时随着工艺路线的简化，提高了胭脂红酸色淀产品的单位产出。
与专利CN101061185A相比，本发明采用控制色淀反应物浓度(胭脂红酸
色淀滤饼与水的重量比为1: 1-15);pH值范围7 10，优选为8 9;碱液为碳
酸钠、碳酸氢钠、甘氨酸和氢氧化钠的缓冲溶液。优选为甘氨酸和氢氧化钠的缓冲溶液(pH为8.6~9.0)来进行水溶性胭脂红酸色淀的生产。而该专利仅在实施例的说明中有"得到的胭脂红色料其可用于制作胭脂红溶液以及水溶性的胭脂红粉末"的表述，其中的具体实验条件如水溶性色淀生成的pH范围和反应物浓度等都未有提及。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为本发明的化学反应方程式。
图2为本发明的胭脂红酸的pH与胭脂红酸分解率的关系图。
具体实施例方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
6称取胭脂虫干体粉末200g，加入3000mL pH=8.5的碳酸钠溶液，升温至95°C ， 保温1小时，冷却后过100目筛网，并调节pH至6.7，加入中性蛋白酶12g， 在67'C保温6小时后，冷却并调节pH4.9。过滤并将萃取液通过AFC超滤膜。 过膜溶液减压浓縮至1000mL，调节pH至5.6并升温至85'C后加入5%明矾溶 液100g，保温搅拌2小时后加入5%氯化钙溶液40g，继续保温1小时后，冷却。 调节pH至2.4，使色淀沉淀。过滤后，将滤饼投入250mL水中，升温至6(TC, 然后调节pH至9.4，保温1小时，过滤和减压干燥后得到含量为53%，蛋白质 含量为12%，收率为89.58°/。的水溶性胭脂红酸铝色淀，并采用SDS-PAGE分析 方法对其进行蛋白质检测，未有发现含有潜在过敏原蛋白(分子量高于6000Da)。
实施例2
称取胭脂虫干体粉末200g，加入3000mL pH=8.6的甘氨酸和氢氧化钠的缓 冲溶液溶液，升温至10(TC，保温1小时，冷却后过100目筛网，并调节pH至 7.9，加入动物蛋白水解酶10g，在56'C保温6小时后，冷却并调节pH-2.2。过 滤并将萃取液通过AFC超滤膜。过膜溶液减压浓縮至1000mL，调节pH至5.2 并升温至IO(TC后加入5%明矾溶液120g，保温搅拌2小时后加入5%氯化钙溶 液35g，继续保温l小时后，冷却。调节pH至2.1，使色淀沉淀。过滤后，将 滤饼投入250mL水中，升温至8(TC，然后调节pH至8.6，保温1小时，过滤和 减压干燥后得到含量为59%，蛋白质含量为16%，收率为95.37%的水溶性胭脂 红酸铝色淀，并采用SDS-PAGE分析方法对其进行蛋白质检测，未有发现含有 潜在过敏原蛋白(分子量高于6000Da)。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1. 一种水溶性胭脂红酸色淀的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)胭脂虫色酸母液的制备在胭脂虫干体中加入pH为8.5～9的碱液，萃取胭脂虫干体中的胭脂红酸，然后加入水解蛋白酶进行蛋白质水解，调节pH至1-2.5后过滤，然后将滤液通过超滤膜去除分子量大于6000Da的胭脂虫蛋白质；(2)色淀化将上述胭脂虫色酸母液浓缩到胭脂红酸浓度为2wt％～5wt％时，升温至60℃-100℃，加入明矾溶液和氯化钙溶液，保温反应2-4小时后调节pH至1-3，使色淀沉淀并过滤；(3)水溶性色淀的生成将上述得到的胭脂红酸色淀滤饼投入温度为20℃-80℃的热水中，调节pH至7-10，保温搅拌0.5-2小时，过滤后，干燥。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的碱液为碳酸钠、碳酸氢钠或甘氨酸和氢氧化钠的缓冲溶液。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的蛋白 酶为中性蛋白酶或动物蛋白水解酶，其pH^9。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中的超滤 膜必须能够截留分子量大于6000Da的物质。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的胭脂 虫色酸母液包括胭脂红色酸干基5wt%-20wt%;和胭脂虫水解蛋白干基 5wt%-20wt%。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的胭脂 虫色酸与明矾的摩尔比为1: 0.5-5，胭脂虫色酸与氯化钙的摩尔比为1: 0.5-9。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的胭脂 红酸色淀滤饼与水的重量比为1: 1-15。
8. 根据上述权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的pH优选为8-9。
全文摘要
本发明涉及一种水溶性胭脂红酸色淀的制备方法，包括如下步骤(1)胭脂虫色酸母液的制备；(2)色淀化；(3)水溶性色淀的生成。本发明的水溶性胭脂红酸色淀广泛应用于食品产物、糖果、饮料、药品和化妆品中。
文档编号A23L1/27GK101461513SQ200910044869
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者李婧菲, 岐 汪, 艳 秦, 民 顾 申请人:上海染料研究所有限公司