專利名稱：一種水溶性胭脂紅酸色淀的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種胭脂紅酸，具體涉及一種水溶性胭脂紅酸色淀的制備方法。
背景技術：
胭脂紅酸是一種蒽醌類天然色素，它主要存在于雌性胭脂蟲(Dactylopius coccus costa)(又名"Coccus cacti L.")體內，它以胭脂仙人掌(Nopalea coccinellifem)、梨果仙人掌(Opuntia fidus indica)以及其它的仙人掌類植物為 生，而這些仙人掌一般種植在如墨西哥和中美南美洲的沙漠地區。依據pH值的 不同，胭脂紅酸著色劑的顏色范圍可以從橙黃到紅色再到紫色， 一般通常將胭 脂紅酸色素及其衍生物統稱為胭脂蟲紅，該色素被廣泛應用于食品和藥品領域 中。
胭脂蟲干體中色素的提取一般通過水或酒精進行萃取而獲得。但是在萃取胭 脂紅酸的過程中，昆蟲體內的蛋白質和其他可溶于水或酒精的物質也被帶出， 從而存在于萃取液中。根據相關報道，胭脂蟲紅中含有變應原的雜質蛋白質并 且本身是變態反應病中的發病因子AnnAllergyAsthma, 84巻(5)， 549-552， 2000，也就是說胭脂蟲蛋白會引發部分人群過敏。
為了解決該過敏性問題，日本三榮源有限公司申請的一系列專利，例如CN 1388821A, EP1318178A1， US2002/0058016公開了一種采用蛋白酶水解并利用 大孔樹脂或大孔樹脂與膜分離相結合的方法來提純胭脂紅酸并去除胭脂蟲蛋白 質。但是由于胭脂紅酸產品在不同的pH值條件下其顏色的最大波長波動范圍較 廣，因此極大的限制了胭脂紅酸的應用領域。
胭脂紅酸色淀是一種由胭脂紅酸與鋁離子和鈣離子相結合的螯合類色淀化 合物，該色淀是在水相條件下胭脂紅酸與鋁和^離子反應而得的產物。專利CN 101061185A公開了一種采用40%~80%胭脂紅酸和10%~30%非胭脂蟲昆蟲蛋白
3為原料與鋁、鈣離子反應而生成非水溶性胭脂紅酸色淀的方法。該文獻除了提出制備非水溶性胭脂紅酸色淀的反應條件外，并沒有提供其他關于采用胭脂蟲萃取液經簡單處理后直接生成水溶性胭脂紅酸色淀的內容。
發明內容
本發明所要解決的技術方案是提供一種水溶性胭脂紅酸色淀的制備方法，其工藝路線經濟、簡便，并且制備出的水溶性胭脂紅酸不含有潛在的過敏源胭脂蟲蛋白。
為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案來實現一種水溶性胭脂紅酸色淀的制備方法，包括如下步驟
(1) 胭脂蟲色酸母液的制備
在胭脂蟲干體中加入pH為8.5~9的堿液，萃取胭脂蟲干體中的胭脂紅酸，然后加入水解蛋白酶進行蛋白質水解，調節pH至1-2.5后過濾，然后將濾液通過超濾膜去除分子量大于6000Da的胭脂蟲蛋白質；
(2) 色淀化
將上述胭脂蟲色酸母液濃縮到胭脂紅酸濃度為2wt。/。 5wt。/。時，升溫至6(TC-10(TC，加入明礬溶液和氯化鈣溶液，保溫反應2-4小時后調節pH至l-3，使色淀沉淀并過濾；
(3) 水溶性色淀的生成將上述得到的胭脂紅酸色淀濾餅投入溫度為2(TC-80'C的熱水中，調節pH
至7-10，保溫攪拌0.5-2小時，過濾后，干燥。
所述步驟(1)中的堿液為碳酸鈉、碳酸氫鈉或甘氨酸和氫氧化鈉的緩沖溶液，由于提取過程是一種胭脂紅酸轉化為鈉鹽的緩步釋放過程,采用pH在8.5~9的范圍可以加快胭脂紅酸的釋放速率，減少提取時間；同時又可以使胭脂紅酸
在堿性條件分解的情況處于可接受狀態，其分解率小于1.5%。
所述步驟(1)中的蛋白酶為中性蛋白酶或動物蛋白水解酶，其pH59，蛋
白質水解條件根據選擇的酶的不同而發生變化。
所述步驟(1)中的超濾膜必須能夠截留分子量大于6000Da的物質。所述步驟(2)中的胭脂蟲色酸母液包括胭脂紅色酸干基5wt%-20wt%;和胭脂蟲水解蛋白干基5wt%-20wt%。
所述步驟(2)中的胭脂蟲色酸與明礬的摩爾比為1: 0.5-5，胭脂蟲色酸與氯化鈣的摩爾比為1: 0.5-9。
所述步驟(3)中的胭脂紅酸色淀濾餅與水的重量比為1: 1-15。
所述步驟(3)中的pH優選為8-9。
所述水溶性胭脂紅酸色淀在食品產物、糖果、飲料、藥品和化妝品中的應用。
由于胭脂紅酸屬于羥基蒽醌衍生物，根據其分子結構，屬于茜草型羥基蒽醌衍生物，能溶于水、稀酸、稀堿、乙醇、丙二醇，不溶于乙醚或食用油，因此可以采用堿提、醇提、超臨界C02萃取三種方式將胭脂蟲中的胭脂紅酸提取出來。其中超臨界C02萃取近幾年才提出，相關報道比較少，而且需要特定的實驗儀器，因此難以廣泛應用。本發明通過一系列的堿提、醇提實驗進行對比之后，發現堿提效果優于醇提效果，同時考慮到后續色淀化工序，因此確定采用堿液提取方法進行胭脂紅酸的提取。
但是對于胭脂紅酸的提取，其影響因素可能還有溫度、pH、提取時間，本發明對此進行了正交實驗以確定提取工藝的最佳條件。圖2為胭脂紅酸的pH與胭脂紅酸分解率的關系圖，從圖中可以發現當pH大于IO后，胭脂紅酸的分解速率明顯增加。
同時本發明還采用膜分子截留量分別為6000Da、 3000Da、 1000Da的膜裝
置對胭脂蟲酸提取液進行實驗，發現直接采用膜分離技術也可以有效的除去分子量大于6000Da的潛在過敏蛋白質；同時根據實驗還說明在pH酸性和中性條件下通過膜分離的效果較好，而在堿性條件下由于存在胭脂紅酸的分解，因此產品的收率較低(部分分解)，因此說明最佳的使用環境應在中性或弱酸性條件下進行；而且實驗所采用的三種膜均能去除分子量大于6000Da的潛在過敏蛋白質。
與專利CN1388821A相比，本發明的胭脂蟲色酸母液的制備過程，跳過了吸附處理過程，簡化了制備工藝，極大的提高了不含潛在致敏蛋白質的胭脂紅
酸產品單位產出率；所制得的產品為含有較多分子量低于6000Da的蛋白質和其他雜質的胭脂紅酸母液，其中色酸含量為5%~20%，蛋白質含量為5%~20%。且本發明的色淀化采用的是利用胭脂紅酸提取液直接經超濾膜處理的低含量胭脂紅酸母液，而專利CN101061185A色淀化采用的是提取液經吸附處理和離子交換處理/膜處理/酸處理后的高含量胭脂紅酸母液。本發明采用色酸含量值較低的胭脂紅酸母液進行色淀化反應，降低了對胭脂紅酸母液的原料要求，從而減少了源頭胭脂紅酸母液所造成的提純成本上升和環境污染，同時隨著工藝路線的簡化，提高了胭脂紅酸色淀產品的單位產出。
與專利CN101061185A相比，本發明采用控制色淀反應物濃度(胭脂紅酸
色淀濾餅與水的重量比為1: 1-15);pH值范圍7 10，優選為8 9;堿液為碳
酸鈉、碳酸氫鈉、甘氨酸和氫氧化鈉的緩沖溶液。優選為甘氨酸和氫氧化鈉的緩沖溶液(pH為8.6~9.0)來進行水溶性胭脂紅酸色淀的生產。而該專利僅在實施例的說明中有"得到的胭脂紅色料其可用于制作胭脂紅溶液以及水溶性的胭脂紅粉末"的表述，其中的具體實驗條件如水溶性色淀生成的pH范圍和反應物濃度等都未有提及。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。
圖1為本發明的化學反應方程式。
圖2為本發明的胭脂紅酸的pH與胭脂紅酸分解率的關系圖。
具體實施例方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
實施例1
6稱取胭脂蟲干體粉末200g，加入3000mL pH=8.5的碳酸鈉溶液，升溫至95°C ， 保溫1小時，冷卻后過100目篩網，并調節pH至6.7，加入中性蛋白酶12g， 在67'C保溫6小時后，冷卻并調節pH4.9。過濾并將萃取液通過AFC超濾膜。 過膜溶液減壓濃縮至1000mL，調節pH至5.6并升溫至85'C后加入5%明礬溶 液100g，保溫攪拌2小時后加入5%氯化鈣溶液40g，繼續保溫1小時后，冷卻。 調節pH至2.4，使色淀沉淀。過濾后，將濾餅投入250mL水中，升溫至6(TC, 然后調節pH至9.4，保溫1小時，過濾和減壓干燥后得到含量為53%，蛋白質 含量為12%，收率為89.58°/。的水溶性胭脂紅酸鋁色淀，并采用SDS-PAGE分析 方法對其進行蛋白質檢測，未有發現含有潛在過敏原蛋白(分子量高于6000Da)。
實施例2
稱取胭脂蟲干體粉末200g，加入3000mL pH=8.6的甘氨酸和氫氧化鈉的緩 沖溶液溶液，升溫至10(TC，保溫1小時，冷卻后過100目篩網，并調節pH至 7.9，加入動物蛋白水解酶10g，在56'C保溫6小時后，冷卻并調節pH-2.2。過 濾并將萃取液通過AFC超濾膜。過膜溶液減壓濃縮至1000mL，調節pH至5.2 并升溫至IO(TC后加入5%明礬溶液120g，保溫攪拌2小時后加入5%氯化鈣溶 液35g，繼續保溫l小時后，冷卻。調節pH至2.1，使色淀沉淀。過濾后，將 濾餅投入250mL水中，升溫至8(TC，然后調節pH至8.6，保溫1小時，過濾和 減壓干燥后得到含量為59%，蛋白質含量為16%，收率為95.37%的水溶性胭脂 紅酸鋁色淀，并采用SDS-PAGE分析方法對其進行蛋白質檢測，未有發現含有 潛在過敏原蛋白(分子量高于6000Da)。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業 的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中 描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明 還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本 發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1. 一種水溶性胭脂紅酸色淀的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)胭脂蟲色酸母液的制備在胭脂蟲干體中加入pH為8.5～9的堿液，萃取胭脂蟲干體中的胭脂紅酸，然后加入水解蛋白酶進行蛋白質水解，調節pH至1-2.5后過濾，然后將濾液通過超濾膜去除分子量大于6000Da的胭脂蟲蛋白質；(2)色淀化將上述胭脂蟲色酸母液濃縮到胭脂紅酸濃度為2wt％～5wt％時，升溫至60℃-100℃，加入明礬溶液和氯化鈣溶液，保溫反應2-4小時后調節pH至1-3，使色淀沉淀并過濾；(3)水溶性色淀的生成將上述得到的胭脂紅酸色淀濾餅投入溫度為20℃-80℃的熱水中，調節pH至7-10，保溫攪拌0.5-2小時，過濾后，干燥。
2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的堿液為碳酸鈉、碳酸氫鈉或甘氨酸和氫氧化鈉的緩沖溶液。
3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的蛋白 酶為中性蛋白酶或動物蛋白水解酶，其pH^9。
4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的超濾 膜必須能夠截留分子量大于6000Da的物質。
5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的胭脂 蟲色酸母液包括胭脂紅色酸干基5wt%-20wt%;和胭脂蟲水解蛋白干基 5wt%-20wt%。
6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的胭脂 蟲色酸與明礬的摩爾比為1: 0.5-5，胭脂蟲色酸與氯化鈣的摩爾比為1: 0.5-9。
7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的胭脂 紅酸色淀濾餅與水的重量比為1: 1-15。
8. 根據上述權利要求1-7任一項所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的pH優選為8-9。
全文摘要
本發明涉及一種水溶性胭脂紅酸色淀的制備方法，包括如下步驟(1)胭脂蟲色酸母液的制備；(2)色淀化；(3)水溶性色淀的生成。本發明的水溶性胭脂紅酸色淀廣泛應用于食品產物、糖果、飲料、藥品和化妝品中。
文檔編號A23L1/27GK101461513SQ200910044869
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月5日 優先權日2009年1月5日
發明者李婧菲, 岐 汪, 艷 秦, 民 顧 申請人:上海染料研究所有限公司