一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
阅读说明：本技术 一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法 (Preparation method of gardenia yellow pigment with natural antioxidant capacity ) 是由 张远志 尹修权 雷勇 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于食品天然色素技术领域,具体涉及一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法,为提供一种含有天然抗氧化剂的栀子黄色素,避免其发生氧化褪色,本发明提供了一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法,即对经过预处理的栀子果和迷迭香叶进行提取,提取液经过三级过滤后浓缩得到浓缩液,浓缩液与辅料混合后经均质、喷雾干燥得到栀子黄色素,所提取得到的栀子黄色素中包含有迷迭香酸天然抗氧化成分,有效解决了栀子黄色素氧化变质、发生褪色的问题,使其具有高稳定性,存放时间更长；储存更方便,短期内不需要冷冻；无需额外添加抗氧化剂,便于使用；无有机溶剂残留,安全,环保。(The invention belongs to the technical field of food natural pigments, and particularly relates to a preparation method of gardenia yellow pigment with natural antioxidant capacity, which aims to provide the gardenia yellow pigment containing natural antioxidant and avoid oxidation and color fading of the gardenia yellow pigment, the preparation method of the gardenia yellow pigment with natural antioxidant capacity is provided by the invention, namely, preprocessed gardenia fruits and rosemary leaves are extracted, extracting solution is concentrated after three-stage filtration to obtain concentrated solution, the concentrated solution is mixed with auxiliary materials and then is homogenized and spray-dried to obtain the gardenia yellow pigment, the extracted gardenia yellow pigment contains rosmarinic acid natural antioxidant components, the problems of oxidative deterioration and color fading of the gardenia yellow pigment are effectively solved, and the gardenia yellow pigment has high stability and longer storage time; the storage is more convenient, and the freezing is not needed in a short period; no additional antioxidant is needed, so that the use is convenient; no organic solvent residue, safety and environmental protection.)
技术领域
本发明属于食品天然色素技术领域，具体涉及一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法。
背景技术
栀子黄色素是一种呈黄色或橙黄色的天然色素，从茜草科(Rubaceae)植物栀子(Gardeniajasminoides Ellis)果实中经过破碎，用水或乙醇浸提，过滤，浓缩和干燥后得到。栀子黄色素易溶于水，不溶于食用油，pH对其色调几乎无影响，在酸性(pH4-6)和碱性(pH8-11)下均具有较高的稳定性，在碱性环境下其黄色色泽更鲜艳。栀子黄色素通常用作食用色素，其主要着色成分为藏花素(Crocin)和藏花酸(Crocetin)，另外还含有少量环烯醚萜苷、黄酮、绿原酸等成分，栀子黄色素无毒、安全性高，有一定的营养价值和保健功能，在美国、英国、加拿大、挪威和卢森堡等国家均用于食品染色，尤其是在日本，使用量巨大。栀子黄色素的应用范围很广，在日本已广泛应用于蛋卷、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中。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。栀子黄色素的提取主要是采用栀子果，将栀子果经过破碎，用水或乙醇浸提，过滤，浓缩和干燥后得到。但是栀子黄色素稳定性不好，在生产过程、储存过程以及实际应用中，会因为氧化、褐变、降解等因素最终导致产品褪色。在现有栀子黄色素的提取工艺中，主要专注于如何制备得到色调差异的栀子黄色素产品，以满足不同的市场需求，却很少涉及如何改善栀子黄色素氧化变质的问题。
迷迭香是一种天然香料植物，生长季节会散发出一种清香气味。迷迭香中包含有迷迭香酸、鼠尾草酸等抗氧化物质，其中，迷迭香酸和鼠尾草酸是目前公认的抗氧化效果好且安全性高的抗氧化剂，在欧美国家广泛应用。迷迭香酸和鼠尾草酸因为其优异的抗氧化性常用作水溶性色素和脂溶性色素的护色剂，现有技术也存在将迷迭香提取物作为天然色素栀子黄的抗氧化应用，但在实际应用中，操作复杂，需要先将迷迭香提取物进行稀释，然后再添加到栀子黄色素中去，不便于直接使用，更不能从源头上解决色素氧化变质的问题。
针对上述天然色素制备工艺中所存在的不足，有必要提供一种含有天然抗氧化剂的栀子黄色素的制备方法，以试图从源头上解决栀子黄色素氧化变质的问题，从而延长其保质期，避免在使用过程中发生氧化褪色。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的首要目的是提供一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法。
本发明的第二个目的是提供通过上述具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法得到的抗氧化天然色素。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法，包括以下步骤：
S1、对经过预处理的栀子果和迷迭香叶进行提取得到提取液；
S2、提取液经三级过滤后浓缩得到浓缩液；
S3、浓缩液与辅料混合后经均质、喷雾干燥后即得栀子黄色素。
本发明以栀子果和迷迭香叶的混合物为提取原料，经过优化制备工艺后制备得到含有天然抗氧化剂迷迭香酸的水溶性色素栀子黄，从而从源头上解决了栀子黄色素氧化变质、发生褪色的问题，使其在生产过程、储存过程以及实际应用中均具备高稳定性，从而具有更好的实际应用价值。
本发明在提取过程中，优化了过滤的过程，使得在整个过滤的过程中，既可以实现栀子果有效成分的提取率最大化，又能保证迷迭香有效成分和栀子果有效成分充分的相互作用，从而能够保证迷迭香对栀子果的抗氧化作用。
优选的，所述三级过滤包括以下步骤：
S21、一级过滤：对提取液进行压缩板框过滤，得到滤液1和滤渣；
S22、二级过滤：对上述滤渣进行洗脱，得到滤液2；
S23、三级过滤：合并滤液1和滤液2，经布袋抽滤和精密过滤后得到最终的滤液。
一级过滤可以有效除去滤液中的杂质；二级过滤既可以避免栀子黄色素和迷迭香抗氧化成分残留在滤渣中，造成浪费，又可以提高两者的得率；三级过滤为精细化过滤，可以使栀子黄色素和迷迭香抗氧化成分得到进一步的筛选分离，也进一步缩小了栀子黄素色和迷迭香抗氧化成分的粒径，使得两者相互作用增强。经过上述三级过滤，不仅可以使栀子黄色素得到充分、全面的提取，而且可以使栀子黄色素和迷迭香抗氧化成分具有最佳的粒径大小，提高两者之间的接触面积，从而更好的发挥协同作用，使栀子黄色素具有最佳的抗氧化效果，最大程度的提高栀子黄色素的稳定性。
优选的，步骤S22所述洗脱为采用滤渣重量的2-3倍50-70℃的水进行洗脱。
优选的，步骤S23所述布袋抽滤的孔径为300-500目(优选400目)，所述精密过滤的孔径为0.4-0.6μm。
优选的，步骤S1所述提取采用水提取法；所述提取的料水重量比为1:5-7，提取温度为50-70℃，提取时间为3-5h。更优选的，所述料水重量比为1:6，提取温度为60℃，提取时间为4h。
优选的，所述栀子果和迷迭香叶的重量比为4-6:1-3。更优选的，所述栀子果和迷迭香叶的重量比为5:2。
优选的，步骤S3所述辅料包括赋形剂和辅剂。具体的，所述赋形剂为黄糊精，一方面黄糊精有利于栀子黄色素的塑形，便于保存，另一方面黄糊精的颜色与栀子黄色素一致，不会影响栀子黄色素的着色效果；所述辅剂为VE，VE是食品生产中的重要抗氧化剂之一，可以进一步提高栀子黄色素的抗氧化效果；当然，其他可应用于食品色素的辅剂同样适用于本发明。进一步的，往浓缩液中添加黄糊精和VE后加热至50-60℃充分搅拌溶解；所述黄糊精的用量为浓缩液重量的20％，所述VE的用量为浓缩液重量的0.1％。
优选的，所述均质为高压均质3次；第一次均质的压力为20-30Mpa；第二次均质的压力为40-50Mpa；第三次均质的压力为40-50Mpa。
优选的，所述浓缩为将最终得到的滤液浓缩至固形物含量为40％-50％的浓缩液，具体的，所述浓缩采用真空浓缩，真空度为(-0.06)-(-0.09)Mpa，温度为50℃-60℃；更优选的，所述真空度为-0.08Mpa。
优选的，所述喷雾干燥采用喷雾塔进行，喷雾塔的进风温度为155-165℃，出风温度为80-90℃。
优选的，所述喷雾干燥后还包括包装步骤，所述包装为真空包装，具体为充氮气包装，并避光常温储存。
优选的，所述预处理包括烘干和粉粹。
所述烘干为对每年4月至6月收集的新鲜栀子果和备用的迷迭香叶除去杂质后，采用40-60℃的热风进行烘干，烘干至水分含量≤10％。
所述粉粹为对上述经过烘干处理后的栀子果和迷迭香叶混合物进行20-40目筛粉碎处理，具体的，所述粉粹为30目筛粉粹处理。
本发明还提供了通过上述一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法得到的抗氧化天然色素。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法，即对经过预处理的栀子果和迷迭香叶进行提取，提取液经过三级过滤后浓缩得到浓缩液，浓缩液与辅料混合后经均质、喷雾干燥得到栀子黄色素，所提取得到的栀子黄色素中包含有迷迭香酸天然抗氧化成分，有效解决了栀子黄色素氧化变质、发生褪色的问题，使其具有高稳定性，存放时间更长；储存更方便，短期内不需要冷冻；无需额外添加抗氧化剂，便于使用；无有机溶剂残留，安全，环保。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实验例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
(1)烘干：对每年4月至6月收集的新鲜栀子果和备用的迷迭香叶除去杂质后，用40℃的热风进行烘干，烘干至水分含量≤10％；
(2)粉碎：对上述经过烘干处理后的栀子果(500kg)和迷迭香叶(200kg)混合物进行20目筛粉碎处理；
(3)提取：对上述经过粉粹后的物料采用水提取法进行提取，提取的料水重量比为1:5，提取温度为50℃，提取时间为3h；
(4)一级过滤：对上述提取液进行压缩板框过滤，得到滤液1和滤渣，滤液1中含有水溶性天然色素栀子黄和水溶性抗氧化剂迷迭香酸；
(5)二级过滤：用上述滤渣重量2倍的50℃水对滤渣进行洗脱，得到滤液2；
(6)三级过滤：合并滤液1和滤液2，先后经布袋抽滤和精密过滤后得到最终的滤液，布袋的孔径为300目，精密过滤器滤芯的孔径为0.4um；
(7)浓缩：采用真空浓缩法将上述最终得到的滤液浓缩至固形物含量为45％，真空度为-0.06Mpa,温度为50℃，得到浓缩液；
(8)添加辅料：往上述浓缩液中加入重量为浓缩液的20％的黄糊精和0.1％的VE；加热至55℃充分搅拌溶解；
(9)均质：对上述添加辅料后的浓缩液进行三次均质处理，其中，第一次均质的压力为20Mpa；第二次均质的压力为40Mpa；第三次均质的压力为40Mpa；
(10)喷雾干燥：采用喷雾干燥法将上述经过均质处理后的浓缩液干燥至粉末状，喷雾塔的进风温度为155℃，出风温度为80℃；
(11)包装：对上述干燥后的含迷迭香酸的栀子黄色素粉末充氮气包装，并避光常温储存。实施例2一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
(1)烘干：对每年4月至6月收集的新鲜栀子果和备用的迷迭香叶除去杂质后，用60℃的热风进行烘干，烘干至水分含量≤10％；
(2)粉碎：对上述经过烘干处理后的栀子果(500kg)和迷迭香叶(200kg)混合物进行40目筛粉碎处理；
(3)提取：对上述经过粉粹后的物料采用水提取法进行提取，提取的料水重量比为1:7，提取温度为70℃，提取时间为5h；
(4)一级过滤：对上述提取液进行压缩板框过滤，得到滤液1和滤渣，滤液1中含有水溶性天然色素栀子黄和水溶性抗氧化剂迷迭香酸；
(5)二级过滤：用上述滤渣重量3倍的70℃水对滤渣进行洗脱，得到滤液2；
(6)三级过滤：合并滤液1和滤液2，先后经布袋抽滤和精密过滤后得到最终的滤液，布袋的孔径为500目，精密过滤器滤芯的孔径为0.6um；
(7)浓缩：采用真空浓缩法将上述最终得到的滤液浓缩至固形物含量为50％，真空度为-0.09Mpa,温度为60℃，得到浓缩液；
(8)添加辅料：往上述浓缩液中加入重量为浓缩液的20％的黄糊精和0.1％的VE；加热至55℃充分搅拌溶解；
(9)均质：对上述添加辅料后的浓缩液进行三次均质处理，其中，第一次均质的压力为30Mpa；第二次均质的压力为50Mpa；第三次均质的压力为50Mpa；
(10)喷雾干燥：采用喷雾干燥法将上述经过均质处理后的浓缩液干燥至粉末状，喷雾塔的进风温度为165℃，出风温度为90℃；
(11)包装：对上述干燥后的含迷迭香酸的栀子黄色素粉末充氮气包装，并避光常温储存。实施例3一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
(1)烘干：对每年4月至6月收集的新鲜栀子果和备用的迷迭香叶除去杂质后，用50℃的热风进行烘干，烘干至水分含量≤10％；
(2)粉碎：对上述经过烘干处理后的栀子果(500kg)和迷迭香叶(200kg)混合物进行30目筛粉碎处理；
(3)提取：对上述经过粉粹后的物料采用水提取法进行提取，提取的料水重量比为1:6，提取温度为60℃，提取时间为4h；
(4)一级过滤：对上述提取液进行压缩板框过滤，得到滤液1和滤渣，滤液1中含有水溶性天然色素栀子黄和水溶性抗氧化剂迷迭香酸；
(5)二级过滤：用上述滤渣重量2.5倍的60℃水对滤渣进行洗脱，得到滤液2；
(6)三级过滤：合并滤液1和滤液2，先后经布袋抽滤和精密过滤后得到最终的滤液，布袋的孔径为400目，精密过滤器滤芯的孔径为0.5um；
(7)浓缩：采用真空浓缩法将上述最终得到的滤液浓缩至固形物含量为45％，真空度为-0.08Mpa,温度为55℃，得到浓缩液；
(8)添加辅料：往上述浓缩液中加入重量为浓缩液的20％的黄糊精和0.1％的VE；加热至55℃充分搅拌溶解；
(9)均质：对上述添加辅料后的浓缩液进行三次均质处理，其中，第一次均质的压力为25Mpa；第二次均质的压力为45Mpa；第三次均质的压力为45Mpa；
(10)喷雾干燥：采用喷雾干燥法将上述经过均质处理后的浓缩液干燥至粉末状，喷雾塔的进风温度为160℃，出风温度为85℃；
(11)包装：对上述干燥后的含迷迭香酸的栀子黄色素粉末充氮气包装，并避光常温储存。对比例1一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
(1)提取迷迭香抗氧化剂
按照申请号为201510913247.7的专利(一种天然色素护色剂、制备方法及应用)公开的方法从迷迭香中提取得到。
(2)提取栀子黄色素
按照申请号为CN201710632547.7的专利(一种从栀子黄干果中分离不同色调栀子黄的方法)公开的方法从栀子果中提取得到。
(3)将上述提取得到的栀子黄色素和迷迭香抗氧化剂按照5：2的重量比进行混合后得到含有天然抗氧化剂的栀子黄色素。
对比例2一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
对比例2与实施例3的区别在于：对比例2缺少步骤(5)的二级过滤，即单纯将滤液1经三级过滤后进行后续的浓缩。
对比例3一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
对比例3与实施例3的区别在于：对比例3步骤(6)的三级过滤中缺少精密过滤程序。对比例4一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
对比例4与实施例3的区别在于：步骤(6)三级过滤中布袋过滤的孔径为600目。
对比例5一种具备天然抗氧化能力的栀子黄色素的制备方法
对比例5与实施例3的区别在于：栀子果为700kg，而迷迭香叶为100kg。
实验例1栀子黄色素护色效果的稳定性考察
以实施例1-3和对比例1-5中的栀子黄色素产品以及市面上销售的普通天然色素栀子黄色素产品为测试样品，分别添加1.0％(重量百分比)到烘焙原料果酱中，然后分别将上述果酱进行以下处理：60℃培养箱放置7天；紫外灯下放置7天；常温放置14天和0天。实验结束后肉眼观察果酱的褪色情况。
如表1的实验结果所示，各栀子黄色素产品在常温下放置7天均无褪色现象，在60℃下放置7天以及紫外灯下放置7天，对比例1-5以及市售栀子黄色素产品均出现了褪色现象，说明本发明制备得到的栀子黄色素产品稳定性更好。由于对比例1的产品制备过程较为复杂，且不能从源头上抑制栀子黄色素的氧化变质，因此得到的产品的稳定性不如本发明。同时通过对比例2-4也可以看出，三级过滤之间相互配合，从而提取效率和提取粒径等方面确保栀子黄色素和迷迭香抗氧化成分之间具有最佳的协同作用。另外，对比例5也说明，栀子果和迷迭香叶的使用配比也会影响栀子黄色素产品的稳定性，迷迭香叶的用量过少，会导致栀子黄色素的抗氧化能力不足，当然迷迭香叶的用量过多，不仅不会再提升栀子黄色素的抗氧化能力，反而会显著降低栀子黄色素的得率，也会影响最终制得的栀子黄色素产品的着色能力。
表1栀子黄色素护色效果的稳定性试验结果
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。