一种火龙果皮提取原花青素的方法及制得的原花青素与用途

摘要

本发明公开了一种火龙果皮提取原花青素的方法及制得的原花青素与用途，以乙酸提取原花青素，并采用超声波辅助提取，增加了火龙果皮细胞的通透性，从而加速原花青素粗提物从火龙果皮的浆液中向溶剂扩散的速度，缩短浸提时间，增加有效成分的提取率。具有工艺简单、易于操作、提取率高、污染小等优点。原花青素作为抑菌剂的有效成分可用于医药、食品及化妆品领域。

说明书

技术领域

本发明涉及果蔬废弃物的提取物方法，尤其是一种火龙果皮提取原花青素的方法及制得的原花青素与用途。

背景技术

火龙果(Hylocereus undulatus Britt)是仙人掌科、量天尺属植物。火龙果生长的最适温度为25℃-35℃，属于热带、亚热带水果。目前多产于中国海南、广东、广西、福建、云南等省区。火龙果不但具有很高的营养价值，而且生长过程中很少有病虫害，几乎不使用任何农药都可以正常生长。其果皮中含有非常珍贵的营养物质—原花青素。因此，火龙果是一种绿色、环保果品和具有良好功效的保健食品。

火龙果皮提取物原花青素是广泛存在于植物的皮、壳、籽、核、花、叶中的一种多酚化合物。是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂，能溶于水和大多有机溶剂，在总体吸收率上远远领先于其他物质，并且作用的范围是全身的体液。这使得原花青素成为了现在在医学界和营养学界中使用的最强的清除自由基的物质。在结构上，原花青素是由不同数量的儿茶素或表儿茶素结合而成。最简单的原花青素是儿茶素、或表儿茶素、或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体，此外还有三聚体、四聚体等直至十聚体。按聚合度的大小，通常将二～五聚体称为低聚原花青素，将五聚体以上的称为高聚原花青素。实验证明，原花青素的抗自由基氧化能力是维生素E的50倍，维生素C的20倍，并吸收迅速完全，口服20分钟即可达到最高血液浓度，代谢半衰期达7小时之久。许多科学家利用原花青素，已经做了多年的各种临床、化验、毒性和药物动力学的研究。原花青素在热酸条件下能转变成红色的花青素，此性质可用于原花青素的定性和定量分析。花青素是广泛存在于植物花瓣、果实组织中的水溶性色素，结构上与植物体内各种单糖结合形成糖苷，称为花色苷。花青素清除自由基、抗氧化的能力远不及原花青素。

原花青素是现在医学界和营养界不断研究开发的一种极强的体内活性功能因子。目前国内关于原花青素提取方面的报道最多的是用有机溶剂提取，多数选择的有机溶剂有甲醇、乙醇、丙酮或它们的混合溶剂，或者通过酸或碱调节溶液酸碱度，然后用乙醚等有机溶剂萃取滤液中的原花青素。然而此类有机溶剂都易挥发、易燃或易爆、有剧毒。不管是在提取过程中还是所提取的产物都极易对人体产生伤害并对环境产生严重污染。还有一些提取方法如超临界提取法，经济成本较高；发酵提取法，发酵结束后很难祛除微生物形成孢子，造成2次污染的危险；超高压提取法，各方面要求较高，工艺较为复杂。所以对于原花青素提取方法的改良受到极大重视。

目前，由于火龙果的保质期较短，果皮容易腐烂，果皮大多没有得到有效利用，主要作为废弃物被丢弃，成为环境污染源之一。现在已有一些对于原花青素的定性研究，主要集中在食品、医药的应用潜力等方面。

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是人类的一种重要病原菌，有“嗜肉菌”的别称，是革兰氏阳性菌的代表，可引起许多严重感染。金黄色葡萄球菌在自然界中无处不在。因此，食品受到污染的机会很多。美国疾病控制中心报告，由金黄色葡萄球菌引起的感染占第二位，仅次于大肠杆菌。金黄色葡萄球菌肠毒素是个世界性卫生难题。而原花青素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都呈现出了较强的抑菌作用。可以根据这一现象研发一种天然、新型抑菌剂来代替人工合成抑菌剂，从而保障食品的质量与安全。同时为医药领域的抑菌研究提供了一定的实验依据。

人类日常生活中常用的抑菌剂对人身体会产生一定的危害，对细菌而言会产生耐药性。所以天然抑菌剂的开发一直是相关领域的热点之一。天然抑菌剂是指从天然动、植物体或其代谢物中提取出来的具有抑菌活性的物质，和人工合成抑菌剂相比，它们具有资源丰富、生物可降解、吸收性能好等优点。天然抑菌剂是目前及未来不断探索和发展安全高效抑菌剂的重要方向。

现有技术存在以下问题：采用多种有机溶剂的方法提纯火龙果皮原花青素会产生极大毒副作用且产物提取率低，不适宜用于医药、食品、化妆品方面；超临界提取法经济成本较高；发酵提取法发酵结束后很难祛除微生物形成孢子，造成2次污染的危险；超高压提取法要求较高等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种安全、高效、低毒的一种火龙果皮提取原花青素的方法及制得的原花青素与用途。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种火龙果皮提取原花青素的方法，包括以下步骤:

(1)将火龙果皮进行干燥、粉碎、过筛，得到火龙果皮粉末；

(2)称取火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为5-15％的冰乙酸溶液作为提取溶剂，按照料液比火龙果皮粉末质量：冰乙酸溶液体积为1:10，混合震荡均匀，温度40-60℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取10-30min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；

(3)将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入质量百分比浓度为30-50％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；

(4)将(3)中流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；

(5)将(4)中流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得火龙果皮原花青素精制品。

所述步骤(1)为将火龙果皮洗净，剪碎，置于60℃烘箱内烘干至恒重并粉碎，过100目筛。

优选，所述步骤为：称取火龙果皮粉末，以质量百分比浓度10％冰乙酸作为提取溶剂，按照料液比火龙果皮粉末质量：冰乙酸溶液体积为1:10，混合震荡均匀，温度45℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取20min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液。将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，然后通入质量百分比浓度为40％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液。将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，于柱底收集流出液。将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得火龙果皮原花青素精制品。

上述火龙果皮提取原花青素的方法制得的原花青素。

上述火龙果皮提取原花青素的方法制得的原花青素在制备抑菌剂中的用途。

上述火龙果皮提取原花青素的方法制得的原花青素在制备医药产品、食品及化妆品中的应用。

本发明的有益效果是：具有工艺简单、易于操作、提取率高、污染小等优点。选用的是单一的有机溶剂乙酸，易于去除，无残留的毒副作用。从廉价的火龙果皮中提取原花青素，加强火龙果皮的综合利用，变废为宝，提高了火龙果的附加值。本发明原花青素的抑菌效果，为将原花青素应用在抑菌剂中提供了一种新的途径。原花青素作为抑菌剂的有效成分可用于医药、食品及化妆品领域。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明的火龙果皮提取原花青素的方法，取火龙果并将火龙果皮剥离，洗净后剪碎，将火龙果皮置于60℃烘箱中烘干至恒重并粉碎，过100目筛，称取火龙果皮粉，以质量百分比浓度为5-15％的冰乙酸溶液作为提取溶剂，按照料液比火龙果皮粉末质量：冰乙酸溶液体积为1:10，混合震荡均匀，温度40-60℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取10-30min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液。然后采用改良的香草醛-盐酸比色法，测定原花青素的质量浓度。活化强碱性阴离子交换树脂，取一定量处理好的的强碱性阴离子交换树脂装入色谱柱中，将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入质量百分比浓度为30-50％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得火龙果皮原花青素精制品。取少量精制品用水溶解测定其中乙酸含量低于1％。将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得火龙果皮原花青素精制品。

其中，上述方法中提到的改良后的香草醛-盐酸比色法，用此方法配制的显色剂包括：16％盐酸，将16毫升浓盐酸用蒸馏水定容至100毫升；1％香草醛，将1克香草醛用甲醇定容至100毫升。两者1:1均匀混合，现配现用，避光。

其中，上述方法中提到的10％冰乙酸和50％乙醇中的10％和50％为各自的质量分数，料液比1:10为质量/体积比(w/v),即1克材料用10毫升溶剂；上述方法中提到的显色剂-滤液(1:1)为体积/体积比(v/v)，即1毫升显色剂与1毫升滤液混合。

其次，本发明还提供一种火龙果皮提取物原花青素的抑菌效果，此操作包括:取适量火龙果皮提取物原花青素精制品用水溶解，稀释成一定浓度梯度的溶液，分别测定不同浓度下火龙果皮提取物原花青素对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌几种供试菌的抑菌作用。采用牛津杯法，根据抑菌圈的大小来反映抑菌效果的差异,同时采用液体倍比稀释法测定最小抑菌浓度MIC。

本发明的提取剂乙酸，易于去除，无残留的毒副作用。本发明的纯化过程中选用强碱性阴离子交换树脂去除部分醋酸溶液并充分吸附红色的花青素，具有处理效率高、性能稳定、易实现资源化等优点。极大地本发明克服了目前大量实验对于原花青素和花青素的提取没有明显界定，造成测定结果偏高，提取物纯度达不到预期效果的缺陷，本发明的纯化过程中选用的大孔树脂具有良好的吸附效果，有效地除去植物多糖、蛋白等杂质，原花青素的提取纯度高达92％。本发明将火龙果皮原花青素粗提液减压，真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重然后冷冻干燥成粉末，上述纯化过程经过强碱性阴离子交换树脂、大孔吸附树脂和减压真空旋转蒸发浓缩这三重纯化。测得最终火龙果皮原花青素精制品中已完全去除乙醇并且乙酸的残留量低于0.5％，对人体无伤害，对环境无污染。

下述实施例中强碱性阴离子交换树脂为D201，大孔吸附树脂为AB-8。

火龙果皮粉的制备：取火龙果并将火龙果皮剥离，洗净后剪碎，将火龙果皮置于60℃烘箱中烘干至恒重并粉碎，过100目筛，得到火龙果皮粉末。

流出液减压真空旋转蒸发浓缩工艺为：将最终的流出液注入旋转蒸发仪中，在真空度20MPa、温度60℃条件下将液体旋成浸膏状至恒重。

实施例1:

称取20g火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为5％的200ml冰乙酸溶液作为提取溶剂，混合震荡均匀，温度50℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取30min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入200ml质量百分比浓度为50％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得2.17g火龙果皮原花青素精制品。采用香草醛-盐酸比色法测得原花青素含量为10.78％。

实施例2:

称取20g火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为15％的200ml冰乙酸溶液作为提取溶剂，混合震荡均匀，温度40℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取25min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入200ml质量百分比浓度为30％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得2.01g火龙果皮原花青素精制品。采用香草醛-盐酸比色法测得原花青素含量为10.02％。

实施例3:

称取20g火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为10％的200ml冰乙酸溶液作为提取溶剂，混合震荡均匀，温度45℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取20min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入200ml质量百分比浓度为40％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得2.45g火龙果皮原花青素精制品。采用香草醛-盐酸比色法测得原花青素含量为12.2％。

实施例4:

称取20g火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为5％的200ml冰乙酸溶液作为提取溶剂，混合震荡均匀，温度55℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取15min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入200ml质量百分比浓度为50％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得2g火龙果皮原花青素精制品。采用香草醛-盐酸比色法测得原花青素含量为9.95％。

实施例5:

称取20g火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为15％的200ml冰乙酸溶液作为提取溶剂，混合震荡均匀，温度40℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取20min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入200ml质量百分比浓度为30％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得2.324g火龙果皮原花青素精制品。采用香草醛-盐酸比色法测得原花青素含量为11.56％。

实施例6:

称取20g火龙果皮粉末，以质量百分比浓度为10％的200ml冰乙酸溶液作为提取溶剂，混合震荡均匀，温度60℃下，对火龙果皮粉末溶液超声波提取10min，将粗提液以4000r/min离心20min，保留上清液；将上清液以1ml/min流速注入装有强碱性阴离子交换树脂的色谱柱，去除部分乙酸和原花青素在热酸处理下所产生的花青素，然后通入200ml质量百分比浓度为40％乙醇进行洗脱，于柱底收集流出液；将流出液以1ml/min流速注入装有大孔吸附树脂的色谱柱中进行动态吸附，去除植物多糖、蛋白等杂质，于柱底收集流出液；将流出液减压真空旋转蒸发浓缩成浸膏状至恒重，将浸膏状浓缩物冷冻干燥成粉末，制得1.86g火龙果皮原花青素精制品。采用香草醛-盐酸比色法测得原花青素含量为9.25％。

上述6个实施例的产品测得最终火龙果皮原花青素精制品中已完全去除乙醇并且乙酸的残留量低于0.5％。

下面，采用上述实施例3中得到产品对火龙果皮提取物原花青素的抑菌效果进行试验：

本实验涉及以下六个步骤:活化供试菌种、制备培养基、制备菌悬液、配制一定浓度梯度的原花青素溶液、倒平板及涂布菌悬液、采用牛津杯法测定原花青素的抑菌性。

实施例1:选用金黄色葡萄球菌作为抑菌对象

实验过程如下:

制备培养基:根据配方制备肉汤琼脂培养基和牛肉膏蛋白胨固体培养基，灭菌20min。活化供试菌种:将金黄色葡萄球菌取出后转接至肉汤琼脂培养基,反复接种两次，置于37℃恒温培养箱中培养24h。制备菌悬液:分别用接种环挑取一环已活化的金黄色葡萄球菌加入到装有无菌生理盐水的试管中，震荡均匀，制成所需浓度的菌悬液。配制一定浓度梯度的原花青素溶液:将火龙果皮提取物原花青素精制品配制成10mg/ml的水溶液，并稀释成一定浓度梯度的水溶液。倒平板及涂布菌悬液:在超净台上将牛肉膏蛋白胨固体培养基倒入灭菌的培养皿中，每个培养皿倒入10-20ml培养基，待培养基凝固，用移液器分别移取0.1ml菌悬液用三角涂布棒涂布于培养基上。采用牛津杯法测定原花青素的抑菌性:取出灭菌的牛津杯，垂直放于培养基表面，轻轻按压，使其与培养基接触无缝隙。每个平板放6个牛津杯，按照原花青素水溶液浓度的大小，每个牛津杯中注入0.25ml，并用无菌水作对照。然后置于37℃培养箱中培养24h。取出后用游标卡尺测量抑菌圈大小，采用液体倍比稀释法测定最小抑菌浓度MIC，从而分析火龙果皮提取物原花青素的抑菌效果。

实施例2:选用大肠杆菌作为抑菌对象

实验过程如下:

制备培养基:根据配方制备肉汤琼脂培养基和牛肉膏蛋白胨固体培养基，灭菌20min。活化供试菌种:将大肠杆菌取出后转接至肉汤琼脂培养基,反复接种两次，置于37℃恒温培养箱中培养24h。制备菌悬液:分别用接种环挑取一环已活化的大肠杆菌加入到装有无菌生理盐水的试管中，震荡均匀，制成所需浓度的菌悬液。配制一定浓度梯度的原花青素溶液:将火龙果皮提取物原花青素精制品配制成10mg/ml的水溶液，并稀释成一定浓度梯度的水溶液。倒平板及涂布菌悬液:在超净台上将牛肉膏蛋白胨固体培养基倒入灭菌的培养皿中，每个培养皿倒入10-20ml培养基，待培养基凝固，用移液器分别移取0.1ml菌悬液用三角涂布棒涂布于培养基上。采用牛津杯法测定原花青素的抑菌性:取出灭菌的牛津杯，垂直放于培养基表面，轻轻按压，使其与培养基接触无缝隙。每个平板放6个牛津杯，按照原花青素水溶液浓度的大小，每个牛津杯中注入0.25ml，并用无菌水作对照。然后置于37℃培养箱中培养24h。取出后用游标卡尺测量抑菌圈大小，采用液体倍比稀释法测定最小抑菌浓度MIC，从而分析火龙果皮提取物原花青素的抑菌效果。

实施例3:选用枯草芽孢杆菌作为抑菌对象

实验过程如下:

制备培养基:根据配方制备肉汤琼脂培养基和牛肉膏蛋白胨固体培养基，灭菌20min。活化供试菌种:将枯草芽孢杆菌取出后转接至肉汤琼脂培养基,反复接种两次，置于37℃恒温培养箱中培养24h。制备菌悬液:分别用接种环挑取一环已活化的枯草芽孢杆菌加入到装有无菌生理盐水的试管中，震荡均匀，制成所需浓度的菌悬液。配制一定浓度梯度的原花青素溶液:将火龙果皮提取物原花青素精制品配制成10mg/ml的水溶液，并稀释成一定浓度梯度的水溶液。倒平板及涂布菌悬液:在超净台上将牛肉膏蛋白胨固体培养基倒入灭菌的培养皿中，每个培养皿倒入10-20ml培养基，待培养基凝固，用移液器分别移取0.1ml菌悬液用三角涂布棒涂布于培养基上。采用牛津杯法测定原花青素的抑菌性:取出灭菌的牛津杯，垂直放于培养基表面，轻轻按压，使其与培养基接触无缝隙。每个平板放6个牛津杯，按照原花青素水溶液浓度的大小，每个牛津杯中注入0.25ml，并用无菌水作对照。然后置于37℃培养箱中培养24h。取出后用游标卡尺测量抑菌圈大小，采用液体倍比稀释法测定最小抑菌浓度MIC，从而分析火龙果皮提取物原花青素的抑菌效果。

实验结果如表3和表4所示。

表3火龙果皮提取物原花青素抑菌圈直径

表4火龙果皮提取物原花青素最小抑菌浓度(MIC)结果

注:“++”为大量菌生长；“+”为少量菌生长；“-”为无菌生长。

实验结果分析:比较抑菌圈直径大小，火龙果皮提取物原花青素对三种供试菌种的抑菌效果不同，且随着原花青素浓度的增加，对供试菌种的抑菌作用也增大。其中对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最大，其次是大肠杆菌和枯草芽孢菌。

当原花青素浓度为1.6mg/ml时，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌的抑菌圈最大，分别为6.15mm、5.54mm、4.95mm。当原花青素浓度为0.4mg/ml时，金黄色葡萄球菌无生长，即对金黄色葡萄球菌，原花青素的最小抑菌浓度(MIC)为0.4mg/ml；当原花青素浓度为0.8mg/ml时，大肠杆菌无生长，即对大肠杆菌，原花青素的最小抑菌浓度(MIC)为0.8mg/ml；当原花青素浓度为1.0mg/ml时，枯草芽孢杆菌无生长，即对枯草芽孢杆菌，原花青素的最小抑菌浓度(MIC)为1.0mg/ml。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。