專利名稱：脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低聚原花青素的制備方法，特別涉及一種采用高強(qiáng)脈沖電場處理制備低聚原花青素的方法。
背景技術(shù)：
原花青素是黃烷-3-醇單體通過C4-C8或C4-C6位連接成一定聚合度的原花青素分子，其基本單元主要是兒茶素、表兒茶素以及表兒茶素沒食子酸酯等。按聚合度的大小，通常將二-五聚體稱為低聚體(OPC)，將五聚體以上稱為高聚體(PPC)。廣泛存在于葡萄籽、柏樹、松樹、銀杏中，因其特殊的生理活性和功能，在化妝品、革糅等領(lǐng)域有廣泛的用途，其中在醫(yī)藥業(yè)中的應(yīng)用最為突出，醫(yī)藥上原花青素具有抗氧化、止血愈傷、抑菌抗過敏、抗癌變、防止心腦血管疾病的功效。已有實(shí)驗(yàn)證明，OPC的抗自由基氧化能力是維生素E的50倍，維生素C的20倍，是目前國際上公認(rèn)的清除人體內(nèi)自由基最有效的天然抗氧化劑。而高聚原花青素因其分子量較大和位阻效應(yīng)影響了酚羥基的活性，導(dǎo)致其抗氧化活性降低，所以有必要將高聚原花青素降解為低聚原花青素，變廢為寶。目前，原花青素高聚體的降解方法有a.氧化降解法，例如中國發(fā)明專利CN1654463A公開了“一種低聚體原花青素及制備方法和應(yīng)用”，采用濃度為20-60%的雙氧水或氯酸鉀為氧化劑進(jìn)行氧化降解；b.酸或堿降解法，例如中國發(fā)明專利CN101012216A公開了 “一種低聚原花青素的制備方法”，采用酸性樹脂作催化劑，在固定床中進(jìn)行降解反應(yīng)；c.催化氫解法，例如中國發(fā)明專利CN101544703A公開了“金蕎麥高聚原花青素的提取及其催化降解制備低聚原花青素的方法”；d.亞硫酸鹽降解法，例如中國發(fā)明專利CN102432580A公開了 “高聚原花青素的降解方法”，其條件相對溫和。脈沖電場處理技術(shù)是近年來新興的一種食品綠色非熱加工技術(shù)，主要應(yīng)用于食品的滅菌、鈍酶以及目標(biāo)物提取等方面。a.滅菌,例如中國發(fā)明專利CN1354018A公開了“高壓脈沖電場滅菌方法及其裝置”，利用高壓脈沖電場滅菌，在強(qiáng)電磁場力作用下，導(dǎo)致細(xì)胞膜不可逆穿孔極化，菌體死亡；b.催陳，例如中國發(fā)明專利CN1635100A公開了 “一種電磁場加速白蘭地酒橡木陳釀的方法”，將內(nèi)裝待陳釀白蘭地酒的橡木桶置于電磁場中進(jìn)行催陳處理，加速了白蘭地酒的陳釀，縮短陳釀時(shí)間；c.殼聚糖降解，例如中國發(fā)明專利CN101508790A公開了“一種利用脈沖電場制備低分子量殼聚糖的方法”，采用強(qiáng)脈沖電場處理制備低分子量的殼聚糖，大大縮短了反應(yīng)時(shí)間；d.其他，例如中國發(fā)明專利CN1807271A公開了“高壓脈沖電場中填料床去除水中難降解有機(jī)物的方法”，利用高壓脈沖放電去除水中的有機(jī)物。到目前為止尚未見到利用脈沖電場輔助降解高聚原花青素方法的報(bào)道?，F(xiàn)有技術(shù)主要缺點(diǎn)在于(I)氧化降解法，在使用和儲藏過程中不穩(wěn)定、易分解，容易引起酚羥基被氧化成羧基導(dǎo)致產(chǎn)品失活；(2)酸或堿降解法，在操作過程中，酸性溶液或堿性溶液均會對設(shè)備造成腐蝕，污染環(huán)境；
(3)催化氫解法，反應(yīng)要求高，需要高溫高壓，操作不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、操作方便、產(chǎn)品純度高、品質(zhì)穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、對環(huán)境友好、污染少，適合工業(yè)化生產(chǎn)的利用脈沖電場快速降解制備低聚原花青素的方法。本發(fā)明所用的亞硫酸鹽是常用的親核試劑，高聚原花青素的聚合部分C4-C8鍵可以在親核試劑的進(jìn)攻下斷裂，從而達(dá)到降解的目的。在高強(qiáng)脈沖電場作用下，高聚原花青素發(fā)生極化，分子間的氫鍵等被打破，使得高聚原花青素部分展開，利于親核試劑的進(jìn)攻，從而提高原花青素的降解效率。本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法將聚合度大于5的高聚原花青素溶解于6-10體積倍的質(zhì)量百分含量為1-6%的亞硫酸鹽水溶液或亞硫酸氫鹽水溶液中，在40-60°C下，脈沖電場連續(xù)處理3-20ms，然后分離、醇洗脫雜、純化，最后濃縮、干燥得低聚原
花青素。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述的亞硫酸鹽優(yōu)選為亞硫酸鈉，亞硫酸氫鹽優(yōu)選為亞硫酸氫鈉。所述脈沖電場連續(xù)處理的電場場強(qiáng)優(yōu)選為40_60kV/cm，頻率優(yōu)選為100_3000Hz，脈寬優(yōu)選為50-120 μ S，波形為雙極性平方波形。所述的純化為D 101樹脂吸附，首先用2-3倍柱體積蒸餾水洗滌，再用2_4倍柱體積的體積百分比濃度為40-70%的乙醇水溶液洗脫，收集洗脫液。所述的干燥是指將純化后的物料冷凍干燥或噴霧干燥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I)采用脈沖電場法降解高聚原花青素，可縮短化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，具有很好的輔助效果。有利于降低生產(chǎn)成本，且產(chǎn)品純度高，品質(zhì)穩(wěn)定，以滿足日益增長的市場需求；2)脈沖處理過程在較低溫度下進(jìn)行，條件相對溫和，對比于高溫加熱的方法不僅消耗能量少，且不會破壞其活性，對環(huán)境無污染，屬于綠色清潔生產(chǎn)加工。3)工藝過程簡單，實(shí)施過程對設(shè)備要求不高，適用于低聚原花青素的規(guī)?；?、連續(xù)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I將高聚原花青素(聚合度為6. 8)，加入質(zhì)量百分含量為3%的亞硫酸鈉水溶液中，控制高聚原花青素的質(zhì)量濃度為16%，并將溫度控制在50°C，用連續(xù)恒流泵將混合物泵入脈沖電場裝置，同時(shí)調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度為45kV/cm，脈寬50 μ S，脈沖頻率為3kHz，雙極性窄脈沖平方波形，脈沖處理時(shí)間為12ms，冷卻、離心、醇沉除雜、DlOl大孔樹脂吸附、2倍柱體積蒸餾水洗滌、4倍柱體積的體積百分比濃度為40%乙醇水溶液洗脫后收集洗脫液、減壓濃縮、冷凍干燥后得到低聚原花青素，經(jīng)測試，所得原花青素的平均聚合度為3. 29，產(chǎn)率為94%。實(shí)施例2將高聚原花青素(聚合度為8. 2)，加入質(zhì)量百分含量為6%的亞硫酸鈉水溶液，控制高聚原花青素的質(zhì)量濃度為12%，并將溫度控制在50°C，用連續(xù)恒流泵將混合物泵入脈沖電場裝置，同時(shí)調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度為45kV/cm，脈寬80 μ S，脈沖頻率為I. 08kHz，雙極性平方波形，脈沖處理時(shí)間為15ms，冷卻、離心、醇沉除雜、DlOl大孔樹脂吸附、水洗、2倍柱體積的體積百分比濃度為70%乙醇水溶液洗脫后收集洗脫液、減壓濃縮、冷凍干燥得到低聚原花青素，經(jīng)測試，所得原花青素的平均聚合度為2. 47，產(chǎn)率為95%。實(shí)施例3將高聚原花青素(聚合度為8. 2)，加入質(zhì)量百分含量為I %的亞硫酸鈉水溶液，控制高聚原花青素的質(zhì)量濃度為10%，并將溫度控制在40°C，用連續(xù)恒流泵將混合物泵入脈沖電場裝置，同時(shí)調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度為40kV/cm，脈寬100 μ S，脈沖頻率為800Hz，雙極性平方波形，脈沖處理時(shí)間為10ms，冷卻、離心、醇沉除雜、DlOl大孔樹脂吸附、3倍柱體積蒸餾水洗滌、3倍柱體積的體積百分比濃度為60%乙醇水溶液洗脫后收集洗脫液、減壓濃縮、冷凍干燥得到低聚原花青素，經(jīng)測試，所得原花青素的平均聚合度為3. 67，產(chǎn)率為93. 8%。實(shí)施例4將高聚原花青素(聚合度為8. 2)，加入質(zhì)量百分含量為6%的亞硫酸鈉水溶液，控制高聚原花青素的質(zhì)量濃度為10%，并將溫度控制在50°C，用連續(xù)恒流泵將原花青素泵入脈沖電場裝置，同時(shí)調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度為60kV/cm，脈寬120 μ S，脈沖頻率為300Hz，雙極性窄脈沖電場波形，脈沖處理時(shí)間為20ms，冷卻、離心、醇沉除雜、DlOl大孔樹脂吸附、3倍柱體積蒸餾水洗滌、4倍柱體積的體積百分比濃度為50%乙醇水溶液洗脫后收集洗脫液、減壓濃縮、噴霧干燥得到低聚原花青素，經(jīng)測試，所得原花青素的平均聚合度為2. 20，產(chǎn)率為92. 3%。實(shí)施例5將高聚原花青素(聚合度為6. 8)，加入質(zhì)量百分含量為6%的亞硫酸鈉水溶液，控制高聚原花青素的質(zhì)量濃度為10%，并將溫度控制在50°C，用連續(xù)恒流泵將混合物入脈沖電場裝置，同時(shí)調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度為45kV/cm，脈寬80 μ S，脈沖頻率為IOOHz，雙極性平方波形，脈沖處理時(shí)間為3ms，冷卻、離心、醇沉除雜、DlOl大孔樹脂吸附、2倍柱體積蒸餾水洗滌、3倍柱體積的體積百分比濃度為60%乙醇水溶液洗脫后收集洗脫液、減壓濃縮、噴霧干燥得到低聚原花青素，經(jīng)測試，所得原花青素的平均聚合度為3. 59，產(chǎn)率為91. 8 %。上述實(shí)施例采用脈沖電場法制備低聚原花青素，制備時(shí)間短，脈沖時(shí)間為3_20ms，短于常規(guī)化學(xué)法所需要的數(shù)小時(shí)的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間；脈沖電場處理過程在較低溫度下進(jìn)行，對比于高溫加熱的方法，不僅消耗能量小，而且不會破壞其活性。
權(quán)利要求
1.脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法，其特征在于將聚合度大于5的高聚原花青素溶解于6-10體積倍的質(zhì)量百分含量為1-6%的亞硫酸鹽水溶液或亞硫酸氫鹽水溶液中，在40-60°C下，脈沖電場連續(xù)處理3-20ms，然后分離、醇洗脫雜、純化，最后濃縮、干燥得低聚原花青素。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法，其特征在于 所述的亞硫酸鹽為亞硫酸鈉，亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法，其特征在于 所述脈沖電場連續(xù)處理的電場場強(qiáng)為40-60kV/cm，頻率為100-3000HZ，脈寬為50-120 μ S， 波形為雙極性平方波形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法，其特征在于 所述的純化為D 101樹脂吸附，首先用2-3倍柱體積蒸餾水洗滌，再用2-4倍柱體積的體積百分比濃度為40-70 %的乙醇水溶液洗脫，收集洗脫液。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法，其特征在于 所述的干燥是指將純化后的物料冷凍干燥或噴霧干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了脈沖電場強(qiáng)化降解制備低聚原花青素的方法，該方法以高聚原花青素為原料，利用脈沖電場輔助降解制備低聚原花青素。具體是高聚原花青素溶解、添加亞硫酸鹽、脈沖電場處理、分離、醇洗脫雜、純化、濃縮、干燥得低聚原花青素。脈沖電場處理是將高聚原花青素溶液泵入脈沖處理室中進(jìn)行處理，電場強(qiáng)度為40-60kV/cm，脈沖寬度為50-120μs，脈沖頻率為100-3000Hz，脈沖波形為平方波，脈沖處理時(shí)間為3-20ms；本發(fā)明的制備方法可行、電場處理時(shí)間短，實(shí)用性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保、從而拓展了高聚原花青素在藥品、食品、化妝品及保健品領(lǐng)域的應(yīng)用的范圍。
文檔編號C07D311/62GK102924422SQ20121033284
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者曾新安, 趙丹, 孫大文, 韓忠 申請人:華南理工大學(xué)