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一种以越橘属植物的叶为原料制备植物炭黑替代品的方法

花匠小妙招
2024-11-09 22:57

专利名称:一种以越橘属植物的叶为原料制备植物炭黑替代品的方法
技术领域：
本发明涉及一种食品级植物炭黑替代品的制备方法，特别涉及一种以越橘属植物的叶为原料来制备植物炭黑替代品的方法。
背景技术：
植物炭黑是一种在中国使用量较大的天然食品色素。因为植物炭黑的色泽纯正，而且不参与人体代谢，所以一直被认为是一种非常安全的食用色素。但研究发现，在植物炭黑的制备过程中，会带入可观数量的苯并芘，这为植物炭黑在食品领域应用的未来带来了巨大的阴影，因此开发新型的植物炭黑的替代品也成了当务之急。
越橘属(Vaccinium)传统分类归于杜鹃花科，但因本属及其临近属子房下位而被另立为越橘科(Vacciniaceae)。越橘属全属共计约300种以上，主要分布于热带、亚热带和温带，其中马来西亚和印度尼西亚是目前的分布中心，有235种。我国约产65种,南北各地均有分布，并以西南最多。越橘属为常绿或落叶灌木，花冠钟状，子房下位，浆果为黑色、褐色或红色，常有白粉，喜生于酸性土壤中。目前，越橘属植物的利用多局限于浆果部分，例如鲜食浆果、从浆果部分提取色素或者将浆果做成果酱，而对叶的大规模利用不多见。只有在中国江南一带，自古就有用乌饭树叶染制乌米饭的习俗，所得乌米饭黑亮有光泽，且色泽牢固，极受当地人喜爱。
越橘属植物的叶中富含酚类物质，这些内源性的植物多酚在多酚氧化酶的作用下会氧化成褐色至黑色的醌，这些醌以及残存的植物多酚在合适的条件下还会与蛋白质发生多种方式的结合，这种结合会进一步加深最终产物的色泽。
醌和多酚主要是通过疏水作用与蛋白质结合，当疏水作用越强时，多酚或醌分子越能以疏水形式进入蛋白质的疏水袋。另外，多酚与醌都能与蛋白质的极性基(主要是肽基，此外还有胍基、羟基、羰基等)发生两点氢键结合，且当植物多酚聚合度越高时，其与蛋白质的结合越牢固，色泽也越深，最终在着色载体表面形成一种坚固的高分子被膜，此被膜为黑色，有光泽，几乎不溶于水。所得产品经粉碎后，就获得了一种类似于植物炭黑的非水溶性的色素。
当前，对越橘属植物的叶的开发利用的研究，散见于国内的部分期刊及专利中，例如江南大学的王立等在乌饭树叶黑色素的研究中做了许多细致的工作，尝试着确立了乌饭树叶黑色素的提取及定量检测方法(食品工业科技，2005，26 (10):177 180);公开号为CN 1939979A的发明专利申请则首次利用酶制剂结合溶剂的方法提取乌饭树叶中的黑色素，使黑色素收率较传统方法提高了约30%。但这些工作有着明显的改善空间，首先，不论是论文中还是专利中所指明的黑色素都是一种含有大量糖分的黑色膏状物，吸湿性强，另外这种膏状物只有部分溶于水，且色泽呈土褐色。这两点极大地限制了乌饭树叶黑色素的使用空间。从其它越橘属植物的叶中提取的黑色素也遇到同样的问题，这两个问题不解决，无法真正实现越橘属植物的叶的黑色素的产业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以越橘属植物的叶为原料制备植物炭黑替代品的方法，所述方法包括以下步骤:
(I)制备叶发酵液:将越橘属植物的叶浸入去离子水中，所述叶的质量与去离子水的体积之比为1: 2，并将所述叶捣碎，进行充分有氧发酵，直至发酵液颜色逐渐变黑褐色，然后除去残渣，得到乌饭树叶发酵液；
(2)制备着色载体:将大米粉或小麦粉粉碎，然后过200 300目筛，得到着色载体；和
(3)制备植物炭黑替代品:将所述着色载体加入到所述发酵液中，所述着色载体的质量和所述发酵液的体积之比为1: 3，充分混匀，在120°C温度下蒸干至恒重，待冷却至室温后，粉碎至200 300目，得到植物炭黑替代品。
优选地,所述越橘属植物的叶选自蓝莓叶、乌饭树叶中的一种。
优选地·，所述越橘属植物的叶为4 5月份所采摘的鲜叶。
优选地，使用组织捣碎机在不超过42°C温度下将去离子水中的所述叶捣碎。
优选地，所述有氧发酵是将捣碎过的混合物转移至反应釜中，不断搅拌，并在37°C下持续通入空气3小时。
越橘属植物的叶中富含多酚类物质，植物多酚在多酚氧化酶的作用下氧化成褐色的醌，而醌在自身聚合或者与蛋白质结合的过程中，颜色会逐渐加深直至变成纯黑色。同时，越橘属植物的叶经发酵后所得到的黑色发酵液能够与含蛋白质的大米粉和/或小麦粉相结合，形成一种坚固的高分子被膜，此被膜为黑色，有光泽，几乎不溶于水。本发明所提供的制备植物炭黑替代品的方法正是利用这些特性，让大米粉和/或小麦粉承担着色载体的作用，从而制得一种高产率的天然食用黑色素。最好使用在4月份和5月份采摘的越橘属植物的鲜叶，也就是说采摘下越橘属植物的叶后立即进行捣碎和发酵。其中，捣碎可以在组织捣碎机中进行，即将越橘属植物的叶和去离子水的混合物放置在组织捣碎机中进行捣碎，并且该捣碎过程最好在不超过42°C的温度下进行，以防止破坏越橘属植物的叶中的多酚类物质。越橘属植物的叶的发酵为有氧发酵，可以根据具体的装液量来确定搅拌的转速和通气量。在发酵液的颜色逐渐变黑后即可终止发酵，然后除去残渣(例如通过离心或过滤)，得到越橘属植物的叶的发酵液。
在本发明的制备方法中，可以作为着色载体的大米粉和小麦粉可以是任意一种符合国家标准的市售的大米粉和小麦粉。按照一定的质量体积比将过200 300目筛的大米粉和/或小麦粉加入到越橘属植物的叶的发酵液中，并使二者混合均匀，即大米粉和/或小麦粉的表面完全被染黑，可以通过搅拌来加速它们的混合。混合均匀后将混合物蒸干至蒸干物的重量恒定，最后将该蒸干物冷却至室温并粉碎，即得到本发明的植物炭黑替代品。
通过本发明的方法所得到的植物炭黑替代品的色泽黑亮，几乎不溶于水，成粉末状。该植物炭黑替代品与植物炭黑的物理特性几乎相同，可以成为植物炭黑的理想替代品。
本发明所提供的以越橘属植物的叶为原料制备植物炭黑替代品的方法具有以下优点:
(I)由于直接采用新鲜的越橘属植物的叶作为原料，因此可以有效地利用叶自身细胞中所含的多酚氧化酶来加快黑色素的形成。既可以节省额外添加多酚氧化酶的成本，又可以节省为干燥鲜叶所带来的能耗成本。同时，越橘属植物在中国的山区分布广泛，来源充足。使用越橘属植物作为原料，可以大大降低生产成本。
(2)由于本发明的方法利用了越橘属植物的叶的发酵液中的黑色物质能够与大米粉和小麦粉牢固结合的特性，让大米粉和/或小麦粉作为着色载体。这样制得的植物炭黑替代品的产率就能获得极大的提高，为其替代植物炭黑在经济成本上扫清障碍。
(3)本发明的方法通过使用大米粉和/或小麦粉充当载体，有效地解决了以往乌饭树等越橘属植物的叶的黑色素的吸潮、成膏状的缺陷，因此为本发明的植物炭黑替代品的储存运输和使用带来了极大的便利。
(4)由于本发明的方法不使用任何有机溶剂和试剂，完全采用纯天然的原料，基本可以杜绝苯并芘的产生。因此本发明的植物炭黑替代品具有极高的安全性。
具体实施方式
为使贵审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1
取IKg采自4月份的乌饭树鲜叶，加去离子水2L，用组织捣碎机将其捣碎，捣碎过程中防止局部温度超过42°C。转移至IOL的三口烧瓶中，水浴约37°C，边搅拌边泵入一定量的空气流，3小时后，过滤除去渣叶，所得滤液约2.2L，转移至合适容量之常用高压锅内，力口Λ 0.33Kg过300目筛后的大米粉，充分搅拌直至米粉表面完全染黑，开始加热至120°C，蒸干水分。米粉熟透后，待冷至室温，粉碎至200 300目，即得植物炭黑替代品，色泽黑亮，有光泽，流动性好，几乎不溶于水，与植物炭黑物理性质基本相同。此实施例中，Ikg鲜叶经过完全发酵所得黑色素，不经着色载体结合，在120°C条件下烘干只能制得约0.012kg的黑色素，但经着色载体结合后，其最终可制得约为0.29kg的黑色素，产量可提高24倍。
实施例2
取IKg采自5月份的蓝莓鲜叶，加去离子水2L，用组织捣碎机将其捣碎，捣碎过程中防止局部温度超过42°C。转移至IOL的反应釜中，水浴约37°C，边搅拌边泵入一定量的空气流，3小时后，过滤除去渣叶，所得滤液约2.2L，转移至合适容量之常用高压锅内，加入
0.33Kg过200 300目筛后的市售小麦粉，充分搅拌直至小麦粉表面完全染黑，开始加热至120°C蒸干水分。小麦粉熟透后，待冷至室温，粉碎至200 300目，即得植物炭黑替代品，色泽黑亮，有光泽，流动性好，几乎不溶于水，与植物炭黑物理性质基本相同。此实施例中，Ikg鲜叶经过完全发酵所得黑色素，不经着色载体结合，在120°C条件下烘干只能制得约0.0llkg的黑色素，但经着色载体结合后，其最终可制得约为0.28kg的黑色素，产量可提闻25倍ο
实施例3
分别用植物炭黑及植物炭黑替代品制作巧克力饼干的实施例。取面粉500g两份，一份添加植物炭黑20g，另一份添加植物炭黑替代品20g，其他配料以相同的配方添加，经特定工序后，制得两份巧克力饼干。以十四人的评价小组进行感官评价，每人按感官评价程序随机品尝两种巧克力饼干，然后按感观相似度打分，其中完全一致打100分，基本一致打80分，口味相同但外观差别较大以及外观相同但口味相差较大打50分，差别很大打O分，可取中间分，评价结果为:100分3个；90 99分7个；80 89分3个；50 79分I个，
O 50分O个，基本一致的比例为92.9%，从以上数据可认为在巧克力饼干配方中，植物炭黑替代品基本可替代植物炭黑。
实施例4
分别用植物炭黑及植物炭黑替代品制作黑色糖果的实施例。按相同的糖果制作配方，称取两份糖果原辅料，一份添加5.0g/kg的植物炭黑,另一份添加5.0g/kg的植物炭黑替代品，经特定工序后，制得两份黑色糖果。以十四人的评价小组进行感官评价，每人按感官评价程序随机品尝两种巧克力饼干，然后按感观相似度打分，其中完全一致打100分，基本一致打80分，口味相同但外观差别较大以及外观相同但口味相差较大打50分，差别很大打O分，可取中间分，评价结果为:100分4个；90 99分7个；80 89分3个；50 79分O个，O 50分O个，基本一致的比例为100%，从以上数据可认为在黑色糖果配方中，植物炭黑替代品基本可替代植物炭黑。
实施例5
植物炭黑及植物炭黑替代品的水溶解实验实例。称取植物炭黑及植物炭黑替代品各lg，分别置于IOOml容量瓶中，先用约50ml蒸馏水浸泡，并在室温下用49kHz的超声波超声3分钟，然后用蒸馏水定容至刻度，摇匀，过滤，取滤液，在200 700nm波长范围内扫描光谱，以蒸馏水为空白对照，经图谱比对发现，植物炭黑的水浸泡液在200 700nm波长范围内基本没有明显吸收峰，而植物炭黑替代品的水浸泡液在200 700nm波长范围内也没有明显吸收峰，说明两者都基本不溶于蒸馏水。因此，本发明的方法通过使用大米粉和/或小麦粉充当载体，有效地解决了以往乌饭树等越橘属植物的叶的黑色素的吸潮、成膏状的缺陷，因此为本发明的植物炭黑替代品的储存运输和使用带来了极大的便利。
需要声明的是，上述
发明内容
及具体实施方式
意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求
书为准。
权利要求
1.一种以越橘属植物的叶为原料制备植物炭黑替代品的方法，所述方法包括以下步骤: (1)制备叶发酵液:将越橘属植物的叶浸入去离子水中，所述叶的质量与去离子水的体积之比为1: 2，并将所述叶捣碎，进行充分有氧发酵，直至发酵液颜色逐渐变黑褐色，然后除去残渣，得到所述越橘属植物的叶的发酵液；其中，所述越橘属植物的叶选自蓝莓叶或乌饭树叶；使用组织捣碎机在不超过42°C的温度下将去离子水中的所述叶捣碎； (2)制备着色载体:将大米粉或小麦粉过200 300目筛，得到着色载体；和 (3)制备植物炭黑替代品:将所述着色载体加入到所述发酵液中，所述着色载体的质量和所述发酵液的体积之比为1: 3，充分混匀，在120°C温度下蒸干至恒重，待冷却至室温后，粉碎至200 300目，得到植物炭黑替代品。
2.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述越橘属植物的叶为4 5月份所采摘的鲜叶。
3.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于，所述有氧发酵是将捣碎过的混合物转移至反应釜中，不断搅拌，并在37 °C下持续通入空气3小时。
专利摘要
本发明提供了一种以越橘属植物的叶为原料制备植物炭黑替代品的方法，该方法包括以下步骤(1)将越橘属植物的叶浸入去离子水中，所述叶的质量与去离子水的体积之比为1∶2，并将所述叶捣碎，进行充分有氧发酵，直至发酵液颜色逐渐变黑褐色，然后除去残渣，得到乌饭树叶发酵液；(2)将大米粉或小麦粉粉碎，然后过200～300目筛，得到着色载体；和(3)将所述着色载体加入到所述发酵液中，所述着色载体的质量和所述发酵液的体积之比为1∶3，充分混匀，在120℃温度下蒸干至恒重，待冷却至室温后，粉碎至200～300目，得到植物炭黑替代品。本发明的方法工艺简单，得到的植物炭黑替代品安全性高。
文档编号C12P1/00GKCN102399824 B发布类型授权专利申请号CN 201010279537
公开日2013年8月7日申请日期2010年9月13日
发明者魏国华, 邵斌, 许新德申请人:浙江医药股份有限公司新昌制药厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (5), 非专利引用 (1),