利用汽爆技术提取秸秆色素的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用汽爆技术提取秸秆色素的方法，属于秸秆综合利用技术领域。本发明专利技术由秸秆同时获得高纯度黄酮、类胡萝卜素和叶绿体色素，通过低温高压、汽爆技术、惰性环境、有机溶媒等措施精炼出了高纯度、高质量的上述秸秆色素组份。本发明专利技术在实施时，可以新建，也可以充分利用现有众多的已经或濒临倒闭的造纸制浆企业，在其车间、设备、设施等基础上稍加改造即可进行生产，投入小、周期短、易推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于秸秆综合利用
，具体涉及一种利用汽爆技术提取秸秆色素的方法。
技术介绍
据统计，我国每年可收获各种作物秸秆9亿多吨。这里所述秸秆，包括小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、麻类、大豆、花生、薯类、瓜类等作物及苜蓿、沙打旺等牧草收获籽实后剩余的茎、叶、皮（壳）、蔓藤（秧）等以及甘蔗（渣）、芦苇、竹子等。以秸秆收获时的含水量不同，将秸秆分为以下二类：第一类秸秆，含水率35%以上，比如：瓜秧（含水率在80%以上）、部分玉米品种（含水率50%以上，收获季节仍是绿色）、甘蔗（含水率50%以上）、牧草（含水率70%以上）等；第二类秸秆，含水量35%以下，包括绝大多数的秸秆，如麦草、稻草、玉米、棉花等在收获季节收集的秸秆。秸秆中含有丰富的色素。作物秸秆色素包括叶绿体色素和细胞液色素，前者存在于叶绿体中，与光合作用有关，如叶绿素、叶黄素；后者存在于液泡中，如黄酮类物质（包括花青素、异黄酮等）。秸秆色素主要分布于秸秆的杆、茎、藤、秧、叶、穂等部位。天然色素类化合物的功能价值、作用意义越来越受到人们关注。黄酮是一大类天然色素家族，其最本质的生理功能为抗氧化作用。黄酮类化合物作为功能性成份的作用越来越重要，其对人类的主要作用有：抗肿瘤、抗过敏、抗病毒、增强免疫力、改善心脑血管、调节内分泌、延缓衰老等。黄酮中最为人知的是大豆异黄酮。作物在成熟期时黄酮含量最高，因而作物秸秆是制备黄酮的优良原料。而类胡萝卜素和叶绿体色素在工业上是一种重要的食品和化妆品的着色剂。现有技术中，从秸秆中同时提取黄酮、类胡萝卜素和叶绿体色素还未有可行办法，不能充分发挥秸秆的利用价值。专利技术内容为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种可有效提取秸秆中黄酮类物质以及类胡萝卜素和叶绿体色素的方法。本专利技术的技术方案为：一种利用汽爆技术提取秸秆色素的方法，包括以下步骤：A黄酮的提取A1）秸秆片段置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后加压至1-5MPa，保压20-120分钟后喷放，得秸秆浆状物；A2）将所述秸秆浆状物置于汽爆罐中，加入乙醚，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1-5Mpa，温度为16-20℃，保压20-180分钟后喷放；A3）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醚洗涤滤渣一，洗涤后的乙醚液与滤液一合并，得合并液一；A4）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离，得到分子量介于300-1000道尔顿的黄酮澄清液和分子量大于1000道尔顿的叶绿体色素澄清液；A5）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醚，剩余物用乙醇重复洗涤，经干燥得黄酮成品；B类胡萝卜素的制备B1）蒸发除去所述叶绿体色素澄清液中的溶媒乙醚，剩余物用乙醇重复洗涤后固液分离，得滤渣二和滤液二，滤渣二为类胡萝卜素；B2）滤渣二采用石油醚溶解后，蒸发除去溶媒石油醚，剩余物用石油醚重复洗涤后得类胡萝卜素的石油醚溶液；B3）所述类胡萝卜素的石油醚溶液利用纤维柱层析分离为α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素三种色素，用乙醇-石油醚混合溶剂进行洗脱，3种色素被分别收集在不同时间段的洗脱液中；B4）分别蒸发除去所述三种洗脱液的溶媒乙醇-石油醚混合溶剂，剩余物用乙醇-石油醚混合溶剂重复洗涤，经干燥得到α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素成品；C叶绿体色素的制备C1）蒸发除去步骤B1）所得滤液二中的溶媒，剩余物用乙醇重复洗涤后得叶绿体色素的乙醇溶液；C2）所述叶绿体色素的乙醇溶液利用纤维柱层析分离为叶绿素a、叶绿素b、叶黄素，用乙醇-石油醚混合溶剂进行洗脱，3种色素被分别收集在不同时间段的洗脱液中；C3）分别蒸发除去所述三种洗脱液的溶媒乙醇-石油醚混合溶剂，剩余物用乙醇重复洗涤，经干燥得到叶绿素a、叶绿素b、叶黄素成品。作为优选方案，步骤A1）中所述秸秆片段的获取步骤为：收获新鲜秸秆，去砂石、杂物后用清水洗涤、切成1-3cm的片段。作为优选方案，步骤A1）中秸秆片段加入汽爆罐中的量为汽爆罐容积的5-50%。进一步的，步骤A1）中所述秸秆切段过程隔绝空气，黄酮易被氧化，隔绝空气处理，可以保证黄酮的完整性。进一步的，步骤A2）中加入乙醚体积是秸秆浆状物的1-20倍。作为优选方案，步骤A2）中汽爆罐内温度由惰性气体控制，所述惰性气体的储存罐外设有夹层，夹层内充满低温空气，低温空气控制储存罐内惰性气体温度为16-18℃。采用较低温度以及惰性气体环境目的在于避免色素组份分子的分解、氧化等反应。进一步的，步骤A2）中通入汽爆罐内惰性气体的体积为汽爆罐容积的1-10倍。作为优选方案，步骤B3）中所用乙醇-石油醚混合溶剂中乙醇与石油醚的体积比为（1-3）:（1-9）。作为优选方案，步骤C2）中所用乙醇-石油醚混合溶剂中乙醇与石油醚的体积比为（1-7）:（1-9）。作为优选方案，步骤A5）、C1）、C3）中所述乙醇的体积分数为95%。本专利技术的有益效果为：本专利技术由秸秆同时获得高纯度黄酮、类胡萝卜素和叶绿体色素，通过低温高压、汽爆技术、惰性环境、有机溶媒等措施精炼出了高纯度、高质量的上述秸秆色素组份。本专利技术在实施时，可以新建，也可以充分利用现有众多的已经或频临倒闭的造纸制浆企业，在其车间、设备、设施等基础上稍加改造即可进行生产，投入小、周期短、易推广。具体实施方式实施例1一种利用汽爆技术提取秸秆色素的方法，包括以下步骤：A黄酮的提取A1）玉米秸秆片段置于汽爆罐中，秸秆片段加入量达到罐体容积的15%，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后加压至1.5MPa，保压100分钟后喷放，得秸秆浆状物；装入密封袋，充入惰性气体，置阴凉处存放、备用。步骤A1）中玉米秸秆片段的获取步骤为：在秋季收获新鲜秸秆，去砂石、杂物后用清水洗涤、切成2-3cm的片段，然后移入冷库存放、待用；本品种玉米为饲料型玉米品种，在秋季收获时仍为绿色。由于本专利技术涉及的植物色素具有易氧化的特点，因而要在惰性气体环境中进行制备，以保证色素成份的完整性。步骤A1）利用高压气体在喷放过程中产生的由内而外的冲击力冲破秸秆细胞壁，使秸秆细胞内容物全部“破壁而出”，利于下一步的组分分离及精炼；因为本专利技术需要制备黄酮类产物，而这些成分几乎只存在于细胞内，因而必须破壁。A2）将所述秸秆浆状物置于汽爆罐中，加入8倍体积乙醚，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口，通入惰性气体体积为罐体容积的4倍；然后间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1.5Mpa，温度为16-20℃，保压120分钟后喷放。步骤A2）在汽爆分离过程中采用较低温度以及氮气环境，目的在于避免色素组份分子的分解、氧化等反应；采用高压（通过通入氮气实现）保证了色素类与溶媒的充分接触与溶出。罐内的温度由氮气的温度来控制。氮气的储存罐外设有夹层，内有低温空气，因而储存罐内的氮气温度介于16-18℃。A3）挤浆机挤浆分离，得滤渣一和滤液一，滤液一中即为溶出的色素类、脂类等，滤渣一即为含有淀粉、蛋白质、纤维成份等的浆料；采用3倍乙醚洗涤滤渣一两遍，洗涤后的乙醚液与滤液一合并，得合并液一；滤渣一可进一步分离制备其它组份。A4）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用汽爆技术提取秸秆色素的方法，其特征在于，包括以下步骤：A黄酮的提取 A1）秸秆片段置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后加压至1‑5 MPa，保压20‑120分钟后喷放，得秸秆浆状物；A2）将所述秸秆浆状物置于汽爆罐中，加入乙醚，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1‑5 MPa，温度为16‑20℃，保压20‑180分钟后喷放；A3）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醚洗涤滤渣一，洗涤后的乙醚液与滤液一合并，得合并液一；A4）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离，得到分子量介于300‑1000道尔顿的黄酮澄清液和分子量大于1000道尔顿的叶绿体色素澄清液；A5）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醚，剩余物用乙醇重复洗涤，经干燥得黄酮成品；B类胡萝卜素的制备B1）蒸发除去所述叶绿体色素澄清液中的溶媒乙醚，剩余物用乙醇重复洗涤后固液分离，得滤渣二和滤液二，滤渣二为类胡萝卜素；B2）滤渣二采用石油醚溶解后，蒸发除去溶媒石油醚，剩余物用石油醚重复洗涤后得类胡萝卜素的石油醚溶液；B3）所述类胡萝卜素的石油醚溶液利用纤维柱层析分离为α‑胡萝卜素、β‑胡萝卜素、γ‑胡萝卜素三种色素，用乙醇‑石油醚混合溶剂进行洗脱，3种色素被分别收集在不同时间段的洗脱液中；B4）分别蒸发除去所述三种洗脱液的溶媒乙醇‑石油醚混合溶剂，剩余物用乙醇‑石油醚混合溶剂重复洗涤，经干燥得到α‑胡萝卜素、β‑胡萝卜素、γ‑胡萝卜素成品；C叶绿体色素的制备C1）蒸发除去步骤B1）所得滤液二中的溶媒，剩余物用乙醇重复洗涤后得叶绿体色素的乙醇溶液；C2）所述叶绿体色素的乙醇溶液利用纤维柱层析分离为叶绿素a、叶绿素b、叶黄素，用乙醇‑石油醚混合溶剂进行洗脱，3种色素被分别收集在不同时间段的洗脱液中；C3）分别蒸发除去所述三种洗脱液的溶媒乙醇‑石油醚混合溶剂，剩余物用乙醇重复洗涤，经干燥得到叶绿素a、叶绿素b、叶黄素成品。...

【技术特征摘要】
1.一种利用汽爆技术提取秸秆色素的方法，其特征在于，包括以下步骤：A黄酮的提取A1）秸秆片段置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后加压至1-5MPa，保压20-120分钟后喷放，得秸秆浆状物；A2）将所述秸秆浆状物置于汽爆罐中，加入乙醚，向所述汽爆罐中通入惰性气体将罐内空气排净后封口；然后间歇性地向罐内通入惰性气体，以维持罐内压力为1-5MPa，温度为16-20℃，保压20-180分钟后喷放；A3）固液分离，得滤渣一和滤液一；采用乙醚洗涤滤渣一，洗涤后的乙醚液与滤液一合并，得合并液一；A4）脱除合并液一中的固相颗粒，脱除固相颗粒后的合并液依次经过超滤、反渗透膜分离，得到分子量介于300-1000道尔顿的黄酮澄清液和分子量大于1000道尔顿的叶绿体色素澄清液；A5）蒸发除去所述黄酮澄清液中的溶媒乙醚，剩余物用乙醇重复洗涤，经干燥得黄酮成品；B类胡萝卜素的制备B1）蒸发除去所述叶绿体色素澄清液中的溶媒乙醚，剩余物用乙醇重复洗涤后固液分离，得滤渣二和滤液二，滤渣二为类胡萝卜素；B2）滤渣二采用石油醚溶解后，蒸发除去溶媒石油醚，剩余物用石油醚重复洗涤后得类胡萝卜素的石油醚溶液；B3）所述类胡萝卜素的石油醚溶液利用纤维柱层析分离为α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素三种色素，用乙醇-石油醚混合溶剂进行洗脱，3种色素被分别收集在不同时间段的洗脱液中；B4）分别蒸发除去所述三种洗脱液的溶媒乙醇-石油醚混合溶剂，剩余物用乙醇-石油醚混合溶剂重复洗涤，经干燥得到α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素成品；C叶绿体色素的制备C1）蒸发除去步骤B1）所得滤液二中的溶媒，剩余物用乙醇重复洗涤后得叶绿体色素的乙醇溶液；C2）所述叶绿体色素的乙醇溶液利用纤维柱层析分离为叶绿素a、叶绿素b、叶黄素，用乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹吉祥，
申请(专利权)人：济南米铎碳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37