一种用于纺织染色的水溶性可可色素的提取工艺的制作方法

本发明属于提取，具体为一种用于纺织染色的水溶性可可色素的提取工艺。

背景技术：

1、可可色素是一种天然食用色素，呈巧克力色粉末，溶于水，无臭，味微苦，易吸潮，易溶于水及稀乙醇溶液。其颜色随ph值升高而加深，但色调无影响而较稳定；也耐热、耐光、耐氧化。可可色素对蛋白质及淀粉的染着性较好，特别是对淀粉的着色，远比焦糖色好，在加工和保存过程中很少发生变化。唯ph<4时，会发生沉淀。其主要呈色组分为聚黄酮糖苷。

2、可可色素是一种天然食用色素，是从可可树果实的种子可可豆及外皮中提取出的一种天然色素，具有可可豆本身的颜色，是制作很多食品不可缺少的色素。现已有不少生物提取技术，如cn201510319057.2，公开了一种由可可豆提取可可色素的方法，将可可豆果皮烘干粉碎，用柠檬酸酸洗后再用碳酸钠溶液浸提，提取液上柱用碳酸钠溶液洗柱，洗柱液过滤后浓缩干燥制得可可色素。由于其工艺中使用了大量的酸溶液以及碱溶液，并使用了传统的提取罐提取以及浓缩罐浓缩使得此工艺环境污染大，能耗高；而且产品是收集50％碳酸钠洗柱液，浓缩干燥，导致可可色素成品中含有大量碳酸钠，而且没有脱盐工序，严重影响了可可色素的质量。如cn1028299852a公开了一种由可可豆提取可可色素的方法，碱提酸沉方法，板框过滤除杂后利用树脂吸附原理洗脱收集干燥，此发明树脂再生需要大量酸，碱，水及乙醇，环境污染大，污水处理困难。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供一种用于纺织染色的水溶性可可色素的提取工艺，该工艺可以快速、低能耗、低成本、无污染的从可可豆壳中提取水溶性可可色素，得到的可可色素在纺织染色应用上具有优异的色牢度和上染率，且性能稳定。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种用于纺织染色的水溶性可可色素的提取工艺，包括以下步骤：

4、(1)预处理：在原料可可豆壳中加入纤维素酶和果胶酶，搅拌混合均匀，酶解后，加热至80-90℃，保持10-20min以终止酶反应，再通过过滤和膜分离技术去除未反应的酶和固体杂质，得到酶解后的可可豆壳；

5、(2)高温烘焙：将经过步骤(1)处理后的可可豆壳高温烘焙，烘焙的温度为205-225℃，时间为5-25min；

6、(3)连续逆流提取：将烘焙后的原料浸润后从投料斗投入，以水为溶剂逆流提取，得到提取液；

7、(4)过滤除杂：将提取液粗滤后经陶瓷膜精滤得精滤液，精滤液再经超滤除去大分子杂质，得纯化后滤液；

8、(5)化学改性处理：将所得纯化后滤液与对氨基苯磺酸混合，在酸性条件下进行重氮化反应，在0-5℃下反应2-4h完成重氮化反应，然后缓慢加入非离子型表面活性剂，在室温下进行反应1-2h，经过离心分离得到滤液；

9、(6)纳滤脱盐浓缩：将步骤(5)所得滤液进行纳滤脱盐浓缩得浓缩液；

10、(7)喷雾干燥：将所得浓缩液喷雾干燥，得到水溶性可可色素产品。

11、作为上述方案的进一步改进，一种用于纺织染色的水溶性可可色素的提取工艺，包括以下步骤：

12、(1)预处理：在原料可可豆壳中加入纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶的加入量占可可豆壳质量的0.5-2％，搅拌混合均匀，在ph值4.5-5.5和温度40-50℃的条件下，酶解2-5h，酶解后，加热至80-90℃，保持10-20min以终止酶反应，再通过过滤和膜分离技术去除未反应的酶和固体杂质，得到酶解后的可可豆壳；

13、(2)高温烘焙：将经过步骤(1)处理后的可可豆壳高温烘焙，烘焙的温度为205-225℃，时间为5-25min；

14、(3)连续逆流提取：将烘焙后的原料浸润后从投料斗投入，原料浸润时原料和水的重量比为1：2,以水为溶剂逆流提取，提取时进料量与进水量重量比为1：7，提取温度为80-100℃，提取时间为60-120min，得到提取液；

15、(4)过滤除杂：将提取液粗滤后经陶瓷膜精滤得精滤液，精滤液再经超滤除去大分子杂质，得纯化后滤液；

16、(5)化学改性处理：将所得纯化后滤液与对氨基苯磺酸混合，在酸性条件下进行重氮化反应，在0-5℃下反应2-4h完成重氮化反应，然后缓慢加入非离子型表面活性剂，在室温下进行反应1-2h，经过离心分离得到滤液；

17、(6)纳滤脱盐浓缩：将步骤(5)所得滤液进行纳滤脱盐浓缩得浓缩液；

18、(7)喷雾干燥：将所得浓缩液喷雾干燥，采用压力喷雾干燥机，进气口温度为110-150℃，出气口温度为80-90℃，得到水溶性可可色素产品。

19、该技术方案通过使用纤维素酶和果胶酶对可可豆壳进行酶解，以提高色素的释放效率，而重氮化反应和非离子型表面活性剂的加入，改善色素的水溶性，增强其在水性介质中的稳定性，提高提取效率和色素的纯度，使其更适合于纺织染色领域。

20、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中在ph值5.0和温度40℃的条件下，酶解3h。该技术方案通过精确控制酶解条件，能够更有效地释放色素，提高色素的提取率，同时保持色素的稳定性和水溶性，为纺织染色提供了一种更优质的色素源。

21、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(4)中提取液粗滤为过300目滤布，陶瓷膜精滤为100-300nm的陶瓷膜，超滤除去大分子杂质的超滤膜为100000-300000道尔顿的超滤膜。

22、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(5)中纯化后滤液中的可可色素与对氨基苯磺酸的摩尔比为1:50-70，在ph值4-5的酸性条件下进行重氮化反应。

23、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(5)中纯化后滤液中的可可色素与对氨基苯磺酸的摩尔比为1:50，在ph值5的酸性条件下进行重氮化反应。

24、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(5)重氮化反应是缓慢地将亚硝酸钠溶液滴加到混合滤液中，其用量为1.1-2倍当量。

25、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(5)中非离子型表面活性剂选自聚乙二醇或聚山梨酯类非离子表面活性剂，加入量占滤液总质量的0.1-1％。该技术方案通过非离子型表面活性剂的加入进一步改善了色素的水溶性，通过降低表面张力和增加色素分子与水分子的相互作用，从而提高了色素在水性介质中的分散性和稳定性。

26、作为上述方案的进一步改进，所述步骤(6)中纳滤脱盐浓缩采用100-1000道尔顿的纳滤膜，浓缩至溶液波美度为30-40。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明通过高温烘焙进行美拉德反应不但可以大幅提高收率还使产品可可色素色价更高，还采用了连续逆流提技术进行提取减少了提取溶剂的用量，提高了有效物质的转移率；使用膜设备除杂浓缩处理量大，能耗极低；最显著的是，由连续逆流提取设备与膜设备的组合使用实现了可连续生产，使产品质量稳定性大大提高，适合大规模工业生产；而且本工艺中只使用了水作为提取溶剂，实现了低能耗，真正做到了绿色环保；

28、(2)本发明采用酶解进行预处理，使用纤维素酶和果胶酶混合酶，有助于分解可可豆壳中的细胞壁成分，从而使得色素更容易在后续步骤中被提取出来，也能够分解可可豆壳中的纤维素和果胶等复杂碳水化合物，从而释放出色素分子和其他有价值成分，提高了色素的提取率，酶解联合高温处理可以显著增加可可粉中挥发性物质的种类，并且有助于生成具有坚果和奶油香气的杂环化合物；

29、(3)本发明采用化学改性处理使改性后的可可色素在染色性能上有所提升，具体是，使用重氮盐改性通过在可可色素分子表面引入新的官能团，比如重氮基团，增强了色素分子与水分子的相互作用，从而提高了色素在水中的分散性，增强了其在溶液中的稳定性；采用的对氨基苯磺酸与可可色素分子表面发生反应，形成重氮化物，形成的重氮化物进一步与可可色素分子的表面发生共价接枝，形成稳定的化学键，增强了色素分子与纺织纤维之间的相互作用，提高染色的均匀性和色牢度；但可可色素中主要呈色成分聚黄酮糖苷，具有多个酚羟基，在重氮盐改性其与重氮盐发生偶联反应，破坏聚黄酮糖苷共轭体系，从而改变其表面特性，会影响可可色素的呈色和质量，而本发明在预处理时用混合酶进行酶解，纯化过程可以显著提高聚黄酮糖苷的纯度，减少其他与重氮盐发生反应的杂质，从而降低对共轭体系的潜在破坏，并且选择合适的反应条件，比如在在酸性条件下进行重氮化反应，在0-5℃下反应2-4h完成重氮化反应，以减少重氮盐的分解和避免不必要的副反应，在这种条件下进行重氮化反应，可以生成重氮盐，而不会破坏聚黄酮糖苷的共轭体系。