食品功效组分提取与功能食品创制

1、核心技术介绍：

针对果蔬、谷物等食品与海产品中植物化学素（天然食用色素、黄酮等）提取效率低、稳定性差、分离纯化难、制备量少等共性技术难题，综合运用高压低温提取、多维色谱分离技术系统开展以天然食用色素花色苷、黄酮等为代表的植物化学素的高效提取与精准制备研究，实现了低温条件下食品中植物化学素全组分连续化提取，解决了因温度过高导致的植物化学素失稳失活等技术问题，达到低温条件下植物化学素提取保留完整性达90%以上的高效连续提取效果，获得的天然食用色素与黄酮单体纯度达95%以上。目前该技术国际领先。项目完成人进一步与国内植物化学素龙头企业合作，联合研发了国内唯一的集成高压差低温提取、分离、浓缩一体化的成套装备—高效高压差低温连续式提取分离浓缩技术（HHLSE）及成套装备，革命性地将天然植物提取生产方式由批次式变为连续式，实现了对物料成分低温状态下的原生态保留，填补了天然动植物全过程低温提取技术及设备的空白。项目完成人团队在植物化学素分离纯化及其调控糖脂代谢、缓解氧化应激、保护肝脏损伤等领域累计申请发明专利40余件，其中授权发明专利14件，2项PCT专利申请中。目前项目完成人研究团队在涉及植物化学素分离纯化领域到活性应用已经形成了国内外全覆盖专利群，通过全球专利布局，有效保护了该核心自主知识产权。

2、应用范围及目前应用状态

本项目研发的高效高压差低温连续式提取分离浓缩技术与多维色谱高效分离技术适用于富含天然食用色素花色苷、黄酮等为代表的农副产品，包括但不限于如下产品：樱桃、蓝莓、桑葚、树莓、草莓等浆果；紫薯、黑米、玉米、大豆等谷物；紫甘蓝、胡萝卜等蔬菜；海藻、海洋生物类软骨等。目前已建立天然食用色素花色苷、黄酮化合物的中试生产线，可完成小批量植物化学素的生产，开发以花色苷、黄酮等为核心元素的功能产品。

3、以蓝莓花青素为典型代表的花青素产品介绍

花青素（Anthocyanin）是由花色素（Anthocyanidin）与一个或多个糖分子以糖苷键形成的一类化合物，其基本母核是2-苯基苯并吡喃阳离子（图1）。自然界中花青素根据其结构差异通常可分为6大类，即矢车菊素（Cyanidin，C）、飞燕草素（Delphinidin，D）、矮牵牛素（Petunidin，Pet）、天竺葵素（Pelargonidin，Pg）、芍药素（Peonidin，Peo）及锦葵素（Malvidin，M）。相关研究表明，蓝莓富含花青素。蓝莓花青素具有抗氧化、降血糖、降血脂、改善胰岛素抵抗等多种生理功能。2017年，中国蓝莓栽培面积达到3.1万公顷，总产量为11.5万吨，预计2026年，中国将超越北美成为全球最大的蓝莓生产国。因此，蓝莓是一种理想的花青素来源。

花青素因其良好的生物活性和优越的着色功能，成为了目前国际公认的功能因子，在功能性食品、药品、化妆品行业具有极大的应用价值与开发前景。据统计，2018年全球花青素市场价值约为105亿美元，预计到2021年将达到250亿美元。目前，花青素的化学合成较困难，生物合成技术尚不成熟，导致从植物中分离纯化花色苷成为了目前获取花色苷单体最为有效的途径。然而，植物中次级代谢产物组成复杂，除了包含种类多样的花青素，还包括大量与其极性相近的小分子化合物，如萜类、黄酮、黄酮醇等。因此，获得高纯度的花青素依旧是天然产物分离纯化领域急需解决的世界性难题。

研发团队针对花青素分离纯化难、制备量少、纯度低等问题，运用多维色谱分离技术系统开展花青素的分离纯化研究。建立了以制备液相色谱、高速逆流色谱及固相萃取技术为核心的花青素精准制备技术，实现了高纯度花青素单体（HPLC≥95%）的规模化制备（图2和图3），目前该技术国际领先。

蓝莓蛋白粑产品设计理念是基于花青素靶向调控糖脂代谢活性的原理设计的。团队在获得高纯度花青素后，系统开展了以花青素为主要活性成分的降糖降脂活性评价，发现了蓝莓花青素具有显著的靶向调控糖脂代谢活性，相关研究成果发表在国际知名领域期刊Free Radical Biology and Medicine 和Chemical Communications上，获得了国内外专家的广泛认可，研究成果入选浙江大学主页科学头条。为了推广花青素的产业化转化，研发团队与平湖天之源生物科技有限公司联合研发出具有调控糖脂代谢活性的蓝莓蛋白粑功能食品，目前正在开展人群实验，为功能性食品报批做准备。