CN101480216A - 一种从西瓜或打瓜中提取复合氨基酸的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从西瓜或打瓜中提取复合氨基酸的方法，属于食品医药工业的天然产物提取技术领域。本发明方法以西瓜、打瓜为原料，其过程为：首先将西瓜皮西瓜瓤分开，分别进行榨汁；所得汁液合并，经过微滤和超滤除去不容物和大分子物质；然后再经反渗透和纳滤过滤；透过液调节pH值后通入大孔型强酸性阳离子交换树脂柱；然后以氨水做洗脱剂进行等度洗脱；将洗脱液减压蒸馏脱氨，脱色，浓缩液用高速离心喷雾干燥机进行干燥，得到富含瓜氨酸、γ－氨基丁酸等20种氨基酸的复合氨基酸。所得产品为纯天然制品，不含有害物质，纯度高品质好，可直接用作食品添加剂和保健食品原料或者药品原料。
Description
技术领域
本发明涉及一种食品医药领域的天然产物提取技术，特别是一种不经过任何化学反应以西瓜、打瓜为原料，生产一种含有天然L-瓜氨酸、γ—氨基丁酸等20种复合氨基酸产品的工业方法。
背景技术
蛋白质是生命的物质基础，而蛋白质是由20种左右的氨基酸组成的，包括人体必需氨基酸和非必需氨基酸。氨基酸是人体组织合成蛋白质的基本元素，复合氨基酸直接进入人体，更有利于人体的代谢吸收。
复合氨基酸的制备大多是由动物蛋白或植物蛋白水解得到的，由于水解采用的介质不同，反应条件不同，得到的游离氨基酸均有不同程度的破坏，复合氨基酸的品种少，大约在16种左右。
西瓜中含有20种游离氨基酸，且富含蛋白质中所没有的瓜氨酸和γ—氨基丁酸。将西瓜中的复合氨基酸提取出来，可为人类健康提供一种新的营养产品。目前还没有从西瓜中提取复合氨基酸的工艺和产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从植物组织中提取天然复合氨基酸工业方法，所得到的天然复合氨基酸纯度高，不含有毒副作用物质，具有良好的安全性，可直接用作食品、食品添加剂、保健品原料和药品原料。
本发明提供的技术方案是：一种从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：以西瓜、打瓜为原料，该方法包括以下步骤：
(1)将西瓜或打瓜进行皮瓤分离后分别榨汁，得到汁液；
(2)将所得汁液先用微滤膜再用超滤膜进行两级分离，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液，其中微滤膜的孔径为0.1—1.0微米，超滤膜的孔径为10000—4000分子量；
(3)将所得超滤清液先用截留分子量为50—80反渗透膜浓缩脱水，然后用截留分子量为1000—500纳滤膜错流过滤；
(4)将所得纳滤膜透过液用酸调节PH值5.0—3.0，然后通入大孔型强酸性阳离子交换树脂柱交换吸附氨基酸；
(5)交换吸附完毕后，用0.1—1.0N氨水对离子交换柱进行等度洗脱，洗脱流速为0.5—1.0BV/h，洗脱终点为洗出液茚三酮反应为阴性；
(6)将洗脱液减压浓缩，脱氨，脱色；
(7)浓缩液用高速离心喷雾干燥机进行干燥，得到富含瓜氨酸、γ—氨基丁酸等20种氨基酸的复合氨基酸。
在上述第(2)步中，所述微滤膜滤的孔径为0.2微米管式膜，超滤膜的孔径为5000分子量的卷式膜。
在上述第(3)步中，所述反渗透膜的截留分子量为60，纳滤膜截留的分子量为600。
在上述第(4)步中，将所得纳滤透过液用酸调节PH值至3.5，然后通入强酸性阳离子交换树脂柱交换吸附，所述酸为盐酸、冰乙酸、柠檬酸、苹果酸中的任一种。
在上述第(4)步中，所述强酸性阳离子交换树脂为苯乙烯系大孔型或凝胶型树脂。
在上述第(4)步中，上柱流速为1—2BV/h，树脂预处理成氢型，PH值为5，柱床的长径比为4—2：1。
在上述第(6)步中，减压浓缩的的温度为50℃～70℃，优选60℃。
在上述第(7)步中，浓缩液先用乙醇析晶，过滤干燥后得到瓜氨酸；将瓜氨酸乙醇析晶母液减压浓缩，回收乙醇，其中回收乙醇温度优选为60℃；然后将回收乙醇后的剩余母液用高速离心喷雾干燥机进行干燥，得到富含瓜氨酸、γ—氨基丁酸等20种氨基酸的复合氨基酸。
第(7)步中，喷雾干燥干燥温度为60—90℃，优选80℃。
本发明中，也可以西瓜或打瓜的茎、叶为原料制备复合氨基酸，西瓜或打瓜的茎、叶经粉碎后用水浸提，过滤后得到滤液；再将所得滤液先用微滤膜，再用超滤膜分别进行错流膜过滤，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液，其余制备过程与以西瓜或打瓜为原料制备复合氨基酸的过程相同。
本发明的具有如下优点：
本发明所使用的方法，以西瓜这种日常食用的水果为提取原料，通过压榨、膜澄清、膜分离和离子交换树脂分离等清洁的生产方式，在原料和生产工艺的安全性上都有明显的优势，采用直接破碎榨汁来代替传统天然产物提取中的浸提法，工艺更简单合理；分离过程中采用了微滤、超滤、反渗透、纳滤联用的技术，显著降低了工艺的能耗与时间并有效的提高了终端产品的产品质量，所得复合氨基酸纯度高，产品性状好。整个分离过程中不加入任何有机溶剂，所得产品天然安全；采用西瓜和打瓜等的瓜、茎、叶等植物组织做为复合氨基酸来源，得到的复合氨基酸在食品、保健品和药品开发上，具有明显的安全性优势，有利于展开保健品及药品方面的开发研究。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例1制得的复合氨基酸检测结果图。
图3为本发明实施例21制得的复合氨基酸检测结果图。
图4为本复合氨基酸标准图谱。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
实施例一：以西瓜为原料提取复合氨基酸
1.切分：将20吨西瓜用水清洗干净后，再用西瓜切碎机切碎。
2.皮瓤分离：用胶棒软分离机和两道分离机组进行一次和二次分离，使西瓜皮和西瓜瓤彻底分开。
3.榨汁：大约有6吨西瓜皮用带式压榨机或板框压滤机压榨，收集瓜皮汁液。瓜皮渣纤维干燥粉碎后可用于西瓜纤维口服制剂生产。
4.分离：大约14吨西瓜瓤通过籽汁分离机(用新疆机械研究所研制的西瓜籽和西瓜瓤纤维与西瓜瓤汁液分离籽汁分离机效果较好)，使西瓜瓤纤维、西瓜子与西瓜瓤汁液分开。
5.澄清：将西瓜皮汁液与西瓜瓤汁液合并，依次过0.2微米的微滤膜(KOCH公司生产的4.3″SuperCorHFM180管式膜元件)和5000分子量超滤膜(8338卷式膜元件)澄清，进料的流量为100升/分，过滤压力为1.5MPa，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液。
6.纳滤：西瓜汁超滤清液先用截留分子量为60的反渗透膜脱水，再用截留分子量为600的纳滤膜浓缩，流量为45升/分，压力1.5MPa，得到纳滤透过液。
7.pH值调节：将西瓜汁纳滤透过液用盐酸调节PH值至3.5。
8.上柱：将D61大孔型强酸性阳离子交换树脂预处理成氢型，PH为5，柱床的长径比为4：1。将PH3.5西瓜汁液，以2BV/h流速上柱，使之全部通过2000升阳离子交换树脂后，用2000升水洗树脂柱。
9.洗脱：用1.0N氨水等度洗脱，洗脱剂流速1BV/h，洗脱终点为洗出液茚三酮反应为阴性，收集茚三酮反应阳性部分约2000升。
10.浓缩：将洗脱液用单效降膜外循环蒸发器减压浓缩至1/3体积，浓缩温度60℃。
11.脱色：将浓缩液用活性炭脱色，使浓缩液无色。
12.结晶：在脱色液中加入95％乙醇析晶，过滤后得到L-瓜氨酸白色结晶产品。
13.回收乙醇：将过滤后的结晶母液于60℃减压蒸馏回收乙醇。
14.喷雾干燥：将回收乙醇后剩余的母液于80℃喷雾干燥，得到20种复合氨基酸21公斤。
对本实施例制得的20种复合氨基酸进行检测分析：
一.分析方法原理
离子交换色谱氨基酸分析仪又常被称做专用(自动)氨基酸分析仪。其基本原理是：先将氨基酸混合物在离子交换树脂柱上分离，然后将分离的氨基酸衍生，根据衍生产物的特性，选择适当的检测器检测并进行定性、定量测定。
含有瓜氨酸的复合氨基酸采用Li+缓冲液体系分析。
氨基酸分析采用柱后衍生法，衍生化试剂试茚三酮，茚三酮法是氨基酸分析应用最早的、也是至目前应用最多的衍生方法。经色谱柱分离的氨基酸与茚三酮溶液混合、加热后，多数α-氨基酸可与茚三酮反应生成紫色的化合物(DYDA)，其最大吸收波长为570nm，而二级氨基酸如脯氨酸和羟基脯氨酸则反应生成黄色化合物，最大吸波长在440nm。
二.分析仪器及仪器参数
分析仪器：日立L—8500氨基酸分析仪(Amino Acid Analyzer)
仪器国别：日本国日立公司
分析条件：分析柱日立2622 SC，缓冲液流速0.4ml/min
柱填充物：日立#2622 SC树脂
柱体：内径4.6×60mm
氨基酸混合标准品：日本味之素株式会社
瓜氨酸标准品：SIGMA公司
三.分析步骤
1.供试品的准备：精密称取供试品约10mg左右，置50ml的容量瓶中，加入双蒸馏水至刻度，超声10分钟将样品溶解，摇均后倒入样品瓶。
2.分析样品：氨基酸分析仪将按照分析程序对样品进行自动分析，进样量为10μl。
3.分析结果见表1和图2。
表1
| 氨基酸名称 | 浓度nmol/10μl | 测定值(ng/10μl) | 样品中氨基酸含量(mg/100mg) |
| Asp(门冬) | 2.83 | ||
| Thr(苏) | 1.43 | ||
| Ser(丝) | 3.33 | ||
| Glu(谷) | 3.07 | ||
| Gly(甘) | 1.00 | ||
| Ala(丙) | 1.59 | ||
| Cit(瓜) | 40.02 | ||
| Val(缬) | 5.02 | ||
| Cys(胱) | 0.44 | ||
| Met(蛋) | 1.22 | ||
| Ile(异亮) | 5.93 | ||
| Leu(亮) | 2.36 | ||
| Tyr(酪) | |||
| Phe(苯丙) | 1.29 | ||
| Lys(赖) | 1.80 | ||
| His(组) | 4.12 | ||
| Arg(精) | 15.57 | ||
| Pro(脯) | 1.10 | ||
| γ—ABA(γ—氨基丁酸) | 6.82 | ||
| Orm(鸟) | 0.96 | ||
| 总含量 | 99.90 |
实施例二：以西瓜为原料提取复合氨基酸
1.切分：将20吨西瓜用水清洗干净后，再用西瓜切碎机切碎。
2.皮瓤分离：用胶棒软分离机和两道分离机组进行一次和二次分离，使西瓜皮和西瓜瓤彻底分开。
3.榨汁：大约有6吨西瓜皮用带式压榨机或板框压滤机压榨，收集瓜皮汁液。瓜皮渣纤维干燥粉碎后可用于西瓜纤维口服制剂生产。
4.分离：大约14吨西瓜瓤通过籽汁分离机(用新疆机械研究所研制的西瓜籽和西瓜瓤纤维与西瓜瓤汁液分离籽汁分离机效果较好)，使西瓜瓤纤维、西瓜子与西瓜瓤汁液分开。
5.澄清：将西瓜皮汁液和西瓜瓤汁液合并依次过0.2微米的微滤膜(KOCH公司生产的4.3″SuperCorHFM180管式膜元件)和5000分子量的超滤膜(8338卷式膜元件)澄清，进料的流量为90升/分，过滤压力为1.5MPa，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液。
6.纳滤：西瓜汁超滤清液先用截留分子量为60的反渗透膜脱水，再用截留分子量为600的纳滤膜浓缩进料流量55升/分，压力1.5MPa，得到纳滤浓缩液。
7.pH值调节：将西瓜汁纳滤透过液用柠檬酸调节PH值至3.5。
8.上柱：将D61大孔型强酸性阳离子交换树脂预处理成氢型，PH为5，柱床的长径比为4：1。将PH3.5西瓜汁液，以2BV/h流速上柱，使之全部通过2000升阳离子交换树脂后，用2000升水洗树脂柱。
9.洗脱：用0.3N氨水等度洗脱，洗脱剂流速0.75BV/h，洗脱终点为洗出液茚三酮反应为阴性，收集茚三酮反应阳性部分约2000升。
10.浓缩：将洗脱液用单效降膜外循环蒸发器减压浓缩至1/3体积，浓缩温度55℃。
11.脱色：将浓缩液用活性炭脱色，使浓缩液无色。
12.结晶：在脱色液中加入95％乙醇析晶，过滤后得到L-瓜氨酸白色结晶产品。
13.回收乙醇：将过滤后的结晶母液于60℃减压蒸馏回收乙醇。
14.喷雾干燥：将回收乙醇后剩余的母液于70℃喷雾干燥，得到20种复合氨基酸24公斤。
对本实施例制得的20种复合氨基酸进行检测分析，分析方法与实施例一的相同，分析结果见表2和图3。
表2
| 氨基酸名称 | 浓度nmol/10μl | 测定值(ng/10μl) | 样品中氨基酸含量(mg/100mg) |
| Asp(门冬) | 8.05 | ||
| Thr(苏) | 1.48 | ||
| Ser(丝) | 4.17 | ||
| Glu(谷) | 16.84 | ||
| Gly(甘) | 1.48 | ||
| Ala(丙) | 2.96 | ||
| Cit(瓜) | 38.18 | ||
| Val(缬) | 5.13 | ||
| Cys(胱) | 0.52 | ||
| Met(蛋) | 1.17 | ||
| Ile(异亮) | 5.70 | ||
| Leu(亮) | 2.08 | ||
| Tyr(酪) | |||
| Phe(苯丙) | 0.52 | ||
| Lys(赖) | 0.78 | ||
| His(组) | 3.70 | ||
| Arg(精) | 0.30 | ||
| Pro(脯) | 0.81 | ||
| γ—ABA(γ—氨基丁酸) | 5.35 | ||
| Orn(鸟) | 0.60 | ||
| 总含量 | 99.82 |
实施例三：以西瓜为原料提取复合氨基酸
1.切分：将20吨西瓜用水清洗干净后，再用西瓜切碎机切碎。
2.皮瓤分离：用胶棒软分离机和两道分离机组进行一次和二次分离，使西瓜皮和西瓜瓤彻底分开。
3.榨汁：大约有6吨西瓜皮用带式压榨机或板框压滤机压榨，收集瓜皮汁液。瓜皮渣纤维干燥粉碎后可用于西瓜纤维口服制剂生产。
4.分离：大约14吨西瓜瓤通过籽汁分离机(用新疆机械研究所研制的西瓜籽和西瓜瓤纤维与西瓜瓤汁液分离籽汁分离机效果较好)，使西瓜瓤纤维、西瓜子与西瓜瓤汁液分开。
5.澄清：将西瓜皮汁液和西瓜瓤汁液合并依次过0.2微米的微滤膜(KOCH公司生产的4.3″SuperCorHFM180管式膜元件)和5000分子量的超滤膜(8338卷式膜元件)澄清，进料的流量为120升，过滤压力为1.5MPa，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液。
6.纳滤：西瓜汁超滤清液先用截留分子量为60的反渗透膜脱水，再用截留分子量为600的纳滤膜浓缩，进料流量70升/分，压力1.5MPa，得到纳滤浓缩液。
7.pH值调节：将西瓜汁纳滤浓缩液用苹果酸调节PH值至3.5。
8.上柱：将D61大孔型强酸性阳离子交换树脂预处理成氢型，PH为5，柱床的长径比为4：1。将PH3.5西瓜汁液，以1BV/h流速上柱，使之全部通过2000升阳离子交换树脂后，用2000升水洗树脂柱。
9.洗脱：用1.0N氨水等度洗脱，洗脱剂流速0.75BV/h，洗脱终点为洗出液茚三酮反应为阴性，收集茚三酮反应阳性部分约2000升。
10.浓缩：将洗脱液用单效降膜外循环蒸发器减压浓缩至1/3体积，浓缩温度50℃。
11.脱色：将浓缩液用活性炭脱色，使浓缩液无色。
12.喷雾干燥：将浓缩液直接65℃喷雾干燥，得到复合氨基酸20公斤。
实施例四：以西瓜为原料提取复合氨基酸
1.切分：将20吨西瓜用水清洗干净后，再用西瓜切碎机切碎。
2.皮瓤分离：用胶棒软分离机和两道分离机组进行一次和二次分离，使西瓜皮和西瓜瓤彻底分开。
3.榨汁：大约有6吨西瓜皮用带式压榨机或板框压滤机压榨，收集瓜皮汁液。瓜皮渣纤维干燥粉碎后可用于西瓜纤维口服制剂生产。
4.分离：大约14吨西瓜瓤通过籽汁分离机(用新疆机械研究所研制的西瓜籽和西瓜瓤纤维与西瓜瓤汁液分离籽汁分离机效果较好)，使西瓜瓤纤维、西瓜子与西瓜瓤汁液分开。
5.澄清：将西瓜皮汁液与西瓜瓤汁液合并依次过0.2微米的微滤膜(KOCH公司生产的4.3″SuperCorHFM180管式膜元件)和5000分子量的超滤膜(8338卷式膜元件)澄清，进料的流量为110升/分，过滤压力1.5MPa，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液。
6.纳滤：西瓜汁超滤清液先用截留分子量为60的反渗透膜脱水，再用截留分子量为600的纳滤膜浓缩流量60升/分，压力1.5MPa，得到纳滤浓缩液。
7.pH值调节：将西瓜汁纳滤透过液用冰乙酸调节PH值至3.5。
8.上柱：将D61大孔型强酸性阳离子交换树脂预处理成氢型，PH为5，柱床的长径比为4：1。将PH3.5西瓜汁液，以1.5BV/h流速上柱，使之全部通过2000升阳离子交换树脂后，用2000升水洗树脂柱。
9.洗脱：用0.6N氨水等度洗脱，洗脱剂流速1BV/h，洗脱终点为洗出液茚三酮反应为阴性，收集茚三酮反应阳性部分约2000升。
10.浓缩：将洗脱液用单效降膜外循环蒸发器减压浓缩至1/3体积，浓缩温度55℃。
11.脱色：将浓缩液用活性炭脱色，使浓缩液无色。
12.喷雾干燥：将浓缩液直接80℃喷雾干燥，得到复合氨基酸28公斤。
Claims (10)
1、一种从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：以西瓜、打瓜为原料，该方法包括以下步骤：
(1)将西瓜或打瓜进行皮瓤分离后分别榨汁，得到汁液；
(2)将所得汁液先用微滤膜再用超滤膜进行两级分离，先后除去固形不溶物和大分子类杂质，得到超滤清液，其中微滤膜的孔径为0.1—1.0微米，超滤膜的孔径为10000—4000分子量；
(3)将所得超滤清液先用截留分子量为50—80反渗透膜浓缩脱水，然后用截留分子量为1000—500纳滤膜错流过滤；
(4)将所得纳滤膜透过液用酸调节PH值5.0—3.0，然后通入大孔型强酸性阳离子交换树脂柱交换吸附氨基酸；
(5)交换吸附完毕后，用0.1—1.0N氨水对离子交换柱进行等度洗脱，洗脱流速为0.5—1.0BV/h，洗脱终点为洗出液茚三酮反应为阴性；
(6)将洗脱液减压浓缩，脱氨，脱色；
(7)浓缩液用高速离心喷雾干燥机进行干燥，得到富含瓜氨酸、γ—氨基丁酸等20种氨基酸的复合氨基酸。
2、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(2)步中，所述微滤膜滤的孔径为0.2微米管式膜，超滤膜的孔径为5000分子量的卷式膜。
3、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(3)步中，所述反渗透膜的截留分子量为60，纳滤膜截留的分子量为600。
4、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(4)步中，将所得纳滤透过液用酸调节PH值至3.5，然后通入强酸性阳离子交换树脂柱交换吸附，所述酸为盐酸、冰乙酸、柠檬酸、苹果酸中的任一种。
5、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(4)步中，所述强酸性阳离子交换树脂为苯乙烯系大孔型或凝胶型树脂。
6、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(4)步中，上柱流速为1—2BV/h，树脂预处理成氢型，PH值为5，柱床的长径比为4—2：1。
7、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(6)步中，减压浓缩的的温度为50℃～70℃，优选60℃。
8、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(7)步中，浓缩液先用乙醇析晶，过滤干燥后得到瓜氨酸；将瓜氨酸乙醇析晶母液减压浓缩，回收乙醇；然后将回收乙醇后的剩余母液用高速离心喷雾干燥机进行干燥，得到富含瓜氨酸、γ—氨基丁酸等20种氨基酸的复合氨基酸。
9、根据权利要求8所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：回收乙醇温度为60℃
10、根据权利要求1所述的从西瓜或打瓜中提取天然复合氨基酸的方法，其特征在于：第(7)步中，喷雾干燥干燥温度为60—90℃，优选80℃。
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