CN101897839B

CN101897839B - 香蕉茎杆的综合利用方法

Info

Publication number: CN101897839B
Application number: CN2010102314927A
Authority: CN
Inventors: 郑文武; 苏靖; 丁绍敏; 郑颂; 刘永华; 陈海红; 韦忠定; 黄克; 陆丹; 毛钟警; 莫凯琳
Original assignee: 郑文武
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: CN101897839A

Abstract

本发明提供一种香蕉茎杆的综合利用方法，是将收获以后的香蕉茎杆，先清洗，经破片，筛选，浸泡，压榨，过滤，调配，均质，得到香蕉茎杆汁原液，灌装，或者直接将香蕉茎杆汁原液浓缩，精制提取鞣质活性成份或制备相关抗菌产品。本发明回收了植物鞣质活性成份，解决了大量的香蕉茎杆便成为废弃物堆在田间地头污染的问题，香蕉茎杆纤维还可以作为造纸原料，一举三得，利国利民。

Description

香蕉茎杆的综合利用方法

技术领域

本发明涉及一种植物茎杆的利用技术，特别是香蕉茎杆综合利用并进行深加工的方法。

背景技术

我国南方是香蕉原产地之一，香蕉主要分布在广东、广西、海南、福建、云南及台湾等省(区)。2008年，我国香蕉种植面积505.29万亩，总产量804.51万吨；2009年，估计香蕉的产量广东约350万吨，广西约210万吨，海南约170万吨。

每年香蕉果实采收后，大量的香蕉茎杆便成为废弃物堆在田间地头，其数量可观，体积庞大，收果后的果柄堆放在路边，日晒雨淋臭味冲天。由于含水量大，腐烂周期较长，不仅占土地又招虫害，土壤环境受到了严重的污染，有的还污染了河流和地下水，该问题已引起政府部门的高度重视，已经到了非解决不可的地步，但由于技术问题迟迟未能有效推进。

以广西南宁市为例，2009年香蕉种植面积有30万亩，按每亩种植香蕉果苗130株计，每株茎杆40Kg，果柄2Kg，则130株×42Kg×30万亩＝1638000(吨)。也就是说一年就有一百六十三万八千吨的香蕉茎杆被当作废弃物任其在田间地头腐烂，这实在是一个惊人的数字。香蕉茎杆纤维较长，可以作为造纸原料，1638000吨香蕉茎杆磨成纸浆得率为10％就是163800吨〔绝干纸桨〕，每吨纸浆按市场价为3000元，163800吨×3000元＝4.914亿元；而香蕉茎杆汁液有90％，其中含有大量的单宁，随意排放，会污染土壤，若能充分开发利用香蕉茎杆的纤维和香蕉茎杆汁液中的单宁，变废为宝，既提高香蕉生产的综合效益又起到净化环境的作用。

香蕉茎杆汁液除了大量水分，还含有氨基酸、维生素和部分植物蛋白，其中的单宁十分丰富，大约含1％-3％。单宁，也称单宁酸、鞣质，是一种存在于植物中水溶性多酚类物质的活性成份，鞣质是植物的次生代谢产物，属于天然有机化合物，广泛存在于植物、水果和蔬菜中，大约70％天然植物中均含有鞣质。多年来，鞣质活性成分在医药领域被认为仅有收敛及蛋白质凝固作用，临床上用于各种止血，止泻及抗菌抗病毒。近年应用新技术、新方法对植物中鞣质的研究取得重大进展，除发现其有抗菌、抗炎、止血药理活性外，还发现具有抗突变、抗脂质过氧化、清除自由基、抗肿瘤与抗艾滋病等多种药理活性。尤其在抗肿瘤治疗中显示出了诱人的前景。

根据文献检索，对香蕉茎杆汁液中单宁的提取，目前尚未见有工业化的提取方法。主要是香蕉茎杆汁液单独开发并不经济，费工费力，并且茎杆榨汁液的褐变问题未能有效解决，影响了香蕉单宁的利用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种香蕉茎杆汁原液的工业化提取方法，该汁液主要含有植物鞣质活性成份，具有稳定性高、不变色，可用于后续香蕉单宁精制及相关抗菌产品的制备。

本发明的另一个目的在于解决香蕉茎杆废弃物的腐烂污染土壤的难题，既得到有用的产品，又保护了环境。

本发明的目的还在于提供香蕉茎杆的综合利用问题，在提取原液的同时，茎杆渣还可以得到作为造纸原料的香蕉茎杆纤维。

本发明技术方案如下：

将收获以后的香蕉茎杆进行处理，包括清洗，破片，筛选，浸泡，压榨，过滤，调配，均质等步骤，得到香蕉茎杆汁原液，灌装，或者直接将香蕉茎杆汁原液浓缩，精制提取鞣质活性成份或制备相关抗菌产品。

具体工艺过程如下：

1.清洗

去除腐烂茎杆部位，用清洁水洗涤掉沾染的尘土和其它污垢。

2.破片和筛选

用破片机裁成一定规格的茎杆叶片，筛选中内层浅白色杆片。

3.浸泡

浸泡是将筛选中内层浅白色杆片加水浸泡，由于鞣质活性成份在空气中容易氧化变质，所以我们在浸泡过程加入鞣质活性保护剂。鞣质活性保护剂占汁液的重量为0.1％-2％。

保护剂的成分的重量份数如下：

山梨酸钾 10-15份；

海藻糖 75-80份；

食品乳化剂 5-15份。

保护剂中，食品乳化剂为月桂酸单甘油酯(GML)，蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油酯等其中一种或其复配品。

浸泡过程用无机酸或有机酸调节pH：3.5-4.0，浸泡过程温度：15-35℃，时间：0.5-8小时。其中酸为无机酸硫酸、盐酸、磷酸，或有机酸，如柠檬酸、醋酸、山梨酸中任一种或其复配物。

4.压榨

用压榨机榨出香蕉茎杆汁液，一般采用甘蔗压榨机效果最好。

5.过滤

过滤除去颗粒悬浮物、沉淀物。

6.调配

再次在榨汁中加入0.1％-1％鞣质活性保护剂，原液pH调节到3.0-4.5。

7.均质

用高速均质机或超声波乳化。

8.灌装

用塑料桶灌装、密封备后续加工。

9、压榨机榨出香蕉茎杆汁液以后，茎杆渣经过清洁制浆技术处理，得到造纸用纤维。

由于香蕉茎杆汁液鞣质活性成份在空气中容易氧化变质(褐变)，所以我们加入鞣质活性保护剂，效果非常好，我们阐述其原理如下：

植物的鞣质活性成份褐变按其发生的机理分为酶促褐变(生化褐变)和非酶促褐变(非生化褐变)两大类。

一、酶促褐变

①概念

酶促褐变发生在水果、蔬菜等新鲜植物性食物中。水果和蔬菜在采收后，当有机械性损伤发生或处于异常环境时，果蔬中原有的氧化还原平衡被破坏，导致氧化产物积累，造成果蔬变色，这类反应的速度非常快，一般需要和空气接触，由酶催化，因此称为酶促褐变。

②酶促褐变的机理

催化酶促褐变的酶有酚酶、抗坏血酸氧化酶、过氧化物酶等。

(1)酚酶：植物体内的酚酶是一个寡聚体，可以催化两类反应，一类是羟基化作用，产生酚的邻羟基；二是氧化作用，使邻二酚氧化为醌，所以酚酶是一个多酶体系，一种是酚氧化酶，又称为甲酚酶，另一种是多酚氧化酶，又称为儿茶酚酶。而被称为酪氨酸氧化酶的酚酶则同时能催化这两类反应。不同的底物的酶促褐变的速度大不相同，邻二酚＞一元酚＞对位二酚＞间位二酚，间位二酚有一定的抗氧化作用，如愈创木酚。

(2)抗坏血酸氧化酶。

(3)过氧化物酶。

二、非酶褐变：

①Maillard反应

Maillard反应又称为羰氨反应，指生物体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之间发生反映而使产品颜色加深的反应。羰氨反应的过程复杂，可分为3个阶段。

(1)初始阶段：包括羰基缩合与分子重排，羰氨反应的第一步是含氨基的化合物与含羰基的化合物之间缩合而形成Schiff并随后环化成为N-葡萄糖基胺(①-③)，再经Amadori分子重排生成果糖胺(④-⑦)，果糖胺进一步与一分子葡萄糖缩合生成双果糖胺(⑧)。

(2)中间阶段：重排后地果糖胺进一步降解的过程。A果糖胺脱水生成羟甲基糠醛，羟甲基糠醛积累后导致褐变(⑨-14)B果糖胺重排形成还原酮，还原酮不稳定，进一步脱水后与氨类化合物缩合(15-18)。C氨基酸与二羰基化合物作用。

(3)终止阶段：羟醛缩合与聚合形成褐色素。

②焦糖化作用

焦糖化作用是指在没有含氨基化合物上午情况下将糖类物质加热到起熔点以上温度，是其发焦变黑的现象。在高温作用下糖类形成两类物质，一类是糖的脱水产物，另一类是糖的裂解产物，焦糖化作用有三个阶段：

(1)从蔗糖熔融开始，有一段时间的起泡，蔗糖脱去一分子水形成异蔗糖酐，起泡暂时停止，形成的产物无甜味有温和的苦味；

(2)继续加热，第二次起泡，持续时间更长，失水量约为9％，形成焦糖酐，平均分子式为C24H36O18，熔点为138℃，有苦味；

(3)焦糖酐进一步脱水生成焦糖烯，继续加热形成难溶性的深色物质焦糖素。焦糖素有一定的等电点，pH3.0-6.9。

③抗坏血酸褐变

抗坏血酸氧化形成脱氢抗坏血酸，再水合形成2，3-二酮古洛糖酸，脱水，脱羧后形成糠醛，再形成褐色素。

④非酶褐变对食品的影响

(1)颜色；

(2)营养价值：氨基酸、蛋白质和抗坏血酸。

本发明加入鞣质活性保护剂，可以同时抑制酶促褐变和非酶褐变，其原因是加入的山梨酸钾、海藻糖、食品乳化剂能够很好地阻止酚酶、抗坏血酸氧化酶、过氧化物酶等酶的反应，特别是海藻糖，根据文献介绍，海藻糖(trehalose，相对分子质量Mr＝378)又称酵母糖，是由两个葡萄糖分子经α，α-1，1-糖苷键构成的非还原性糖，广泛存在于动植物体和微生物体内，海藻糖不带可游离的醛基，具有不同于其它双糖的独特的生物学特性.特性非常稳定，能够在高温、高寒、干燥失水等恶劣的条件下在细胞表面形成特殊的保护膜，有效保护生物分子结构不被破坏，从而维持生命体的生命过程和生物特征。许多外界恶劣环境表现出的非凡抗逆耐受力的物种，都与它们体内存在的大量的海藻糖有直接的关系。而蔗糖、葡萄糖等其他糖类不具备这一功能。海藻糖具有非还原性、保湿性、冻结和干燥抗性、低甜度、优质甜味、防龋齿和低热值等特性，使得它可以应用于食品工业和保健，是一种优良的甜味剂和保健糖类。生物体内的海藻糖对生物体和生物大分子具有非特异性保护作用。这种非特异性保护作用主要体现在：当生物细胞处于饥饿、干燥、高温、低温冷冻、辐射、高渗透压及有毒试剂等各种胁迫环境时，细胞内海藻含量迅速上升，对多种生物大分子保护，从而保护生命本身。真正使海藻糖身价百倍的主要原因是，研究表明体外海藻糖同样具有稳定生物膜和蛋白质结构的特性，有良好的非特异性的保护作用。近年来，海藻糖作为生物活性物质的稳定剂和保护剂，在食品、保健品、化妆品、医药、分子生物学和农业等领域已有了广阔的应用。食品和保健品等都可以加入海藻糖保藏以保存其活性和提高货架期。过去，海藻糖的获得是以海藻为原料，采用有机溶剂提取，或者采用超声波提取、二氧化碳临界提取等方法得到，近年来，海藻糖已经可以从淀粉中经过微生物发酵取得。本发明选用的海藻糖不需要经过处理，直接将食品级或医药级的海藻糖应用于鞣质活性保护剂即可。

山梨酸钾(化学名称：2，4-己二烯酸钾)分子式：C6H7KO2)能有效地抑制霉菌，酵母菌和好氧性细菌的活性，还能防止肉毒杆菌、葡萄球菌、沙门氏菌等有害微生物的生长和繁殖，但对厌氧性芽孢菌与嗜酸乳杆菌等有益微生物几乎无效，其抑止发育的作用比杀菌作用更强，从而达到有效地延长食品的保存时间，并保持原有食品的风味。

本发明的有益效果：

1、解决了香蕉果实采收后，大量的香蕉茎杆便成为废弃物堆在田间地头，日晒雨淋臭味冲天，土壤、河流和地下水受到严重的污染的问题。

2、回收了植物鞣质活性成份，可用于后续香蕉单宁精制及相关抗菌产品的制备。特别是加入鞣质活性保护剂，可以同时抑制酶促褐变和非酶褐变，具有稳定性高、不变色。

3、在提取原液的同时，茎杆渣还可以得到作为造纸原料的香蕉茎杆纤维，缓解了目前我国需要大量砍伐木材，破坏自然生态的问题，一举三得，利国利民。

具体实施方式

实施例一

一、流程

香蕉茎杆砍伐→清洗→破片→筛选→浸泡→压榨→过滤→调配→均质→灌装

二、工艺条件

1.清洗

原料：新砍茎杆500Kg(约10根)，去除腐烂茎杆部位，用清洁水洗涤掉沾染的尘土和其它污垢。

2.破片、筛选

用破片机裁成一定规格的茎杆叶片。去皮去芯，筛选中内层浅白色杆片约300Kg。

3.浸泡

上述中内层浅白色杆片约300Kg，加入鞣质活性保护剂占汁液的重量为0.5％。

保护剂的成分的重量份数如下：

山梨酸钾 10份；

海藻糖 75份；

食品乳化剂 12份。

浸泡过程用硫酸调节pH：3.5-4.0，浸泡过程温度：15-35℃，时间：0.5小时。

浴比1∶15。

4.压榨

用甘蔗压榨机榨出香蕉茎杆汁液可得汁液250Kg。

5.过滤

用80目尼龙网过滤除去颗粒悬浮物、沉淀物。

6.调配

在榨汁中加入0.6％鞣质活性保护剂，原液pH调节到3.0。

7.均质

用高速均质机或超声波乳化。

8、压榨机榨出香蕉茎杆汁液以后，茎杆渣经过清洁制浆技术处理，得到造纸用纤维。

实施例二

三、流程

四、工艺条件

1.清洗

原料：新砍茎杆1000Kg(约20根)，去除腐烂茎杆部位，用清洁水洗涤掉沾染的尘土和其它污垢。

2.破片、筛选

用破片机裁成一定规格的茎杆叶片。去皮去芯，筛选中内层浅白色杆片约600Kg。

3.浸泡

上述中内层浅白色杆片约600Kg，加入鞣质活性保护剂占汁液的重量为0.3％。

保护剂的成分的重量份数如下：

山梨酸钾 12份；

海藻糖 78份；

食品乳化剂 10份。

浸泡过程用盐酸调节pH：3.5-4.0，浸泡过程温度：15-35℃，时间：5小时。

浴比1∶15

4.压榨

用甘蔗压榨机榨出香蕉茎杆汁液可得汁液500Kg。

5.过滤

用80目尼龙网过滤除去颗粒悬浮物、沉淀物。

6.调配

在榨汁中加入0.6％鞣质活性保护剂，原液pH调节到3.0-4.0。

7.均质

用高速均质机或超声波乳化。

实施例三

五、流程

六、工艺条件

1.清洗

原料：新砍茎杆2000Kg(约40根)，去除腐烂茎杆部位，用清洁水洗涤掉沾染的尘土和其它污垢。

2.破片、筛选

用破片机裁成一定规格的茎杆叶片。去皮去芯，筛选中内层浅白色杆片约1200Kg。

3.浸泡

上述中内层浅白色杆片约1200Kg，加入鞣质活性保护剂占汁液的重量为0.2％。

保护剂的成分的重量份数如下：

山梨酸钾 15份；

海藻糖 80份；

食品乳化剂 15份。

浸泡过程用柠檬酸调节pH：3.5-4.0，浸泡过程温度：15-35℃，时间：8小时。

浴比1∶15

4.压榨

用甘蔗压榨机榨出香蕉茎杆汁液可得汁液1000Kg。

5.过滤

用80目尼龙网过滤除去颗粒悬浮物、沉淀物。

6.调配

在榨汁中加入0.3％鞣质活性保护剂，原液pH调节到3.0-4.0。

7.均质

用高速均质机或超声波乳化。

Claims

1.一种香蕉茎杆的综合利用方法，其特征在于：将收获以后的香蕉茎杆进行处理，包括清洗，破片，筛选，浸泡，压榨，过滤，调配，均质的步骤，得到香蕉茎杆汁原液，灌装，或者直接将香蕉茎杆汁原液浓缩，精制提取鞣质活性成份或制备相关抗菌产品；所述的清洗是去除腐烂茎杆部位，用清洁水洗涤掉沾染的尘土和其它污垢；所述的破片和筛选是用破片机裁成一定规格的茎杆叶片，筛选中内层浅白色杆片；所述的浸泡是将香蕉茎杆的内层浅白色杆片加入鞣质活性保护剂浸泡；所述的压榨是用压榨机榨出香蕉茎杆汁液；所述的过滤是指通过过滤除去颗粒悬浮物、沉淀物；所述的调配是再次在榨汁中加入0.1％-1％鞣质活性保护剂，原液pH调节到3.0-4.5；所述的均质是用高速均质机或超声波乳化。

2.根据权利要求1所述的香蕉茎杆的综合利用方法，其特征在于：所述的鞣质活性保护剂的成分的重量份数如下：

山梨酸钾 10-15份；

海藻糖 75-80份；

食品乳化剂 5-15份；

浸泡过程用酸调节pH：3.5-4.0，浸泡过程温度：15-35℃，时间：0.5-8小时，鞣质活性保护剂占香蕉茎杆汁液的重量为0.1％-2％。

3.根据权利要求1所述的香蕉茎杆的综合利用方法，其特征在于：用压榨机榨出香蕉茎杆汁液以后，茎杆渣经过清洁制浆技术处理，得到造纸用纤维。