CN102499353A - 一种杨梅多酚的高效分离提取及稳定贮藏的方法 - Google Patents

Abstract

一种杨梅多酚的高效分离提取及稳定贮藏的方法，属于果蔬加工技术领域。本发明以pH3.5-4.0的酸性水为提取液，对杨梅原料经多次打浆、离心，从杨梅果渣、原汁中提取多酚。提取液通过HP-2MGL型大孔吸附树脂吸附，除去糖类等杂质，进一步分离多酚。解吸液经蒸发浓缩除去乙醇后，添加麦芽糊精，进行冷冻干燥。将干燥、粉碎后的多酚粉末与蔗糖共结晶，得到多酚共结晶产品；或将多酚粉末与麦芽糊精混合、冷冻干燥，得到以麦芽糊精为壁材的多酚微胶囊产品。以水为提取液，树脂分离多酚，可显著降低生产成本，免去吸附前除去乙醇环节，操作更简便。在分离液中添加麦芽糊精可提高冷冻干燥的效果和效率。通过微胶囊化方法，提高了多酚的贮藏稳定性。本发明适用于工业化生产。

Description

一种杨梅多酚的高效分离提取及稳定贮藏的方法

技术领域

    本发明一种杨梅多酚高效分离提取及稳定贮藏的方法，涉及果蔬中生物活性物质的分离提取及贮藏，属于果蔬加工技术领域。

背景技术

    杨梅（Myrica rubra Sieb.et Zucc.）属于杨梅科（Myricaceac）杨梅属（Myrica Linn），原产我国东南部，果实可食。在我国，杨梅主要分布在长江流域以南、海南岛以北的省份种植，其中浙江的栽培面积最大。杨梅果实富含多酚类物质，主要包括花色苷、黄酮醇和酚酸；花色苷以矢车菊色素-3-O-葡萄糖苷为主，黄酮醇主要是栎精-3-O-葡萄糖苷，酚酸主要包括没食子酸和原儿茶素。由于酚类物质所具有的抗氧化性等特性，它们对心脑血管疾病、糖尿病、癌症等疾病具有一定的治疗效果，对改善大脑的功能也有一定作用。多酚类物质具有较强的抗氧化活性，可有效抑制脂类的氧化，从而酚类物质可作为天然抗氧化剂用于加工多种食品。多酚中的花色苷，因有红色，可作为天然色素用于食品生产。源于植物的天然酚类物质具有无毒、安全的特点，而人工合成的抗氧化剂和色素对人体具有一定的不安全性，所以天然酚类物质在食品工业中越来越受到关注。

    多酚类物质为水溶性，易溶于甲醇、乙醇、水以及由它们所组成的混合溶液，不溶于石油醚等非极性溶剂。杨梅多酚的稳定性较差，其色泽、抗氧化性很容易受到温度、光照、pH值等因素影响。在不同pH环境中多酚呈色不同，在高温下多酚很容易丧失其抗氧化活性。

多酚类物质在甲醇、乙醇溶液中的溶解度较高，乙醇溶液的安全性比甲醇溶液高，而且多酚中的花色苷在酸性条件下才呈现其固有的红色，所以果蔬等原料中多酚类物质的提取常用酸性的乙醇溶液。从黑枸杞果中提取花色苷所用的浸提液为pH 1-4的10%-100%的乙醇溶液（丁晨旭等，专利申请号201010571739.X），从板栗壳中提取多酚所用的浸提液为70%的乙醇溶液（段玉清等，专利申请号200810234557.6）。采用超声波辅助从杨梅渣中提取多酚时，所用提取液为50%-70%的乙醇溶液（方忠祥等，专利申请号201010108890.X），利用分段介电加热联合从杨梅果实、果汁中提取多酚时，所用提取液为70%乙醇溶液（孙金才等，专利申请号200910213557.2）。采用微波辅助从杨梅渣、杨梅果壳中提取多酚时，所用提取液为80%的乙醇溶液（张慜等，专利申请号201010572805.5）从杨梅树皮、叶片中提取多酚时，所用提取液为50%-80%乙醇水溶液（钱俊青等，专利申请号200810060921.1）。虽然利用乙醇溶液对多酚的提取率较高，但工业化生产的成本较高。以水为提取剂可明显降低生产成本，简化工艺流程，但这方面的报道和应用还较少，刘苏花从蓝莓果中提取花色苷时，用pH 1-3的酸性水为提取液（专利申请号201010182716.X）。

    在果蔬中多酚类物质主要存在于细胞的液泡中，采用物理、化学的方法促进细胞的裂解，有利于多酚类物质的释放、溶解，从而提高其产率。从杨梅渣中提取多酚时，采用频率为10-30kHz、功率为25-35W的超声波辅助处理，可提高多酚的提取率（方忠祥等，专利申请号201010108890.X）。从杨梅果实中提取黄酮类物质时，采用超声波、微波辅助处理可提高黄酮类物质的提取率（程海燕等，2009，现代食品科技9: 1066-1069；董良云等，2006，生物质化学工程4：31-34）。从杨梅果实、杨梅汁中提取多酚时，采用分段介电加热联合处理（50MHz无线电频率处理1.5-2.5min、915MHz低频微波处理45-75s、2450MHz高频微波处理25-55s）也可提高多酚的提取率（孙金才等，专利申请号200910213557.2）。从蓝靛果中提取花色苷时，采用1.0%-1.5%的绿色木霉对果粉进行发酵处理（发酵条件为：pH5.0-6.5，温度28-35℃，发酵时间24-48h，每10-15min通气20-30s，通气压力1.0-1.5MPa）可明显提高多酚的提取率（王振宇等，专利申请号200810209669.6）。采用这些物理、化学的方法虽然可提高多酚的提取率，但在工业化生产中应用时将增加生产成本，而且操作也不是很方便。

    从果蔬等原料中获得的多酚提取液中，不仅含有花色苷等多酚类物质，还含有原料中的糖、有机酸等成分。常用的去除多酚提取液中杂质的方法为吸附法。从黑枸杞果实、板栗壳、蓝靛果中提取花色苷、多酚时，乙醇提取液经浓缩除去乙醇后，再经过大孔吸附树脂纯化花色苷、多酚，随后经冷冻干燥可得到多酚固态产品（丁晨旭等，专利申请号201010571739.X；段玉清等，专利申请号200810234557.6；王振宇等，专利申请号200810209669.6）。从杨梅果实中分离花色苷时，先用乙醇溶液提取后，再将提取液经蒸发去除乙醇，然后将浓缩液经大孔吸附树脂分离花色苷（刘传菊等，2009，中国食品学报1：59-65）。对于多酚类物质提取液，大孔吸附树脂吸附法是一种有效的除去提取液中糖等杂质的方法。通过吸附，不仅可提高多酚产品的纯度，也有利于对多酚提取分离液进行后续的冷冻干燥。未经吸附的多酚提取液含糖类物质，冷冻干燥时耗时较长，而且产品呈膏状，难以进一步应用。但提取液若为乙醇溶液，在大孔吸附树脂吸附之前需通过蒸发浓缩等方法将乙醇除去，才可进行吸附，操作比较繁琐。

    固态多酚产品便于贮藏和进一步应用，为得到固态的多酚产品需对分离提取液进行干燥。从杨梅果实、果渣、果汁中提取制备多酚的已公开专利（方忠祥等，专利申请号201010108890.X；孙金才等，专利申请号200910213557.2）中，对提取液的干燥采用的是喷雾干燥的方法。从蓝莓果实中提取花色苷时，通过喷雾干燥得到固态的花色苷产品（苏刘花，专利申请号201010182716.X）。通过喷雾干燥将多酚分离提取液进行干燥时，因为加工温度较高，对多酚的色泽和抗氧化性影响较大，尤其对多酚中非花色苷成分的抗氧化性影响比较大，影响产品质量。从黑枸杞果和蓝靛果中提取花色苷时，对分离提取液的干燥采用的是冷冻干燥方法（丁晨旭等，专利申请号201010571739.X；王振宇等，专利申请号200810209669.6）。冷冻干燥时温度较低，有利于保持多酚类物质的活性。但冷冻干燥的生产成本较高。

    多酚类物质的稳定性较差，即使在固态状态下，也容易吸潮、发生褐变。通过微胶囊方法，用羧甲基纤维素等物质将多酚包裹，减少、避免其与环境中氧气的接触，可有效提高其稳定性。通过海藻酸钠、壳聚糖包裹得到的猕猴桃多酚微胶囊，可明显提高多酚的稳定性（王岸娜等，专利申请号201010271827.8）。以明胶、变性淀粉等为壁材，通过明胶等与红景天多酚混合、喷雾干燥得到多酚微胶囊产品，其贮藏稳定性得到明显提高（龚钢明等，专利申请号201010111965.X）。以羧甲基纤维素钠为壁材，通过相分离法得到杨梅多酚微胶囊产品，在室温等不利贮藏环境下其贮藏稳定性明显提高（郑丽琴等，2011，Journal of Food Engineering 104(1): 89-95）。在玉米花青素生产过程中，花青素提取液中加入β-环糊精或麦芽糊精，再经过喷雾干燥得到比较稳定的花青素产品（赵晓燕等，专利申请号200710064006.5）。在工业化生产中，喷雾干燥具有操作比较简便、成本较低等优点，但因工作温度较高，容易使多酚等生物活性物质降低或丧失抗氧化性等生理活性，影响产品质量。采用相分离法制备微胶囊产品时，需用一些有毒的有机溶剂，对生产过程及产品安全性有一定的不利影响。β-环糊精环内为疏水性的，它主要适用于对疏水性物质进行微胶囊化包裹。在提取液中加工麦芽糊精，一般对被包裹的包裹效果较差。制备微胶囊时一般将固态或液体芯材加入液体壁材中，通过搅拌等实现对芯材的包裹。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种效率较高、效果较好、成本较低、适用于工业化生产的杨梅多酚分离提取和稳定贮藏的方法，从而促进杨梅多酚的开发利用，生产杨梅多酚天然色素、天然抗氧化剂等。

    本发明的技术解决方案：以杨梅果渣、果汁等为原料，在原料中加入一定比例的水，经过打浆、离心后，得到多酚提取液；重复此提取过程3次，将提取液混合；将混合提取液用大孔吸附树脂吸附，并用水洗至无糖流出，再用乙醇溶液解吸；将解吸液通过旋转真空浓缩除去乙醇；在浓缩液中加入一定比例的麦芽糊精，然后进行冷冻干燥；干燥后的多酚经粉碎，得到初步的多酚粉末；此多酚粉末经过与蔗糖共结晶得到稳定的多酚产品，也可经过与麦芽糊精溶液混合、冷冻干燥得到稳定的多酚产品。具体工艺过程如下：

    （1）以酸性水为提取液提取杨梅多酚：杨梅原料中加入质量比1:1-2的酸性水（pH3.5-4.0，用盐酸或柠檬酸调pH值），在0-4℃下进行打浆（1000-1500 rpm，10-15 min）。将打浆后浆液进行离心（4℃，8-10kg，15-20 min），收集上清液；在沉淀中加入2倍体积的酸性水，重新进行打浆和离心，收集上清液。此过程重复3次，将收集的上清液混合。

    （2）通过HP-2MGL型大孔吸附树脂吸附进一步分离杨梅多酚：将离心后的上清液加到吸附柱（HP-2MGL型大孔吸附树脂）上端，通过树脂吸附多酚，然后用酸性水（pH3.5-4.0，用盐酸或柠檬酸调pH值）洗柱，以除去提取液中的糖等杂质。用蒽酮法检测洗出液中的含糖量，至无糖洗出时用质量浓度70%乙醇酸性水溶液（pH3-4，用盐酸或柠檬酸调pH值）解吸，收集解吸液。将解吸液加入到旋转蒸发设备中，将解吸液浓缩（45-50℃，80kPa）至无乙醇流出，浓缩液即为多酚分离液。

    （3）添加麦芽糊精后对多酚分离液进行干燥：在浓缩液中加入其质量比5%-10%的麦芽糊精，混匀；混合液在-18℃下放置12-24h冻结，再在-60℃以下冷冻12-24h，然后将此冻结多酚放入冷冻干燥机中进行干燥（100Pa，-40℃）。将干燥的多酚固体用粉碎机粉碎，颗粒通过100目筛，得多酚粉末。

    （4a）与蔗糖共结晶：先将质量浓度75%的蔗糖溶液加热，使蔗糖充分溶解；在蔗糖冷却过程中，添加多酚粉末使其质量含量为1%-10%，同时搅拌混匀；冷却后即可得到多酚共结晶微胶囊产品。

    （4b）以麦芽糊精为壁材制备多酚微胶囊：先制备质量浓度8%-10%的麦芽糊精水溶液，随溶液搅拌加入多酚粉末使其质量含量为10%-20%；混匀后将混合液进行冷冻干燥、粉碎，得到稳定的以麦芽糊精为壁材的多酚微胶囊产品。

    本发明的有益效果：与背景技术中所采用的乙醇溶液相比，以pH3.5-4.0的酸性水为提取液，不仅可显著减低生产成本，而且可免去吸附前的除去乙醇环节，直接将多酚提取液通过HP-2MGL型大孔吸附树脂进行吸附。操作更为简便，工作效率更高。通过大孔吸附树脂吸附，不仅除去了提取液中的糖类物质等杂质，有益于进一步的冷冻干燥操作，而且对提取液起到一定的浓缩效果。

    通过在解吸液中添加一定比例的麦芽糊精，不仅可明显提高冷冻干燥的效率，缩短干燥时间，而且有利于在加工过程中保持多酚色泽和抗氧化性的稳定，有益于提高产品的质量。与背景技术中所采用的喷雾干燥方法相比，采用此冷冻干燥方法可明显提高产品质量；与背景技术中的冷冻干燥技术相比，可明显缩短冷冻干燥时间，降低生产成本。

    通过将杨梅多酚与蔗糖共结晶，可得到稳定的多酚微胶囊产品，明显提高多酚在贮藏期间的稳定性。此方法操作方便，成本低，便于工业化生产。

    通过杨梅多酚与麦芽糊精混合、冷冻干燥，得到稳定的多酚微胶囊产品。在室温等不利环境下贮藏，该产品的色泽和抗氧化性很稳定。

具体实施方式

    实施例1：从杨梅渣中高效分离提取杨梅多酚并实现稳定贮藏

    以工业化生产杨梅汁的下脚料－杨梅果渣为原料，在原料中加入1:2的酸性水（pH3.5-4.0，用盐酸或柠檬酸调pH值），进行打浆（0-4℃，1000-1500 rpm，10-15 min）。将打浆后浆液进行离心（4℃，8-10kg，15-20 min），收集上清液；在沉淀中加入2倍体积的酸性水，重新进行打浆和离心，收集上清液。此过程重复3次，将收集的上清液混合。将离心后的上清液加到吸附柱（HP-2MGL型大孔吸附树脂）上端，通过树脂吸附多酚，然后用酸性水洗柱，以除去提取液中的糖类物质等杂质。用蒽酮法检测洗出液中的含糖量，至无糖洗出时用70%乙醇水溶液（pH3-4，用盐酸或柠檬酸调pH值）解吸，收集解吸液。将解吸液加入到旋转蒸发设备中，将解吸液浓缩（45-50℃，80kPa）至无乙醇流出。在浓缩液中加入5%-10%的麦芽糊精，混匀；混合液在-18℃下放置12-24h冻结，再在-60℃以下冷冻12-24h，然后将此冻结多酚放入冷冻干燥机中进行干燥（100Pa，-40℃）。将干燥的多酚固体用粉碎机粉碎，颗粒通过100目筛。将75%的蔗糖溶液加热、溶解，在蔗糖冷却过程中添加1%-10%的多酚粉末，冷却后得到多酚共结晶产品。贮藏期18个月。

    实施例2：从杨梅原汁中高效分离提取杨梅多酚并实现稳定贮藏

    以工业化生产的杨梅原汁为原料，在原料中加入1:1的酸性水（pH3.5-4.0，用盐酸或柠檬酸调pH值），进行打浆（0-4℃，1000-1500 rpm，5-10 min）。将打浆后浆液进行离心（4℃，8-10kg，15-20 min），收集上清液；在沉淀中加入2倍体积的酸性水，重新进行打浆和离心，收集上清液。此过程重复3次，将收集的上清液混合。将离心后的上清液加到吸附柱（HP-2MGL型大孔吸附树脂）上端，通过树脂吸附多酚，然后用酸性水洗柱，以除去提取液中的糖等杂质。用蒽酮法检测洗出液中的含糖量，至无糖洗出时用70%乙醇水溶液（pH3-4，用盐酸或柠檬酸调pH值）解吸，收集解吸液。将解吸液加入到旋转蒸发设备中，将解吸液浓缩（45-50℃，80kPa）至无乙醇流出。在浓缩液中加入5%-10%的麦芽糊精，混匀；混合液在-18℃下放置12-24h冻结，再在-60以下冷冻12-24h，然后将此冻结多酚放入冷冻干燥机中进行干燥（100Pa，-40℃）。将干燥的多酚固体用粉碎机粉碎，颗粒通过100目筛。制备8%-10%的麦芽糊精水溶液，随溶液搅拌加入10%-20%多酚粉末，将混合液进行冷冻干燥、粉碎，得到稳定的以麦芽糊精为壁材的多酚微胶囊产品。贮藏期18个月。

Claims (1)

1.一种杨梅多酚的高效分离提取及稳定贮藏的方法，其特征在于以酸性水为多酚提取液，杨梅原料经多次打浆、离心得到提取液；通过HP-2MGL型大孔吸附树脂吸附，进一步分离多酚，除去提取液中的糖杂质；将解吸液通过真空浓缩除去乙醇后，加入一定比例的麦芽糊精，然后通过冷冻干燥、粉碎，得到多酚粉末；然后通过与蔗糖共结晶，得到稳定的多酚共结晶微胶囊产品；或多酚粉末通过与麦芽糊精混合、冷冻干燥，得到以麦芽糊精为壁材的多酚微胶囊产品；步骤为：

（1）以酸性水为提取液提取杨梅多酚：杨梅原料中加入质量比1:1-2的酸性水，在0-4℃下1000-1500 rpm、10-15 min进行打浆，将打浆后浆液4℃、8-10kg离心15-20 min，收集上清液；在沉淀中加入2倍体积的酸性水，重新进行打浆和离心，收集上清液；此过程重复3次，将收集的上清液混合；

所述酸性水为用盐酸或柠檬酸调pH 3.5-4.0的酸性水，下同；

（2）通过HP-2MGL型大孔吸附树脂吸附进一步分离杨梅多酚：将步骤（1）所得的上清液加到HP-2MGL型大孔吸附树脂的吸附柱上端，通过树脂吸附多酚，然后用酸性水洗柱，以除去提取液中的糖杂质，用蒽酮法检测洗出液中的含糖量，至无糖洗出，然后用质量浓度70%乙醇酸性水溶液解吸，收集解吸液，将解吸液加入到旋转蒸发设备中，将解吸液45-50℃、80kPa浓缩至无乙醇流出，浓缩液即为多酚分离液；

（3）通过在多酚分离液中添加麦芽糊精提高干燥效果：在浓缩液中加入其质量比5%-10%的麦芽糊精，混匀；混合液在-18℃下放置12-24h冻结，再在-60℃以下冷冻12-24h，然后将此冻结多酚放入冷冻干燥机中100Pa、-40℃进行干燥，将干燥的多酚固体用粉碎机粉碎，颗粒通过100目筛，得多酚粉末；

（4a）通过与蔗糖共结晶得到稳定的多酚微胶囊产品：先将质量浓度75%的蔗糖溶液加热，使蔗糖充分溶解；在蔗糖冷却过程中，添加多酚粉末使其质量含量为1%-10%，同时搅拌混匀；冷却后即可得到多酚共结晶微胶囊产品；

或（4b）以麦芽糊精为壁材通过冷冻干燥得到稳定的多酚微胶囊产品：先制备质量浓度8%-10%的麦芽糊精水溶液，随溶液搅拌加入多酚粉末使其质量含量为10%-20%；混匀后将混合液进行冷冻干燥、粉碎，得到稳定的以麦芽糊精为壁材的多酚微胶囊产品。