CN104206436A

CN104206436A - 一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法

Info

Publication number: CN104206436A
Application number: CN201410446398.1A
Authority: CN
Inventors: 吕金顺; 徐慧; 刘晓燕; 吴真; 许家兴; 沈茜茜; 吕培林
Original assignee: Huaiyin Normal University
Current assignee: Fuzhou living quality Biotechnology Co., Ltd.
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: CN104206436B

Abstract

本发明提供一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法。该方法取柚子全皮为原料，逐次提取抗菌油液、抗氧化剂和制备吸附材料，直至原料用尽无残留。具体步骤如下:(一)用去离子水洗净柚子皮，再粉碎该洗净的柚子皮，通过同时蒸馏与萃取工序提取抗菌油液；（二）将提取油液后的残渣置于回流装置中，先后用水、乙醇作提取溶剂提取，分别得水溶性和醇溶性抗氧化剂；（三）将提取醇溶性抗氧化剂后的残渣用水洗涤、冷冻干燥后，经粉碎得不含水溶性和醇溶性物质的选择性吸附材料。本发明方法以无二次环境污染的简单工艺技术，从柚子皮中逐次快速提取出可应用于卫生保健及废水处理等领域的系列产品，与现有技术相比，实现了柚子全皮自然资源无残留的综合利用，具有明显的社会价值和经济效益。

Description

一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法

技术领域

本发明涉及果皮深加工技术，特别涉及一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法。

背景技术

柚子( Citrus grandis L. Osbeck) 为芸香科柑橘亚科柑橘属水果。种植于我国南方各省, 广销全国各地。柚子由其果肉和果皮组成，果肉和果皮分别占整个柚子质量的70%和30%。据《本草纲目》记载，柚子果肉味甘酸、性寒，具有理气化痰、润肺清肠、补血健脾等功效，能治食少、口淡、消化不良等症，可帮助消化、除痰止渴、理气散结，人们可直接食用或加工成饮品服用；柚子皮具有顺气、去油解腻、是清火的上品，但由于质地和口感的原因，多被人们作为废物随手扔掉。特别在原产地，每年总有大量成堆废弃的柚皮“垃圾”。于是柚皮中所富含的香精油、柚皮甙、黄色素、果胶等可利用的活性物也就一併被丢弃。这不仅造成了资源的极大浪费, 还污染了环境。如何使柚子皮所含资源能得到有效利用，并产生社会价值和经济效益，就成了业内学者、科技工作者予以关注的课题。

近些年来，对柚子皮的研究及应用，已见诸于相关杂志和公开的专利文献。相关杂志中，如：食品科学. 1998(11)：29-31唐渝等所著“柚子皮中果胶提取及脱色工艺；化工技术与开发. 2003(06)：20-22梁敏等人对柚子皮中提取膳食纤维的研究；资源开发与市场. 2000(05)：270-271陈忻,陈纯馨等对柚皮红棕色素的稳定性所作的研究；分析化学，2001,29（3）：313～316杨荣华等从柚子果皮提取挥发性成分及其气相色谱-质谱分析，鉴定出71种挥发性物质的研究；广西大学学报自然科学版. 2001(09)： 213-215 杨洋等采用用热水、碱液、乙酸乙酯进行提取柚皮中的黄酮类化合物的研究等。以上披露的内容仅是对柚子皮内多种组份中的可溶性成分，所进行的分别单独提取和相关生理活性的研究。这类研究与应用基本都是将水难溶性组分作为“残渣”处理，故依然还存在对环境的污染和对资源的浪费的问题。

为此，有些学者注重了对柚子皮中水难溶性组分的利用研究，如：周殷,胡长伟,李建龙等作了“柚子皮吸附水溶液中亚甲基蓝的机理研究”（环境科学研究,2008, 21(5): 49-53），并提出了将柚子皮用蒸馏水浸泡去除表面杂质,置烘箱中以60 ℃烘干至恒重，然后粉碎，分别得到30～120 目的颗粒,用于吸附水溶液中的亚甲基蓝的方法；又如周殷、黄曼雯等也作了“柚子皮对亚甲基蓝的吸附性能[J]”的报道（贵州农业科学，2012，40(１)：143-147），所采用的方法是将柚子皮用蒸馏水清洗，沥干后剪碎并自然晾干，置于105℃干燥箱内烘至恒重，粉碎至粉末状，用于吸附水溶液中的亚甲基蓝的方法；黄洪等作了“中性红在柚子皮上的吸附机制研究[J]”(环境污染与防治,2010,32(10): 41-45]”该研究是将柚子皮用蒸馏水清洗, 置于烘箱中于60℃干燥后,用于吸附中性红。

专利文献所公开的：（1）“柚子皮吸附剂及其应用”[CN 103521188 A]是以柚子皮为原料，制备柚子皮吸附剂及其吸附有机污染物（如甲苯、丙酮和甲醛）；（2）“一种植物型吸附材料及其应用”[CN 102553544 A] 是将柚子皮用削皮机削掉柚子皮的黄绿色外皮层后，利用再次切削下来的白色、海绵状组织的囊经过灭酶、灭菌后加工成为具有多孔结构的吸附材料。前者对柚子皮中的水溶性组分未加提取，当其用作有机物溶液的吸附剂时，虽然吸附了溶液中的有机物，但该吸附剂自身存在的可溶性有机物又会被溶于溶液中，存在对水体造成二次污染的缺陷；后者显然考虑到柚子外皮中所含大量可溶性物质对吸附剂吸附性能的影响因素，但又存在削去外皮、丢失了外皮中有用资源的不足之处。

对于柚子全皮的综合利用，业内已有科技人员论及，如：龚盛昭等的“柚皮中有效成分综合利用的途径[J]”（广州食品工业科技，2003(03)：81-82）；徐泽敏等的“柚子皮综合利用 [J]”（食品研究与开发. 2007(01)：176-177]报道。但这些文章仅是综合性地论述了柚子内外皮所含物质成分的食用价值和药用价值，以及对柚皮深加工可取得的社会和经济效益，而缺乏深加工的具体内容，且业内至今也未见就如何利用柚子皮生产出无残留制备高附加值产品而提出有效的技术方案。

发明内容

本发明提出一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，目的在于通过所研究处理柚子皮的简单工艺技术，从柚子皮中逐次快速提取出具有抗菌作用的油液、具有强抗氧化活性的抗氧化剂和对染料废水具有净化作用的选择性吸附材料等系列产品，以实现柚子全皮无残留的综合利用。

本发明的技术解决方案

本发明方法是，取柚子全皮为原料，逐次提取抗菌油液、抗氧化剂和制备吸附材料，直至原料用尽无残留。该方法的具体步骤如下:(一)用去离子水洗净柚子皮，再直接粉碎该洗净后的柚子皮，通过同时蒸馏与萃取工序提取抗菌油液；（二）将提取油液后的残渣置于回流装置中，先用水，再用乙醇作提取溶剂进行提取，分别得水溶性抗氧化剂和醇溶性抗氧化剂；（三）将提取醇溶性抗氧化剂后的最后残渣用水洗涤、冷冻干燥后，再经粉碎制备得净化染料废水的选择性吸附材料。

所述提取抗菌油液的方法步骤的进一步是，将洗净后的柚子全皮直接粉碎至10-20目的粉末，再将该粉末置于可同时蒸馏与萃取的装置的蒸馏器中，加去离子水至超过粉碎粉末1-2cm高度后，加热至沸腾，水蒸汽携带出低沸点抗菌油液成分；在同时蒸馏萃取器的另一容器中加入纯净乙醚，慢加热至乙醚沸腾进行萃取，2-3h后停止加热，冷却；乙醚萃取液在35~40⁰C进行蒸馏去除并回收乙醚后获得。

所述提取抗氧化剂的方法步骤之一是水提取法，将提取抗菌油液后的残渣，置于回流装置中，并使残渣的质量数与水体积之比为1g:20-50mL，在95-100 ⁰C的温度下回流1.5-3h后过滤得滤液，过滤后的滤渣继续用所述同样比例的水回流提取，经平行操作3次，将所得全部滤液合并，再与提取抗菌油液后的水溶液合并后，经旋转蒸发去水，所得提取物则为水溶性抗氧化剂。其中，或优选残渣的质量数与水体积之比为1g：30mL，在温度为98 ⁰C的条件下回流2h。

所述提取抗氧化剂的方法步骤之二是以乙醇提取法，将提取水溶性抗氧化剂后的残渣，置于回流装置中，并使残渣的质量数与95%乙醇体积比为1g:10-40mL，在75-85 ⁰C的温度下回流1.5-3h后过滤得滤液，过滤后的滤渣继续用所述同样比例的95%乙醇回流提取，经平行操作3次，将所得全部滤液合并后，经旋转蒸发回收乙醇，所得液态提取物则为醇溶性抗氧化剂。其中，或优选残渣的质量数与95%乙醇体积比为1g：20 mL，在温度为80 ⁰C的条件下回流2h。

所述制备净化染料废水选择性吸附材料的方法步骤，是将提取醇溶性抗氧化剂后的残渣，用水洗涤，经冷冻干燥所得的蓬松状的白色物，再经粉碎过100-120目筛，获得对染料废水中的甲基紫、甲基红具有选择性的吸附材料。

上述方法中，所述的柚子全皮为柚子果肉被食用后所剩的全部不可食用物质。

本发明具有以下优点：

（一）本发明从柚子全皮中提取制备的抗菌油液、抗氧化剂和吸附材料，实现了柚子全皮的综合利用。所提取的抗菌油液经GC-MS检测，分离出了30种化合物，主要化学成分为D-柠檬烯（31.38%）、β-月桂烯 (11.87%)，其中D-柠檬烯具有很强的抗菌活性；所提取的抗氧化剂配置成一定浓度后，用O₂ ^-·，·OH和DPPH·法进行游离基清除，其中醇溶性抗氧化剂对O₂ ^-·，·OH，DPPH·自由基清除率的IC₅₀值分别为0.24mg/mL，9.33mg/mL，3.23 mg/mL，以水溶性抗氧化剂对O₂ ^-·，·OH，DPPH·自由基清除率的IC₅₀值分别为0.20 mg/mL,7.20 mg/mL,1.06 mg/mL，都显示出强抗氧化性能；所制备的吸附材料经试验证实，对染料废水中的甲基紫、甲基红具有很好的吸附作用，吸附率分别为86.54%（吸附量为2.117mg/g），77.85%（1.321mg/g），对染料废水中的次甲基蓝吸附作用较差，吸附率为28.46%（0.054mg/g）。因此，本发明产品可应用于卫生保健及废水处理等领域。

（二）本发明以柚子全皮逐次提取制备有用物质的工艺简便，且不存在残留物减少了环境污染。

（三）本发明与现有技术仅利用柚子皮中某种物质，单一提取制备某一成分的产品相比，柚皮中有效成分全部获得了提取，充分利用了全柚皮的自然资源，而且即使所提取制备的都为同类产品，也突显出了它的优越性。如，用柚皮作制备出的吸附材料方面，克服了现有文献[周殷,胡长伟,李建龙,柚子皮吸附水溶液中亚甲基蓝的机理研究[J],环境科学研究,2008, 21(5): 49-53；黄曼雯，刘敬勇，蔡华梅等，柚子皮对亚甲基蓝的吸附性能[J],贵州农业科学，2012，40(１)：143-147；黄洪，颜环环，雷鸣，中性红在柚子皮上的吸附机制研究[J].环境污染与防治,2010,32(10): 41-45]和发明专利 [柚子皮吸附剂及其应用，CN 103521188 A]等所披露的用柚皮作制备出的吸附剂，在用作对染料废水吸附时，所存在对水体产生二次污染的技术缺陷。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明所提取抗菌油液色谱离子流图；

图3为本发明所制备吸附材料对废水中的三种染料吸附率随时间变化的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述。必须指出的是现给出的实施例，仅是对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业人员可以被允许根据本发明的内容，作出某些非本质性的改进和调整。

实施例一：

步骤（1）抗菌油液提取：称取200g未经处理的柚子全皮，用去离子水洗净、粉碎至10-20目后，置于同时可蒸馏萃取装置的大烧瓶中，加去离子水至超过粉碎粉末2cm高度后，加热至沸腾；在同时可蒸馏、萃取装置另一端的小烧瓶中加入纯净乙醚，慢慢加热至乙醚沸腾，3h后停止加热，冷却；将乙醚萃取液在40⁰C进行蒸馏后得到。

步骤（2）以水提取抗氧化剂：将步骤（1）中大烧瓶内残渣与溶液过滤分离，滤渣以质量数与水体积为1g:30mL的比例加入回流装置中，在98 ⁰C的温度下回流2h后再过滤，滤渣继续用上述同样比例的水提取，平行操作3次。三次的滤液与步骤（1）中提取抗菌油液后的滤液合并，对合并滤液旋转蒸发去水，得水溶性抗氧化剂。

步骤（3）继续以乙醇提取抗氧化剂：将步骤（2）中经过滤后的残渣，置于回流装置中，并以残渣的质量数与95%乙醇的体积比为1g: 20mL，在80 ⁰C的温度下回流2h，过滤后的滤渣继续用同样比例的95%乙醇提取，平行操作3次，并合并滤液，再旋转蒸发此滤液回收乙醇后，得到醇溶性抗氧化剂。

步骤（4）制备吸附材料：将步骤（3）的残渣，经蒸馏水洗涤后，再经冷冻干燥后，所得的白色蓬松状物，再进行粉碎至过100-120目筛，即得净化染料废水的选择性吸附材料。

实施例二：

步骤（1）抗菌油液提取：称取200g未经处理的柚子全皮，用去离子水洗净、粉碎至10-20目后，置于同时可蒸馏萃取装置的大烧瓶中，加去离子水至超过粉碎粉末2cm高度后，加热至沸腾；在同时可蒸馏、萃取装置另一端的小烧瓶中加入纯净乙醚，慢慢加热至乙醚沸腾，2h后停止加热，冷却；将乙醚萃取液在35⁰C进行蒸馏后得到。

步骤（2）以水提取抗氧化剂：将步骤（1）中大烧瓶内残渣与溶液过滤分离，滤渣以质量数与水体积为1g:20mL的比例加入回流装置中，在95 ⁰C的温度下回流1.5h后再过滤，滤渣继续用上述同样比例的水提取，平行操作3次。三次的滤液与步骤（1）中提取抗菌油液后的滤液合并，对合并滤液旋转蒸发去水，得水溶性抗氧化剂。

步骤（3）继续以乙醇提取抗氧化剂：将步骤（2）中经过滤后的残渣，置于回流装置中，并以残渣的质量数与95%乙醇的体积比为1g: 10mL，在75 ⁰C的温度下回流1.5h，过滤后的滤渣继续用同样比例的95%乙醇提取，平行操作3次，并合并滤液，再旋转蒸发此滤液回收乙醇后，得到醇溶性抗氧化剂。

实施例三：

步骤（1）抗菌油液提取：称取200g未经处理的柚子全皮，用去离子水洗净、粉碎至10-20目后，置于同时可蒸馏萃取装置的大烧瓶中，加去离子水至超过粉碎粉末2cm高度后，加热至沸腾；在同时可蒸馏、萃取装置另一端的小烧瓶中加入纯净乙醚，慢慢加热至乙醚沸腾，2.5h后停止加热，冷却；将乙醚萃取液在40⁰C进行蒸馏后得到。

步骤（2）以水提取抗氧化剂：将步骤（1）中大烧瓶内残渣与溶液过滤分离，滤渣以质量数与水体积为1g:50mL的比例加入回流装置中，在100 ⁰C的温度下回流3h后再过滤，滤渣继续用上述同样比例的水提取，平行操作3次。三次的滤液与步骤（1）中提取抗菌油液后的滤液合并，对合并滤液旋转蒸发去水，得水溶性抗氧化剂。

步骤（3）继续以乙醇提取抗氧化剂：将步骤（2）中经过滤后的残渣，置于回流装置中，并以残渣的质量数与95%乙醇的体积比为1g: 40mL，在85 ⁰C的温度下回流3h，过滤后的滤渣继续用同样比例的95%乙醇提取，平行操作3次，并合并滤液，再旋转蒸发此滤液回收乙醇后，得到醇溶性抗氧化剂。

为了证实本发明以简单的工艺技术，对柚子全皮无残留所制备系列产品方法的可靠性和优越性，遂对实施例一所得各产品的性能指标进行了检测，其检测结果如下：

（一）所得抗菌油液用6890N-5973N GC-MS联用仪检测，满足以下检测条件：色谱柱HP-5MS (30m×0.25mm，0.25μm)；以5℃/min升至100℃并保持5min，再以10℃/min升温至270℃，维持20min的升温程序；载气(He)流速23mL/min，压力2.4kPa；进样为自动进样；分流比：100∶1。共分离出了30种化合物，主要化学成分为D-柠檬烯（31.38%）、β-月桂烯 (11.87%)。可参见图2给出的抗菌油液的色谱离子流图。

（二）所得抗氧化剂的抗氧化活性的测定：

（1）超氧负离子自由基清除率的测定：

a，用移液管精确移取4.5mL配好的pH8.2的Tris-HCl缓冲溶液，加入5.2mL蒸馏水，摇匀，迅速加入0.3mL 3mM邻苯三酚，以空白样品做对照，用紫外/可见分光光度计在波长325nm下每隔30s测一次吸光度。以时间t为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，斜率为K₀。

b，用移液管准确移取3.2、3.8、4.2、4.7、5mL蒸馏水和样品溶液2、1.5、1、0.5、0.2mL于五支比色管中，加入配好的Tris-HCl溶液4.5mL，摇匀，迅速加入邻苯三酚溶液0.3mL。以空白样品作对照，用紫外/可见分光光度计在波长325nm下每隔30s测一次吸光度。以时间t为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，斜率分别为K₁、K₂、K₃、K₄、K₅。

按照下述公式：超氧负离子自由基清除率（%）=（K₀-K）/K₀ ×100%）计算出样品不同浓度的清除率及IC₅₀值。

（2）·OH清除率的测定：采用邻二氮菲-金属铁离子-H₂O₂体系，通过Fenton反应生成羟基自由基，促使邻二氮菲-Fe²⁺ 被羟自由基氧化为邻二氮菲-Fe³⁺后，通过全波长扫描发现, 其在510 nm 处最大吸收峰消失,从而可以在510 nm 处测其吸光度。分别取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mL样品溶液于比色管中，加入磷酸缓冲液2.0mL，邻二氮菲1.5mL，FeSO₄溶液1.0mL，蒸馏水4、3.5、3.0、2.5、2.0、1.5mL，最后加入H₂O₂1.0mL，37℃水浴保温1h后，在510nm波长下测定各样品的吸光度，参比溶液为样品+缓冲溶液+蒸馏水。计算出IC₅₀值并比较各个样品的清除率。则羟基自由基清除率（%）=（A_加样-A_损伤）/（A_未损-A_损伤）×100%

（3）、DPPH·的清除率测定：称取3mgDPPH于50mL容量瓶中，以甲醇溶液定容，得1.5×10^-4M DPPH·溶液。用移液管准确移取甲醇溶液4mL，DPPH·溶液1.0mL于比色管中，摇匀，于暗处反应30 min后，以空白样品作对照，用紫外/可见分光光度计测定波长515nm下的吸光度A₀。

用移液管准确移取甲醇溶液3.9、3.8、3.7、3.6、3.5mL，DPPH溶液各1.0mL，样品溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL于比色管中，摇匀，于暗处反应30min后。以空白样品作对照，用紫外/可见分光光度计测定在波长515nm下各样品的吸光度A。计算出IC₅₀值并比较各个样品的清除率。

以上清除率测定结果为：醇溶性抗氧化剂对O₂ ^-·，·OH，DPPH·自由基清除率的IC₅₀值分别为0.24mg/mL，9.33mg/mL，3.23 mg/mL；水溶性抗氧化剂对O₂ ^-·，·OH，DPPH·自由基清除率的IC₅₀值分别为0.20 mg/mL,7.20 mg/mL,1.06 mg/mL。该测定结果充分说明本发明所提取的抗氧化剂具有强抗氧化活性。

（三）所制备的吸附材料对染料废水中的三种染料选择性吸附率的测定：

由给出的附图3可见，本实施例吸附材料产品对染料废水中的甲基紫、甲基红的吸附率分别为86.54%（吸附量为2.117mg/g），77.85%（1.321mg/g），对次甲基蓝28.46%（0.054mg/g）。因此，吸附材料对甲基紫、甲基红具有选择性吸附。

综上，根据本发明的技术解决方案，和所给出的具体实施例及相关的检测数据证实，本发明可达到预期的发明目的。

Claims

1.一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：该方法是取柚子全皮为原料，逐次提取抗菌油液、抗氧化剂和制备吸附材料，直至原料用尽无残留，该方法的具体步骤如下:(一)用去离子水洗净柚子皮，再直接粉碎该洗净后的柚子皮，通过同时蒸馏与萃取工序提取抗菌油液；（二）将提取油液后的残渣置于回流装置中，先用水，再用乙醇作提取溶剂进行提取，分别得水溶性抗氧化剂和醇溶性抗氧化剂；（三）将提取醇溶性抗氧化剂后的最后残渣用水洗涤、冷冻干燥后，再经粉碎制备得净化染料废水的选择性吸附材料。

2.根据权利要求1所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：所述提取抗菌油液的方法步骤的进一步是，将洗净后的柚子全皮直接粉碎至10-20目的粉末，再将该粉末置于可同时蒸馏与萃取的装置的蒸馏器中，加去离子水至超过粉碎粉末1-2cm高度后，加热至沸腾，水蒸汽携带出低沸点抗菌油液成分；在同时蒸馏萃取器的另一容器中加入纯净乙醚，慢加热至乙醚沸腾进行萃取，2-3h后停止加热，冷却；乙醚萃取液在35~40⁰C进行蒸馏去除并回收乙醚后获得。

3.根据权利要求1所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：所述提取抗氧化剂的方法步骤之一是水提取法，将提取抗菌油液后的残渣，置于回流装置中，并使残渣的质量数与水体积之比为1g:20-50mL，在95-100 ⁰C的温度下回流1.5-3h后过滤得滤液，过滤后的滤渣继续用所述同样比例的水回流提取，经平行操作3次，将所得全部滤液合并，再与提取抗菌油液后的水溶液合并后，经旋转蒸发去水，所得提取物则为水溶性抗氧化剂。

4.根据权利要求3所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：优选残渣的质量数与水体积之比为1g：30mL，在温度为98 ⁰C的条件下回流2h。

5.根据权利要求1所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：所述提取抗氧化剂的方法步骤之二是以乙醇提取法，将提取水溶性抗氧化剂后的残渣，置于回流装置中，并使残渣的质量数与95%乙醇体积比为1g:10-40mL，在75-85 ⁰C的温度下回流1.5-3h后过滤得滤液，过滤后的滤渣继续用所述同样比例的95%乙醇回流提取，经平行操作3次，将所得全部滤液合并后，经旋转蒸发回收乙醇，所得液态提取物则为醇溶性抗氧化剂。

6.根据权利要求5所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：或优选残渣的质量数与95%乙醇体积比为1g：20 mL，在温度为80 ⁰C的条件下回流2h。

7.根据权利要求1所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：所述制备净化染料废水选择性吸附材料的方法步骤，是将提取醇溶性抗氧化剂后的残渣，用水洗涤，经冷冻干燥所得的蓬松状的白色物，再经粉碎过100-120目筛，获得对染料废水中的甲基紫、甲基红具有选择性的吸附材料。

8.根据权利要求1所述的一种以柚子全皮无残留制备系列产品的方法，其特征在于：所述的柚子全皮为柚子果肉被食用后所剩的全部不可食用物质。