CN104711307B - 一种柚子农业废弃物资源高值化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备柚子农业废弃物资源高值化利用的方法，特别是以废弃柚果及柚皮等为原料制备三叶苷的方法。包括如下步骤，柚子产业废弃物（包括废弃柚果及柚皮等）用乙醇水提取柚子黄酮，在碱性条件下，用稀有金属催化剂进行氢化；收集柚子黄酮碱性氢化产物，通过酶法生物转化，在一定温度和条件下，得到三叶苷。本发明提供了一种三叶苷工业化生产的新方法。此外，本发明所用原料为废弃的柚果及柚皮，既活化保护了农业生态资源，又能充分地利用废弃物高效转化得到具有多种用途的活性物质三叶苷。该方法绿色环保，适于工业应用，对三叶苷产业化生产具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用柚子农业废弃物资源高值化利用的方法，特别是以废弃柚果及柚皮等为原料获取多穗柯甜茶成分三叶苷的方法。
背景技术
沙田柚是我国南方规模种植的特色农作物，柚子人工种植过程中产生的大量自然落果（生理性或气候影响掉落柚果）、人工疏果（为了提高优质果比例而进行的人工疏果产生的柚果），成熟残次果等，以及食用鲜果后的果皮等废弃物，绝大部分都被视为垃圾扔掉。而这些废弃物含有丰富的生物活性成分，其中柚子黄酮就是其中一个可利用的成分，合理地将其资源化利用，不但保护农业环境，还可充分开发其附加值。
多穗柯是一种药、食两用，兼有茶糖药三种功能的珍贵植物，多穗柯甜茶在民间作为保健饮料已有上千年历史，安全无毒，药理活性研究表明具有降糖、抗过敏、抗氧化、抗菌和改善记忆等多种作用。多穗柯嫩叶的甜味主要成分是三叶苷。
三叶苷（即根皮素-4’-β-葡萄糖苷、p-根皮苷）甜度为蔗糖的300倍，作为甜味剂被世界卫生组织和联合国粮农组织、食品添加剂联合专家委员会（JECFA）收录（#2171），也被美国食用香料与提取物制造者协会（FEMA）列为公认安全物质（GRAS）（#4674），具有天然及安全性。三叶苷同时具有着良好的药理生理活性；张毅等在文献（非专利文献1）中描述三叶苷具有抑制糖尿病关键酶（α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶）活性和抗氧化性；Amol Gupte等在文献（非专利文献2）中实验证明三叶苷对核苷转运蛋白有抑制作用，而且对Hcnt3（人类富集型核苷转运蛋白）的选择性比hENT1（人类平衡型核苷转运蛋白）好，显示其在抗癌、抗病毒、心血管和神经保护领域中的潜在前景；三叶苷也有显示抗血管收缩作用（非专利文献3）。顾书华等在CN101874824（专利文献4）中，进行了三叶苷提取物治疗糖尿病肾病、肝水肿的药效研究，结果表明：三叶苷有保护肾脏、肝细胞和降血糖、血脂及蛋白尿的作用。
制备三叶苷的传统方法是应用植物提取技术：顾书华等（专利文献4）用5~95％的乙醇水溶液作为溶剂，从壳斗科多穗石柯植物或其它含有三叶苷的植物中提取，然后用大孔树酯或聚酰胺精制得到产物。其它方法还有： Amol gupte等（非专利文献2）用根皮素作原料，用2,3,4,6-四乙酰氧基-α-D-吡喃葡萄糖溴化物、氧化银、喹啉、甲醇钠等试剂，半合成制备三叶苷。Pandey Ramesh Prasad等（非专利文献5）用根皮素作原料，利用YIJI 糖基转移酶接上糖苷基，生物转化制备三叶苷。闻永举等（专利文献6）把黄酮新橙皮糖苷吸附分散固化在大孔子树脂表面，再形成缩酮化学水解获得三叶苷。
但多穗柯植物资源逐步减低而其它植物的三叶苷的含量很低，加上精制工艺操作性不强使主源于植物提取的三叶苷供应量极低。而其它化学法或生物转化法的工业化实践的难度较大。三叶苷的商业化程度不高，也说明了该化合物的产业化瓶颈并末真正突破，其中原料来源性，工艺可操作性等，是重要的原因；寻找更简单易行，真正将三叶苷产业化的方法，对三叶苷的应用开发具有极大的意义。
本发明人常年致力于柚子废弃物的资源化利用研究，在深入地柚子产业的废弃资源时，意外地发现其居然能够缓解甜茶资源的紧缺状况。柚子与甜茶在植物分类学上相距甚远，多穗石柯甜茶属壳斗科植物，柚子属芸香科植物。，令人惊喜的是，本发明人不但发明了一种利用柚子农业废弃物资源获取多穗柯甜茶成分三叶苷的方法，还通过不断试验，达到产业规模。该方法以廉价易得的天然原料，经提取氢化及生物催化方法，令人惊喜地获得了一种保持天然来源、操作简单、成本低的三叶苷的生产工艺。不但变废为宝，引导了废弃柚果的应用，活化了农业废弃物，促进农业资源高效利用，高值化生产三叶苷，同时很好地解决三叶苷的产业化问题，使三叶苷良好应用得到真正的实现，解决了三叶苷的市场需求，也极好的利用技术优势使资源优势转化成经济优势。
非专利文献1：张 毅，宁正祥，董华强. 多穗柯三叶苷的抑制糖尿病关键酶活性和抗氧化性[J]. 食品科学，2011，32（5）：32
9(3),icinal Chemistry Letters, 非专利文献2：Amol Gupte, John K.Buolamwini.Synthesis and biological evaluation of phloridzin analogs as humanconcentrative nucleoside transporter 3 (hCNT3) inhibitors[J]. Bioorganic &Medicinal Chemistry Letters,，2009，19(3)： 917-921
非专利文献3：Duge de Bernonville, Thomas; Guyot, Sylvain; Paulin,Jean-Pierre; et. Dihydrochalcones: Implication in resistance to oxidativestress and bioactivities against advanced glycation end-products andvasoconstriction[ J ].Phytochemistry (Elsevier),2010,71(4)：443-452
专利文献4：顾书华，孙伟新，赵维民，等. 一种三叶苷的活性提取物及其用途一种三叶苷的活性提取物及其用途[P].CN 101874824 A， 2010
非专利文献5：Pandey Ramesh Prasad， Li,Tai Feng，Kim, Eun-Hee, et al.Enzymatic synthesis of novel phloretin glucosides [J]. Applied andEnvironmental Microbiology, 2013, 79(11): 3516–3521
专利文献6：闻永举，申秀丽. 黄酮芸香糖苷或新橙皮糖苷选择水解鼠李糖[P].CN 103819520A, 2014-05-28。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柚子农业废弃物资源高值化利用的方法。
本发明的另一目的在于提供一种保持天然来源、环境友好、操作简单、成本低的三叶苷的生产工艺。
本发明的目的是通过下面的技术方案来实现的：
一种利用柚子农业废弃物资源高值化利用的方法，特别是以废弃柚果及柚皮等为原料制备三叶苷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
柚子农业废弃物用60~95%乙醇水溶液提取，所得柚子黄酮提取液，用氢氧化钠碱化后，在中压以及常温或加热下进行钯碳加氢催化氢化，然后从反应体系中收集柚子黄酮碱性氢化产物，在鼠李糖苷酶作用下水解，冷却得到三叶苷粗品。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柚子农业废弃物包括但不限于沙田柚、西柚等含柚苷黄酮的农作物的自然落果、人工疏果、成熟残次果、果皮的湿品及干品。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的柚子黄酮提取液包括多次提取液或浓缩后所得提取液。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鼠李糖苷酶包括但不限于液体酶、固体酶和固定化酶，优选固定化酶。
本发明采用大量易得的柚子农业废弃物资源为原料，方法环境友好，操作简单，成本低，产品质量高，可以很好的满足三叶苷的市场需求及进一步开发使用。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下列实施例。
实施例1
将250公斤粉碎的干燥沙田柚次果加入2吨的提取罐中，加入1500L75%乙醇，加热回流1小时；过滤出料，提取液重复提取三次。将提取液注入2T的加氢反应罐，加入150公斤NaOH和23公斤商品化的瑞尼镍作为催化剂，抽真空后换入氮气，反复3次后通入氢气，氢气压力为1个大气压。后室温氢化20小时。过滤，滤液在中和罐用盐酸调至中性，过滤收集固体，得到湿的柚子黄酮碱性氢化产物200公斤。
实施例2
上述所得湿的柚子黄酮碱性氢化产物7公斤投入酶反应罐中，加入PH6.8的磷酸盐缓冲溶液和5 L鼠李糖苷酶，在30 ℃，缓慢搅拌100 r /min 条件下反应12 h，然后将溶液加热到80度，加入活性碳搅拌0.5小时，过滤后冷冻析晶。得到三叶苷粗品4公斤，乙醇水重结晶后得含量为99%的精制品。
ESI-MS (m/z): 435[(M-1)+].
1H NMR (300 MHz, (CD3)2CO) δ: 2.87 (2H, t), 3.32-3.54 (7H, m), 3.67(m, 1H), 3.87 (1H, d),4.35 (2H, s), 4.68 (s, 1H), 4.99 (1H, d), 6.11 (s, 2H),6.71 (2H, d), 7.06 (2H, d), 8.09(1H, s), 12.36(2H,s)。
实施例3
上述所得湿的柚子黄酮碱性氢化产物7公斤投入反应罐中，加入20%乙醇水溶解，60℃下，与20公斤固体鼠李糖苷酶反应4h。所得反应液放出后过滤除去固体物质，冷却析晶，即得三叶苷4.3公斤，含量96%。
实施例4
上述所得湿的柚子黄酮碱性氢化产物7公斤投入反应罐中，加入PH5的柠檬酸盐缓冲液40℃加热成溶液，保持温度与固体鼠李糖苷酶30公斤反应6h。过滤除去固体物质，冷却析晶，得三叶苷40公斤，乙醇水重结晶后得含量98.5%的精制品。
Claims (1)
1.一种以废弃柚果为原料制备三叶苷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将250公斤粉碎的干燥沙田柚次果加入2吨的提取罐中，加入1500L75％乙醇，加热回流1小时；过滤出料，提取液重复提取三次；将提取液注入2T的加氢反应罐，加入150公斤NaOH和23公斤商品化的瑞尼镍作为催化剂，抽真空后换入氮气，反复3次后通入氢气，氢气压力为1个大气压；后室温氢化20h；过滤，滤液在中和罐用盐酸调至中性，过滤收集固体，得到湿的柚子黄酮碱性氢化产物200公斤；
上述所得湿的柚子黄酮碱性氢化产物7公斤投入酶反应罐中，加入pH6.8的磷酸盐缓冲溶液和5L鼠李糖苷酶，在30℃，缓慢搅拌100r/min条件下反应12h，然后将溶液加热到80℃，加入活性炭搅拌0.5h，过滤后冷冻析晶；得到三叶苷粗品4公斤，乙醇水重结晶后得含量为99％的精制品。
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