CN105088820A - 一种香蕉皮提取物用作蛋白质纺织材料抗菌染料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用超声波提取与陶瓷滤膜分离纯化相结合的技术制备香蕉皮色素粉末并用作蛋白质纺织材料抗菌染料的方法，其特征在于包括如下步骤：鲜香蕉皮→真空干燥→粉碎→超声波提取→粗滤→陶瓷滤膜过滤→采用旋转蒸发进行浓缩→喷雾干燥→粉末色素→直接染色→清洗→棕色蛋白质纺织品.本发明方法不仅提高了香蕉皮中黄酮类及单宁多酚色素的提取率，而且去除了香蕉皮中的多糖、果胶、蛋白质等大分子杂质，提高了色素的纯度及抗菌活性。本发明制备的香蕉皮色素安全，抗菌活性强，所制备的棕色蛋白质纺织品对大肠杆菌的细菌减少率达到90％以上。

Description

一种香蕉皮提取物用作蛋白质纺织材料抗菌染料的方法

技术领域

本发明涉及一种采用超声波提取与陶瓷滤膜分离纯化相结合的技术制备香蕉皮色素粉末并用作蛋白质纺织材料抗菌染料的方法,属天然废弃物利用及纺织品染整技术领域。

背景技术

香蕉是中国华南地区的热带水果之一，不仅营养价值丰富，而且年产量大。中国香蕉年产量约为950万吨，居世界第三位，但人们只食用其果肉，占香蕉全果重量的30～40％的香蕉皮则被随意丢弃，污染环境。经研究发现，香蕉皮中含有多种抗氧化、抗菌活性成分，主要为多酚物质。近年来，香蕉皮中多酚组分的资源化利用逐渐成为研究热点，涌现出较多的专利技术，如香蕉皮提取物抗应激及抗抑郁的新用途(CN101244160A)，一种从香蕉皮中提取黄酮的方法(CN102697988A)，香蕉皮提取物的制备方法和用途(CN102988627A)等。研究表明，香蕉皮色素的主要成分为黄酮类化合物和单宁等多酚类成分，而且，香蕉皮多酚具有很强的抗菌作用。香蕉皮中除含有多酚成分外，还含有大量的果胶、多糖、纤维素、蛋白质、脂肪和多种无机盐等成分。因此，为提高香蕉皮提取物中多酚的含量，分离、纯化尤为重要。

超声波提取技术属于提取技术与超声波技术交叉学科领域，基于超声波的空化、机械及热效应,能显著提高提取效率，节能减排，并已具备连续工业化生产的条件。无机陶瓷滤膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料，多孔支撑层、过渡层及微孔膜层呈非对称分布，过滤精度涵盖微滤、超滤甚至纳滤。陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程，原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。香蕉皮超声波提取液中除含有黄酮类活性色素外，还含有大量的果胶、多糖、纤维素、蛋白质、脂肪等大分子物质，可采用陶瓷滤膜有效去除。

发明内容：

本发明的目的是针对现有香蕉皮利用及加工技术的不足,基于香蕉皮中富含具有明显抗菌作用的黄酮类化合物与单宁等色素成分，提供一种自香蕉皮中提取高纯度抗菌色素的方法，并用作蛋白质纺织材料染料。具体以香蕉皮为原料,采用超声波提取与陶瓷滤膜分离纯化相结合的技术制备香蕉皮色素粉末并用作蛋白质纺织材料抗菌染料的方法,可以为香蕉皮的资源化开辟一条新途径。

本发明的技术特征在于，所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、真空干燥

新鲜香蕉皮的烘干温度很重要，采用不同的烘干温度，干燥后香蕉皮颜色不同，实验发现，烘干温度为50～100℃时，干燥的香蕉皮颜色较鲜艳。将新鲜的香蕉皮剪成长度为1～3cm的小片，置于真空干燥箱中进行烘干，真空度120～150Pa，烘干温度50～100℃，时间5～10h。

步骤二、粉碎

采用万能植物粉碎机将烘干的香蕉皮片粉碎成10～20目的粉末。

步骤三、超声波提取

采用乙醇与水的混合溶剂对粉碎的香蕉皮粉末进行提取，其特征在于，乙醇质量百分比含量为30～70％，超声波频率为18～20KHz，功率为300～700W，占空比30～60％，提取温度40～60℃，提取时间10～30min，料液比1:20～1:40。

步骤四、粗滤

采用板框压滤机对超声波提取液进行粗滤，滤布为相当于300～400目的丙纶织物，进行固液分离。

步骤五、陶瓷滤膜过滤

采用陶瓷滤膜组件对粗滤后的料液进行分离纯化，膜元件孔径为50～100nm，料液通道直径4～6mm，膜管长度500～600mm，膜管外经30或40mm，膜组件操作压力为0.4～1MPa。通过陶瓷滤膜过滤，料液中的蛋白质及多糖等大分子杂质被截留，多酚类色素分子可透过，得到澄清的色素溶液。

步骤六、浓缩

采用旋转蒸发回收乙醇并对料液进行浓缩，浓缩至料液含固量为3～8％。

步骤七、喷雾干燥

采用喷雾干燥机对浓缩料液进行干燥，进风温度为160～170℃，将香蕉皮色素浓缩液中的水份蒸发，制得包括黄酮类化合物以及单宁等总酚含量高的香蕉皮色素粉末。

步骤八、染色

对蛋白质材料进行染色，其特征在于采用直接染色方法，香蕉皮色素粉末用量占蛋白质材料质量的1～3％,浴比1:20～1：40，染浴pH3～6，常温起染，升温速率1～2℃/min，升温至染色温度80～100℃，保温染色60～90min。

步骤九：清洗

先用0.5～2g/L209洗涤剂对染色蛋白质材料进行清洗，清洗浴比1：20－1：40，自常温升温至40～50℃保温清洗10～20min，然后，再用冷水清洗，并自然晾干，染色后的棕色蛋白质纺织品经测试，对大肠杆菌具有极强的抗菌作用，大肠杆菌细菌减少率达到90％以上，且具有较好的耐洗涤作用。

本发明香蕉皮为芭蕉科芭蕉属香蕉的新鲜果皮，蛋白质纺织材料包括羊毛、蚕丝纤维、纱线及其织物。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施例1：一种采用超声波提取与陶瓷滤膜分离纯化相结合的技术制备香蕉皮色素粉末并用作羊毛织物抗菌染料的方法

所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、真空干燥

将新鲜的香蕉皮剪成长度为2cm的小片，置于真空干燥箱中进行烘干，真空度133Pa，烘干温度70℃，烘至干燥；

步骤二、粉碎

采用万能植物粉碎机将烘干的香蕉皮片粉碎成10目的粉末；

步骤三、超声波提取

采用乙醇与水的混合溶剂对粉碎的香蕉皮粉末进行提取，其特征在于，乙醇质量百分比含量为40％，超声波频率为19KHz，功率为360W，占空比40％，提取温度50℃，提取时间20min，料液比1:30；

步骤四、粗滤

采用板框压滤机对超声波提取液进行粗滤，滤布为相当于300目的丙纶织物；

步骤五、陶瓷滤膜过滤

采用陶瓷滤膜组件对粗滤后的料液进行分离纯化，膜元件孔径为50nm，料液通道直径4mm，膜管长度500mm，膜管外经40mm，膜组件操作压力为0.8MPa，通过陶瓷滤膜过滤以去除料液中的蛋白质及多糖等大分子杂质，得到澄清透亮的色素溶液；

步骤六、浓缩

采用旋转蒸发回收乙醇并对料液进行浓缩，浓缩至料液含固量为5％；

步骤七、喷雾干燥

采用喷雾干燥机对浓缩料液进行干燥，进风温度为160℃，将香蕉皮色素浓缩液中的水份蒸发，制得总酚含量高的香蕉皮色素粉末；

步骤八、染色

对蛋白质材料进行染色，其特征在于采用直接染色方法，香蕉皮色素粉末用量占蛋白质材料质量的2％,浴比1:20，染浴pH5，常温起染，升温速率1℃/min，升温至染色温度80℃，保温染色90min；

步骤九：清洗

先用1g/L209洗涤剂对染色蛋白质材料进行清洗，清洗浴比1：20，自常温升温至40℃保温清洗20min，然后，再用冷水清洗，并自然晾干，得到对大肠杆菌减少率达到90％以上的棕色抗菌蛋白质纺织品。

具体实施例2：一种采用超声波提取与陶瓷滤膜分离纯化相结合的技术制备香蕉皮色素粉末并用作羊毛织物抗菌染料的方法

所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、真空干燥

将新鲜的香蕉皮剪成长度为3cm的小片，置于真空干燥箱中进行烘干，真空度150Pa，烘干温度80℃，烘至干燥；

步骤二、粉碎

采用万能植物粉碎机将烘干的香蕉皮片粉碎成20目的粉末；

步骤三、超声波提取

采用乙醇与水的混合溶剂对粉碎的香蕉皮粉末进行提取，乙醇质量百分比含量为60％，超声波频率为20KHz，功率为480W，占空比30％，提取温度40℃，提取时间12min，料液比1:30；

步骤四、粗滤

采用板框压滤机对超声波提取液进行粗滤，滤布为相当于400目的丙纶织物；

步骤五、陶瓷滤膜过滤

采用陶瓷滤膜组件对粗滤后的料液进行分离纯化，膜元件孔径为70nm，料液通道直径6mm，膜管长度600mm，膜管外经30mm，膜组件操作压力为0.4MPa，通过陶瓷滤膜过滤以去除料液中的蛋白质及多糖等大分子杂质，得到澄清透亮的色素溶液；

步骤六、浓缩

采用旋转蒸发回收乙醇并对料液进行浓缩，浓缩至料液含固量为7％；

步骤七、喷雾干燥

采用喷雾干燥机对浓缩料液进行干燥，进风温度为165℃，将香蕉皮色素浓缩液中的水份蒸发，制得总酚含量高的香蕉皮色素粉末；

步骤八、染色

对蛋白质材料进行染色，其特征在于采用直接染色方法，香蕉皮色素粉末用量占蛋白质材料质量的3％,浴比1：40，染浴pH4，常温起染，升温速率2℃/min，升温至染色温度95℃，保温染色70min；

步骤九：清洗

先用0.8g/L209洗涤剂对染色蛋白质材料进行清洗，清洗浴比1：30，自常温升温至50℃保温清洗15min，然后，再用冷水清洗，并自然晾干，得到对大肠杆菌减少率达到90％以上的棕色抗菌蛋白质纺织品。

Claims (2)

1.一种采用超声波提取与陶瓷滤膜分离纯化相结合的技术制备香蕉皮色素粉末并用作蛋白质纺织材料抗菌染料的方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、真空干燥

将新鲜的香蕉皮剪成长度为1～3cm的小片，置于真空干燥箱中进行烘干，真空度120～150Pa，烘干温度50～100℃，时间5～10h；

步骤二、粉碎

采用万能植物粉碎机将烘干的香蕉皮片粉碎成10～20目的粉末；

步骤三、超声波提取

采用乙醇与水的混合溶剂对粉碎的香蕉皮粉末进行提取，其特征在于，乙醇质量百分比含量为30～70％，超声波频率为18～20KHz，功率为300～700W，占空比30～60％，提取温度40～60℃，提取时间10～30min，料液比1:20～1:40；

步骤四、粗滤

采用板框压滤机对超声波提取液进行粗滤，滤布为相当于300～400目的丙纶织物；

步骤五、陶瓷滤膜过滤

采用陶瓷滤膜组件对粗滤后的料液进行分离纯化，膜元件孔径为50～100nm，料液通道直径4～6mm，膜管长度500～600mm，膜管外经30或40mm，膜组件操作压力为0.4～1MPa，通过陶瓷滤膜过滤以去除料液中的蛋白质及多糖等大分子杂质，得到澄清透亮的色素溶液；

步骤六、浓缩

采用旋转蒸发回收乙醇并对料液进行浓缩，浓缩至料液含固量为3～8％；

步骤七、喷雾干燥

采用喷雾干燥机对浓缩料液进行干燥，进风温度为160～170℃，将香蕉皮色素浓缩液中的水份蒸发，制得总酚含量高的香蕉皮色素粉末；

步骤八、染色

对蛋白质材料进行染色，其特征在于采用直接染色方法，香蕉皮色素粉末用量占蛋白质材料质量的1～3％,浴比1:20～1：40，染浴pH3～6，常温起染，升温速率1～2℃/min，升温至染色温度80～100℃，保温染色60～90min；

步骤九：清洗

先用0.5～2g/L209洗涤剂对染色蛋白质材料进行清洗，清洗浴比1：20－1：40，自常温升温至40～50℃保温清洗10～20min，然后，再用冷水清洗，并自然晾干，得到对大肠杆菌减少率达到90％以上的棕色抗菌蛋白质纺织品。

2.如权利要求1所述，香蕉皮为芭蕉科芭蕉属香蕉的新鲜果皮，蛋白质纺织材料包括羊毛、蚕丝纤维及其纱线、织物。