CN107056346A - 一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法 - Google Patents

一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法 Download PDF

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Abstract

一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法，以海带生产加工企业副产物‑‑‑‑海带边角料为原料，建立原料预处理方法，开发基于低温超高压连续流细胞破碎、生物酶解和产物降膜蒸发技术耦合的海带生物炼制工艺，制备纯天然浓缩型绿萝营养液，实现海带加工废弃物资源化利用，延伸海带产业链，提高海带加工技术水平。本发明创新了纯天然浓缩型绿萝营养液制备模式，以海带生产加工企业副产物为原料，实现废弃物资源化，提高海带资源利用效率，保护了环境，降低了营养液生产成本，实用性很强，易于规模化，是一种满足工业化需求、环境友好型的新方法。

Description

一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域。
背景技术
海带，是一种在低温海水中生长的大型海生褐藻植物，属海藻类植物。海带褐藻纲，海带科。孢子体大型，褐色，扁平带状，最长可达20M。生长于水温较低的海中。中国北部沿海及浙江、福建沿海大量栽培，产量居世界第一。富含褐藻胶和碘等矿物质元素，可食用及提取碘、褐藻胶、甘露醇等工业原料。其叶状体可入药。海带具有降血脂、降血糖、调节免疫、抗凝血、抗肿瘤、排铅解毒和抗氧化等多种生物功能，是当前人们最常食用的蔬菜之一，海带被加工成各式各样的蔬菜。
海带边角料是指海带加工食品等生产过程中产生的剩余废、碎料。2015年，我国海带产量近150万吨，其中80%海带用于深加工。加工过程约有1/5海带成为边角料，因此边角料数量非常巨大。目前海带边角料没有得到充分利用。海藻营养液中的核心物质是纯天然海藻（如：海带、巨藻等）提取物，主要原料选自天然海带等海藻，经过特殊生化工艺处理，提取海藻中的精华物质，极大地保留了天然活性组份，含有大量的非含氮有机物，有陆生植物无法比拟的钾、钙、镁、铁、锌、碘等40余种矿物质元素和丰富的维生素，特别含有海藻中所特有的海藻多糖、藻酝酸、高度不饱和脂肪酸和多种天然植物生长调节剂，如植物生长素、赤霉素、类细胞分裂素、多酚化合物及抗生素类物质等，具有很高的生物活性，可刺激植物体内非特异性活性因子的产生和调节内源激素的平衡。目前海藻营养液已广泛用于花卉植物。
绿萝，属于麒麟叶属植物，大型常绿藤植物。室内养植时，不管是盆栽或是折几枝茎秆水培，都可以良好的生长。既可让其攀附于用棕扎成的圆柱上，也可培养成悬垂状置于书房、窗台，抑或直接盆栽摆放，是一种非常适合室内种植的优美花卉。绿萝能吸收空气中的苯、三氯乙烯、甲醛等，据环保学家介绍，刚装修好的新居多通风，然后再摆放几盆绿萝，基本上就可以达到入住标准了，绿萝能够吸附新居释放出的有毒物质。此外，研究表明：绿萝能够吸附引起雾霾的主要物质----二氧化硫、可吸入颗粒物等。目前绿萝已成为家庭主要观赏花卉植物之一。营养液提供绿萝生长所必需的营养物质。绿萝传统营养液是化学试剂配制而成，存在化学物质难以降解而残留、易导致室内有限居家空间环境污染、影响居民身体健康、肥力过短等问题。
海带边角料是海带生产加工食品过程中的剩余废、碎料，目前没有得到充分利用，主要作为废弃物处理。这既造成了环境污染问题，又导致了海带资源的严重浪费。而海带是生产海藻营养液的优质原料。一方面为保护环境，解决海带渣遗弃引起的环境污染问题；另一方面降低海藻营养液生产成本；开发海带边角料生物催化转化绿萝营养液技术意义重大。
发明内容
针对海带加工食品过程中海带边角料废弃造成环境污染和资源浪费，海藻营养液生产原料成本居高不下等问题。本发明的目的在于提供一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法，通过建立原料预处理方法，开发基于低温超高压连续流细胞破碎、生物酶解和产物降膜蒸发技术耦合的海带生物炼制工艺，制备纯天然浓缩型绿萝营养液，实现海带加工废弃物资源化利用，延伸海带产业链，提高海带加工技术水平。该方法海带渣生物催化转化效率高、所产绿萝营养液质量佳、保护环境、减少资源浪费。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法，按以下步骤。
(1) 原料预处理：将海带边角料用自来水洗净；再用自来水浸泡24小时，期间每3小时换水1次；浸泡后的边角料用刀切碎，碎海带经胶体磨粉碎。
(2) 粉碎后海带碎末与蒸馏水以体积比1:5~20混匀，悬浮液经低温超高压连续流细胞破碎仪处理；破碎仪工作条件：压力50~150兆帕，连续流2.1升/小时，破碎温度5℃。
(3) 第一步酶解反应：海带匀浆按酶浓度500~20000毫克/升添加酶，调节pH至4.5~6.5，搅拌转速100~200转/分钟，搅拌5~15分钟后，搅拌转速调整为50~150转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在45~65℃。
(4) 第二步酶解反应：将步骤(3)中酶解产物经80~110℃处理5~30分钟后，按酶浓度500~10000毫克/升添加酶，调节pH至5.0~7.0，100~200转/分钟搅拌5~15分钟后，搅拌转速调整为50~150转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在50~70℃，反应结束后酶解液经80~110℃处理5~30分钟。
(5) 步骤(4)得到的酶解液经降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量20~100 升/小时，温度50~70℃，压力0.08~0.30兆帕，浓缩比1.3~1.8。
本发明步骤(3)中所述的酶为纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，以质量比1~5:1混合。
本发明步骤(4)中所述的酶为中性蛋白酶和碱性蛋白酶，以质量比1~3:1混合。
本发明步骤(3)中所述第一步酶解反应，主要将海藻多糖转化成绿萝利用效率高的单糖、双糖、寡糖等低聚糖。
本发明步骤(4)中所述第二步酶解反应，主要是为了将海带蛋白质催化转化成氨基酸、多肽等产物。
本发明建立一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法，开发基于低温超高压连续流细胞破碎、生物酶解和产物降膜蒸发技术耦合的海带生物炼制工艺，制备纯天然浓缩型绿萝营养液，实现海带加工废弃物资源化利用，延伸海带产业链，该方法提高海带生物催化转化效率，达到海带边角料资源化利用且保护环境的目的，同时降低海藻营养液生产成本，整个过程严格控制温度，大大减少高温破坏营养物质，获得浓缩型绿萝营养液，是一种实用性很强且满足工业化需求的新方法。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
以下实施例所用到的海带边角料购自厦门沃丰食品有限公司。
以下实施例所用的纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶购自Sigma-Aldrich公司。
实施例1。
将海带边角料用自来水洗净；再用自来水浸泡24小时，期间每3小时换水1次；浸泡后的边角料用刀切碎，碎海带经胶体磨粉碎。粉碎后海带碎末与蒸馏水以体积比1:5混匀，悬浮液经低温超高压连续流细胞破碎仪处理；破碎仪工作条件：压力50兆帕，连续流2.1升/小时，破碎温度5℃。海带匀浆按酶浓度500毫克/升添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，纤维素酶和β-葡萄糖苷酶以质量比1:1添加，调节pH至4.5，搅拌转速100转/分钟，搅拌5分钟后，搅拌转速调整为50转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在45℃。酶解产物经80℃处理5分钟后，按酶浓度500毫克/升添加中性蛋白酶和碱性蛋白酶，中性蛋白酶和碱性蛋白酶以质量比1:1添加，调节pH至5.0，搅拌转速100转/分钟搅拌5分钟后，搅拌转速调整为50转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在50℃，反应结束后酶解液经80℃处理5分钟。得到的酶解液经降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量20 升/小时，温度50℃，压力0.08兆帕，浓缩比1.3。
实施例2。
将海带边角料用自来水洗净；再用自来水浸泡24小时，期间每3小时换水1次；浸泡后的边角料用刀切碎，碎海带经胶体磨粉碎。粉碎后海带碎末与蒸馏水以体积比1:20混匀，悬浮液经低温超高压连续流细胞破碎仪处理；破碎仪工作条件：压力150兆帕，连续流2.1升/小时，破碎温度5℃。海带匀浆按酶浓度500毫克/升添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，纤维素酶和β-葡萄糖苷酶以质量比5:1添加，调节pH至6.5，搅拌转速200转/分钟，搅拌15分钟后，搅拌转速调整为150转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在65℃。酶解产物经110℃处理30分钟后，按酶浓度10000毫克/升添加中性蛋白酶和碱性蛋白酶，中性蛋白酶和碱性蛋白酶以质量比3:1添加，调节pH至7.0，搅拌转速200转/分钟搅拌15分钟后，搅拌转速调整为150转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在70℃，反应结束后酶解液经110℃处理30分钟。酶解液再经降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量100 升/小时，温度70℃，压力0.30兆帕，浓缩比1.8。
实施例3。
将海带边角料用自来水洗净；再用自来水浸泡24小时，期间每3小时换水1次；浸泡后的边角料用刀切碎，碎海带经胶体磨粉碎。粉碎后海带碎末与蒸馏水以体积比1:10混匀，悬浮液经低温超高压连续流细胞破碎仪处理；破碎仪工作条件：压力100兆帕，连续流2.1升/小时，破碎温度5℃。海带匀浆按酶浓度10000毫克/升添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，纤维素酶和β-葡萄糖苷酶以质量比3:1添加，调节pH至5.5，搅拌转速150转/分钟，搅拌10分钟后，搅拌转速调整为100转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在55℃。酶解产物经95℃处理15分钟后，按酶浓度5000毫克/升添加中性蛋白酶和碱性蛋白酶，中性蛋白酶和碱性蛋白酶以质量比2:1添加，调节pH至6.0，搅拌转速150转/分钟搅拌10分钟后，搅拌转速调整为100转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在60℃，反应结束后酶解液经95℃处理15分钟。酶解液再经降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量60升/小时，温度60℃，压力0.15兆帕，浓缩比1.5。
对比例1。
将海带边角料用自来水洗净与蒸馏水以体积比1:5混匀，调节海带悬浮液pH至4.5，搅拌转速100转/分钟，搅拌5分钟后，搅拌转速调整为50转/分钟，整个反应过程3小时，温度控制在45℃。产物经80℃处理5分钟后，调节pH至5.0，搅拌转速100转/分钟搅拌5分钟后，搅拌转速调整为50转/分钟，整个反应过程3小时，温度控制在50℃，反应结束后经80℃处理5分钟。
对比例2。
市售花卉植物普通营养液。
以上实施例1-3和对比例1和2的应用效果如下。
盆栽肥效试验。
供试品种：青叶绿萝、黄叶绿萝、花叶绿萝、星点藤。
试验分别于2015年和2016年进行，本试验以进口草炭、珍珠岩为栽培基质，在塑料盆中开展绿萝无土栽培喷施不同营养液肥效试验。共试验4个绿萝品种，选用相对一致的绿萝幼苗，毎盆种植绿萝4株，每个营养液处理栽种20盆绿萝，每处理重复3次，随机排列绿萝盆子。将盆栽置于温室中，控制温度25±2℃，相对湿度60-80%，光照强度1000-5000勒克斯。实施例1-3和对比例1中营养液与水按照1:100混匀后，毎15天喷施1次，对比例2中营养液按照说明书稀释及喷施。观察植株的生长情况。
为了考察不同营养液肥效差异，通过观测栽种4个月后植株的株高、叶片数、最大叶面积等评价不同营养液的肥效。
表1 营养液处理绿萝效果
从表1试验结果可以看出，不同品种间本身存在差异。不同营养液处理对不同品种绿萝有明显作用，株高、叶片数和最大叶面积与绿萝长势正相关。实施例3制备得到的营养液施用后株高最高、叶片数最多、最大叶面积最大。实施例1-3制备得到的营养液施用后株高、叶片数、最大叶面积分别较对比例1和2大幅提高。从试验结果中可以得出，本发明绿萝营养液能有效促进绿萝生长。

Claims (3)

1.一种纯天然浓缩型绿萝营养液制备方法，按以下步骤：
（1） 原料预处理：将海带边角料用自来水洗净；再用自来水浸泡24小时，期间每3小时换水1次；浸泡后的边角料用刀切碎，碎海带经胶体磨粉碎；
（2） 粉碎后海带碎末与蒸馏水以体积比1:5~20混匀，悬浮液经低温超高压连续流细胞破碎仪处理；破碎仪工作条件：压力50~150兆帕，连续流2.1升/小时，破碎温度5℃；
（3） 第一步酶解反应：海带匀浆按酶浓度500~20000毫克/升添加酶，调节pH至4.5~6.5，搅拌转速100~200转/分钟，搅拌5~15分钟后，搅拌转速调整为50~150转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在45~65℃；
（4）第二步酶解反应：步骤（3）中酶解产物经80~110℃处理5~30分钟后，按酶浓度500~10000毫克/升添加酶，调节pH至5.0~7.0，100~200转/分钟搅拌5~15分钟后，搅拌转速调整为50~150转/分钟，整个酶生物催化转化反应过程3小时，温度控制在50~70℃，反应结束后酶解液经80~110℃处理5~30分钟；
（5）将步骤（4）得到的酶解液经降膜蒸发技术进行浓缩，蒸发量20~100 升/小时，温度50~70℃，压力0.08~0.30兆帕，浓缩比1.3~1.8。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征是步骤（3）中所述的酶为纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，以质量比1~5:1混合。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征是步骤（4）中所述的酶为中性蛋白酶和碱性蛋白酶，以质量比1~3:1混合。
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