CN107223982A - 一种快速提取动植物全营养精华素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速提取动植物全营养精华素的方法，涉及提取技术领域。该方法的基本步骤包括：将净化和粉碎后的动植物原料置于细胞内加压设备中，向动植物细胞内增加压力至细胞完全破碎，细胞中的营养物质被完全释放出来，通过溶剂溶解、固液分离、溶剂脱除，制备得到动植物全营养素精华素。本发明通过细胞内加压技术快速释放动植物细胞中的全部营养物质并进一步制得动植物全营养精华素，该方法处理时间短，生产效率高，营养物质释放完全，克服了传统技术长时间高温提取造成的营养物质损失严重，以及提取率低、能耗高等缺点。制得的动植物全营养精华素营养保健成分齐全，可应用于食品、营养品、保健品、化妆品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及提取技术领域，具体涉及一种快速提取动植物全营养精华素的方法。
背景技术
动植物营养精华素是动植物细胞中的营养物质和功能保健物质的总称，包括功能性单糖、低聚糖、活性多糖、蛋白质、多肽、氨基酸、脂肪酸、维生素、黄酮、皂苷、花青素、原花青素、多酚、生物碱、甾醇、萜烯化合物等。具有降血压、降血糖、降血脂、抗氧化、增强免疫力、改善记忆、缓解视疲劳、改善睡眠、抗疲劳、延缓衰老、抑制肿瘤、保肝、护胃、改善生长发育、促进泌乳、增加骨密度、改善营养性贫血、促进排铅、耐缺氧、抗辐射、清咽利喉、减肥、祛痤疮、去黄褐斑、改善皮肤水油平衡、调节肠道菌群、促消化、通便等28类功能(《保健食品检验与评价技术规范》)。广泛应用于食品、营养品、保健品和化妆品领域。
21世纪健康产业已经成为全球热点，健康产业也将成为继IT互联网产业之后的全球财富集中产业。《食品工业“十二五”发展规划》首次将“营养与保健食品制造业”列入国家发展规划，营养与保健食品产业呈现出稳步增长和良好发展的态势，十二五末，营养与保健食品产业规模超过了一万亿，因此动植物营养精华素具有广阔的市场空间。
动植物营养精华素提取的关键是细胞破碎技术和溶剂提取技术。传统细胞破碎的方法包括机械粉碎和研磨、气流粉碎、冷冻粉碎、生物酶处理、化学药剂处理、超声波破碎等，这些方法的缺点：(1)对于组织结构致密的原料，很难达到细胞水平的破碎；(2)生物酶处理和化学药剂处理引入外源污染因子；(3)细胞破碎程度低，碎片化不完全，细胞内成分不容易完全释放出来；(4)不能破坏功能性营养保健组分与非功能性组分之间的化学键、范德华力、吸附力等的结合和束缚，需要借助进一步的提取过程。传统溶剂提取技术包括水、有机溶剂、超临界二氧化碳提取，这些方法的缺点：(1)长时间的高温蒸煮过程，能耗高，功能性营养保健成分损失严重；(2)进一步破坏功能性营养保健组分与非功能性组分之间的化学键、范德华力、吸附力等的能力有限，造成营养精华素提取得率低，提取不完全。
发明内容
本发明的目的在于针对现有动植物营养精华素提取过程中存在的问题，提供一种快速提取动植物全营养精华素的方法，即细胞内加压技术(Intracellular PressureTechnology，简称“IPT”)。该方法处理时间短、营养精华素损失小、营养精华素提取完全、能耗低、生产成本低。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种快速提取动植物全营养精华素的方法，包括以下步骤：
(1)动植物原料净化
对动植物原料进行净化处理，去污除杂，根据动植物原料特性选择清理筛、永磁筒、洗涤机的一种或几种设备的组合或水洗，对动植物原料进行净化处理；
(2)粉碎
将净化后的动植物原料进行粉碎，粉碎得越细越好；
(3)细胞内加压破碎
将粉碎后的动植物原料置于细胞内加压设备中，向动植物细胞内增加压力，直至细胞完全破碎；
(4)溶剂溶解
根据不同动植物原料含有的营养物质的溶解特性差异，选用不同的溶剂进行溶解；
(5)固液分离
溶解后利用固液分离设备分别得到营养精华素液体和固体残渣；
(6)脱除溶剂
营养精华素液体通过蒸发器蒸发回收溶剂，得到非水性营养精华素和水性营养精华素；
(7)产品干燥
水性营养精华素通过干燥设备得到营养精华素的固体产品。
优选地，所述的动植物原料是指所有的动植物原料，包括但不限于水果、蔬菜、中草药、粮食、各种动物及其器官和组织。
优选地，在步骤(2)后用动植物原料质量1～2倍重的含有0.1mol/L氯化钙的90％酒精浸泡粉碎后的动植物原料30～60分钟，并不断搅拌，以增加动植物原料细胞壁的通透性和脆弱性，然后才进行细胞内加压破碎，取得最佳的破碎效果和营养物质释放效果。
优选地，步骤(3)中所述的向动植物细胞内增加压力，一种方法是向动植物细胞内通入气体介质，使动植物细胞内压力达到0.05MPa-5MPa；所述气体介质包括但不限于蒸汽、空气、二氧化碳、氮气、蒸汽-空气混合气体、蒸汽-二氧化碳混合气体、蒸汽-氮气混合气体、蒸汽的一种或几种组合气体介质；另一种方法是加热动植物细胞，瞬间释放到真空环境中，热水相变为蒸汽，使动植物细胞膨胀破碎。
进一步优选地，所述气体介质为蒸汽-空气混合气体时，蒸汽与空气的体积比为1:10-10:1；所述气体介质为蒸汽-二氧化碳混合气体时，蒸汽与二氧化碳的体积比为1:10-10:1；所述气体介质为蒸汽-氮气混合气体时，蒸汽与氮气的体积比为1:10-10:1；另一种向细胞内增加压力的方法中，加热动植物细胞至温度为80℃-120℃，真空环境的真空度为0.05MPa-0.1MPa。
优选地，步骤(4)中所述的溶剂包括但不限于水、有机溶剂、超临界二氧化碳。
本发明快速提取动植物全营养精华素的方法，使用该方法制得的全营养精华素在食品、营养品、保健品、化妆品等领域中有广泛的应用。
本发明的有益效果为：
1、本发明的快速提取动植物全营养精华素的方法，采用细胞内加压技术，向动植物细胞内增加压力，使动植物细胞膨胀并产生爆炸性破碎，有利于细胞内营养物质的完全释放。
2、本发明的快速提取动植物全营养精华素的方法，采用细胞内加压技术，破坏了细胞中不同成分之间的化学键、范德华力以及吸附力，使结合在非功能性成分上的功能性营养保健成分彻底分离下来，有利于溶剂的溶解和提取。
3、本发明的快速提取动植物全营养精华素的方法，处理时间短、生产过程能耗低、生产效率高、营养精华素损失小、提取彻底、营养保健成分全，有利于降低生产成本。
附图说明
图1为本发明一种快速提取动植物全营养精华素的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。所述的实施例是为了更好的解释本发明，而不是对发明权利要求保护范围的限制，所有基于本发明基本思想的修改和变动，都属于本发明请求保护的范围。
实施例1
一种快速提取动植物全营养精华素的方法，以铁皮石斛为例，铁皮石斛是兰科石斛属植物，可用作保健食品的原料。铁皮石斛富含石斛多糖、倍半萜类生物碱、多酚类物质、氨基酸等多种营养保健物质，具有增强免疫力、抗衰老、抗疲劳、抑制肿瘤、降血压等生理功能。采用本发明方法快速提取其全营养精华素，包括以下步骤：
(1)原料净化
铁皮石斛原料来自广西玉林，仿野生种植，石斛多糖含量大于40％，生物碱和多酚物质大于7％，将新鲜铁皮石斛用清水洗净，去除其中的泥沙和其它杂质；
(2)粉碎
用粉碎机将铁皮石斛充分粉碎；
(3)细胞内加压破碎
将步骤(2)粉碎处理后的1kg铁皮石斛原料置于细胞内加压设备中，向铁皮石斛细胞内通入蒸汽-二氧化碳混合气体增加压力至1.2MPa，其中蒸汽与二氧化碳的体积比为1:3，使铁皮石斛细胞膨胀破碎；
(4)溶剂溶解
将细胞膨胀破碎后的铁皮石斛置于不锈钢容器中，加入5kg水，搅拌30min，使铁皮石斛多糖、氨基酸等水溶性物质溶解在水中，抽滤后得到富含铁皮石斛多糖、单糖和氨基酸的水溶液以及滤渣；
向滤渣中加入4kg 95％的食用乙醇，搅拌30min，使生物碱、黄酮、多酚等物质溶解在乙醇中，抽滤后得到富含生物碱、黄酮和多酚的乙醇溶液和滤渣；
(5)溶剂脱除
水溶液通过真空浓缩除去部分水分，使固形物浓度达到50％，喷雾干燥后得到水性营养精华素，得率大于45％；
乙醇溶液通过真空浓缩回收90％的乙醇，剩余物质冷冻干燥后得到醇溶性营养精华素，得率大于8％。
实施例2
一种快速提取动植物全营养精华素的方法，以桃金娘为例，桃金娘是桃金娘科桃金娘属常绿多花小灌木，我国南方重要的中草药。桃金娘果实富含黄酮苷、多糖、酚类物质、氨基酸等多种营养保健物质，具有增强免疫力、补血滋养、抗氧化、保护肝脏等生理功能。采用本发明方法快速提取其全营养精华素，包括以下步骤：
(1)原料净化
桃金娘野果来自广西玉林，干果总糖含量大于18％，还原糖含量大于15％，氨基酸大于6％，黄酮含量大于1％，生物碱和酚类物质含量大于1％，将新鲜桃金娘野果用清水洗净，去除其中的泥沙和其它杂质；
(2)粉碎
将桃金娘野果用粉碎机充分粉碎；
(3)细胞内加压破碎
将粉碎后的1kg桃金娘野果置于细胞内加压设备中，将桃金娘细胞加热至95℃，瞬间泄压至0.09MPa的真空容器中，桃金娘细胞膨胀破碎；
(4)溶剂溶解
将细胞膨胀破碎后的桃金娘野果置于不锈钢容器中，加入5kg 60％食用乙醇水溶液，搅拌30min，使桃金娘野果的多糖、还原糖、氨基酸、黄酮苷、酚类物质、生物碱等溶解，抽滤后得到富含桃金娘野果营养物质的乙醇水溶液以及滤渣；
(5)溶剂脱除
富含桃金娘野果营养物质的乙醇水溶液通过真空浓缩回收90％的乙醇，剩余物质冷冻干燥后得到桃金娘野果营养精华素，得率大于35％。
实施例3
一种快速提取动植物全营养精华素的方法，以淡竹叶为例，淡竹叶是禾本科多年生草本植物的茎叶，是一种药食两用原料。淡竹叶富含三萜类物质芦竹素、白茅素及β-谷甾醇、萘油甾醇等多种营养保健物质，具有增强免疫力、降血糖、降血脂、改善睡眠、祛痤疮、通便等生理功能。采用本发明方法快速提取其全营养精华素，包括以下步骤：
(1)原料净化
淡竹叶采自广西玉林大容山，将嫩淡竹叶用清水洗净，去除其中的泥沙和其它杂质；
(2)粉碎
将淡竹叶切段然后充分粉碎；
(3)细胞内加压破碎
将步骤(2)处理后的1kg淡竹叶置于细胞内加压设备中，向淡竹叶细胞内通气蒸汽-氮气混合气体增加压力0.8MPa，其中蒸汽与氮气的体积比为1:1，使淡竹叶细胞膨胀破碎；
(4)溶剂溶解
将细胞膨胀破碎后的淡竹叶置于不锈钢容器中，加入5kg 60％食用乙醇水溶液，搅拌30min，使淡竹叶的竹叶黄酮、芦竹素、白茅素及β-谷甾醇、萘油甾醇等溶解，抽滤后得到富含淡竹叶营养物质的乙醇水溶液以及滤渣；
(5)溶剂脱除
富含淡竹叶营养物质的乙醇水溶液通过真空浓缩回收90％的乙醇，剩余物质冷冻干燥后得到淡竹叶营养精华素，得率大于15％。
实施例4
一种快速提取动植物全营养精华素的方法，以红高粱麸皮为例，红高粱麸皮是禾本科植物高粱颖果的果皮和种皮部分。红高粱麸皮富含多酚类物质，包括原花青素、香草醛酚、单宁等。具有抗氧化、清除自由基、抗心血管疾病、抑制肿瘤、减肥等功效。采用本发明方法快速提取其全营养精华素，包括以下步骤：
(1)原料净化
红高粱麸皮购于东北高粱产区，利用筛分机和永磁筒去除原料中的沙砾和铁类杂质；
(2)粉碎
将步骤(1)处理后红高粱麸皮进行充分的粉碎；
(3)细胞内加压破碎
将粉碎后的1kg红高粱麸皮置于细胞内加压设备中，向红高粱麸皮细胞内通入蒸汽增加压力1.3MPa，红高粱麸皮细胞膨胀破碎；
(4)溶剂溶解
将细胞膨胀破碎后的红高粱麸皮置于不锈钢容器中，加入5kg 65％食用乙醇水溶液，搅拌30min，使红高粱麸皮中的多酚类物质溶解，抽滤后得到富含多酚类物质的乙醇水溶液以及滤渣；
(5)溶剂脱除
富含多酚类物质的乙醇水溶液通过真空浓缩回收90％的乙醇，剩余物质冷冻干燥后得到红高粱麸皮营养精华素，得率大于10％。
实施例5
一种快速提取动植物全营养精华素的方法，以鲍鱼为例，鲍鱼是鲍科软体动物鲍类的统称。鲍鱼富含蛋白质、氨基酸、鲍鱼多糖、特种氨基酸、多种矿物元素等。具有延缓衰老、增强免疫力、抗氧化、滋补肝肾、益精明目等功效。采用本发明方法快速提取其全营养精华素，包括以下步骤：
(1)原料净化
鲍鱼购于广东汕尾鲍鱼产区，取其肉质部分用清水洗净；
(2)粉碎
将鲍鱼肉质部分进行充分粉碎后，用鲍鱼肉质部分质量1～2倍重的含有0.1mol/L氯化钙的90％酒精浸泡30～60分钟，并不断搅拌，然后进行细胞内加压破碎；
(3)细胞内加压破碎
将步骤(2)处理后的1kg鲍鱼肉质部分置于细胞内加压设备中，向鲍鱼肉质细胞内通入蒸汽增加压力0.3MPa，鲍鱼细胞膨胀破碎；
(4)溶剂溶解
将细胞膨胀破碎后的鲍鱼肉质部分置于不锈钢容器中，加入2kg纯净水，搅拌30min，使鲍鱼中的蛋白质、氨基酸、多糖、矿物质等溶解，抽滤后得到滤液和滤渣；
(5)溶剂脱除
滤液真空浓缩去除部分水分后进行冷冻干燥后得到鲍鱼营养精华素，鲍鱼营养精华素富含蛋白质、氨基酸、多糖和矿物质等，得率大于65％。
Claims (10)
1.一种快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)动植物原料净化
对动植物原料进行净化处理，去污除杂；
(2)粉碎
将净化后的动植物原料进行粉碎；
(3)细胞内加压破碎
将粉碎后的动植物原料置于细胞内加压设备中，向动植物细胞内增加压力，直至细胞完全破碎；
(4)溶剂溶解
根据不同动植物原料含有的营养物质的溶解特性差异，选用不同的溶剂进行溶解；
(5)固液分离
溶解后利用固液分离设备分别得到营养精华素液体和固体残渣；
(6)脱除溶剂
营养精华素液体通过蒸发器蒸发回收溶剂，得到非水性营养精华素和水性营养精华素；
(7)产品干燥
水性营养精华素通过干燥设备得到营养精华素的固体产品。
2.根据权利要求1所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：在步骤(2)后用动植物原料质量1～2倍重的含有0.1mol/L氯化钙的90％酒精浸泡粉碎后的动植物原料30～60分钟，并不断搅拌，然后进行细胞内加压破碎。
3.根据权利要求1所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的向动植物细胞内增加压力，一种方法是向动植物细胞内通入气体介质，所述气体介质包括但不限于蒸汽、空气、二氧化碳、氮气、蒸汽-空气混合气体、蒸汽-二氧化碳混合气体、蒸汽-氮气混合气体；另一种方法是加热动植物细胞，瞬间释放到真空环境中，热水相变为蒸汽，使动植物细胞膨胀破碎。
4.根据权利要求1所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于，步骤(3)中通入气体介质向动植物细胞内增加压力的方法，压力范围为0.05MPa-5MPa。
5.根据权利要求1所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的溶剂包括但不限于水、有机溶剂、超临界二氧化碳。
6.根据权利要求3所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：所述气体介质为蒸汽-空气混合气体时，蒸汽与空气的体积比为1:10-10:1。
7.根据权利要求3所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：所述气体介质为蒸汽-二氧化碳混合气体时，蒸汽与二氧化碳的体积比为1:10-10:1。
8.根据权利要求3所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：所述气体介质为蒸汽-氮气混合气体时，蒸汽与氮气的体积比为1:10-10:1。
9.根据权利要求3所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：另一种向细胞内增加压力的方法中，加热动植物细胞至温度为80℃-120℃，真空环境的真空度为0.05MPa-0.1MPa。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的快速提取动植物全营养精华素的方法，其特征在于：使用该方法制得的全营养精华素在食品、营养品、保健品、化妆品等领域中的应用。
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