CN107249355A - 将浆果材料和水果材料转化成抗微生物活性级分的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将浆果材料和/或水果材料转化为包括生物活性化合物的级分的方法，所述方法包括以下步骤：将选自浆果、水果、源于浆果或水果的副产物、侧流和废料、及其任意组合中的至少一种浆果材料或水果材料进行筛分，从而将种子级分与果皮级分分离，将种子级分进行砂磨，得到包括种子表面层的种皮级分和包括砂磨种子的砂磨种子级分。

Description

将浆果材料和水果材料转化成抗微生物活性级分的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将浆果材料和水果材料转化成包括具有抗微生物活性的生物活性化合物的级分的方法。本发明还涉及可通过该方法获得的、包括来源于浆果和水果的具有抗微生物活性的生物活性化合物的级分。本发明还涉及包括具有抗微生物活性的生物活性化合物的所述级分在化妆品、卫生用品、保健营养品、食品以及食品补充剂、饲料、包装和药品中的用途。
背景技术
在处理浆果和水果的加工的行业中，形成了大量的废料、侧流和副产物。食品工业中在制造大范围的产品例如糊状物、饮料、酒精产品、果酱、蜜饯、牛奶制品、糖果等时使用野生浆果、栽培浆果和水果。在化妆品中使用浆果和水果级分已变得非常普遍，例如富含多不饱和脂肪酸的云莓籽油被认为是化妆品制剂中有价值的成分。
在浆果和水果的加工中，特别是在食品工业中产生大量的废物，这些废料的利用程度很小。大部分废料一般被丢弃或运往垃圾填埋场或倾倒区，因此增加了环境负担。这些废料中的一些被干燥，然后提取籽油，然而只是非常小部分的材料得以使用。
通常，在加工中，浆果和水果被机械地清洁，然后通过合适的方法如压榨去除果汁、果肉或糊状物。剩余的废料例如果渣、浆果饼、水果饼或压榨饼包括含有生物活性酚类化合物、纤维和其他生物活性化合物的浆果或水果皮、果皮、种子和衬皮。
FI 122664B公开了一种用于将浆果分级并从所形成的级分中分离营养物的方法，其中在该方法中，将浆果原料干燥并轻轻研磨，使得浆果的种子与果肉和果皮部分分离而不破裂，然后对所形成的无籽果肉和果皮部分进行第二次轻磨，由此形成细粉末，并将其筛选或分类。通过这种方法没有对种子进行分级。将种子丢弃并进一步对果皮进行分级。
US 2013/0040005 A1涉及一种包括博伊增莓种子提取物作为活性成分的降压剂以及获得所述药剂的方法。在所述方法中，将博伊增莓果渣干燥、破碎并筛分以分离种子，然后将种子研磨成细粉末，用水或有机溶剂萃取，然后使萃取溶液与多酚吸收剂接触并用醇类溶剂洗脱以获得目标提取物。
基于上述可以看出，仍然存在需要提供改进的方法以利用浆果材料和水果材料，特别是废料、侧流和副产物，用于提供包括所述材料中所含的有价值的生物活性化合物的级分。
发明内容
在本发明中，发现能够用简单的方法来富集包括源自浆果种子和/或水果种子的具有强抗微生物活性的生物活性化合物的级分。
本发明特别是基于对从浆果和水果获得的果渣、浆果饼、水果饼和压榨饼的加工以及所得产品的用途的研究。本发明提供了方便和有效的方法，特别是用于利用来自浆果和水果工业中的废料、侧流和副产物(例如果渣、压榨饼、浆果饼和水果饼)制造包括可在化妆品、卫生用品、食品补充剂、食物产品、饲料、包装和药品中使用(特别是作为天然抗微生物剂或天然防腐剂)的生物活性化合物的级分。
因此，本发明的目的是提供一种将浆果材料和/或水果材料转化成包括具有抗微生物活性的生物活性化合物的级分的方法。
本发明的另一个目的是利用来自浆果工业和/或水果工业的废料、侧流和副产物，而无需丢弃所述材料。
本发明的另一个目的是提供包括源自浆果和水果的生物活性成分的级分。
本发明的又一个目的是所述包括生物活性化合物的级分在化妆品、卫生用品、保健营养品、食品、食品补充剂、饲料、包装和药品中的用途。
本发明涉及一种用于将浆果材料和/或水果材料转化为包括具有抗微生物活性的生物活性化合物的级分的方法，该方法包括以下步骤：其中将选自浆果、水果、源于浆果或水果的副产物、侧流和废料及其任意组合中的含水量不超过15重量％的至少一种浆果材料或水果材料进行筛分，从而将种子级分与果皮级分分离，
对种子级分进行砂磨，其中将种子的2重量％-40重量％去除并得到包括所述种子表面层的种皮级分和包括砂磨种子的砂磨种子级分，
所述浆果选自悬钩子(Rubus)属、花楸(Sorbus)属、蔷薇(Rosa)属、岩高兰(Empetrum)属、野樱(Aronia)属和沙棘(Hippophae)属及其组合，所述水果选自葡萄(Vitis)属、石榴(Punica)属、梨(Pyrus)属和苹果(Malus)属及其组合。
本发明进一步涉及包括抗微生物活性化合物的种皮级分在化妆品、卫生用品、保健营养品、食品、食品补充剂、饲料、包装和药品中的用途。
因此，本发明提供简单和经济的方法，用于利用源自浆果工业和水果工业的废料、侧流和副产物制造包括生物活性化合物的级分，从而能够避免倾倒浆果或水果废物或至少大幅度减少倾倒。
本发明的特征在所附权利要求书中给出。
附图说明
图1示出了本发明方法的一个实施方式。
图2示出了本发明方法的另一个实施方式，其中在筛分之前对浆果材料或水果材料进行预处理。
图3示出了本发明方法的又一个实施方式，其中对砂磨种子进行酶处理。
图4示出了浆果材料的抗微生物活性。
图5示出了抹布中的云莓提取物的抗微生物活性。
图6显示了云莓种子表面的显微镜照片。
具体实施方式
除非另有说明，在说明书和权利要求书中使用的术语具有在食品工业领域中通常使用的含义。具体地，以下术语具有以下含义。
术语“浆果”在这里被理解为包括内部种子的所有野生浆果和栽培浆果，这些浆果属于悬钩子属、花楸属、岩高兰属、蔷薇属、野樱属或沙棘属，包括这些属的所有杂交浆果。树莓、黑莓、北极黑莓、露莓和云莓是悬钩子属物种的例子。由于悬钩子属物种容易杂交，而且是无融合生殖植物，所以杂交植物的亲本关系通常是非常复杂的，但通常认为包括在黑莓和树莓的定义栽培品种中。所述杂交浆果的实例包括：罗甘莓(loganberry)、博伊增莓(boysenberry)、维奇莓(veitchberry)、紫蓝莓(marionberry)、西尔万莓(silvanberry)、泰莓(tayberry)、塔姆尔莓(tummelberry)和希尔达莓(hildaberry)。
术语“水果”在本文中被理解为意指属于葡萄属(Vitis)、石榴属(Punica)，梨属(Pyrus)和苹果属(Malus)的所有野生水果和栽培水果，包括这些属的所有杂交水果。
葡萄属的水果是指包括内部种子的葡萄，包括所有杂交葡萄，主要是酿酒葡萄和另一种葡萄属之间的杂交。葡萄用于制作葡萄酒、果酱、饮料、果冻、种子提取物、葡萄干、醋和葡萄籽油。葡萄属是葡萄科中的约60中蔓生植物的属。
水果也指果树，例如石榴(Punica granatum)、梨树(Pyrus communis)和苹果树(Malus科)及其所有杂交物的果实。
术语“浆果工业”和“水果工业”是指与野生浆果和栽培浆果和水果有关的产品和工艺的开发、精制和制造的工业。
术语“抗微生物活性”化合物是指能够杀死微生物或抑制其生长的化合物。这些化合物的实例是酚类化合物，例如鞣花酸和鞣花丹宁。除抗微生物活性和防腐活性之外，这些化合物通常具有其他生物活性、特别是抗氧化活性。
术语“种子的砂磨”在这里是指机械研磨处理，其中将种子的表面层作为粉末去除。砂磨被理解为也包括精整和碾磨。
术语“化妆品”在此是指包括护肤品、头发护理产品、个人护理产品、彩妆品的化妆品。护肤品的例子有油性乳霜、基础乳霜、爽肤水、去角质剂、擦拭巾、面膜等。
本发明提供了一种方便的方法，用于将浆果材料和水果材料转化成包括有价值的生物活性化合物的级分，特别是包括显著量的酚类化合物例如鞣花酸和鞣花丹宁的级分。鞣花丹宁是葡萄糖与鞣花酸的酯，当水解时，其产生鞣花酸。
本发明是基于对源自浆果和水果加工的废料、侧流和副产物(例如果渣和压榨饼)的加工的研究，用于提供用于使用这些废料和副产物制造包括生物活性化合物的级分的方法，这些级分可作为天然防腐剂用于例如化妆品、卫生用品、保健营养品、食品、食品补充剂、饲料、包装和医药产品。
发现特别是悬钩子属、花楸属、岩高兰属、蔷薇属、野樱属和沙棘属的浆果的种子以及葡萄属、石榴属、梨属和苹果属的水果的种子的表面层(种皮级分)显示出强烈的抗微生物活性(例如抵抗人类病原体金黄色葡萄球菌)。种皮级分含有高浓度的生物活性酚类化合物。特别地，在所述悬钩子属浆果级分中包括鞣花酸、鞣花丹宁及其衍生物。
在目前尚未使用的废料中保留有显著量的生物活性酚类化合物，例如鞣花酸和鞣花单宁及其衍生物。鞣花酸和鞣花单宁是具有强抗微生物作用的天然抗氧化剂和防腐剂，因此可用作化妆品、食品工业和饲料工业以及包装工业和制药工业领域中的各种应用中的天然防腐剂和抗氧化剂。
通过本发明的方法，能够将浆果皮或水果皮与种子分离，然后能够除去种子表面层以获得具有高抗微生物活性的种皮级分。此外，可以将砂磨种子原样使用或进行酶促处理，并且也可以使用浆果皮或水果皮级分。
浆果
在本发明中，可以使用悬钩子属、花楸属、岩高兰属、蔷薇属、野樱属和沙棘属的所有野生浆果、栽培浆果和所有杂交浆果。树莓、黑莓、北极树莓(同义词北极树莓)、露莓和云莓以及包括黑莓和博伊森莓的杂交浆果是适用于本发明的悬钩子属的实例。花楸属物种的花楸浆果、岩高兰属物种的岩高兰、蔷薇属物种的野玫瑰果和犬蔷薇、野樱属物种的北美沙果以及沙棘属的沙棘浆果是适于本发明的实例。
云莓是具有高芳香含量的有价值的野生浆果，并且它们还含有有价值的种子油。云莓用于食品、利口酒和化妆品行业，但目前仅从压榨浆果后剩余的废料中使用种子油。在云莓中发现的鞣花酸含量如下：浆果水果(果实+种子)0.6mg/g干重、果皮20.3mg/g干重、砂磨种皮粉19.6mg/g干重以及精整种子12.6mg/g干重。在砂磨种皮级分中浓缩得鞣花单宁。
北极树莓含有非常高的鞣花酸和鞣花单宁含量，因此它们也特别适合作为本发明方法的原料。从生态的角度来看，野生浆果，例如在没有任何人造肥料或农药下生长的云莓和北极树莓特别适合。
水果
葡萄属、石榴属、梨属和苹果属的所有水果都适用于本发明的方法。含有种子并属于葡萄属的所有葡萄和所有杂交葡萄都可用于本发明。通常从对葡萄藤的加工中(例如从压榨葡萄藤中)获得大量的废料，因此葡萄也提供了本发明特别合适的原料来源。
水果树(例如石榴(Punica granatum)、梨树(Pyrus communis)和苹果树(苹果科)，包括其所有杂交物)的果实也是合适的原料来源。在这些水果的加工过程中获得了显著量的废料。
浆果材料和水果材料
适用于本发明方法的浆果材料和水果材料可以选自完整浆果，完整水果，源自浆果或果实加工的副产品、侧流和废料。这些副产品、侧流和废料的实例是压榨饼、果渣、浆果饼和水果饼。还取决于在加工前对浆果或水果的机械清洁程度如何，所述副产物、侧流和废料通常包括浆果皮或果皮或水果皮、种子、一些果肉、偶尔的一些叶子、乔木和针叶树针。
可以例如在进行浆果或水果的加工或精制或分级的设施中，或在食品或饲料加工业的设施中，从饮料、糊状物、果泥、酒、果酱、蜜饯、糖果等的制造中进行浆果或水果的加工。特别地，在本发明中优选使用副产物、侧流和废料。
通常在榨汁生产线中，将浆果或水果压榨，并将剩余的压榨饼在约-20℃冷冻并储存以用于进一步使用，或者可以将其干燥。
浆果和水果糊状物和果泥例如通过挤压浆果或水果通过筛子而获得，将剩余的浆果饼或水果饼在约-20℃冷冻并储存，或者可以将其干燥。所获得的冷冻果渣、浆果饼或水果饼可以含有40重量％-70重量％的水，通常为50重量％-60重量％的水。
从悬钩子属浆果或葡萄属葡萄获得的副产物、侧流或废料(例如压榨饼或果渣)主要包括种子、果皮或果壳和一些果肉。
方法
本发明涉及将浆果材料和/或水果材料转化成包括具有抗微生物活性的生物活性化合物的级分的方法，该方法包括以下步骤：其中将选自浆果、水果、源于浆果或水果的副产物、侧流和废料及其任意组合中的含水量不超过15重量％的至少一种浆果材料或水果材料进行筛分，从而将种子级分与果皮级分分离，
对种子级分进行砂磨，其中将种子的2重量％-40重量％去除并得到包括所述种子表面层的种皮级分和包括砂磨种子的砂磨种子级分，
其中所述浆果选自悬钩子属、花楸属、蔷薇属、岩高兰属、野樱属和沙棘属及其组合，所述水果选自葡萄属、石榴属、梨属和苹果属及其组合。
含水量不超过15重量％的浆果材料或水果材料在此是指干浆果或干水果材料。
本发明的方法如图1中所示，其中将含水量不超过15重量％的浆果材料和/或水果材料10进行筛分100，由此将种子级分30与果皮级分20分离，对种子级分30进行砂磨200，其中除去种子的2重量％-40重量％，并且获得包括种子表面层的种皮级分50和包括砂磨种子的砂磨种子级分40。
种子级分包括种子。有时它可能包括少量的果皮、果壳和果肉中的任一种。
果皮级分包括果皮、果壳和果肉。有时它可能包括少量的叶子、乔木和针叶树针中的任一种。
在优选的实施方式中，浆果材料和/或水果材料具有0.1重量％-10重量％、特别优选0.1重量％-8重量％的含水量。
在进行筛分(分离种子)的过程中，其中对含水量不超过15重量％的浆果材料或水果材料进行筛分，由此种子保留在筛子上，而果皮、果壳，果肉等通过筛子。
适当地使用筛分装置、风选装置、空气喷射筛分装置、筛选装置或旋转筛，优选使用振动或震动筛分/筛选装置，其中根据浆果或水果的种子大小选择筛尺寸。
例如，当筛分从悬钩子属植物获得的浆果材料时，适当地使用其中筛的网孔为0.5mm-2.0mm、优选0.6mm-1.6mm的筛。
使用选自谷物(例如大麦)精碾机、大米等的精碾机、碾米机、去壳机和精碾机/脱壳机中的砂磨装置或精碾装置进行砂磨。
在砂磨中，将种子表面层的2重量％-40重量％、优选3重量％-35重量％，特别优选3重量％-30重量％去除，作为来自种子的细碎粉末级分(种皮级分)，而且也得到砂磨种子级分。
浆果材料或水果材料的预处理
在本发明的一个实施方式中，在筛分之前对浆果材料或水果材料进行预处理。可以通过对浆果材料或水果材料进行选自热处理、发酵、酶处理、压榨、挤压、干燥、粉碎及其组合的方法来进行预处理。
根据本发明的一个实施方式，将浆果材料或水果材料压榨、分离、倾析或离心分离以将果汁与固体物质(壳和种子)分离。
根据本发明的一个实施方式，对浆果材料或水果材料进行热处理以去除有害微生物。适当地，在80℃进行热处理5分钟。
根据本发明的一个实施方式，使用乳酸菌使浆果材料或水果材料发酵以使种子的酚类化合物和碳水化合物成分改性。优选地，起子培养物选自乳球菌(Lactococcus)属、乳杆菌(Lactobacillus)属、小球菌(Pediococcus)属和酒球菌(Oenococcus)属。
图2示出了在筛分之前对浆果材料或水果材料进行预处理的实施方式。对浆果材料或水果材料60进行热处理和发酵300，从而获得发酵的浆果材料或水果材料70，然后对其进行压榨400，从而将果汁级分80与压榨饼90分离。将压榨饼90进行干燥500以获得含水量不超过15重量％的浆果材料或水果材料10，对其进行筛分100，从而将种子级分30与果皮级分20分离，对种子级分30进行砂磨200，其中去除种子的2重量％-40重量％，并且获得包括种子表面层的种皮级分50和包括砂磨种子的砂磨种子级分40。
在发酵中通常将冷冻的浆果材料或水果材料和水(适当的超纯水)混合(1:1)并加热，并在80℃下适当加热5分钟。将混合物适当地在冰浴中冷却，如果需要，将浆果材料或水果材料破碎。适当地用5N氢氧化钠将混合物的pH调节至约pH5.0。使微生物在食品级培养基中预先生长。在生物反应器(容器)等中进行发酵，例如在30℃在恒定混合下进行3天。用无菌氮气吹扫乳酸菌发酵物以产生厌氧条件。
根据本发明的一个实施方式，用碳水化合物水解酶对浆果材料或水果材料进行处理。优选在酶温育后将浆果材料或水果材料压榨或挤压。适当地，酶选自纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶及其组合。果汁产量增加，压榨饼或浆果饼含有减少量的糖和水。
在酶处理中，基于酶的主要活性来对它们进行剂量化(例如100nkat/g或0.1％)。将经解冻、捣碎和加热(45℃)的浆果材料或水果材料在40℃-45℃下温育2-4小时。在将酶与经捣碎和加热的浆果材料和水果材料混合之前将其在水中稀释。在所用材料的固有pH(约pH 3)下进行所述处理。酶温育后，通过榨汁装置提取浆果或水果果汁。
根据本发明的一个实施方式，在引入工艺之前将浆果材料或水果材料干燥以除去过量水，直到其含水量不超过15重量％，优选为0.1重量％-10重量％。干燥可以作为对流干燥例如热空气干燥、真空干燥或蒸汽干燥、需要真空干燥或无需真空干燥的微波干燥、或冷冻干燥而进行。可以使用流化床干燥器在35℃-70℃、优选35℃-45℃的温度下进行干燥。适当地，在-40℃至0℃的温度下进行冷冻干燥，并在40℃-70℃、优选40℃-50℃的温度下进行对流干燥。可以使用适于干燥的任何传统干燥装置。
根据一个实施方式，在筛分之前将浆果材料或水果材料破碎，适当地使用挤压破碎以从种子中破碎果皮、果壳、果肉等的块，而对种子造成最小的损害。破碎机可选自辊式破碎机、球磨碎机、手动式破碎机、捏合型研磨机或其组合。可以使用捏合型研磨机作为破碎机，由此将浆果的种子从干果肉和果皮部分分离而不会破碎种子。合适的研磨机是含有旋转转子和静止定子的降落数值磨机。该磨机提供捏合以及轻微的切割和击打效果，其中研磨能量不足以破坏种子，但使它们与基质分离。优选使用盘磨机或具有引导冲击的冲击式磨机，从而实现更温和的研磨加工。
包括种核和种子油的砂磨种子可以本身作为健康营养成分用于食品和动物饲料应用中。或者，可以用酶对砂磨种子进行处理。
可以用选自纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶及其组合(优选使用组合)的酶对砂磨种子级分进行进一步处理，以软化仍存在的种皮。由于在酶处理后种皮更薄且更柔软，因此在消耗期间能够更容易地从种子中输送健康的脂肪酸，并且由于种皮更软，口感也更好。这些经砂磨和酶处理的种子在各种食品应用(例如小吃、谷类食品、麦片、烘焙食品等)中特别有用，并且是动物饲料。
图3示出了对砂磨种子级分进行酶处理的实施方式。将含水量不超过15重量％的浆果材料和/或水果材料10进行筛分100，从而将种子级分30与果皮级分20分离，对种子级分30进行砂磨200，其中去除种子的2重量％-40重量％，并且获得包括种子表面层的种皮层级分50和包括砂磨种子的砂磨种子级分40。对砂磨种子级分40进行酶处理600，从而得到经酶处理的砂磨种子级分91。在酶处理之前，将种子适当地浸泡在水中过夜(图中未示出)。
也可以使用合适的萃取技术(例如传统的超临界萃取法或溶剂萃取法或其组合)对经酶处理的砂磨种子进行酚类或种子油的萃取。酶处理改善了从砂磨种子中对脂肪酸的提取，从而可以获得有价值的种子油。
或者，可以将砂磨种子磨碎，然后进行任选的干式分级。
从种子中分离的富含纤维的浆果皮或水果皮级分可以原样使用，或者可以通过合适的磨机(优选棒磨机)被进一步研磨得更细。以干基计算，果皮级分的量通常是浆果材料或水果材料的2-10重量％。作为实例，云莓的果皮级分通常含有20mg/g干重的鞣花酸。它可以用作化妆品、食品和动物饲料中的成分。
得到的种皮级分富含酚类化合物，例如鞣花酸、鞣花单宁及它们的衍生物；以及其它生物活性化合物。所述种皮级分可用作化妆品、卫生用品、保健营养品、食品、食品补充剂、动物饲料、包装和医药产品中的天然防腐剂。
包括生物活性组分的种皮级分被适当地掺入食品、化妆品、医药产品、动物饲料、包装材料(特别是在产品(例如容易破坏的食品)的包装材料)、以及药品(例如局部产品，如霜、膏等)中。
所述容易破坏的食品的实例是禽制品例如腌料、乳制品例如酸奶、饮料、酸奶油制品、发酵乳制品；含有浆果或水果的产品，例如果酱、饮料、浆果汤、蜜饯、糊状物、果泥、婴儿食品；营养食品，特别用于特殊用途(例如医院使用和软管给药)；谷物产品，例如面包、谷类食品、小吃产品、麦片、预煮糊、发酵谷物制品和无谷蛋白产品。
本发明提供一些优点。特别地，以本发明的简单和经济的方法能够有效利用源自浆果和水果加工工业的副产物、侧流和废料，用于获得包括有价值的生物活性成分的级分，以及果皮级分和砂磨种子级分，这也使得具有几个有价值的用途。通过本发明的方法，实际上能够有效地利用所有的废料和副产物。
所述生物活性级分可以用作有效的抗氧化剂、抗微生物剂和防腐剂，特别是在化妆品、食品和动物饲料领域，以及包装和药品中。
本发明的方法提供了酚类化合物(例如鞣花酸和鞣花单宁及其衍生物)的富集，从而所述化合物在特定级分中被浓缩以供进一步使用。特定级分本身可以添加到各种产品中。能够避免或者至少显著地减少向垃圾填埋场的废料倾倒。这也带来明显的环境和生态效益。在食品和动物饲料以及包装和药品中，可以以简单有效的方式利用来自浆果工业和水果工业的营养丰富且有价值的废料和副产品。
本发明为产品提供改进的储存和微生物安全性，因为这些包括生物活性化合物的级分用作防腐剂。可以减少产品中的合成防腐剂的量并用这些天然化合物替代它们。此外，在化妆品中，这些天然化合物还平衡果皮微生物群，因为它们有效地抑制果皮病原体例如葡萄球菌属的生长。
本发明为产品提供改进的微生物学保存、改善的氧化反应抑制和改善的抗氧化状态。通常，这意味着改善的稳定性和微生物安全性。
实施例
以下实施例是对如上所述的本发明的实施方式的说明，并不意在以任何方式限制本发明。
实施例1：对从压榨饼中分离出的云莓种子的砂磨
从商业榨汁工艺中筛分出云莓的干燥压榨饼。通过使用具有1.6mm筛孔的振动筛机在在筛分时间为10分钟、振幅为1.5mm的设置下将种子与果皮级分分离。通过使用研磨机(大麦碾米机)将种子砂磨15分钟。表1示出通过不同的工艺步骤获得的产率和通过筛分和砂磨获得的级分的分布。
表1
实施例2：从压榨饼分离出的云莓种子的砂磨
从商业榨汁工艺中筛分出云莓的干燥压榨饼。通过使用具有1.60mm筛孔的振动筛机在筛分时间为5分钟、振幅为1.5mm的设置下将种子与果皮级分分离。通过使用研磨机(大麦碾米机)将种子砂磨15分钟。通过筛分和砂磨获得的筛分级分和砂磨级分的产率和级分分布如表2中所示。
表2
实施例3：从压榨饼分离出的树莓种子的砂磨
将冷冻的树莓解冻并用杵捣碎。将捣碎的树莓加热至45℃，加入iopectinaseSuper 8X酶。酶剂量为100nkat/g浆果(即1.98ml/1kg浆果，活性为51000nkat/ml)。温育时间(4小时)后，通过High Pressure Tincture Press H P5压榨机进行榨汁。压榨饼的量为16重量％，压榨饼的干物质为48重量％。通过快干机用气流将压榨饼在45℃下干燥达干物质为89％。
通过使用具有0.63mm筛孔的振动筛机在筛分时间为5分钟、振幅为1.0mm的设置下将种子与干燥压榨饼分离。通过使用研磨机(大麦碾米机)将种子砂磨15分钟。通过不同工艺步骤获得的产率和通过筛分机和砂磨机获得的级分的分布如表3中所示。
表3
实施例4：从云莓分离的种子的砂磨
将云莓冷冻并冷冻干燥。将干燥的云莓(小于15重量％的水)用手压碎以从整个浆果中分离果皮、果肉和种子部分。通过使用具有1.6mm网孔的振动筛机将种子与果皮和果肉部分分离。首先使用5分钟筛分时间和1.0mm的振幅对云莓材料进行筛分，然后通过使用相同的筛设置以及十个玻璃球进行筛分。玻璃球辅助以将水果果肉和果皮与种子分离。之后，使用研磨机(大麦碾米机)将种子砂磨15分钟和30分钟。通过不同工艺步骤获得的产率和通过筛分和砂磨获得的级分分布示于表4中。
表4
实施例5：云莓的发酵、压榨和筛分
发酵
将经冷冻的成熟云莓(Rubus chamaemorus)用作浆果材料。首先对浆果材料进行热处理，然后用约106cfu g-1洗涤后的LAB细胞进行接种。将来自VTT培养物保藏的戊糖片球菌VTT E-072742用作云莓发酵中的起子培养物(http://culturecollection.vtt.fi/)。在发酵前，将该菌株在de Man Rogosa Sharpe液体培养基中在100％二氧化碳气氛(使用无氧罐和Anaerocult C条产生)中进行营养补充1天。通过离心从经营养补充的培养物中收集细胞，并在林格氏溶液中洗涤一次。在15L容量的生物反应器中，在30℃和恒定混合(130rpm)下，以6kg的规模进行发酵3天。用无菌过滤的氮气吹扫生物反应器，以产生厌氧条件。使用平板计数技术在发酵前后测定乳酸菌和酵母的活菌数。结果表示为每克湿重的菌落形成单位(CFU)。将经发酵的浆果醪液冷冻储存。
压榨和干燥
发酵后，使用5升填充材料用液压操作的高压酊剂压榨机处理浆果醪液以分离果汁和不溶性压榨饼。
在流化床干燥器中使用+45℃的气流将来自果汁压榨的压榨饼干燥直到浆果压榨饼的含水量低于15重量％。之后，将干燥的浆果压榨饼用不同的筛孔尺寸或使用抽吸装置进行干燥筛分。分离平均粒径小于1250μm的果皮级分并收集平均粒度大于750μm的种子级分。
云莓压榨饼(发酵和非发酵样品)的质量产率为8％-10％。约5％的压榨饼由果壳和果肉组成，其余95％为种子。
实施例6：对浆果材料的抗微生物活性的测试
针对所选的微生物(包括金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌和白色念珠菌)测试浆果材料的抗微生物活性。用丙酮提取浆果材料用于研究。
通过将1g冷冻干燥的植物材料溶解在50ml 70％(v/v)的丙酮中来制备丙酮提取物，其中通过抗坏血酸(最终抗坏血酸浓度为0.1％)使所述70％(v/v)的丙酮呈酸性从而稳定酚类化合物。使用磁力搅拌(300rpm，室温下1小时)进行提取。将悬浮液离心分离(4000rpm，10分钟，+4℃)，弃去固体物质，用旋转蒸发器在+35℃水浴、100rpm、自动调节真空下从液相蒸发丙酮。将剩余的水相进行冷冻并冷冻干燥。也可以仅用70％丙酮(v/v)而不使用抗坏血酸进行提取。
在液体培养物中测量抗微生物活性。将1mg ml-1的经冷冻干燥的浆果提取物悬浮于微生物培养物中。将不含浆果材料的微生物培养物用作阳性对照，将用抗生素(用于细菌的氯霉素或用于白色念珠菌的潮霉素B)处理的培养物用作阴性生长控制。将微生物培养物在其最佳生长条件下温育，并且在24小时的温育期间对生长进行细胞计数继以平板计数。
结果显示，与没有抗微生物剂的阳性对照培养物相比，云莓和树莓级分的丙酮提取物对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌具有明显的杀菌活性。对于绿脓杆菌、大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌检测到中度生长抑制。这些云莓和树莓提取物不会抑制白色念珠菌。图4显示，云莓和树莓级分的丙酮提取物(1mg ml-1)对于在培养了24小时的液体培养物中的金黄色葡萄球菌的抗微生物活性。将用抗生素氯霉素处理的培养物用作阴性对照。测试样品为对照样品、云莓果实、云莓种皮级分和树莓种皮级分。
实施例7：云莓种皮级分的抗微生物活性
在本实施例中，在纳米纤维素清洁擦拭巾中测试了云莓种皮组分对金黄色葡萄球菌(一种重要的果皮病原菌)的抗微生物活性。
通过将1g冷冻干燥的材料溶解在50ml的水或酸性水(加入0.1％的抗坏血酸以稳定酚类化合物)中，制备云莓种皮粉末的水提取物。在微波炉中进行提取，加热(30秒)两次，然后在加热之前、之中和结束后将悬浮液充分混合。将悬浮液离心分离(4000rpm，10分钟，+4℃)，弃去固体物质，将上清液冷冻并冷冻干燥。
此外，制备了两种丙酮提取物：云莓种皮粉末的碱性丙酮提取物(见实施例6)，以及更纯化的云莓果实的丙酮提取物。由碱性丙酮提取进行的纯化如下：为进一步纯化来自糖和有机酸的提取物，使用具有Sep-Pak C18柱的固相提取。用乙醇或甲醇或酸性乙醇或酸性甲醇(酸性条件用于稳定酚类化合物)从柱中洗脱酚类化合物。将溶剂蒸发，将化合物用水稀释，冷冻并冷冻干燥，得到具有酚类化合物的富集粉末。
将提取物以以下浓度溶解于无菌水中：云莓的纯丙酮提取物(1mg ml-1)、云莓种皮粉末的碱性丙酮提取物(2.5mg ml-1)、以及云莓种皮粉末的水提取物(4.5mg ml-1)。将2ml各溶液置于擦拭片上，然后置于200μl细菌悬浮液(1.2×105个细胞)中。将2ml无浆果提取物的无菌水用于细菌生长的阳性对照。针对每个样品和对照制备了六个平行片。接种细菌后，立即在匀质器(Stomacher)中将各样品和对照的3片与20ml蛋白胨盐水混合，并通过平板计数法从片悬浮液中测量细菌计数。在37℃下温育24小时后，对它们的平行片进行相似处理。
结果表明，补充有云莓果实提取物和云莓种皮粉末提取物的纳米纤维素擦拭巾在24小时温育后对金黄色葡萄球菌具有强抗微生物活性。细菌平板计数的检出限为100个细胞ml-1，在所有具有浆果提取物的擦拭巾中，在温育24小时后的细菌计数在该检测限下下降。图5示出了在纳米纤维素擦拭巾中的云莓提取物对金黄色葡萄球菌的抗微生物活性。在0h(■)和在37℃下温育24h(■)后测量擦拭巾中的细菌计数。细菌计数的检出限为100cfuml-1。
实施例8：砂磨种子的酶处理
首先将砂磨云莓种子在水中浸泡过夜。然后在40℃下在pH 4的乙酸铵缓冲液中用纤维素酶、果胶酶和木聚糖酶(Econase CE，剂量30FPU/g种子；Pectinex Ultra，剂量3000nkat/g和Depol 740，剂量3000nkat/g)的酶混合物处理种子历时22小时。酶处理后，将种子在烘箱中干燥。将基准种子在没有酶的缓冲液中进行温育。处理后从干燥的种子中分析脂肪酸。来自基准种子和酶处理种子的脂肪酸产率分别为5.1mg/g和7.1mg/g。结果表明，与仅砂磨的种子相比，脂肪酸更容易从已经用酶处理过的砂磨种子中释放出来。
由于砂磨和酶处理，云莓种子的外表面和内部结构发生变化。这可以在图6中看出，图6显示了云莓种子的表面横截面的显微镜照片。上图示出尚未砂磨的云莓基准种子，下图示出经砂磨和酶处理的种子。与基准种子相比，在经处理的种子中木质素层较薄，并且其含有一些孔。与基准种子相比，经处理的种子中的蛋白质和β-葡聚糖结构也不同，表明酶处理也已影响了种子的内部。经砂磨和酶处理的云莓种子特别适合作为食品、食品补充剂、保健营养品和动物饲料(例如麦片)中的健康成分。
实施例9：在油性和碱性霜、化妆品面膜和爽肤水中云莓种皮级分对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的抗微生物活性
在本实施例中，测试了在油性和碱性霜剂、化妆品面膜和爽肤水中云莓种皮级分对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌(重要的皮肤病原菌)的抗微生物活性。
使用砂磨种子粉末本身，并如实施例6和实施例7中所述制备水提取物或乙醇提取物、丙酮提取物和纯化的丙酮提取物。
将提取物以以下浓度溶解于无菌水中：云莓的纯丙酮提取物(1mg ml-1)、云莓种皮粉末的碱性丙酮提取物(2.5mg ml-1)、以及云莓种皮粉末的水或乙醇提取物或砂磨种子粉末本身(4.5mg ml-1)。将提取物加入到测试产品中以达到以下终浓度：云莓的纯丙酮提取物(0.01-2.0mg/ml)、云莓种皮粉末的碱性丙酮提取物(0.1-2.0mg/ml)、以及云莓种皮粉末的水或乙醇提取物或砂磨种子粉末本身(0.1-5.0mg/ml)。或者，将提取物粉末直接加入到测试产品中至相同的最终浓度。将每个混合物用细菌悬液(1-2×105个细胞)感染。将不含浆果提取物的无菌水用作细菌生长的阳性对照。制备六个平行样品和对照。接种细菌后，立即将三个样品和对照与蛋白胨盐水混合，并通过平板计数法从悬液中测量细菌计数。在37℃下温育24小时后，对它们的平行样品进行相似处理。
结果表明，补充有云莓种皮粉末提取物或粉末的油性霜、碱性霜、化妆品面膜和爽肤水在24小时温育后具有对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的中等抗微生物活性到强抗微生物活性。细菌平板计数检出限为100个细胞ml-1，在含有浆果提取物的所有产品中，在温育24h后，细菌数量在该检测限下下降。
实施例10：在化妆品去角质霜中云莓种皮级分对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的抗微生物活性
在本实施例中，测试了在化妆品去角质霜中云莓种皮级分对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌(重要的皮肤病原菌)的抗微生物活性。
将砂磨云莓种子粉末本身加入到去角质霜中。砂磨的云莓种子粉末含有作为天然(非合成)去角质颗粒的不溶性碳水化合物和纤维颗粒。将磨砂种子粉末与基本去角质霜混合至最终浓度(0.1mg/ml-5.0mg/ml)。此外，可以加入实施例6-8中制备的种子粉末提取物，以赋予产品另外的抗微生物效果。使用实施例6-8中所述的最终浓度的提取物。
与对照去角质霜(没有添加浆果成分)相比，使用含有浆果成分的去角质霜(一周)的自愿受试者的结果显示，在使用几天后皮肤明显软化和净化。抗微生物效果如实施例9中所示。
虽然已经针对包括本发明的当前优选实施方式具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，存在落入本发明的精神和范围内的上述实施例的许多变形和置换。应当理解，本发明的应用不限于本文所阐述的部件的构造和布置细节。上述变形和修改在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于将浆果材料和/或水果材料转化为包括具有抗微生物活性的生物活性化合物的级分的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将选自浆果、水果、源于浆果或水果的副产物、侧流和废料、及其任意组合中的含水量不超过15重量％的至少一种浆果材料或水果材料进行筛分，从而将种子级分与果皮级分分离，将种子级分进行砂磨，其中将种子的2重量％-40重量％去除并得到包括所述种子的表面层的种皮级分和包括砂磨种子的砂磨种子级分，所述浆果选自悬钩子属、花楸属、蔷薇属、岩高兰属、野樱属和沙棘属及其组合，所述水果选自葡萄属、石榴属、梨属和苹果属及其组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在筛分前将所述浆果材料或水果材料进行预处理，所述预处理可以通过对所述浆果材料或水果材料进行选自热处理、发酵、酶处理、压榨、挤压、干燥、粉碎及其组合的方法而进行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用乳酸菌对所述浆果材料或水果材料进行发酵，所述乳酸菌优选选自乳球菌属、乳杆菌属、小球菌属和酒球菌属。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用糖类水解酶对所述浆果材料或水果材料进行处理，所述酶优选选自纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶及其组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，使用筛分装置、风选装置、空气喷射筛分装置、筛选装置、旋转筛选装置，优选使用振动筛分装置进行所述筛分。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，使用选自谷物精碾机、稻米精碾机、碾米机、去壳机和精碾机的谷物精碾机的砂磨装置或精碾装置进行砂磨。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述浆果材料或水果材料干燥直到其含水量为0.1重量％-10重量％，优选为0.1重量％-8重量％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在筛分前优选使用选自辊式破碎机、球磨碎机、手动式破碎机、捏合型研磨机及其组合的破碎机将所述浆果材料或水果材料进行破碎。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，用选自纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶及其组合中的酶对所述砂磨种子级分进行处理，以获得经酶处理的沙磨种子级分。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用超临界萃取法或溶剂萃取法或其组合对所述经酶处理的砂磨种子级分进行萃取。
11.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，对所述砂磨种子级分进行研磨。
12.通过根据权利要求1-8中任一项所述的方法得到的种皮级分在化妆品、卫生用品、保健营养品、食品、食品补充剂、动物饲料、包装和药品中的用途。
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