CN108047350A - 一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，涉及以柚皮为原料的天然产物加工方法，该方法利用漆酶对柚皮粉进行预处理后，再经过盐酸酸解、活性炭脱色、蒸发浓缩、乙醇沉淀和干燥等步骤获得果胶产品；该方法利用漆酶进行预处理可有效降解柚皮中的木质素并破坏柚皮粉的表面微观结构，以利于果胶在酸解过程中的释放，从而达到提高果胶提取得率的目的；所得果胶具有溶解性好、酯化度高、灰分含量少等特点；该方法可提高柚皮的综合利用价值，减少废弃柚皮对环境造成的污染，同时还可以应用于其他从含木质素的天然原料中提取果胶的工艺过程之中。

Description

一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法

技术领域

本发明属于天然产物技术领域，涉及酶提取技术领域，具体涉及一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法。

背景技术

果胶是一种由几百至上千个D-半乳糖醛酸单元结构组成的线性高分子多糖类聚合物，具有良好的凝胶作用。果胶可作为天然的功能因子在食品中起到稳定剂、增稠剂和乳化剂等作用，同时还具有一定降血糖和将血脂的生理作用功能，在饮料、奶制品、果酱和糖果等食品加工领域以及医药和精细加工等领域具有广泛的应用。商品果胶主要从富含果胶质的天然物质如苹果皮和柑橘皮等果肉加工副产品中提取获得。

柚皮约占整个柚果重量的40％-50％，主要由果胶、木质素和纤维素等生物大分子交联而成。柚皮一般在柚子果肉经加工或食用后直接作废弃物进行处理，造成资源的极大浪费。柚皮中含量大量的果胶质，是提取天然果胶的一种优质来源。目前研究中从柚皮中提取果胶主要采用稀盐酸法、微波辅助法和草酸铵法等，具有提取得率低、杂质含量高等技术缺点。

漆酶是一种蓝多铜氧化酶，对酚类及部分非酚类芳香族化合物具有广泛的氧化降解作用，是微生物降解自然界木质素的一种主要方式。漆酶作为一种绿色工具酶在造纸、工业纺织染料废水脱色、环境修复、生物能源和食品加工等领域具有广泛应用前景。

中国专利CN102864019A公开了一种柚皮联产香精油和果胶的方法，该方法采用超临界二氧化碳萃取法萃取香精油后的蜜柚果皮渣料，用水浸提，提取液过滤，并将滤渣洗涤至滤液不粘稠，将滤液真空浓缩至原体积的10％-40％，按照浓缩液∶乙醇的体积比为1：1-6加入乙醇沉析，静置，离心并用乙醇洗涤沉淀，干燥后得到果胶产品。中国专利CN106632547A公开了一种从柚子幼果中提取柚皮甙、辛弗林和果胶的方法，该方法将浸提柚皮甙和辛弗林后得到的残渣溶于水中，并将pH调至1-2，加热进行酸解，之后分解淀粉，经过酶灭活、脱色、果胶胶凝、过滤、浓缩，得果胶。中国专利CN106866839A公开了一种超声热酸法提取胡柚皮中低甲氧基果胶的方法，该方法通过将胡柚皮原料漂烫灭酶，干燥，粉碎酸解、超声波处理、醇沉淀、乙醇洗涤以及透析和冻干步骤得到低甲氧基果胶。但漆酶在柚皮果胶提取中的应用无文献报道或专利申请。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，具体步骤如下：

1)原料预处理：柚皮经粉碎后过100目筛，向柚皮粉加入蒸馏水，并置于沸水浴中搅拌加热，温度升至90℃以上保温5-10min，得柚皮溶液；

2)漆酶预处理：将柚皮样品冷却至室温，用NaOH缓冲液将样品调到pH4.0-4.5后，加入漆酶，并在30-50℃保温30-60min，期间每隔5-10min搅拌一次，得酶处理样品；

3)酸解处理：将酶处理样品冷却到室温，用HCl溶液将酶处理样品pH调到1-2，在90-100℃保温60-90min，保温期间每隔5-10min搅拌一次，冷却至室温，将酸处理样品离心10-30min，收集上层清液；

4)脱色：向上清液加入活性炭，并在80-90℃下脱色10-30min后，抽滤，得滤液；

5)浓缩、沉淀：将滤液在80-90℃下进行减压浓缩，浓缩至原体积的20％-50％，冷却至室温；向浓缩滤液中缓慢加入乙醇溶液，搅拌均匀并于室温静止20-60min后，抽滤得到湿果胶；

6)干燥：将湿果胶烘干至恒重，得到干果胶。

优选的，所述加入蒸馏水的量是柚皮粉的5-20倍。

优选的，所述漆酶是指来源于白腐真菌类微生物的具有漆酶活力的发酵产物，白腐真菌包括但不限于毛栓菌、变色栓菌、二年残孔菌或血红密孔菌等担子菌。

优选的，所述漆酶活力指对愈创木酚、ABTS或DMP等底物具有催化氧化活性。

优选的，所述离心的转速为3000-8000r/min。

优选的，所述活性炭的添加量占上清液体积的0.5％-1％，所述乙醇的添加量为浓缩滤液体积的1.5-2.5倍。

优选的，所述NaOH缓冲液浓度为0.1-1mol/L；所述HCl溶液的浓度为0.5-1.5mol/L；所述乙醇溶液的浓度为90％-100％。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明采用漆酶对柚皮进行预处理，利用漆酶对柚皮中的木质素进行部分氧化降解，破坏柚皮结构中固有的木质素、纤维素和果胶等大分子天然的交联形态，使果胶大分子更利于在酸解处理过程中得以释放，减少了木质素对果胶的包埋作用并降低了其它杂质的附着，从而达到提高果胶品质的目的。

2.本发明具有提升柚皮果胶的提取得率，提高柚皮的综合利用价值，减少废弃柚皮对环境造成的污染，所提取的果胶品质好，符合果胶产品的国家标准要求，且提取的果胶总半乳糖醛酸含量高，溶解性好，灰分杂质少，酯化度高。

3.本发明采用漆酶预处理破坏原料中的木质素结构从而提高果胶的提取得率，除了可以应用于柚皮果胶的提取之外，还可以应用于其他从含木质素的天然原料中提取果胶的工艺过程之中。

4.本发明的处理工艺简单，设备要求低，易操作，实用性强。

附图说明

图1为实施例1中柚皮粉颗粒表面形态图；

图2为实施例2中柚皮粉颗粒表面形态图；

图3为实施例5中柚皮粉颗粒表面形态图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，具体步骤如下：

1)原料预处理：柚皮经粉碎后过100目筛，分别取100g将柚皮粉装入烧杯中并按料液比1:10加入蒸馏水并置于沸水浴加热，边加热边搅拌，温度升至90℃以上后继续保温10min；

2)漆酶预处理：将上述热处理后原料冷却至室温，用0.5mol/L的NaOH缓冲液将溶液调到pH4.0后加入500U漆酶，于40℃恒温水浴保温30min，期间每隔5min搅拌一次；

3)酸解处理：上述漆酶处理后溶液冷却到室温，用1.0mol/L HCl将溶液pH调到2，在90℃恒温水浴保温60min，保温期间每隔5min搅拌一次，保温结束后冷却至室温在3000r/min离心20min，收集上层清液；

4)脱色：将上述收集获得的上清液按清液体积加入1％的活性炭，在85℃恒温水浴脱色15min后，采用抽滤法去除活性炭；

5)浓缩、沉淀：将上述抽滤液在80℃恒温水浴中进行减压浓缩，浓缩至原体积的40％时结束并冷却至室温，按2倍体积向上述获得的浓缩滤液中缓慢加入95％的乙醇溶液，搅拌均匀并于室温静止30min后抽滤得到湿果胶。

6)干燥：将上述湿果胶于105℃下烘干，得到干果胶。

经检测，所得果胶的提取得率为18.2％，总半乳糖醛酸为71.3％，甲氧基含量为11.2％，酯化度为68.6％，溶解度为92.4％，灰分含量为2.8％，盐酸不溶物为0.4％，干燥失重4％，pH为2.7，产品质量符合国家标准。

实施例2

本实施例同实施例1，不同的是本实施例中漆酶添加量为1000U。

经检测，所得果胶的提取得率为22.1％，总半乳糖醛酸为76.4％，甲氧基含量为11.8％，酯化度为72.4％，溶解度为94.2％，灰分含量为2.6％，盐酸不溶物为0.3％，干燥失重3％，pH为2.7，产品质量符合国家标准。

实施例3

本实施例同实施例1，不同的是本实施例中漆酶添加量为2000U。

经检测，所得果胶的提取得率为23.5％，总半乳糖醛酸为78.7％，甲氧基含量为11.8％，酯化度为72.4％，溶解度为98.2％，灰分含量为2.5％，盐酸不溶物为0.3％，干燥失重3％，pH为2.8，产品质量符合国家标准。

实施例4

漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法

1)原料预处理：柚皮经粉碎后过100目筛，分别取100g将柚皮粉装入烧杯中并按料液比1:20加入蒸馏水并置于沸水浴中加热，边加热边搅拌，温度升至90℃以上后继续保温10min；

2)漆酶预处理：将上述热处理后原料冷却至室温，用1mol/L的NaOH缓冲液将溶液调到pH4.5后加入500U漆酶，于45℃恒温水浴中保温60min，期间每隔5min搅拌一次；

3)酸解处理：上述漆酶处理后原料冷却到室温，用1.0mol/L HCl将溶液pH调到1.5，在90℃恒温水浴中保温60min，保温期间每隔5min搅拌一次，保温结束后冷却至室温并于5000r/min离心30min，收集上层清液；

4)脱色：将上述收集获得的上清液转移至烧杯中并按清液体积加入1.5％的活性炭，在80℃恒温水浴中脱色10min后采用抽滤法去除活性炭；

5)浓缩、沉淀：将上述抽滤液在80℃恒温水浴中进行减压浓缩，浓缩至原体积的50％时结束并冷却至常温，按1.5倍体积向上述获得的浓缩滤液中缓慢加入95％的乙醇溶液，搅拌均匀并于室温静止40min后抽滤得到湿果胶；

6)干燥：将上述湿果胶于105℃下烘干，得到干果胶。

经检测，所得果胶的提取得率为18.5％，总半乳糖醛酸为71.8％，甲氧基含量为11.3％，酯化度为69.2％，溶解度为93.1％，灰分含量为2.8％，盐酸不溶物为0.4％，干燥失重4％，pH为2.7，产品质量符合国家标准。

实施例5

盐酸法柚皮果胶提取方法：

此实施例为不添加漆酶的对照组试验，与实施例1的区别在于，将实施例1步骤(2)中的漆酶添加量调整为0，即不加漆酶，其他步骤和处理条件不变。

经检测，所得果胶的提取得率为16.7％，总半乳糖醛酸为66.1％，甲氧基含量为10.1％，酯化度为62.1％，溶解度为88.2％，灰分含量为3.5％，盐酸不溶物为0.6％，干燥失重5％，pH为2.8，产品质量符合国家标准。

实施例6

漆酶预处理对柚皮中木质素含量的影响：

分别取实施例1和实施例2中在步骤(2)所得漆酶处理样品以及实施例4中步骤(1)所得未经漆酶处理样品进行木质素含量测定，结果如表1所示，表明在所使用的漆酶添加量范围内，柚皮中酸溶性木质素和酸不溶性木质素的含量均随着漆酶添加量的增加而降低，表明漆酶对柚皮中的木质素起到了氧化降解作用。

表1漆酶预处理对柚皮中木质素含量的影响

测试项目	酸溶性木质素量(％)	酸不溶性木质素量(％)	木质素总含量(％)
				实施例1	5.26	14.99	20.25±1.58
实施例2	4.92	12.6	17.52±0.17
				实施例4	5.61	18.35	23.96±2.10

实施例7

漆酶预处理对柚皮表面结构变化的影响：

分别取实施例1和实施例2中在步骤(2)所得漆酶处理样品以及实施例5中步骤(1)所得未经漆酶处理样品进行扫描电镜观察，结果如图1-3所示，结果表明，与实施例5相比，在实施例1和实施例2中经漆酶处理后的柚皮粉颗粒表面微观形貌开始出现差异，具体为，漆酶处理后的柚皮粉颗粒表明多了许多坑洼结构，整体结构趋于松垮，表明漆酶处理在降解木质素的同时破坏了柚皮原有的紧密结构，而利于果胶在酸解过程中的释放，从而达到提高果胶提取得率的目的。

上面结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)原料预处理：柚皮经粉碎后过100目筛，向柚皮粉加入蒸馏水，并置于沸水浴中搅拌加热，温度升至90℃以上保温5-10min，得柚皮样品；

2)漆酶预处理：将柚皮样品冷却至室温，用NaOH缓冲液将样品调到pH4.0-4.5后，加入漆酶，并在30-50℃保温30-60min，期间每隔5-10min搅拌一次，得酶处理样品；

3)酸解处理：将酶处理样品冷却到室温，用HCl溶液将酶处理样品pH调到1-2，在90-100℃保温60-90min，保温期间每隔5-10min搅拌一次，冷却至室温，将酸处理样品离心10-30min，收集上层清液；

4)脱色：向上清液加入活性炭，并在80-90℃下脱色10-30min后，抽滤，得滤液；

5)浓缩、沉淀：将滤液在80-90℃下进行减压浓缩，浓缩至原体积的20％-50％，冷却至室温；向浓缩滤液中缓慢加入乙醇溶液，搅拌均匀并于室温静止20-60min后，抽滤得到湿果胶；

6)干燥：将湿果胶烘干至恒重，得到干果胶。

2.根据权利要求1所述的漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，所述加入蒸馏水的量是柚皮粉的5-20倍。

3.根据权利要求1所述的漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，所述漆酶是指来源于白腐真菌类微生物的具有漆酶活力的发酵产物，白腐真菌包括但不限于毛栓菌、变色栓菌、二年残孔菌或血红密孔菌等担子菌。

4.根据权利要求3所述的漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，所述漆酶活力指对愈创木酚、ABTS或DMP等底物具有催化氧化活性。

5.根据权利要求1所述的漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，所述离心的转速为3000-8000r/min。

6.根据权利要求1所述的漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，所述活性炭的添加量占上清液体积的0.5％-1％，所述乙醇的添加量为浓缩滤液体积的1.5-2.5倍。

7.根据权利要求1所述的漆酶预处理从柚皮中提取果胶的方法，其特征在于，所述NaOH缓冲液浓度为0.1-1mol/L；所述HCl溶液的浓度为0.5-1.5mol/L；所述乙醇溶液的浓度为90％-100％。