CN108822001A - 一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法，属于天然物质提取技术领域。本发明所述从西瓜中提取瓜氨酸的方法，包括原料预处理、超声‑酶解辅助溶剂浸提和纯化步骤；所述纯化步骤包括微生物发酵、离子交换树脂纯化、大孔吸附树脂脱色、结晶与重结晶。本发明提取瓜氨酸的方法简单，条件温和，对瓜氨酸具有较高的提取效果，经纯化后瓜氨酸的纯度在90％以上，此外，本发明方法提取的瓜氨酸符合相关卫生要求与产品质量标准，可以作为原料用于食品和保健品行业，具有天然的安全性优势。

Description

一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法
技术领域
本发明属于天然物质提取技术领域，具体涉及一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法。
背景技术
西瓜在我国种植范围广，生长周期短，产量高，年种植面积约200万公顷，总产量6800万吨，分别占当年世界西瓜栽培总面积和总产量的58.99％和71.45％，均居世界首位。由于西瓜种植的季节性强，上市集中，不易贮存，供需失衡导致西瓜价格大幅下跌甚至滞销，造成大量腐烂。此外种植过程中的残次瓜，不适宜作为鲜销，常常只能烂在地里或者极其廉价出售，造成资源的浪费。解决这些问题的关键在于大力发展西瓜深加工，提高西瓜的附加值。
目前国内对西瓜加工通常是侧重于西瓜饮料(包括西瓜汁、西瓜酒、西瓜醋等)及西瓜酱的研制，但是，利用西瓜加工成直接食用的初级产品，对作为原料的西瓜品质(例如成熟程度、新鲜程度)要求比较高，即使这样，西瓜经过热处理后会丧失原有的风味，依然难以符合消费者的口味，所以将西瓜加工成饮料或果酱的可操作性较差，难以实现产业化。
瓜氨酸(Citrulline)，又名氨基甲酰鸟氨酸(Carbamylornithine ornithin)，因其最早由西瓜汁中分离得到而得名，其具有提高免疫系统功能、维护关节运动机能、平衡正常血糖水平、清除自由基、帮助保持胆固醇正常水平、提高健康性功能、导致平滑肌舒张、使血管获得松弛、维护健康的肺功能、提高脑力清晰度、降低压力和克服沮丧情绪等多种生理功效。
目前，对西瓜中瓜氨酸的提取方法一般水提取，膜过滤，阳离子交换树脂吸附，活性炭脱色或大孔树脂脱色，结晶重结晶。如专利200810056075“一种从西瓜或打瓜中提取复合氨基酸的方法”所公开的方法是：榨汁、超滤纳滤、离子交换树脂吸附、脱色、喷雾干燥。再如专利200610113510“一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法”和专利200710120714“一种从西瓜或打瓜等植物组织中提取天然L-瓜氨酸的工业方法”，所公开的方法主要工序也是膜处理、离子交换树脂吸附，结晶。专利200510072130“一种从西瓜皮中提取瓜氨酸的方法”所公开的方法是采用压汁浓缩、离子交换树脂吸附、结晶等方法。周小华等发表的“HD.8树脂分离天花粉中的L.瓜氨酸”文献公开的方法是采用天花粉为原料水提，离子交换树脂吸附、大孔树脂吸附脱色等工序。
以上工艺存在除杂效果不好、能耗大，产品含量低。此外，瓜氨酸粗提液中除含有瓜氨酸外，还含有糖、蛋白质、淀粉等物质，严重影响瓜氨酸的进一步分离纯化。因此，需要对提取液进行预处理，以保证进一步纯化的效果。其粗提液中的糖分会影响粗提液的粘度，造成过柱困难，而且也会影响瓜氨酸的结晶效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种西瓜中瓜氨酸提取及纯化的方法，该方法不仅能够高效的提取西瓜中的瓜氨酸，提取的瓜氨酸中重金属及微生物等指标均符合相关卫生要求与产品质量标准，而且还能获得高纯度的瓜氨酸。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种瓜氨酸的纯化方法，步骤如下：
(1)微生物发酵：向瓜氨酸粗提液中添加酵母菌发酵24h；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入活化湿树脂中，吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
(3)大孔吸附树脂脱色：将活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
在上述方案的基础上，所述酵母菌的添加量为5％(v/v)。
在上述方案的基础上，所述离子交换树脂纯化为摇床静态吸附或动态交换吸附
在上述方案的基础上，所述摇动静态吸附为活化湿树脂与微生物发酵后的瓜氨酸提取液按照1:15～20(g/mL)混合，100～150r/min静态吸附15min；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2～6BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附。
在上述方案的基础上，
所述离子交换树脂纯化为D001、D113、HD-8、732、252H中的一种；
所述大孔吸附树脂为XDA-5、XAD-761、AB-8、HZ-803中的一种。
一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法，包括原料预处理、超声-酶解辅助溶剂浸提和纯化步骤；
所述纯化步骤为：
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
在上述方案的基础上，所述酶解为添加0.1～0.2％(m/m)生物酶，40～50℃、酶解1～2h。
在上述方案的基础上，所述生物酶为果胶酶和纤维素酶中的一种或两种。
在上述方案的基础上，所述超声-酶解辅助溶剂浸提中，提取条件为：料液比1:10～1:20(kg/L)、超声功率100～140W、提取温度30～50℃、提取时间60～120min、提取次数2次。
在上述方案的基础上，所述西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：
原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:10～1:20(kg/L)加入水，加入0.1％(m/m)果胶酶和0.1％(m/m)纤维素酶；调节pH4.0，超声功率100～140W、提取温度30～50℃、提取时间60～120min、提取次数2次，得浸提液；
纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％(m/m)的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
上述方法制备的瓜氨酸。
在上述方案的基础上，所述的瓜氨酸在制备增强免疫力、抗氧化、提高运动机能、保护心脑血管、提高男性性功能食品中的应用。
在上述方案的基础上，所述的食品为保健品。
酵母菌编号为CICC-1012，中国工业微生物菌种保藏管理中心。
所述果胶酶、纤维素酶购自天津市利华酶制剂技术有限公司，酶活为1000U/mg。
本发明技术方案的优点
本发明以西瓜皮为原料，采用酶解处理和超声辅助溶剂提取瓜氨酸，提取条件温和，对瓜氨酸具有较高的提取率，提取率高达93.43％；此外，采用微生物降解法去除粗提液中的糖分，条件温和，操作简单安全，对瓜氨酸的含量几乎没有影响，采用离子交换树脂纯化、大孔吸附树脂脱色结晶与重结晶纯化获得的瓜氨酸纯度高，树脂的使用寿命长，易再生，成本低；本发明提取的瓜氨酸可以作为原料用于食品和保健品行业，具有天然的安全性优势；
本发明对所得的瓜氨酸提取物的理化及卫生指标进行检验，并与市售瓜氨酸产品的质量标准比较，结果显示本发明所得的瓜氨酸符合相关卫生要求与产品质量标准。
附图说明
图1提取温度和提取时间对瓜氨酸提取效果的影响；
图2不同提取方法对瓜氨酸提取效果的影响；
图3吸附时间对HD-8树脂交换吸附瓜氨酸的影响；
图4 HD-8树脂对瓜氨酸的动态交换吸附曲线。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
一种西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：
1、原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
2、超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:10加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节酶解料pH4.0，超声功率100W、提取温度50℃、提取时间90min、提取次数2次，得浸提液；
3、纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，动态交换吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附；
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
经测定，上述方法中瓜氨酸的提取率为93.43％，经纯化后瓜氨酸提取物的纯度为99.35％。
实施例2
一种西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：树脂与瓜氨酸提取液的用量比为1:15(g/mL)，
1、原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
2、超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:15加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节酶解料pH4.0，超声功率120W、提取温度30℃、提取时间60min、提取次数2次，得浸提液；
3、纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，动态交换吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附；
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
经测定，上述方法中瓜氨酸的提取率为79.87％，经纯化后瓜氨酸提取物的纯度为97.65％。
实施例3
一种西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：
1、原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
2、超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:20加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节酶解料pH4.0，超声功率140W、提取温度40℃、提取时间120min、提取次数2次，得浸提液；
3、纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，动态交换吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附。
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
经测定，上述方法中瓜氨酸的提取率为86.58％，经纯化后瓜氨酸提取物的纯度为98.11％。
对比例1
一种西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：
1、原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
2、超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:10加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节酶解料pH4.0，超声功率100W、提取温度50℃、提取时间90min、提取次数2次，得浸提液；
3、纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，动态交换吸附瓜氨酸，然后采用0.1mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附。
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
经测定，上述方法中瓜氨酸的提取率为74.28％，经纯化后瓜氨酸提取物的纯度为95.74％。
对比例2
一种西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：
1、原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
2、超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:10加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节酶解料pH4.0，超声功率100W、提取温度50℃、提取时间90min、提取次数2次，得浸提液；
3、纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加8％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，动态交换吸附瓜氨酸，然后采用1.0mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附。
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
经测定，上述方法中瓜氨酸的提取率为79.73％，经纯化后瓜氨酸提取物的纯度为92.47％。
对比例3
一种西瓜中提取瓜氨酸的方法，步骤如下：
1、原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
2、超声-酶解辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:10加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节酶解料pH4.0，超声功率100W、提取温度50℃、提取时间90min、提取次数2次，得瓜氨酸浸提液；
3、纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加3％(v/v)酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，动态交换吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度1BV/h；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以4BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附。
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
经测定，上述方法中瓜氨酸的提取率为84.77％，经纯化后瓜氨酸提取物的纯度为97.63％。
一、不同提取温度和提取时间对瓜氨酸提取效果的影响
在实施例1提取方法的基础上，在超声辅助溶剂提取过程中，分别采用30、40、50℃等三个不同的提取温度，每一个提取温度下又分别设置不同的提取时间(30、60、90、120、180min)，以此来研究不同提取温度和提取时间对瓜氨酸提取效果的影响，结果如图1所示。
由图1可知，提高温度可以加速瓜氨酸的提取，对提高提取率也有一定的效果。但随着温度的提高，西瓜皮中其它成分的溶解度也会加大，Maillard反应加剧，为后续的纯化工作带来困难，因此，提取温度以不超过50℃为宜。同时由图1还可以看出，随提取时间的加长，提取瓜氨酸的量略有增加，但1.5h后基本可以提取完全，进一步延长提取时间对提取率的增加影响很小。因此，选择1.5-2h为较佳的提取时间。
二、不同提取方法对瓜氨酸提取效果的影响
在实施例1瓜氨酸提取方法的基础上，分别采用不经超声辅助提取(复合酶法)、不经酶解处理(超声波法)、既不经超声辅助提取也不添加生物酶进行酶解处理的只采用溶剂浸提法(对照)和实施例1的提取方法(超声-酶法)对西瓜中的瓜氨酸进行提取，并测定提取效果如图2所示。
由图2可知，超声提取和复合酶法处理均能提高瓜氨酸的提取效果，此外，两者联合使用的超声-酶法对瓜氨酸的提取效果最好。
三、不同酶处理对西瓜瓜氨酸提取效果的影响
在实施例1瓜氨酸提取方法的基础上，分别添加不同的生物酶对瓜翠进行酶解处理，并测定不同酶处理对西瓜瓜氨酸提取效果的影响，对照组不添加生物酶，结果如表1所示。
表1不同酶处理对西瓜皮中瓜氨酸提取效果的影响
表1结果表明，对西瓜皮原料添加果胶酶、纤维素酶进行预处理都有利于瓜氨酸的提取，其中复合酶处理的效果优于任意一种单一酶处理的效果。
四、提取次数对瓜氨酸提取效果的影响
在实施例1瓜氨酸提取方法的基础上，分别检测每提取一次对瓜氨酸的提取量，共提取3次，结果如表2所示：
表2提取次数对提取率的影响
由表2可知，本发明的方法可以高效提取西瓜皮中的瓜氨酸，经过三次提取即可提取出西瓜皮中98％以上的瓜氨酸，其中，前两次提取率达到93.43％，因此在西瓜皮中瓜氨酸的提取中，提取2次即可。
五、微生物发酵对瓜氨酸含量的影响
向瓜氨酸粗提液中接入5％(v/v)酵母菌，发酵24h，比较发酵前后糖分和瓜氨酸含量的变化，结果见表3所示。
表3发酵前后糖分和瓜氨酸含量的比较
由表3可知，瓜氨酸粗提液经酵母发酵后，总糖含量大幅下降，而瓜氨酸含量却变化很小，说明微生物发酵法可以有效去除其中的糖分，而对瓜氨酸含量影响很小。
六、不同离子交换树脂对瓜氨酸吸附效果的影响
6.1静态吸附
取五种型号的活化湿树脂各5g，分别装于250mL具塞锥形瓶中，并加入100mL的瓜氨酸粗提液于常温条件下进行摇床静态吸附，8小时后测定提取液中残留瓜氨酸的含量，以考察不同树脂对瓜氨酸的吸附效果。结果见表4。
表4不同树脂对瓜氨酸的吸附效果
由表4的结果知，所选用的阳离子树脂均能交换吸附瓜氨酸粗提液中的瓜氨酸，其中，D001、HD-8、732、252H等强酸型离子交换树脂对瓜氨酸的交换吸附能力较强，而D113为弱酸型离子交换树脂，对瓜氨酸的交换吸附能力较弱。此外，在四种强酸型离子交换树脂中，以HD-8树脂对瓜氨酸粗提液中瓜氨酸的交换能力为最强，其平衡吸附量达到36.69mg/g湿树脂。
6.2吸附时间对HD-8树脂交换瓜氨酸的影响
取10g活化HD-8湿树脂，装于250mL具塞锥形瓶中，并加入150mL瓜氨酸粗提液于常温条件下进行摇床静态吸附，定时取样测定上清液中剩余瓜氨酸浓度，以考察HD-8树脂交换吸附瓜氨酸的动态平衡时间。结果如图3所示。
由图3可知，HD-8树脂交换吸附瓜氨酸的速度非常快，在初始5min内快速交换吸附提取液中的瓜氨酸，5min以后交换吸附速度趋缓，至15min以后已基本达到平衡状态。
6.3动态交换吸附
将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将瓜氨酸粗提液在室温条件下分别以2、4、6BV/h的速度通过树脂柱，分部收集并测定流出液中残留的瓜氨酸含量，以考察HD-8树脂对瓜氨酸的动态交换吸附效果。结果见图4。
由图4可知，随着流出液体积的增大，过柱液中残留的瓜氨酸浓度也逐渐增加，表明HD-8树脂对提取液中瓜氨酸的吸附百分比逐渐降低。此外，随着过柱流速的降低，瓜氨酸的漏过率也大大降低，吸附百分比下降的速度显著变慢，表明适当降低过柱流速可以提高HD-8树脂对提取液中瓜氨酸的动态吸附效果。这是由于当过柱流速过大时，提取液中的瓜氨酸来不及扩散到树脂的内表面，从而造成HD-8树脂对提取液中瓜氨酸的吸附百分比快速下降。因此，过柱流速以2BV/h较为适宜，此流速下当流出液体积为2000mL时吸附百分比仍可达到50％以上。
七、不同大孔吸附树脂对瓜氨酸洗脱液的脱色效果
分别称取XDA-5、XAD-761、AB-8、HZ-803活化湿树脂各5克于250ml具塞三角瓶中，并加入100ml瓜氨酸洗脱液，100～150r/min室温条件下进行静态吸附，2小时后过滤取样测定透光率和瓜氨酸浓度，以考察静态吸附条件下不同大孔吸附树脂对瓜氨酸洗脱液中色素的脱除效果，结果见表5。
表5不同大孔吸附树脂对瓜氨酸洗脱液的脱色效果
由表5可知，四种供试大孔吸附树脂均可有效脱除瓜氨酸洗脱液中的色素，而且对瓜氨酸的吸附较少。综合考虑脱色效果和对瓜氨酸的吸附作用，以选用XAD-761大孔吸附树脂对瓜氨酸洗脱液进行脱色为宜。
八、本发明瓜氨酸提取物的分析检测结果
对实施例1提取的瓜氨酸提取物的理化及卫生指标进行了检验分析，并与市售瓜氨酸产品的质量标准比较，结果见表6。
表6瓜氨酸提取物的理化及卫生指标
由表6检验结果可知，本发明方法提取的瓜氨酸提取物的重金属及微生物等指标均符合相关卫生要求与产品质量标准。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种瓜氨酸的纯化方法，其特征在于：步骤如下：
(1)微生物发酵：向瓜氨酸粗提液中添加酵母菌发酵24h；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入活化湿树脂中，吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
(3)大孔吸附树脂脱色：将活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
2.根据权利要求1所述瓜氨酸的纯化方法，其特征在于：所述酵母菌的添加量为5％。
3.根据权利要求1或2所述瓜氨酸的纯化方法，其特征在于：所述离子交换树脂纯化为摇动静态吸附或动态交换吸附。
4.根据权利要求3所述瓜氨酸的纯化方法，其特征在于：所述摇动静态吸附为活化湿树脂与微生物发酵后的瓜氨酸提取液按照1:15～20(g/mL)混合，100～150r/min静态吸附15min；
所述动态交换吸附为将180g活化湿树脂装填于内径26mm、高400mm的玻璃层析柱中，将微生物发酵后的瓜氨酸提取液以2～6BV/h的速度通过树脂柱，对瓜氨酸进行吸附。
5.根据权利要求3所述瓜氨酸的纯化方法，其特征在于：
所述离子交换树脂纯化为D001、D113、HD-8、732、252H中的一种；
所述大孔吸附树脂为XDA-5、XAD-761、AB-8、HZ-803中的一种。
6.一种从西瓜中提取瓜氨酸的方法，其特征在于：包括原料预处理、超声-酶法辅助溶剂浸提和纯化步骤；
所述纯化步骤为：
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
7.根据权利要求6所述从西瓜中提取瓜氨酸的方法，其特征在于：所述酶解为添加0.1～0.2％生物酶。
8.根据权利要求7所述从西瓜中提取瓜氨酸的方法，其特征在于：所述生物酶为果胶酶和纤维素酶中的一种或两种。
9.根据权利要求6所述从西瓜中提取瓜氨酸的方法，其特征在于：所述超声-酶法辅助溶剂浸提中，提取条件为：料液比1:10～1:20、超声功率100～140W、提取温度30～50℃、提取时间60～120min、提取次数2次。
10.根据权利要求6～9任一项所述西瓜中提取瓜氨酸的方法，其特征在于：步骤如下：
原料预处理
西瓜瓜皮去除外表皮后，瓜翠经榨汁后得到的滤渣和瓜皮汁或瓜翠经干燥后研磨成粉末；
超声-酶法辅助溶剂浸提
向预处理后的物料中按料液比1:10～1:20加入水，加入0.1％果胶酶和0.1％纤维素酶；调节pH4.0，超声功率100～140W、提取温度30～50℃、提取时间60～120min、提取次数2次，得浸提液；
纯化
(1)微生物发酵：向浸提液或浸提液和瓜皮汁混合液中添加5％酵母菌发酵24h去除糖分；
(2)离子交换树脂纯化：将微生物发酵后的瓜氨酸提取液过滤除去酵母菌后加入HD-8活化湿树脂中，吸附瓜氨酸，然后采用0.5mol/L氨水溶液洗脱，洗脱速度2BV/h；
(3)大孔吸附树脂脱色：将XAD-761活化湿树脂与瓜氨酸洗脱液按照1:20(g/mL)混合，100～150r/min室温条件下进行静态吸附2h；
(4)结晶与重结晶：
a、将瓜氨酸粗提液真空浓缩至可溶性固形物含量≥30％，调节浓缩液pH为5.97，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀，洗涤，烘干，得到白色粉末状固体瓜氨酸结晶；
b、将(a)中的瓜氨酸粉末加水溶解，调pH为5.97，同时加入0.1％的瓜氨酸晶体作为晶种，4℃使瓜氨酸结晶析出，离心分离沉淀；
c、重复步骤b 1～2次，离心分离沉淀、洗涤，烘干，得到精制瓜氨酸固体粉末。
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