CN110507577A - 一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法 - Google Patents
一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，包括下述步骤：以圣女果为原料，粉碎打浆，酶解，醇提后，离心，上清液通过超滤后，从超滤截留液中浓缩得到类黄酮，超滤透过液浓缩后，通过树脂分离获得糖类与有机酸。相对于传统生产方法，本发明方法具有原料利用率高，生产效率高，节能环保等优点。本发明方法推动了圣女果资源的综合利用，为圣女果的提质增效开发开辟新的途径，具有积极经济价值。
Description
技术领域
本发明属于农产品综合加工与天然产物提取技术领域，具体涉及一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法。
背景技术
圣女果，也称樱桃番茄，是茄科番茄属中的一年生草本植物的果实，其色泽鲜艳、酸甜适口、营养丰富，是一种水果型蔬菜。由于国内消费需求旺盛，我国圣女果产量迅速增加，带动整个圣女果产业发展。国内圣女果加工起步较晚，加工水平处于初级加工阶段，大量圣女果经清理、筛选、分级后出售，消费形式以鲜食为主。这种加工水平限制了圣女果资源的充分利用；同时由于加工链条短，造成产品附加值低，且产品种类少，受市场波动影响大，从而影响圣女果产业的可持续发展。
研究表明，圣女果中含有丰富糖类、有机酸和类黄酮，其中糖类占圣女果干重的60％，由葡萄糖、果糖和少量蔗糖组成；有机酸占圣女果干重的3-4％，由乙酸、富马酸、柠檬酸组成；圣女果中的类黄酮物质包括花青素、芦丁、山奈酚芸香苷等组成。圣女果中的糖类、有机酸不但可以作为甜味剂、酸味剂应用于食品工业中，类黄酮物质具有抗氧化、清除自由基、降低血脂、抑制癌细胞生长等有益功能，因而可以应用于医药、保健、化妆品等领域，因此，开发以上产品具有广阔的市场前景。
目前，国内从圣女果中提取功能成分仍处于初级阶段，提取方法往往只针对单一目标物，原料利用率低、生产成本高、经济效益差；且提取方法为传统有机溶剂提取，存在污染环境、产品中溶剂残留的问题。加之圣女果生产基地成熟时间较为集中，不能及时运输，会迅速腐烂变质，而储存过程中会有损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，实现圣女果资源的充分高效开发，该方法具有生产效率高、原料利用率高、节能环保、条件温和可控等优点。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，包括下述步骤：
1)圣女果预处理：
将圣女果除杂清洗后，破碎打浆后，加入酶水解，随后按照料液比加入0.5-4倍乙醇溶液转移到反应罐中，超声提取，醇提温度为20-60℃，时间为0.5-4h，低温避光备用；
其中，圣女果是成熟未霉变的果实。调节pH所用的酸可以是磷酸、柠檬酸、乙酸，所用的碱可以是氢氧化钠、碳酸氢钠。低温是指0-10℃。装载圣女果浆液的容器材质可以是玻璃、不锈钢、塑料。
2)类黄酮物质制备
将步骤1)中的醇提物采用配置目数为100-400目滤布的平板离心机以2000-5000rpm离心，收集上清液，上清液通过微滤后，采用超滤处理，分别收集超滤截留液和透过液，超滤截留液真空干燥获得类黄酮；
其中，微滤膜的材质可以是陶瓷、石英、有机复合膜。
3)有机酸、糖类制备
将步骤2)中获得超滤透过液采用反渗透进行浓缩后，进行树脂吸附，首先采用去离子水以10-100mL/min流速洗脱树脂，去离子水的使用量为柱体积1-3倍，将去离子水溶液采用反渗透浓缩后，干燥获得糖类；随后加入无水乙醇以10-100mL/min流速对树脂进行洗脱，乙醇的使用量为柱体积的2-5倍，将乙醇溶液采用反渗透浓缩后，干燥获得有机酸。
本发明一具体实施例中，步骤1)中酶为纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶的任意两种或两种以上的混合酶；酶解条件为加酶量是原料质量的0.1％-5％，酶解温度为30-50℃，pH为3-5，酶解时间为0.5-3.0h。
本发明一具体实施例中，步骤1)中乙醇溶液的浓度为50％-100％；超声醇提采用的频率为20kHZ、40kHZ、59kHZ或其组合，超声强度为20-200W/kg，超声方式为连续或间歇。
本发明一具体实施例中，步骤2)中微滤孔径在0.45-5μm；超滤使用的超滤膜截留分子量在1000-5000道尔顿，超滤方式为死端或错流过滤，操作压力为0.5-3.0MPa，浓缩至原体积的3％-10％；真空干燥的条件是30-65℃干燥2-8h。
本发明一具体实施例中，步骤3)中反渗透采用死端或错流方式，采用的反渗透膜对氯化钠截留率大于99.00％，操作压力为1.0-6.0MPa，浓缩至原体积的1-5％；树脂选择非极性大孔树脂或聚酰胺树脂，树脂粒度为60-150目。
本发明一具体实施例中，步骤3)中糖类、有机酸的干燥可采用鼓风干燥、喷雾干燥、真空干燥中的任一种。
进一步的，鼓风干燥和真空干燥的温度在40-70℃，喷雾干燥时进风温度为150-190℃，出风温度为80-120℃。
其中所制备糖类、有机酸和类黄酮检测方法如下：
①类黄酮检测采用三氯化铝分光光度法。
取0.05g类黄酮粗品加入100mL容量瓶，采用50％甲醇定容，从中取2.5mL待测溶液置于试管中，加入5％NaNO2溶液0.5mL混匀放置5min加入10％Al(NO3)3溶液0.5mL混匀放置5min再加入2ml 20％NaOH溶液，加4.5mL 50％甲醇至混匀静置15min，506nm测定吸光值。以芦丁为标品，做标准曲线，计算样品中类黄酮质量。
②有机酸测定采用滴定法。
称取10g有机酸粗品粉末于100mL烧杯中，加入60mL蒸馏水，60℃加热搅拌30min，将溶液转移入250mL离心杯中，用60mL蒸馏水分三次冲洗烧杯，并将洗液倒入离心杯中，5000rpm离心15min，将离心上清液转移入250mL容量瓶中，定容。取试液3份，每份50mL，分别置于250mL三角瓶中，滴入酚酞指示剂2-3滴。用0.02mol/L标准NaOH(邻苯二甲酸氢钾标定)滴定。采用如下公式计算：
有机酸(g)＝(V*C*N*F)/V1
式中，V为样品稀释总体积(mL)，V1为滴定时取样品体积(50mL)，C为消耗NaOH毫升数(mL)，N为NaOH摩尔浓度(0.02mol/L)，F为转换系数，取苹果酸0.067g/mmol。
③糖类测定采用硫酸苯酚法。
取0.5g粗糖粉加入到50mL烧杯中，加30mL蒸馏水，50℃加热搅拌30min，过滤，期间用70mL蒸馏水分三次冲洗烧杯，将洗液过滤、合并，转移到250mL容量瓶中，蒸馏水定容。从中取2mL样品液加入试管，随后加入0.15mL 80％苯酚，5mL浓硫酸，混匀，水浴冷却至室温，静置30min，于490nm测定吸光度。以葡萄糖为标品，做标准曲线，计算粗品中糖类质量。
上述制备方法集成目前先进的超声波辅助提取、膜分离、生物酶解等技术，在提高生产效率的同时，也降低生产成本，减少环境污染与能源消耗，并提高产品品质与安全性。该方法为实现圣女果资源的提质增效加工提供可靠的途径，延长圣女果产品的加工链，促进圣女果产业的良性发展。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)由于采用生物酶解技术，增加原料中目标物的溶出率，从而提高分离效率的同时，避免使用化学试剂，从而减少环境污染。
2)通过采用膜分离技术，实现对低含量物质的经济回收与浓缩，提高了经济效益，并且由于膜分离易于放大，便于后续生产规模增加。
3)制备的类黄酮产品，安全性好，不但可以进一步纯化生产保健药品，也可以作为原料应用于食品、化妆品等行业。
4)本发明对圣女果深加工可以增加产品附加值，减少资源浪费。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例1：
一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，包括下述步骤：
1)圣女果预处理：
收集圣女果，剔除发霉与未成熟果实，用自来水清洗除去泥沙，沥干后，称重10kg，破碎打浆后，加入100g纤维素酶与果胶酶的复合酶(两者重量比例为1:1)，并用2mol/L磷酸将体系pH调节到4.0，500r/min搅拌下，40℃酶解1.5h后，按照料液比(m/V)为1:2加入20L80％乙醇溶液，转移入超声波提取仪中，采用500r/min搅拌下，20kHZ频率以1500w强度在50℃连续超声60min。超声结束后，将料液转移入不锈钢桶中，4℃备用。
2)类黄酮物质制备：
将步骤1)中的醇提物采用配置目数为300目滤布的平板离心机以5000rpm离心，收集滤过液。滤过液采用孔径1um微滤膜过滤，以除去蛋白与多糖；随后采用错流超滤，超滤膜截留分子量为3000道尔顿，操作压力1.5MPa，超滤至截留液占原液体积的5％时，结束超滤。将截留液转移入真空干燥箱，采用50℃干燥4h，获得2.87g类黄酮产品。
3)有机酸、糖类制备：
将步骤2)中获得超滤透过液采用死端反渗透进行浓缩后，其中反渗透膜对氯化钠截留率大于99.50％，操作压力为5MPa，当截留液至原体积的3％时，终止反渗透。将反渗透截留液上样到120目非极性大孔树脂柱上，采用20mL/min去离子水洗脱树脂柱，去离子水使用量为柱体积的2倍，收集水溶液采用反渗透浓缩至原体积的3％，50℃鼓风干燥，获得300.53g糖类产品。对树脂采用15mL/min无水乙醇洗脱时，无水乙醇使用量为3倍柱体积，收集醇溶液通过反渗透浓缩至原体积的3％，60℃真空干燥，获得20.48g有机酸。
实施例2：
一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，包括如下步骤：
1)圣女果预处理：
收集圣女果，剔除发霉与未成熟果实，清洗除去泥沙，沥干后，称重20kg，破碎打浆后，加入300g纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶的复合酶(三者重量比例为2:1:2)，并用3mol/L柠檬酸将体系pH调节到4.5，400r/min搅拌下，45℃酶解1.5h后，按照料液比(m/V)为1:3加入30L无水乙醇，转移入超声波提取仪中，采用600r/min搅拌下，40kHZ频率以3000w强度在45℃间歇超声90min，每次超声工作10s后，停止5s。超声结束后，将料液转移入不透明的塑料桶中，4℃备用。
2)类黄酮物质制备：
将步骤1)中的醇提物采用配置目数为400目滤布的平板离心机以5000rpm离心，收集滤过液。滤过液采用孔径2um微滤膜过滤，以除去蛋白与多糖；随后采用死端超滤，超滤膜截留分子量为1000道尔顿，操作压力3.0MPa，超滤至截留液占原液体积的3％时，结束超滤。将截留液转移入真空干燥箱，采用60℃干燥3h，获得6.37g类黄酮产品。
3)有机酸、糖类制备：
将步骤2)中获得超滤透过液采用错流反渗透进行浓缩后，其中反渗透膜对氯化钠截留率大于99.80％，操作压力为3MPa，当截留液至原体积的5％时，终止反渗透。将反渗透截留液上样到160目聚酰胺树脂柱上，采用10mL/min去离子水洗脱树脂柱，去离子水使用量为柱体积的2倍，收集水溶液采用反渗透浓缩至原体积的5％，55℃鼓风干燥，获得599.67g糖类产品。对树脂采用15mL/min无水乙醇洗脱时，无水乙醇使用量为3倍柱体积，收集醇溶液通过反渗透浓缩至原体积的5％，65℃真空干燥，获得42.67g有机酸。
实施例3：
一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，包括下述步骤：
1)圣女果预处理：
收集圣女果，剔除发霉与未成熟果实，清洗除去泥沙、枯叶、树枝，沥干后，称重50kg，破碎打浆后，加入1000g纤维素酶、果胶酶的复合酶(两者重量比例为1:2)，并用3mol/L乙酸将体系pH调节到4.8，600r/min搅拌下，50℃酶解2.0h后，加入125L 75％乙醇溶液，转移入超声波提取机中，采用800r/min搅拌下，59kHZ频率以3000w强度在50℃连续超声75min。超声结束后，将料液转移入不透明的塑料桶中，2℃备用。
2)类黄酮物质制备：
将步骤1)中的醇提物采用配置目数为200目滤布的平板离心机以3000rpm离心，收集滤过液。滤过液采用孔径0.5um微滤膜过滤，以除去蛋白与多糖；随后采用错流超滤，超滤膜截留分子量为1000道尔顿，操作压力1.0MPa，超滤至截留液占原液体积的6％时，结束超滤。将截留液转移入真空干燥箱，采用45℃干燥6h，获得13.98g类黄酮产品。
3)有机酸、糖类制备：
将步骤2)中获得超滤透过液采用错流反渗透进行浓缩后，其中反渗透膜对氯化钠截留率大于99.00％，操作压力为3MPa，当截留液至原体积的5％时，终止反渗透。将反渗透截留液上样到100目聚酰胺树脂柱上，采用25mL/min去离子水洗脱树脂柱，去离子水使用量为柱体积的2倍，收集水溶液采用反渗透浓缩至原体积的5％，45℃鼓风干燥，获得1531.49g糖类产品。对树脂采用20mL/min无水乙醇洗脱时，无水乙醇使用量为3倍柱体积，收集醇溶液通过反渗透浓缩至原体积的5％，喷雾干燥，进风温度为180℃，出风温度为100℃，获得103.38g有机酸。
需要说明的是，圣女果的水分含量在90％左右，因而本发明的滤渣很少，制备过程中产生的滤渣可作为饲料用。
综上可看出：相较于传统单一提取工艺，本发明方法具有原料利用率高、生产成本低、处理量大、操作简便、节能环保等优点。本发明方法为推动圣女果的综合加工，延长了圣女果加工链条，丰富提供给消费者的圣女果相关产品，也为加工企业与种植农户带来收益。本发明对圣女果深加工可以增加产品附加值，减少资源浪费。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)圣女果预处理：
将圣女果除杂清洗后，破碎打浆后，加入酶水解，随后按照料液比加入0.5-4倍乙醇溶液转移到反应罐中，超声提取，醇提温度为20-60℃，时间为0.5-4h，低温备用；
2)类黄酮物质制备
将步骤1)中的醇提物采用配置目数为100-400目滤布的平板离心机以2000-5000rpm离心，收集上清液，上清液通过微滤后，采用超滤处理，分别收集超滤截留液和透过液，超滤截留液真空干燥获得类黄酮；
3)有机酸、糖类制备
将步骤2)中获得超滤透过液采用反渗透进行浓缩后，进行树脂吸附，
首先采用去离子水以10-100mL/min流速洗脱树脂，去离子水的使用量为柱体积1-3倍，将去离子水溶液采用反渗透浓缩后，干燥获得糖类；
随后加入无水乙醇以10-100mL/min流速对树脂进行洗脱，乙醇的使用量为柱体积的2-5倍，将乙醇溶液采用反渗透浓缩后，干燥获得有机酸。
2.如权利要求1所述从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，
步骤1)中酶为纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶的任意两种或两种以上的混合酶；
酶解条件为加酶量是原料质量的0.1％-5％，酶解温度为30-50℃，pH为3-5，酶解时间为0.5-3.0h。
3.如权利要求1所述从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，
步骤1)中乙醇溶液的浓度为50％-100％；超声醇提采用的频率为20kHZ、40kHZ、59kHZ或其组合，超声强度为20-200W/kg，超声方式为连续或间歇。
4.如权利要求1所述从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，
步骤2)中微滤孔径在0.45-5μm；
超滤使用的超滤膜截留分子量在1000-5000道尔顿，超滤方式为死端或错流过滤，操作压力为0.5-3.0MPa，浓缩至原体积的3％-10％；
真空干燥的条件是30-65℃干燥2-8h。
5.如权利要求1所述从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，
步骤3)中反渗透采用死端或错流方式，采用的反渗透膜对氯化钠截留率大于99.00％，操作压力为1.0-6.0MPa，浓缩至原体积的1-5％；
树脂选择非极性大孔树脂或聚酰胺树脂，树脂粒度为60-150目。
6.如权利要求1所述从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，
步骤3)中糖类、有机酸的干燥可采用鼓风干燥、喷雾干燥、真空干燥中的任一种。
7.如权利要求6所述从圣女果中制备糖类、有机酸和类黄酮的方法，其特征在于，
鼓风干燥和真空干燥的温度在40-70℃，喷雾干燥时进风温度为150-190℃，出风温度为80-120℃。
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2019
- 2019-09-11 CN CN201910857454.3A patent/CN110507577A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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