CN111227247A - 具有改善肠道菌群结构和缓减动脉粥样硬化功能的柑橘产品及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有改善肠道菌群结构和缓减动脉粥样硬化功能的柑橘产品及其制备方法与应用。所述柑橘产品的制备方法包括如下步骤:将柚子皮制成柚子粉;采用乙醇和乙酸的混合水溶液提取柚子粉,过滤去除残渣得到黄酮液体;黄酮液体经浓缩得到粗柚皮苷混合物,经分离纯化得到柑橘黄酮;将柑橘黄酮与食品或药品的辅料混合即得。本发明柑橘产品能够调节肠道菌群或缓减动脉粥样硬化,经实验表明,不同浓度柚皮苷果汁能够改变菌群拟杆菌门与厚壁杆菌门的比例,并且呈浓度依赖性增长。本发明促进了柑橘的精深加工,充分利用了功能黄酮的生物活性,改善肠道菌群结构,促进了含胆固醇饮食的良性代谢,有效缓减了动脉粥样硬化的发生,提高了机体健康状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有改善肠道菌群结构和缓减动脉粥样硬化功能的柑橘产品及其制备方法与应用,属于食品领域。
背景技术
肠道菌群是寄居于人体胃肠道内数量巨大、种类繁多的微生物总称。胃肠道从上而下肠道细菌分布依次增多,90%以上分布于结肠部分,数量达到1011~1012。人体肠道菌群数量巨大,它不仅参与营养物质的代谢,还参与人体的肠道免疫、肠道上皮细胞的生长分化、以及慢性病如动脉粥样硬化等心脑血管疾病形成,是人体不可或缺的微生态系统,与人类的生命健康息息相关。
心血管疾病(Cardiovascular disease,CVD)是造成人类死亡的重要原因之一,成逐年上升的趋势,目前约有2.9亿患者,约占总死亡原因的43%,居各种疾病死亡率之首,诱发心血管疾病的主要病理基础动是脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)。
目前,研究证实人体的多种疾病如糖尿病、肥胖、动脉粥样硬化等疾病都与肠道菌群密切相关。肠道菌群发酵膳食纤维代谢产物主要有短键脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等),丁酸可促进肠黏膜修复及其功能恢复,抑制炎症细胞因子的形成,起着抗炎和抗肿瘤作用。此外,肠道菌群可分解含三甲胺基团的食物,引起动脉粥样硬化的形成。不同的肠道菌群谱可以致病,亦可以防病。
柑橘黄酮主要来自于柑橘水果,尤其大量存在于橘皮中。柑橘加工中有大量果皮残渣得不到充分利用,或是废弃不用,或是填埋处理,造成了严重的环境污染和资源浪费,尤其是存在于皮渣中的功能性黄酮如柚皮苷损失严重。柚皮苷主要通过溶剂提取、回流提取、超声波辅助和微波辅助等方法进行提取。但是目前从果皮残渣中提取功能性黄酮存在提取率低、应用范围狭窄的问题。因此需要提供一种高提取率的柑橘黄酮提取方法和含有黄酮的食品、药品制备方法,扩展其应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改善肠道菌群结构和缓减动脉粥样硬化功能的柑橘产品(柚皮苷)的制备方法,该方法显著提高了柑橘产品的提取率,扩展了柑橘产品的应用,利于柑橘产业的精深加工,如用于制备食品和药品。
本发明所提供的具有改善肠道菌群结构和缓减动脉粥样硬化功能的柑橘产品的制备方法,包括如下步骤:
1)将柚子皮制成柚子粉;
2)采用乙醇和乙酸的混合水溶液提取所述柚子粉,过滤去除残渣得到黄酮液体;
3)所述黄酮液体经浓缩得到粗柚皮苷混合物,经分离纯化得到柑橘黄酮;
4)将所述柑橘黄酮与食品或药品的辅料混合即得到柑橘产品。
上述的制备方法中,步骤1)中,按照下述步骤制备所述柚子粉:
将所述柚子皮切成块状,经冷冻后在液氮条件下研磨成粉末,所述冷冻的温度可为0~-20℃,时间可为24~48h,可将所述柚子粉置于-20℃冰箱保存。
上述的制备方法中,步骤2)中,所述乙醇和乙酸的混合水溶液中,所述乙醇的体积浓度为60~70%,所述乙酸的体积浓度为5~10%,优选,所述乙醇的体积浓度为60%,所述乙酸的体积浓度为5%。
上述的制备方法中,步骤2)中,采用加热超声辅助浸提法提取所述柚子粉;
所述提取的条件如下:
料液比为1:30,g/mL;
温度为60~80℃;
时间为3~5h。
上述的制备方法中,步骤3)中,所述粗柚皮苷混合物中柚皮苷提取率高达6.2%。
上述的制备方法中,步骤3)中,采用大孔树脂进行所述分离纯化。
上述的制备方法中,所述大孔树脂为HPD600大孔吸附树脂;
所述分离纯化的条件如下:
调节上样液的pH值为3~6,优选3;
上样流速为1~3BV/h,优选2V/h;
洗脱液为NaOH水溶液,浓度为0.05~0.1mol/L,优选0.05mol/L;
解吸流速为1~3BV/h,优选3BV/h;
经过6~8h后收集洗脱液,经真空冷冻干燥即得所述柑橘产品。
本发明方法制备的柑橘产品中柚皮苷的纯度可达90%~95%。
步骤4)中,所述柑橘产品为食品时,所述柑橘产品中柚皮苷的质量百分含量为0.1%~0.5%。
所述柑橘产品为果汁时,按照下述步骤制备:
处理新鲜水果得到汁液,向所述汁液中加入所述柑橘黄酮和甜味剂,经高压均质即得到所述果汁;
按照下述步骤制备汁液:取新鲜水果,去皮,去籽,切块,榨汁,200目滤布过滤,去除残渣,收集汁液;
所述甜味剂可为白砂糖,每100mL果汁中可添加2~3g白砂糖;
所述高压均质的压力可为20~25MPa。
所述柑橘产品还可制成饼干、面包或糕点等形式的食品。
所述柑橘产品为药品时,所述柑橘产品中所述柚皮苷的质量百分含量为0.1%~3%;
所述柑橘产品为片剂时,按照下述步骤制备:
将所述柑橘黄酮、木糖醇和玉米淀粉浆混合制粒,然后与硬脂酸镁混合;于45~50℃条件下烘干20~30min,压片后再于45~50℃条件下烘干即得;
各原料的质量比可为:
3~5份柑橘黄酮,3~5份木糖醇,9~15份质量分数10%的玉米淀粉浆;加入0.5%的硬脂酸镁。
所述柑橘产品为胶囊时,按照下述步骤制备:
将所述柑橘黄酮与淀粉(质量比可为1:5)混合,装入囊壳得到胶囊。
所述柑橘产品还可制成颗粒剂、口服液或散剂;可单独使用,给药剂量为25~100mg黄酮/kg体重,或与其他成分配合使用,与其他成分配合使用时配方中柑橘产品中柚皮苷的质量含量为0.1%~3%。
本发明柑橘产品能够调节肠道菌群或缓减动脉粥样硬化,经实验表明,不同浓度柚皮苷果汁能够改变菌群拟杆菌门与厚壁杆菌门的比例,并且呈浓度依赖性增长。
本发明具有如下有益效果:
本发明提供的柑橘产品的制备方法,显著增加了柑橘产品柚皮苷的提取率(6.2%),扩展了柑橘黄酮的应用范围;同时,所制备的柑橘产品可用于制备具有改善肠道菌结构和缓减动脉粥样硬化功能的药品和食品(普通食品、特殊用途食品、保健品中)。通过本发明,从柑橘加工剩余的果皮残渣中提取获得柑橘产品柚皮苷,一方面减轻了果皮残渣对环境的污染,另一方面促进了柑橘的精深加工,充分利用了功能黄酮的生物活性,改善了肠道菌群结构,促进了含胆固醇饮食良性代谢,有效缓减了动脉粥样硬化的发生,提高了机体健康状态。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的柑橘产品的照片。
图2为由本发明制备的柑橘产品制备的不同药品的照片。
图3为不同浓度柚皮苷果汁对小鼠肠道菌群结构的影响。
图4为柑橘产品制备的柚皮苷药物口服液对动脉粥样硬化斑块的影响,其中,Con表示空白对照,ST表示阿托伐他汀,NR表示柚皮苷药物口服液。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1、柑橘产品的制备和纯化
1)、将柚子皮清洗后,切成小块状,-20℃冷冻48h,在液氮条件下研磨破碎成粉末,置于-20℃冰箱保存。
2)、采用乙醇和乙酸的混合水溶液加热超声辅助浸提法提取柚皮苷,称取步骤1)中的粉末,按料液比为1:30g/mL的比例,混合水溶液中,乙醇浓度为60%,加入乙酸使终浓度为5%,75℃恒温,超声辅助浸提3h,200目滤布过滤去除残渣,得到黄酮液体。
3)、将步骤2)得到的黄酮液体进行蒸发浓缩,去除乙醇后得到一定浓度柚皮苷混合物,得到柚皮苷提取率为6.2%。
4)、采用HPD600大孔吸附树脂对柚皮苷进行分离纯化,调节上样液的pH为3,采用上样流速为2.0BV/h,洗脱液NaOH溶液,浓度为0.05mol/l,解吸流速为3BV/h,经过8h后收集柚皮苷液体,-20℃预冻48h,-80℃真空冷冻干燥8h,得到提纯后的柚皮苷。
取冻干粉末以1:3:4比例加入超纯水和甲醇溶解,混匀,8000rmp/min离心10min,取上清,将甲醇吹干,再用4倍体积的乙酸乙酯萃取3次,将萃取液吹干后加入150μL乙腈,12000rmp/min离心20分钟取上清,通过HPLC检测柚皮苷的纯度,得到柑橘黄酮柚皮苷纯度为90%±5%。
本实施例制备得到的柑橘产品的照片如图1所示。
经过提取和纯化后得到了粉末状的柑橘产品柚皮苷,可用于后续的食品和药品应用中。
将本实施例步骤2)中,还考察了采用60%乙醇水溶液进行超声提取的效果,结果所得粗柚皮苷混合物中柚皮苷提取率为5.1%,低于乙醇和乙酸的混合水溶液的提取效果。
实施例2、柑橘黄酮果汁的制备
果汁是指各种新鲜水果鲜榨、复合果汁饮料或是复配饮料等。
本实施例中所述的果汁是指主要由西瓜鲜榨所得的汁液。
1)取新鲜西瓜,去皮,去籽,切块,榨汁。
2)将1)中得到汁液用200目滤布过滤,去除残渣,收集汁液。
3)将2)得到汁液分成若干份,分别加入一定量柑橘黄酮(柚皮苷),分别制成含柑橘黄酮柚皮苷质量分数为0%、0.125%、0.25%和0.5%的柑橘黄酮+西瓜果汁,
4)由于有些柑橘黄酮有苦味,每100mL果汁中添加2~3g白砂糖,调节味道。
5)将4)得到汁液高压均质,压力为25MPa。
实施例3、柑橘黄酮产品在调节肠道菌群和保护心血管食品中的应用
采用实施例2制备的含柑橘黄酮柚皮苷质量分数为0%、0.125%、0.25%和0.5%的果汁进行实验。
选8周龄体重接近的雄性C57Bl/6J小鼠32只,按体重随机分组,分为4组/8只,分别为对照组(0%)、柚皮苷(0.125%)、柚皮苷(0.25%)和柚皮苷(0.5%)。给予普通饮食,经口灌胃喂食不同柚皮苷浓度的果汁,每天1次,持续4周。实验结束时,在无菌环境取粪便,迅速放入液氮中保存,血清和其他组织收集保存。
进一步,采用8周龄体重接近的雄性C57Bl/6J小鼠20只,随机分为2组/10只,空白组(0%)和柚皮苷(0.5%)处理组,给予高脂饲料,经口灌胃每天1次,灌胃剂量为100mg黄酮/kg体重,连续6周,实验结束时,在无菌环境取粪便,迅速放入液氮中保存,血清和其他组织收集保存。
采用16sRNA小鼠粪便肠道菌群进行测序分析,比较组间肠道菌群组成变化情况结果如图2所示。
由图2可以看出,不同浓度柚皮苷果汁能够改变菌群拟杆菌门与厚壁杆菌门的比例,并且呈浓度依赖性增长。由前期研究可知,拟杆菌门与厚壁杆菌门的比例增加在一定程度上能够改善肥胖和糖尿病,说明一定量的柚皮苷摄入可以通过改善菌群结构,改善和预防慢性疾病,更利于保持生理健康状态。
小鼠肠道菌群各菌属的测序数据丰度对比(柑橘产品柚皮苷处理组与空白组相比提高的倍数)如表1中所示。
表1.不同浓度柚皮苷果汁对小鼠肠道菌群的影响
表1中的实验结果表明,试食不同浓度柚皮苷果汁后,小鼠的肠道菌群特定菌属得到了不同程度的改善,柑橘产品柚皮苷能够显著提高双歧杆菌、瘤胃球菌和产短链脂肪酸菌的含量,促进机体健康。
进一步,0.5%柚皮苷果汁对高脂饮食引起肥胖小鼠肠道菌群、体重、血脂、肝脂的影响如表2所示。
表2.柚皮苷果汁对高脂饮食引起肥胖小鼠肠道菌群和血脂/肝脂影响
Control:空白;HCon:高脂饮食;HNR:高脂饮食&柚皮苷
由表2可以看出,柑橘黄酮柚皮苷作为果汁产品摄入后,能够部分恢复菌群,同时能够降低小鼠体重,降低小鼠血脂和肝脂,促进脂质代谢方面效果显著,进一步能够预防心血管内脂质沉积,形成动脉粥样斑块。
实施例4、柑橘黄酮在调节肠道菌群和预防心血管疾病药品中的应用
柑橘黄酮柚皮苷药物口服液制备方法如下:将一定质量的柑橘产品溶于0.5%羧甲基纤维素钠溶液中,制成一定浓度,避光混匀,60℃水浴,超声100HZ,30min,缓慢降温后,放置于4℃冰箱保持。药物口服液见图3(中图)。
选7周龄体重相近的ApoE-/-C57B1/6J小鼠30只,随机分为3组/10只,空白组,阳性对照组(阿托伐他汀)、柚皮苷(100mg/kg体重)药物口服液处理组,给予高脂饲料,经口灌胃每天1次,连续16周,实验结束时,在无菌环境取粪便,迅速放入液氮中保存,将小鼠动脉取下放入4%多聚甲醛,血清和其他组织收集保存。
通过动脉组织大体油红染色和血清脂质检测。
小鼠动脉斑块形成情况,给与柑橘产品柚皮苷药物口服液后,小鼠动脉斑块显著减少,见图4。
小鼠斑块面积占动脉总面积的比率和血脂变化情况如表3所示。
表3.柚皮苷对动脉粥样硬化相关因子的影响
Con:空白;AT:阿托伐他汀;NR:柚皮苷
由表3可以看出,柑橘产品柚皮苷处理后小鼠肠道菌群结构发生变化,阳性药物阿伐他汀和柚皮苷处理后的肠道菌群结构类似,且阳性药物阿伐他汀和柚皮苷处理后的小鼠动脉粥样斑块显著降低。
由表3中的血液指标可以看出,柑橘产品处理后小鼠血脂显著降低,氧化低密度脂蛋白含量显著减少。数据结果表明,柑橘产品柚皮苷能够改善肠道菌群,同时缓减动脉粥样硬化的发生,对于预防心血管疾病意义重大。
实施例5、柑橘黄酮药品制备:胶囊和片剂
片剂制备方法如下:
1)称取3份的柑橘黄酮粉末,3份木糖醇,9份质量分数10%的玉米淀粉浆混合均匀,制粒,加入0.5%硬脂酸镁混合均匀。
2)在50℃烘20-30min。
3)用压片机压片,烘干,制成片剂,见图3(左图)。
胶囊制备方法如下:
1)将柑橘黄酮与辅料淀粉混合以1∶5比例混合,搅拌均匀。
2)将1)混合粉末装入囊壳制成的1号胶囊,见图3(右图)。
Claims (10)
1.一种具有改善肠道菌群结构和缓减动脉粥样硬化功能的柑橘产品的制备方法,包括如下步骤:
1)将柚子皮制成柚子粉;
2)采用乙醇和乙酸的混合水溶液提取所述柚子粉,过滤去除残渣得到黄酮液体;
3)所述黄酮液体经浓缩得到粗柚皮苷混合物,经分离纯化得到柑橘黄酮;
4)将所述柑橘黄酮与食品或药品的辅料混合即得到柑橘产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤1)中,按照下述步骤制备所述柚子粉:
将所述柚子皮切成块状,经冷冻后在液氮条件下研磨成粉末。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:步骤2)中,所述乙醇和乙酸的混合水溶液中,所述乙醇的体积浓度为60~70%,所述乙酸的体积浓度为5~10%;
采用加热超声辅助浸提法提取所述柚子粉;
所述提取的条件如下:
料液比为1:30,g/mL;
温度为60~80℃;
时间为3~5h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于:步骤3)中,采用大孔树脂进行所述分离纯化。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述大孔树脂为HPD600大孔吸附树脂;
所述分离纯化的条件如下:
调节上样液的pH值为3~6;
上样流速为1~3BV/h;
洗脱液为NaOH水溶液,浓度为0.05~0.1mol/L;
解吸流速为1~3BV/h;
经过6~8h后收集洗脱液,经真空冷冻干燥即得所述柑橘黄酮。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法,其特征在于:步骤4)中,所述柑橘产品为食品时,所述柑橘产品中柚皮苷的质量百分含量为0.1%~0.5%。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述柑橘产品为果汁时,按照下述步骤制备:
处理新鲜水果得到汁液,向所述汁液中加入所述柑橘黄酮和甜味剂,经高压均质即得到所述果汁。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法,其特征在于:步骤4)中,所述柑橘产品为药品时,所述柑橘产品中柚皮苷的质量百分含量为0.1%~3%;
所述柑橘产品为片剂时,按照下述步骤制备:
将所述柑橘黄酮、木糖醇和玉米淀粉混合制粒,然后与硬脂酸镁混合;于45~50℃条件下烘干20~30min,压片后再于45~50℃条件下烘干即得;
所述柑橘产品为胶囊时,按照下述步骤制备:
将所述柑橘黄酮与淀粉混合,装入囊壳得到胶囊。
9.权利要求1-8中任一项所述方法制备的柑橘产品。
10.权利要求9所述柑橘产品在制备调节肠道菌群或缓减动脉粥样硬化的产品中的应用。
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