CN112010994B - 一种栀子果胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栀子果胶的制备方法，选取栀子原料，用乙醇回流提取获得栀子黄提取液，残渣经pH 2～3酸性溶液80～100℃恒温提取、超滤浓缩、醇沉、干燥等工序制备，获得3.5～6.5kD分子量范围、酯化度71～85％的高酯果胶。该制备工艺结合常用的栀子黄提取工艺，可在生产栀子黄的同时，从废弃物残渣中提取获得高品质的栀子果胶。本发明同时公开了检测该产品分子量的方法。本发明提供的制备方法具有操作简便、容易控制、适于工业化生产等优点，所得果胶纯度高、可达到国家要求标准，可应用于食品、化妆品、药品等领域。

Description

一种栀子果胶的制备方法

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，涉及一种栀子果胶的制备方法。

背景技术

果胶是一类从植物果皮等组织中提取获得的鼠李糖半乳糖醛酸为主成分的酸性杂多糖，是一种常用食品添加剂。果胶存在于橘子皮、苹果渣、甜菜渣以及向日葵盘等多种植物材料中，目前商业化果胶的原料主要是柑橘皮和苹果皮。天然果胶一般是高酯果胶(酯化度DE，>50％；或甲氧基质量，>7％)，热稳定性好，常用于制备焙烤食品，也可以作为乳化剂、增稠剂加入到食品果胶、化妆品或者药物制剂中。低酯果胶可由高酯果胶改性提取获得，可以添加到奶制品中改善奶制品的风味，增加乳化稳定性。随着人们对生活质量要求的不断提高，果胶的年需求量也逐年增长、供不应求。国内果胶植物资源丰富，但工业开发程度低，市场上的果胶仍然主要依赖于进口。栀子是茜草科植物栀子的果实，是我国特产的药食两用中药资源。栀子中主要的化学成分有环烯醚萜类(主要是栀子苷)、西红花苷类(栀子黄)、有机酸类、油脂类等成分。除药用外，栀子黄已被开发为天然食用色素，栀子苷还可加工为栀子蓝食用色素(刘江云等，一种高纯度藏红花素和栀子苷的制备方法.中国专利号201310290193.4)。此外，有文献报道栀子中可提取低甲氧基果胶类物质(丁来欣等，从栀子皮中提取果胶的研究.林产化学与工业，2007，27，103-106.)。由于果胶的品质与选用原材料、提取工艺、质量控制方法等因素密切相关，在现有公开技术方案中，缺乏栀子果胶的系统质量分析和应用开发技术，所以可满足工业生产需求的高品质的栀子果胶产品(半乳糖醛酸GA，含量大于65％)的报道少见。

因此，有必要研发一种栀子果胶的制备方法来获得高品质的栀子果胶。

发明内容

本发明目的是提供一种栀子果胶的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种栀子果胶的制备方法，该方法包括：

(1)选取栀子原料，用体积分数为30％～75％的乙醇回流提取2次，过滤，获得栀子残渣；

(2)在所述栀子残渣中加入pH 2～3酸性溶液，在温度为80～100℃的恒温条件下提取，过滤，得栀子果胶提取液；

(3)将所述栀子果胶提取液用超滤膜浓缩至原溶液体积的1/3-1/6，得栀子果胶浓缩液；

(4)在所述栀子果胶浓缩液中加入乙醇使沉淀，过滤，真空干燥，即得栀子果胶。

进一步的，步骤(1)中，所述栀子原料选用水栀子或者黄栀子。

进一步的，步骤(2)中，所述酸性溶液为盐酸溶液。

进一步的，步骤(3)中，所述超滤膜浓缩选用截留分子量为3～5kD的超滤膜。

进一步的，步骤(4)中，所述栀子果胶为酯化度71～85％的高酯果胶。

进一步的，步骤(4)中，所述栀子果胶的半乳糖醛酸含量为75～91％。

进一步的，步骤(4)中，所述栀子果胶的中性糖含量为3.2～4.1％。

进一步的，步骤(4)中，所述栀子果胶的平均分子量范围按葡聚糖计为3.5～6.5kD。

进一步的，步骤(4)中，所述栀子果胶的分子量采用高效分子排阻色谱法检测。

进一步的，所述高效分子排阻色谱法的色谱条件为：选用TSK G3000色谱柱(7.8×300mm)；流动相为0.1mol/L(NH₄)₂SO₄，流速为0.5～0.6mL/min；示差折光检测器。

本发明提供了一种栀子果胶的制备方法，其操作简便、容易控制、适于工业化生产等优点，所得的果胶纯度高、可达到国家要求标准，可应用于食品、化妆品、药品等领域。

附图说明

图1为本发明所述的一种栀子果胶的制备方法在实施例1中GJ-S1样品的高效分子排阻色谱图；

图2为本发明所述的一种栀子果胶的制备方法在实施例2中GJ-S2样品的红外谱图；

图3为本发明所述的一种栀子果胶的制备方法在实施例2中GJ-S2样品的¹H-NMR谱图；

图4为本发明所述的一种栀子果胶的制备方法在实施例2中GJ-S2样品的¹³C-NMR谱图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种栀子果胶的制备方法，选取栀子原料，用乙醇回流提取获得栀子黄提取液，残渣经酸性溶液恒温提取、超滤浓缩、醇沉、干燥等工序制备，获得高酯果胶。根据对栀子果胶产品的结构特征(包括分子量、单糖组成、红外和NMR结构分析、粘度测定等)系统研究，在此基础上首次建立了HPSEC法测定栀子果胶分子量、紫外显色法测定糖醛酸和中性糖含量的专属性质量分析方法，为制备过程的工艺参数优化提供了关键质控技术和评价方法。具体包括如下步骤：

(1)选取栀子原料，用30％～75％范围的乙醇回流提取2次，过滤，获得栀子残渣；

在本步骤中，栀子原料可选用栀子或者水栀子，其中优选水栀子。选用乙醇提取方法获得栀子黄提取物，有综合利用原材料，同时达到除去脂溶性物质的效果。所提取和后续纯化栀子黄提取物的方法可参考相关公开文献资料进行。

(2)在栀子残渣中加入pH 2～3的酸性溶液，在温度为80～100℃的条件下恒温提取，过滤，得栀子果胶提取液；

在本步骤中，酸性溶液常规选用盐酸溶液。如选用酸度大于pH 2，栀子果胶会发生部分降解、得率降低；选用酸度大于pH 3时，栀子果胶提取不完全、得率也有所降低。提取温度在80～100℃范围较为适宜，提取效率较高。

(3)将栀子果胶提取液用超滤膜浓缩至原溶液体积的1/3-1/6，得栀子果胶浓缩液；

在本步骤中，超滤膜选用截留分子量3～5kD的超滤膜。提取液直接浓缩干燥时，产品所含阳离子盐类较高、灰分不容易达标，经反复实验，最终发现采用3～5kD超滤膜浓缩处理的产品经检验合格，同时也容易实现工业生产。

(4)在栀子果胶浓缩液中加入乙醇，生成沉淀，过滤，真空干燥，即得栀子果胶。

在本步骤中，栀子果胶为酯化度71～85％的高酯果胶，其半乳糖醛酸含量为75～91％；中性糖含量为3.2～4.1％。

在本步骤中，栀子果胶的平均分子量范围按葡聚糖计为3.5～6.5kD。栀子果胶的分子量采用高效分子排阻色谱法检测；色谱条件为：选用TSK G3000色谱柱(7.8x 300mm)；流动相0.1mol/L(NH₄)₂SO₄，流速0.5–0.6mL/min；示差折光检测器。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

栀子果胶的制备方法。

(1)称取1.0kg水栀子干果原料，打成粗粉，用40％乙醇回流提取2次，每次2h，过滤，分别获得滤液、栀子残渣(备用)；滤液减压浓缩，得到栀子黄提取液，可另行用于栀子黄提取物的制备；

(2)在栀子残渣中加入pH 2～3HCl溶液10L，90℃恒温提取2h，过滤，滤液用3k超滤膜浓缩至2.5L，加入7.5L 95％乙醇使沉淀，过滤，沉淀于80℃烘箱干燥，得栀子果胶56.8g(GJ-S1)。

在明确该制备方法条件下，试制了6批次样品，按果胶的国家法定标准(GB25533-2010)和相关文献方法进行检验，产品的主要性能参数范围为：外观为近白色粉末；半乳糖醛酸含量75～91％(标准规定应≥65％)；中性糖含量3.2～4.1％；酯化度71～85％；pH 2.5～3.4；粘度(4.0％)205～247；干燥失重小于5.0％(标准规定应≤12％)；酸不溶灰分≤1％；平均分子量范围按葡聚糖计为3.5～6.5kD。栀子果胶GJ-S1的相关性能参数：乳化性(EA)50％，乳化稳定性(ES)37.5％；持水能力(WHC)3.26g/g果胶，持油能力(OHC)1.54g/g果胶。

上述测试结果表明，本制备方法可以成功获得栀子果胶合格产品，该产品为高脂果胶，可作为增稠剂和稳定剂应用。与市售苹果来源的高酯果胶相比，二者性能相似，但栀子果胶相对粘度较低。本发明所述制备方法，是经反复实验研究确定的，所获得产品与文献报道的低甲氧基栀子果胶具有显著不同，推测可能是提取工艺等因素差异所致。

实施例2

栀子果胶的检测分析

为确定实施例1制备的栀子果胶的品质并进行产品生产过程的质量监控，本发明研究建立了该产品的分子量和结构表征方法。

(1)栀子果胶样品的预处理

称取实施例1的GJ-S1果胶样品5g，置于100ml烧杯中，加入5ml盐酸溶液(2.7mol/L)与100ml 60％乙醇溶液配制的混合溶液，搅拌10min，用G3砂芯漏斗抽滤，混合溶液洗涤6次，再用乙醇溶液冲洗到滤出物不含氯离子，最后用20ml乙醇冲洗滤干，在105℃下干燥2小时，即得GJ-S2果胶样品。

(2)平均重均分子量的测定

参考前期文献方法(牛忻等，枸杞多糖的分离鉴定与体外肠道代谢初步分析.天然产物研究与开发.2019，31，1682-1687.)进行。选用高效凝胶渗透色谱(HPSEC)法，以系列分子量葡聚糖(T10,T30,T70,T85,T110,T135)为标准品进行分子量测定。色谱条件为：岛津LC20A液相系统，TSK-gel G3000 PWXL色谱柱(7.8x 300mm)；流动相0.1mol·L^-1(NH₄)₂SO₄，流速0.5mL·min^-1；示差折光检测器；柱温30℃；进样量20μL。采用重均分子量Mw对t_R作线性回归，测定相应方程为y＝-0.0254x+14.6911(R₂＝0.9956)。

样品的测定：GJ-S1果胶样品(5.0mg/mL)经HPSEC测定分析，其保留时间为13.571min，计算分子量为44.10kD，参见图1。该果胶相对分子量较苹果果胶小，因而其相对粘度较小，水中溶解度相应增大。

(3)单糖组成分析

参考前期文献方法(牛忻等，枸杞多糖的分离鉴定与体外肠道代谢初步分析.天然产物研究与开发.2019，31，1682-1687.)，选用离子色谱法分析果胶全水解样品的单糖组成，并进行酸性糖、中性糖含量测定后对数据进行综合分析。结果表明，GJ-S2果胶样品中主要单糖及其相对含量组成为：岩藻糖(0.20％)，鼠李糖(2.66％)，阿拉伯糖(1.00％)，半乳糖(2.76％)，葡萄糖(0.32％)，木糖或甘露糖(0.70％)，半乳糖醛酸(88.1％)。结果表明，栀子果胶结构主要为高半乳糖醛酸型(HG，85.4％)，此外还有线性区域MR1(12.04％)，以及RG-I型(9.08％)结构域。

(4)IR分析

GJ-S2果胶样品的红外测试结果见图2。在3600～3100cm^-1处有O-H的伸缩振动峰，3000～2800cm^-1处是C-H伸缩振动，1733cm^-1处的特征峰为糖醛酸的酯键，1635cm^-1处的特征峰为游离羧酸或羧酸盐的不对称伸缩振动，1143～951cm^-1是糖苷键和吡喃环的骨架C-O和C-C伸缩振动带。该谱图信息与相关文献果胶数据基本一致。

(5)NMR分析

GJ-S2果胶样品的的NMR谱图(D2O)见附图3和图4。

如图3所示，在¹H NMR谱(600MHz)中，糖基的C-H信号峰位于δ3.6-5.10ppm之间，甲氧基的CH₃信号位于δ3.4-3.6ppm之间，鼠李糖的6-CH₃信号位于δ0.9-1.1ppm之间。如图4所示，在¹³C NMR谱(150MHz)中，半乳糖醛酸及其酯的羰基信号位于δ170、172；单糖的异头碳信号位于δ98–100，其余糖基碳信号主要位于δ67-78；甲氧基碳信号位于δ53.2、57.5；鼠李糖的6-甲基碳信号位于δ16.6。上述数据与文献报道果胶的NMR数据基本一致。

综上所述，本发明所述的一种栀子果胶的制备方法，结合常用的栀子黄提取工艺，可在生产栀子黄的同时，从废弃物残渣中提取获得高品质的栀子果胶。本发明同时公开了检测该产品分子量的方法。本发明提供的制备方法具有操作简便、容易控制、适于工业化生产等优点，所得果胶纯度高、可达到国家要求标准，可应用于食品、化妆品、药品等领域。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种栀子果胶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)选取栀子原料，用体积分数为30% ~ 75%的乙醇回流提取2次，过滤，获得栀子残渣，其中，所述栀子原料选用水栀子干果原料；

(2)在所述栀子残渣中加入pH 2 ~ 3酸性溶液，在温度为80 ~ 100℃的恒温条件下提取，过滤，得栀子果胶提取液；

(3)将所述栀子果胶提取液用超滤膜浓缩至原溶液体积的1/3 - 1/6，得栀子果胶浓缩液，其中，所述超滤膜浓缩选用截留分子量为3~5 kD的超滤膜；

(4)在所述栀子果胶浓缩液中加入乙醇使沉淀，过滤，真空干燥，即得栀子果胶，其中，所述栀子果胶为酯化度71 ~ 85%的高酯果胶，所述栀子果胶的半乳糖醛酸含量为75 ~91%，所述栀子果胶的中性糖含量为3.2 ~ 4.1%，所述栀子果胶的平均分子量范围按葡聚糖计为3.5 ~ 6.5 kD。

2.根据权利要求1所述的一种栀子果胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述酸性溶液为盐酸溶液。

3.根据权利要求1所述的一种栀子果胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述栀子果胶的分子量采用高效分子排阻色谱法检测。

4.根据权利要求3所述的一种栀子果胶的制备方法，其特征在于，所述高效分子排阻色谱法的色谱条件为：选用TSK G3000色谱柱，其规格为7.8 × 300 mm；流动相为0.1 mol/L(NH₄) ₂SO₄，流速为0.5 ~ 0.6 mL/min；示差折光检测器。

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