CN112645920A - 一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，属于植物提取分离技术领域。所述从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，包括如下步骤：步骤1：制备柚皮苷湿晶；步骤2：制备酶解液；步骤3：制备柚皮素；步骤4：制备发酵液；步骤5：制备鼠李糖。本发明可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，工序简单，设备要求低，收率高，市场前景广阔，适合工业化大生产。

Description

一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法
技术领域
本发明涉及一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，属于植物提取分离技术领域。
背景技术
柚皮素，学名为4',5,7-三羟基黄酮，英文名称为Naringenin，简称NAR，分子式为C15H12O5，分子量为272.25g/mol，化学结构式如下：
Figure BDA0002821543200000011
柚皮素是柚皮甙的甙元，属二氢黄酮类化合物，在柚子皮、橘子皮等橘柑类植物和中药黄酮类化合物，如胡柚皮、桑黄、华中冬青等高表达。柚皮素多种药理学特性，如抗菌、抗炎、抗癌抗肿瘤、清除自由基、抗氧化、止咳祛痰、降血脂、解痉和利胆、预防和治疗肝病、抑制血小板凝结、抗粥样动脉硬化等作用，被广泛应用于医药和食品等领域。
鼠李糖，学名为6-脱氧-L-甘露糖，英文名称为L-rhamnose monohydrate，是广泛存在于植物的多糖、糖苷、植物胶和细菌多糖中的一种物质，分子式为C6H12O5，分子量为164.16，化学结构式如下：
Figure BDA0002821543200000012
鼠李糖能溶于水和甲醇，微溶于乙醇。鼠李糖的甜度为蔗糖的33％，可用来测定肠道的渗透性，可用作甜味剂，生产香精香料，可食用。
在柚子的生长过程中，受自然及生理条件，每年有80％数量的幼果自然脱落或人为疏落，幼果资源非常丰富。如果不进行利用，会造成极大的资源浪费。
现有技术对柚子幼果的处理方法，主要有以下三种：
第一种，是将柚子幼果进行粉碎、水提和结晶，得到柚皮苷；再通过盐酸水解和结晶，得到柚皮素。虽然操作工艺简单，但对生产设备防腐要求高，反应过程较为激烈，特异性差，同时伴随着大量的杂质产生，不易控制，且未获得副产物——鼠李糖。
第二种，是将柚子皮进行粉碎、水提、浓缩和酸水解，得到柚皮素，水解液为鼠李糖和葡萄糖的混合液，但尚未有关其分离方法的报道。
第三种，是将柚子幼果的提取物——柚皮苷进行酸水解，得到柚皮素粗品和酸水液，酸水液经氢氧化钡或氢氧化钙中和，加酵母发酵得鼠李糖。但氢氧化钡为有毒有害物品，易造成重金属污染，不适用于工业生产。而采用氢氧化钙中和酶解液，因中和反应后产生的硫酸钙在水中有一定的溶解度，后处理会带来大量的杂质。
综上，现有技术对柚子幼果的处理方法均存在一定的缺陷。鉴于此，有必要提供一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法。本发明可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，工序简单，设备要求低，收率高，市场前景广阔，适合工业化大生产。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备柚皮苷湿晶
取柚子幼果原料，粉碎，乙醇浸提，合并浸提液；将合并的浸提液浓缩析晶，离心脱去母液，得到柚皮苷湿晶；
步骤2：制备酶解液
将步骤1得到的柚皮苷湿晶分散于水中，再加入生物酶进行酶解,得到酶解液；
步骤3：制备柚皮素
将步骤2得到的酶解液离心，得到柚皮素粗品和离心液；将柚皮素粗品经乙醇重结晶，再干燥，得到柚皮素；
步骤4：制备发酵液
在步骤3得到的离心液中加入酵母，进行酶解,过滤，取滤液，即为发酵液；
步骤5：制备鼠李糖
将步骤4得到的发酵液经阴离子脱色树脂脱色，将下注液减压浓缩，得到浸膏；将得到的浸膏经乙醇结晶，抽滤晶体，分离晶体与母液，再次干燥，得到鼠李糖。
本发明的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法的原理是：
本发明的步骤2中，在柚皮苷转换为柚皮素的过程，现有技术采用酸水解，对生产设备防腐要求高，反应过程激烈，产生的杂质多，柚皮苷的转化率为70％-75％，柚皮素的纯度为78％-83％。而本发明采用生物酶酶解，对生产设备防腐要求低，反应过程较为温和，不需要用到强酸，节能环保，且酶解过程产生的杂质少，柚皮素的纯度为90％-92％。由此可见，单在此步骤，柚皮素的纯度可以提高7％-14％。
本发明的步骤4中，在柚皮苷转化为酶解液的过程中，现有技术中，有的是采用有毒有害的氢氧化钡中和酶解液，氢氧化钡为有毒有害物品，易造成重金属污染，不适用于工业生产；有的是采用氢氧化钙中和酶解液，但因中和反应后产生的硫酸钙在水中有一定的溶解度，后处理会带来大量的杂质。而本发明采用生物酶酶解柚皮苷，可直接加入酵母发酵，用于去除发酵过程中产生的葡萄糖，更加环保。
本发明的步骤5中，采用阴离子脱色树脂脱色提纯，去除色素杂质，乙醇重结晶，得到纯白色、纯度≥99％的鼠李糖。
综上，本发明可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，柚皮素的纯度≥98％，收率为12％-15％；鼠李糖的纯度≥99％，收率为8％-10％。由此可见，本发明不仅可以同时得到柚皮素和鼠李糖，而且纯度高，收率高。
本发明的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法的有益效果是：
1、本发明可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，工序简单，设备要求低，收率高，市场前景广阔，适合工业化大生产。
2、本发明在柚皮苷转换为柚皮素的过程，由酸水解改为生物酶酶解，对生产设备防腐要求低，反应过程较为温和，不需要用到强酸，节能环保，且酶解过程产生的杂质少，柚皮素的纯度为98.5％-98.8％。
3、本发明在柚皮苷转化为酶解液的过程中，由氢氧化钡或者氢氧化钙中和酶解液，改为酵母发酵，可以去除发酵过程中产生的葡萄糖，更加环保。
4、本发明采用阴离子脱色树脂脱色提纯，去除色素杂质，乙醇结晶，得到纯白色、纯度≥99％的鼠李糖。
本发明的步骤2中，在柚皮苷转换为柚皮素的过程，现有技术采用酸水解，对生产设备防腐要求高，反应过程激烈，产生的杂质多，柚皮苷的转化率为70％-75％，柚皮素的纯度为78％-83％。而本发明采用生物酶酶解，对生产设备防腐要求低，反应过程较为温和，不需要用到强酸，节能环保，且酶解过程产生的杂质少，柚皮素的纯度为90％-92％。由此可见，单在此步骤，柚皮素的纯度可以提高7％-14％。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤1中，所述乙醇浸提的方法为：在粉碎后的柚子幼果中，加入柚子幼果原料质量5-15倍的50％体积浓度-70％体积浓度的乙醇，于温度为20℃-35℃浸提2-4次，每次1h-2h，合并浸提液。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述方法，可以提取得到柚子幼果的乙醇浸提液。
进一步，步骤1中，所述浓缩析晶的具体方法是：在真空度为-0.06MPa至-0.1MPa，温度≤75℃的条件下，将合并的浸提液浓缩至1/10体积-1/5体积。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，可以析出浸提液中的晶体。
进一步，步骤1中，所述离心的转速为4000r/min-8000r/min，时间为1h-2h。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，离心效果更好。
进一步，步骤2中，所述水的质量为柚皮苷湿晶质量的2-5倍。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，柚皮苷湿晶的分散效果更好。
进一步，所述生物酶为纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、鼠李糖苷酶和柚苷酶中的任意一种或两种以上的混合物；所述生物酶的加入量为步骤1柚子幼果原料质量的0.1％-1.5％。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述生物酶的种类和参数，酶解的效果更好。
进一步，步骤2中，所述酶解的温度为40℃-65℃，时间为8h-15h。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，酶解的效果更好。
进一步，步骤3中，所述离心的转速为4000r/min-8000r/min，时间为1h-2h。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，离心效果更好。
进一步，步骤3中，所述乙醇重结晶的方法是：在柚皮素粗品中，加入柚皮素粗品质量2-5倍的60％体积浓度-85％体积浓度的乙醇。
进一步，步骤3中，所述干燥的温度为90℃-98℃，时间为2h-4h。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，干燥的效果更好。
进一步，步骤3中，所述柚皮素的纯度为≥98％。
采用上述进一步的有益效果是：采用本发明的方法，得到的柚皮素的纯度高，颜色为白色至类白色。
进一步，步骤4中，所述酵母的加入量为步骤1柚子幼果原料质量的0.5％-1％；所述酶解的温度为30℃-40℃，时间为10h-16h。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，发酵的效果更好。
进一步，步骤4中，所述过滤采用板框过滤，操作压力为0.4MPa-0.6MPa。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，可以过滤除去不溶性杂质。
更进一步，所述酵母为干酵母、鲜酵母和半干酵母中的任意一种。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述种类，可以满足发酵的要求。上述酵母均可以购自安琪酵母股份有限公司
进一步，步骤5中，所述阴离子脱色树脂的型号为LX-T5、LX-94和LXD-762中的任意一种。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述型号的树脂，可以有效将发酵液脱色。
更进一步，所述阴离子脱色树脂的用量为0.1mL/g发酵液-0.3mL/g发酵液，所述脱色的流速为1.5BV/h-1.8BV/h，用2BV水冲洗，第1BV控制水的流速为1.8BV/h-2.0BV/h，第2BV控制水的流速为2BV/h-2.8BV/h，合并下注液。
采用上述更进一步的有益效果是：采用上述参数，可以将发酵液脱色。
进一步，步骤5中，所述浸膏在65℃的相对密度为1.30-1.32。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，浸膏的性能较好。
进一步，步骤5中，所述乙醇结晶的方法是：在浸膏中，加入浸膏质量3-6倍的85％-95％体积浓度的乙醇。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，结晶的效果较好。
进一步，步骤5中，所述再次干燥的温度为40℃-60℃，时间为2h-4h。
采用上述进一步的有益效果是：采用上述参数，再次干燥的效果较好。
进一步，步骤5中，所述鼠李糖的纯度为≥99％。
采用上述进一步的有益效果是：采用本发明的方法，得到的鼠李糖的纯度高，颜色为白色。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的柚皮素的HPLC图。
图2为本发明实施例1得到的鼠李糖的HPLC图。
具体实施方式
以下结合具体附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备柚皮苷湿晶
取柚子幼果原料，粉碎；
在100kg粉碎后的柚子幼果中，加入800L的50％体积浓度的乙醇，于温度为20℃浸提4次，每次1h，合并浸提液；
在真空度为-0.06MPa至-0.1MPa，温度为75℃的条件下，将合并的浸提液浓缩至380L，采用转速为4000r/min离心2h，脱去母液，得到柚皮苷湿晶。
步骤2：制备酶解液
将步骤1得到的柚皮苷湿晶分散于180kg水中，再加入0.2kg纤维素酶,于温度为40℃酶解15h,得到酶解液。
步骤3：制备柚皮素
将步骤2得到的酶解液采用转速为4000r/min离心2h，得到柚皮素粗品和离心液；
在柚皮素粗品中，加入80kg的60％体积浓度的乙醇重结晶，再于温度为90℃干燥4h，得到组分A。
将组分A进行高效液相色谱(HPLC)检测，检测参数为：250mm×4.6mm的C18色谱柱，填料的粒度为5μm，柱温为25℃，流动相流速为1.0mL/min，检测波长为280nm，流动相为乙腈(A)、甲醇(B)和0.1％磷酸水(C)，三者体积比为12:19:69，进行梯度流脱，0min，12％A、19％B和69％C；12min,15％A、34％B和51％C；20min,35％A、45％B和20％C；25min,40％A、45％B和15％C；28min,12％A、19％B和69％C。具体如图1所示。结果显示组分A的纯度为98.5％。
步骤4：制备发酵液
在步骤3得到的离心液中加入0.5kg的干酵母，于温度为30℃酶解16h,采用操作压力为0.4MPa，板框过滤，得180kg滤液，即为发酵液。
步骤5：制备鼠李糖
将步骤4得到的180kg发酵液经阴离子脱色树脂脱色，所述阴离子脱色树脂的型号为LX-T5，所述脱色树脂的用量为36L，脱色的流速为1.5BV/h，用2BV水冲洗，第1BV控制水的流速为1.8BV/h，第2BV控制水的流速为2BV/h，合并下注液。
将下注液减压浓缩，得到22kg浸膏，所述浸膏在65℃的相对密度为1.30。
在得到的浸膏中，加入22kg的85％体积浓度的乙醇，在温度为8℃析晶36h，抽滤晶体，分离晶体与母液，于温度为55℃干燥3h，得到组分B。
将组分B进行高效液相色谱(HPLC)检测，检测参数为：250mm×4.6mm的PrevailCarbohydrate ES色谱柱，填料的粒度为5μm，柱温为25℃，流动相流速为0.7mL/min，检测波长为280nm，流动相为乙腈和超纯水，二者体积比为65:35，Agilent ELSD：漂移管温度为85℃，雾化器温度为50℃，载气为氮气，流量为1.6L/min。具体如图2所示。结果显示组分B的纯度为99.2％。
由此可见，本实施例可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，工序简单，设备要求低，收率高，市场前景广阔，适合工业化大生产。
实施例2
本实施例的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备柚皮苷湿晶
取柚子幼果原料，粉碎；
在100kg粉碎后的柚子幼果中，加入1000L的60％体积浓度的乙醇，于温度为28℃浸提3次，每次1.5h，合并浸提液；
在真空度为-0.06MPa至-0.1MPa，温度为70℃的条件下，将合并的浸提液浓缩至300L，采用转速为6000r/min离心1.5h，脱去母液，得到柚皮苷湿晶。
步骤2：制备酶解液
将步骤1得到的柚皮苷湿晶分散于120kg水中，再加入0.1kg的β-葡萄糖苷酶,于温度为55℃酶解11h,得到酶解液。
步骤3：制备柚皮素
将步骤2得到的酶解液采用转速为6000r/min离心1.5h，得到柚皮素粗品和离心液；
在柚皮素粗品中，加入70kg的70％体积浓度的乙醇重结晶，再于温度为94℃干燥3h，得到组分A。
该组分A经纯度检测，方法同实施例1，纯度为98.8％。
步骤4：制备发酵液
在步骤3得到的离心液中加入0.6kg的鲜酵母，于温度为35℃酶解13h,采用操作压力为0.5MPa，板框过滤，得120kg滤液，即为发酵液。
步骤5：制备鼠李糖
将步骤4得到的120kg发酵液经阴离子脱色树脂脱色，所述阴离子脱色树脂的型号为LX-94，所述脱色树脂的用量为32L，脱色的流速为1.6BV/h，用2BV水冲洗，第1BV控制水的流速为1.9BV/h，第2BV控制水的流速为2.4BV/h，合并下注液。
将下注液减压浓缩，得到浸膏20kg，所述浸膏在65℃的相对密度为1.31。
在得到的浸膏中，加入100kg的90％体积浓度的乙醇，在温度为9℃析晶36h，抽滤晶体，分离晶体与母液，于温度为60℃干燥2h，得到组分B。
该组分B经纯度检测，方法同实施例1，纯度为99.5％。
由此可见，本实施例可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，工序简单，设备要求低，收率高，市场前景广阔，适合工业化大生产。
实施例3
本实施例的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，包括如下步骤：
步骤1：制备柚皮苷湿晶
取柚子幼果原料，粉碎；
在粉碎后的柚子幼果中，加入1200L的70％体积浓度的乙醇，于温度为35℃浸提2次，每次2h，合并浸提液；
在真空度为-0.06MPa至-0.1MPa，温度为68℃的条件下，将合并的浸提液浓缩至380L，采用转速为8000r/min离心1h，脱去母液，得到柚皮苷湿晶。
步骤2：制备酶解液
将步骤1得到的柚皮苷湿晶分散于150kg水中，再加入0.2kg柚苷酶,于温度为65℃酶解8h,得到酶解液。
步骤3：制备柚皮素
将步骤2得到的酶解液采用转速为8000r/min离心1h，得到柚皮素粗品和离心液；
在柚皮素粗品中，加入65L的85％体积浓度的乙醇重结晶，再于温度为98℃干燥2h，得到组分A。
该组分A经纯度检测，方法同实施例1，纯度为98.55％。
步骤4：制备发酵液
在步骤3得到的离心液中加入0.8kg的半干酵母，于温度为40℃酶解10h,采用操作压力为0.6MPa，板框过滤，得150kg滤液，即为发酵液。
步骤5：制备鼠李糖
将步骤4得到的150kg发酵液经阴离子脱色树脂脱色，所述阴离子脱色树脂的型号为LXD-762，所述脱色树脂的用量为30L，脱色的流速为1.8BV/h，用2BV水冲洗，第1BV控制水的流速为2.0BV/h，第2BV控制水的流速为2.8BV/h，合并下注液。
将下注液减压浓缩，得到25kg浸膏，所述浸膏在65℃的相对密度为1.28。
在得到的浸膏中，加入125kg的95％体积浓度的乙醇，在温度为8℃析晶36h，抽滤晶体，分离晶体与母液，于温度为40℃干燥4h，得到组分B。
该组分B经纯度检测，方法同实施例1，纯度为99.68％。
由此可见，本实施例可以从柚子幼果中联产得到柚皮素和鼠李糖，工序简单，设备要求低，收率高，市场前景广阔，适合工业化大生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备柚皮苷湿晶
取柚子幼果原料，粉碎，乙醇浸提，合并浸提液；将合并的浸提液浓缩析晶，离心脱去母液，得到柚皮苷湿晶；
步骤2：制备酶解液
将步骤1得到的柚皮苷湿晶分散于水中，再加入生物酶进行酶解,得到酶解液；
步骤3：制备柚皮素
将步骤2得到的酶解液离心，得到柚皮素粗品和离心液；将柚皮素粗品经乙醇重结晶，再干燥，得到柚皮素；
步骤4：制备发酵液
在步骤3得到的离心液中加入酵母，进行酶解,过滤，取滤液，即为发酵液；
步骤5：制备鼠李糖
将步骤4得到的发酵液经阴离子脱色树脂脱色，将下注液减压浓缩，得到浸膏；将得到的浸膏经乙醇结晶，抽滤晶体，分离晶体与母液，再次干燥，得到鼠李糖。
2.根据权利要求1所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤1中，所述乙醇浸提的方法为：在粉碎后的柚子幼果中，加入柚子幼果原料质量5-15倍的50％体积浓度-70％体积浓度的乙醇，于温度为20℃-35℃浸提2-4次，每次1h-2h，合并浸提液；所述浓缩析晶的具体方法是：在真空度为-0.06MPa至-0.1MPa，温度≤75℃的条件下，将合并的浸提液浓缩至1/10体积-1/5体积；所述离心的转速为4000r/min-8000r/min，时间为1h-2h。
3.根据权利要求1所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤2中，所述水的质量为柚皮苷湿晶质量的2-5倍；所述生物酶为纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、鼠李糖苷酶和柚苷酶中的任意一种或两种以上的混合物；所述生物酶的加入量为步骤1柚子幼果原料质量的0.1％-1.5％；所述酶解的温度为40℃-65℃，时间为8h-15h。
4.根据权利要求1所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤3中，所述离心的转速为4000r/min-8000r/min，时间为1h-2h；所述乙醇重结晶的方法是：在柚皮素粗品中，加入柚皮素粗品质量2-5倍的60％体积浓度-85％体积浓度的乙醇。
5.根据权利要求1所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤3中，所述干燥的温度为90℃-98℃，时间为2h-4h；所述柚皮素的纯度为≥98％。
6.根据权利要求1所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤4中，所述酵母的加入量为步骤1柚子幼果原料质量的0.5％-1％；所述酶解的温度为30℃-40℃，时间为10h-16h；所述过滤采用板框过滤，操作压力为0.4MPa-0.6MPa。
7.根据权利要求6所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，所述酵母为干酵母、鲜酵母和半干酵母中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤5中，所述阴离子脱色树脂的型号为LX-T5、LX-94和LXD-762中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，所述阴离子脱色树脂的用量为0.1mL/g发酵液-0.3mL/g发酵液，所述脱色的流速为1.5BV/h-1.8BV/h，用2BV水冲洗，第1BV控制水的流速为1.8BV/h-2.0BV/h，第2BV控制水的流速为2BV/h-2.8BV/h，合并下注液。
10.根据权利要求1-9任一项所述的从柚子幼果中联产柚皮素和鼠李糖的方法，其特征在于，步骤5中，所述浸膏在65℃的相对密度为1.30-1.32；所述乙醇结晶的方法是：在浸膏中，加入浸膏质量3-6倍的85％-95％体积浓度的乙醇；所述再次干燥的温度为40℃-60℃，时间为2h-4h；所述鼠李糖的纯度为≥99％。
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