CN113045685A - 一种秋葵果胶的提取方法及产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秋葵果胶的提取方法及产品。具体公开了将秋葵果实冷冻干燥，粉碎后加入酶溶液，酶解，离心，上清液醇沉，沉淀梯度洗涤，得到秋葵果胶；所述酶溶液为含有纤维素酶和木质素过氧化物酶的溶液。本发明所采用的提取方法简便、提取效率高、条件温和、绿色、环保，不仅提取率高，提取得到的秋葵果胶纯度也高。

Description

一种秋葵果胶的提取方法及产品
技术领域
本发明涉及果胶提取工艺技术领域，特别涉及一种秋葵果胶的提取方法及产品。
背景技术
果胶是一种天然多糖高分子聚合物，分子质量5-30万之间，主链是D-半乳糖醛酸经α-1,4糖苷键连接而成的长链结构，侧链由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖和木糖等组成。果胶为白色至黄褐色粉末,具有无色无味、无固定熔点和溶解度等性质，不溶于乙醇等有机溶剂，但溶于热水，微溶于冷水。果胶是人体第七大营养素膳食纤维的主要成分，具有多种食用和药用价值，因此在食品、医药等领域具有广泛的应用。在食品领域果胶常被用作胶凝剂、增稠剂、稳定剂、悬浮剂、乳化剂、增香剂等；在医药保健品方面果胶具有降血脂、降血糖、降胆固醇、减肥、防癌抗癌、抗衰老、抗过敏、提高免疫力、止咳祛痰等药理作用，可用于治疗心血管硬化、糖尿病和胃溃疡等疾病，也是铅、汞、钴等重金属中毒的解毒剂，还可以作为机能调节剂和止血剂使用；此外，果胶在化妆品、纺织、印染、治金、烟草等行业都具有广阔的应用前景。
果胶生产工艺主要分预处理、提取、浓缩、沉淀、干燥等5个步骤，其关键步骤为提取和沉淀。目前国内果胶生产多采用传统方法。提取过程主要采用酸提取法，辅之于微波、超声波处理等辅助手段提取。沉淀方法主要是醇沉法和盐析法。
秋葵是一种具有较高营养价值和显著保健功能的蔬菜，其保健作用被证实主要来自嫩果中的粘性物质，该粘性物质主要为果胶和粘性蛋白等。秋葵嫩果中约含24.80％果胶，其具有乳化、增稠、胶凝作用，以及促消化、降血脂、增强人体耐受力等功效，被应用于食品、药品等领域。
由于秋葵组织中含有大量色素、杂质，提取出来的果胶不可避免的会混有色素、杂质，特别是在从原料中提取的果胶液经过浓缩醇沉后得到的絮状果胶物质，使色素、杂质包裹和吸附在絮状果胶中，极大地影响果胶的质量；且根据现有的秋葵果胶提取工艺，提取率较低，仍有较大的提升空间。因此，研究秋葵果胶的生产工艺、提高秋葵果胶产量、开发优质秋葵果胶资源已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种秋葵果胶的提取方法及产品，利用纤维素酶法提取秋葵中果胶，采用梯度洗涤进一步提高秋葵果胶的纯度，进一步提升秋葵果胶的纯度。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明的技术方案之一：提供一种秋葵果胶的提取方法，包括以下步骤：
将秋葵果实冷冻干燥，粉碎后加入酶溶液，酶解，离心，上清液醇沉，沉淀梯度洗涤，得到秋葵果胶；
所述酶溶液为含有纤维素酶和木质素过氧化物酶的溶液。
秋葵果实中含有酚类物质，这类物质可以抑制纤维素酶的活性，本发明加入的木质素过氧化物酶，不仅可以降解秋葵果实中的木质素，提高秋葵果胶的提取率，同时，加入的木质素过氧化物酶还能够氧化消除秋葵果实中的酚类物质，间接提高纤维素酶的活性，进一步提升秋葵果胶的提取率。
优选的，离心操作前还包含纤维素酶和木质素过氧化物酶灭活的步骤，具体步骤为：将酶解所得酶解液在90～100℃温度下加热5～10min。
加热处理使得纤维素酶和木质素过氧化物酶失活，失活的蛋白质可以通过离心去除。
优选的，所述酶溶液的pH值为4.5～5.5，纤维素酶含量为1.5～2.5％，木质素过氧化物酶含量为0.3～0.5％；粉碎后秋葵粉末与酶溶液的料液比为1g:25mL。
优选的，所述纤维素酶包括外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，其中外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为4:(1～2):(3～4)。
优选的，酶解的具体步骤为：先加热至35～45℃，保温4～6h，再将温度提升至55～65℃，保温1～2h。
在酶解过程中，木质素过氧化物酶酶解秋葵细胞中的木质素，纤维素酶在酶解纤维素的过程中外切β-葡聚糖酶和内切β-葡聚糖酶首先发挥作用，然后由β-葡聚糖苷酶将纤维二糖水解成二个葡萄糖，其中β-葡聚糖苷酶的最适温度区相较于其他酶更高，本发明结合秋葵果胶的酶解过程，合理设计酶解过程的温度梯度，充分发挥各种酶的作用，提高秋葵果胶的提取率。
优选的，所述上清液醇沉中上清液与醇溶液的体积比为1:1～4。
优选的，所述梯度洗涤的洗涤液为体积分数为50～80％的醇溶液，梯度洗涤方式为洗涤液浓度从高到低洗涤；所述醇溶液为甲醇、乙醇或异丙醇溶液。
本发明技术方案之二：提供一种根据上述秋葵果胶的提取方法提取得到的秋葵果胶。
本发明的有益技术效果如下：
(1)本发明采用冷冻干燥的方式处理秋葵果实，不仅避免了干燥过程中对秋葵果胶的破坏，还能够使处理后的秋葵果实疏松多孔，有利于后续对秋葵果胶的充分提取。
(2)本发明利用纤维素酶和木质素过氧化物酶降解原料细胞中含有的纤维素多糖和木质素，破坏果胶分子与纤维素多糖和木质素结合形成的次级键，解除果胶在原材料中以原果胶存在的形式，使果胶从原料组织中被释放出来，同时，对于秋葵中能够抑制纤维素酶活性的酚类物质，可以通过加入的木质素过氧化物酶消除，间接提高纤维素酶活性，二者协同作用，进一步的提高秋葵果胶的提取率。
(3)本发明采用梯度洗涤的方式，使包裹和吸附在果胶粗品中的色素等杂质在不同表面张力的醇溶液中得到溶解和解吸，达到纯化的作用。
(4)本发明所采用的提取方法简便、提取效率高、条件温和、绿色、环保，不仅提取率高，提取得到的秋葵果胶纯度也高。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
黄秋葵中秋葵果胶的提取：
(1)原料处理：将黄秋葵果实去蒂后切碎成块状，先放入-35℃冰箱进行预冷冻2.5h，然后放进真空冷冻干燥机(真空度30Pa，冷阱温度-50℃，隔板温度20℃，运行时间35h)进行真空冷冻干燥。
(2)粉碎过筛：将步骤(1)冷冻干燥后的黄秋葵粉碎，过40目筛，得到秋葵粉末。
(3)果胶提取：将步骤(2)所得的秋葵粉末按料液比1：25(g/mL)加入用盐酸调节pH至4.5，含2.5％的纤维素酶(外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为4:2:4)和0.3％的木质素过氧化物酶的溶液，加热至40℃，保温6h，再将温度提高到65℃，保温2h；100℃水浴加热5min，离心(4000rpm，15min)，离心后的上清液边搅拌边加入95％乙醇溶液(上清液与95％乙醇溶液的体积比为1:1)，静置10min，离心(3000rpm，15min)，沉淀依次用80％、70％、60％、50％的乙醇溶液洗涤，洗涤后的沉淀减压干燥，得到秋葵果胶。
实施例2
黄秋葵中秋葵果胶的提取：
(1)原料处理：将黄秋葵果实去蒂后切碎成块状，先放入-35℃冰箱进行预冷冻2.5h，然后放进真空冷冻干燥机(真空度30Pa，冷阱温度-50℃，隔板温度20℃，运行时间35h)进行真空冷冻干燥。
(2)粉碎过筛：将步骤(1)冷冻干燥后的黄秋葵粉碎，过40目筛，得到秋葵粉末。
(3)果胶提取：将步骤(2)所得的秋葵粉末按料液比1：25(g/mL)加入用盐酸调节pH至4.5，含2.5％的纤维素酶(外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为4:2:3)和0.3％的木质素过氧化物酶的溶液，加热至45℃，保温4h，再将温度提高到65℃，保温1h；100℃水浴加热5min，离心(4000rpm，15min)，离心后的上清液边搅拌边加入95％乙醇溶液(上清液与95％乙醇溶液的体积比为1:2)，静置10min，离心(3000rpm，15min)，沉淀依次用80％、70％、60％、50％的乙醇溶液洗涤，洗涤后的沉淀减压干燥，得到秋葵果胶。
实施例3
黄秋葵中秋葵果胶的提取：
(1)原料处理：将黄秋葵果实去蒂后切碎成块状，先放入-35℃冰箱进行预冷冻2.5h，然后放进真空冷冻干燥机(真空度30Pa，冷阱温度-50℃，隔板温度20℃，运行时间35h)进行真空冷冻干燥。
(2)粉碎过筛：将步骤(1)冷冻干燥后的黄秋葵粉碎，过40目筛，得到秋葵粉末。
(3)果胶提取：将步骤(2)所得的秋葵粉末按料液比1：25(g/mL)加入用盐酸调节pH至4.5，含1.5％的纤维素酶(外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为4:1:4)和0.5％的木质素过氧化物酶的溶液，加热至40℃，保温6h，再将温度提高到55℃，保温2h；100℃水浴加热5min，离心(4000rpm，15min)，离心后的上清液边搅拌边加入95％乙醇溶液(上清液与95％乙醇溶液的体积比为1:3)，静置10min，离心(3000rpm，15min)，沉淀依次用80％、70％、60％、50％的乙醇溶液洗涤，洗涤后的沉淀减压干燥，得到秋葵果胶。
实施例4
黄秋葵中秋葵果胶的提取：
(1)原料处理：将黄秋葵果实去蒂后切碎成块状，先放入-35℃冰箱进行预冷冻2.5h，然后放进真空冷冻干燥机(真空度30Pa，冷阱温度-50℃，隔板温度20℃，运行时间35h)进行真空冷冻干燥。
(2)粉碎过筛：将步骤(1)冷冻干燥后的黄秋葵粉碎，过40目筛，得到秋葵粉末。
(3)果胶提取：将步骤(2)所得的秋葵粉末按料液比1：25(g/mL)加入用盐酸调节pH至5.5，含量1.5％的纤维素酶(外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为4:2:3)和0.5％的木质素过氧化物酶的溶液，加热至35℃，保温6h，再将温度提高到55℃，保温2h；90℃水浴加热10min，离心(4000rpm，15min)，离心后的上清液边搅拌边加入95％乙醇溶液(上清液与95％乙醇溶液的体积比为1:4)，静置10min，离心(3000rpm，15min)，沉淀依次用80％、70％、60％、50％的异丙醇溶液洗涤，洗涤后的沉淀减压干燥，得到秋葵果胶。
对比例1
与实施例1相比，步骤(1)中的干燥方式为70℃烘干，其他步骤与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，步骤(3)中所用的酶解液为含量为2.8％的纤维素酶溶液，其他步骤与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，步骤(3)中酶解的过程为加热至40℃保温8h，其他步骤与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，步骤(3)中的梯度洗涤更改为采用75％的乙醇溶液洗涤，其他步骤与实施例1相同。
对实施例1-4及对比例1-4提取得到的秋葵果胶进行称重，计算提取率，提取率的计算公式为：提取率(％)＝M/M0×100％，其中M为果胶干燥品质量(g)，M0为秋葵粉末的质量(g)，计算结果见表1；采用高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法(HPAEC-PAD)测定实施例1-4及对比例1-4提取得到的秋葵果胶的半乳糖醛酸(Gal-A)含量，结果见表1。
表1
序号 提取率(％) Gal-A含量(％)
实施例1 22.15 86.02
实施例2 21.92 87.32
实施例3 21.52 86.53
实施例4 22.03 87.09
对比例1 19.02 86.58
对比例2 17.86 85.56
对比例3 19.96 79.21
对比例4 23.65 75.21
从表1可以看出，实施例1-4组中Gal-A含量均较高，说明提取得到的秋葵果胶纯度高；对比例1组的提取率低于实施例1组，说明真空干燥可以提高秋葵果胶的提取率；对比例2组提取率最低，说明木质素过氧化物酶对秋葵果胶提取率的影响较大；对比例3组的提取率与Gal-A含量均低于实施例1组，原因在于后一阶段的提升温度，使β-葡萄糖苷酶的活性提高，不仅能将秋葵细胞壁中的秋葵果胶进一步释放出来，还能将秋葵果胶上存在的纤维二糖进一步酶解，提升秋葵果胶的提取率和纯度；对比例4组虽然提取率高于实施例1组，但是提取得到的秋葵果胶纯度过低，说明提取得到的产物杂质较多。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种秋葵果胶的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
将秋葵果实冷冻干燥，粉碎后加入酶溶液，酶解，离心，上清液醇沉，沉淀梯度洗涤，得到秋葵果胶；
所述酶溶液为含有纤维素酶和木质素过氧化物酶的溶液。
2.根据权利要求1所述的秋葵果胶的提取方法，其特征在于，离心操作前还包含纤维素酶和木质素过氧化物酶灭活的步骤，具体步骤为：将酶解所得酶解液在90～100℃温度下加热5～10min。
3.根据权利要求1所述的秋葵果胶的提取方法，其特征在于，所述酶溶液的pH值为4.5～5.5，纤维素酶含量为1.5～2.5％，木质素过氧化物酶含量为0.3～0.5％；粉碎后秋葵粉末与酶溶液的料液比为1g:25mL。
4.根据权利要求1所述的秋葵果胶的提取方法，其特征在于，所述纤维素酶包括外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，其中外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为4:(1～2):(3～4)。
5.根据权利要求1所述的秋葵果胶的提取方法，其特征在于，所述酶解的具体步骤为：先加热至35～45℃，保温4～6h，再将温度提升至55～65℃，保温1～2h。
6.根据权利要求1所述的秋葵果胶的提取方法，其特征在于，所述上清液醇沉中上清液与醇溶液的体积比为1:1～4。
7.根据权利要求1所述的秋葵果胶的提取方法，其特征在于，所述梯度洗涤的洗涤液为体积分数为50～80％的醇溶液，梯度洗涤方式为洗涤液浓度从高到低洗涤；
所述醇溶液为甲醇、乙醇或异丙醇溶液。
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的秋葵果胶的提取方法提取得到的秋葵果胶。
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