CN113520979A - 一种菠萝皮细胞水的制备方法以及菠萝皮细胞水的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种菠萝皮细胞水的制备方法，采用低温真空提取技术与酶解技术相结合，不需要添加任何溶剂，在较低的温度（30℃‑65℃）下能得到纯天然的菠萝皮细胞水。通过本发明方法得到的菠萝皮细胞水品质高，含有60多种易挥发活性成分，澄清透明、香味浓郁。对人体安全性高，同时具有一定的抑菌效果。可作为绿色天然的原料应用于食品、保健品、药品及化妆品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及农产品处理技术领域，特别是涉及一种菠萝皮细胞水的制备方法以及菠萝皮细胞水的应用。
背景技术
菠萝皮在各国大量种植，年产量超过1500万吨，具有良好的营养价值和保健功效。菠萝皮皮渣是菠萝皮加工生产的副产物，占总量的50％--60％，其中菠萝皮皮约占30％。而这些菠萝皮皮被作为废弃物丢弃，既污染环境，又浪费资源。菠萝皮皮中含有丰富的果胶物质，研究表明果胶具有抑制肿瘤、降血糖、降血脂、吸附重金属、抑制微生物生长、抑制炎症等生物活性。常规提取方法为酸提取法、草酸铵提取法、微博辅助提取法、超声波辅助提取法、微生物提取法等。同时菠萝皮皮中含有丰富的黄酮类物质，具有抗氧化、抗菌抗炎、抗病毒、抗癌护肝保胃等功效。
常规提取方法为超声提取、微波提取和超临界萃取等。这些提取方法，前处理比较复杂，提取率比较低，难以市场化应用。
酶解法也常用于植物细胞液的提取中。中国专利申请CN109730948A公开了一种采用超声低温旋蒸法和酶法相结合制备牡丹鲜花细胞水的方法：首先通过压榨法得到榨汁和残渣1，再将残渣1旋蒸得到细胞水1和残渣2，最后将残渣2进行酶解再旋蒸得到细胞水3。将榨汁、细胞水1/2混合后得到高收率牡丹花细胞水。该方法具有较高的提取效率，但是具有如下缺陷：(1)采用压榨法，后与真空提取法得到的液体混合，这样会带入多糖、色素和刺激气味，导致防腐和脱色问题；(2)工艺后期配合其他植物一起蒸馏，解决防腐问题，但是容易改变原有的牡丹花细胞水成分和气味！后期生产也无法控制品质。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种菠萝皮细胞水的提取方法，得到的菠萝皮细胞水具有60多种挥发性活性成分，浓郁的香甜芬芳，性状为无色透明液体。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种菠萝皮细胞水的制备方法，包括以下步骤：不加入溶剂，将菠萝皮在30℃-65℃、压力-70kPa～-101kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5-3小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入初始菠萝皮总质量为基准的0.2％-0.4％的纤维素酶和0-0.1％果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在35℃-55℃、压力-80kPa～-101kPa条件下再次提取，4-8小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。
初步提取时间是关键参数之一，如果时间太短，提取出的菠萝皮细胞水过少，加入酶后细胞水很难湿润菠萝皮表面(尤其是菠萝皮表面凹凸不平，厚度均一度差)，导致酶解不能正常进行。如果初步提取时间过长，细胞水流出过多，降低了后续提取效率，也增加了酶解时间带来过度酶解的风险。本发明通过在初提细胞水中加入一定量的酶，再次投入容器中对菠萝皮残渣进行提取，具有如下有益优点。第一、初提细胞水表面张力低，渗透性好；第二、初提细胞水pH为3-7，无需额外调节pH，有利于提高酶活性；第三、酶解能够加速破壁；第四、低温真空技术。通过四种效应的协同，能够在较低温度(35-50℃)下控制酶解速度，加快细胞液流出速度。再次提取步骤中的前1小时左右会蒸除掉倒回容器内的初提细胞水，加快酶解速度，缩短酶解的时长(此时初提液体的多少就至关重要，多了会延长酶解时间，少了会缩短酶解时间)，也避免了传统酶解法需要加入大量的水稀释细胞液以及酶解过度带来的刺激气味。
关于初提液体的渗透性，通过实验发现，相比采用纯水作为溶剂，菠萝皮细胞水作为溶剂提取菠萝皮残渣时能够多提取出超过28％的黄酮和多糖等活性成分。
优选的，所述的初提阶段的温度为35℃-50℃，压力为-80kPa～-101kPa。
优选的初步提取条件下，能够加快细胞水的流出和蒸发，并且较大程度上保留细胞水中的活性成分。
再次提取时间为5小时-7小时，条件为40℃-50℃、压力-90kPa～-101kPa条件。
在提取过程中进行搅拌，搅拌速度为1-150转/分钟。搅拌能够提升菠萝皮片的暴露率，进而提升提取效率。
收集过程中进行冷凝，温度为-10℃～8℃。在该冷凝温度下，能够确保提取出的蒸气能够完全的冷凝。
优选的，将菠萝皮切割为1-20mm宽的条状再进行提取。由于切割菠萝皮过程中无法将果肉和果皮完全分离，因此果皮上也含有少量果肉。
所述的菠萝皮是新鲜无霉变的。将新鲜的菠萝洗净后将皮割下，即可用于细胞水的提取工艺。
上述的菠萝皮细胞水应用，用于护肤品、食品、保健品等。菠萝皮细胞水中含有60多种挥发性活性成分(GC-MS)，高品质适用于高端、高附加值应用。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明先通过低温真空提取技术，先提取一定量的菠萝皮初提细胞液，然后利用初提细胞液的高渗透性，加入酶后再次提取菠萝皮残渣。能够加速细胞水的提取效率，避免了传统酶解法带来的酶解过度问题，相比于低温真空提取技术能够得到更多的活性成分以及更多的细胞液。通过本发明的低温真空提取技术与酶解法的结合，能够快速得到澄清透明、清香浓郁的菠萝皮细胞水(60多种活性成分)。
附图说明
图1：实施例1GC-MS的气相色谱图。
图2：实施例1菠萝皮细胞水对痤疮丙酸杆菌测试结果图。
图3：实施例1人菠萝皮细胞水安全性测试结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例和对比例所用的菠萝皮是新鲜无霉变的，菠萝洗净后将菠萝皮切割成3-8mm宽度进行以下提取实验。
实施例1：将50kg菠萝皮置于提取设备中，在50℃、压力-80kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入150g纤维素酶和30g果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在50℃、压力-90kPa条件下再次提取，全程搅拌为60转/分冷凝温度为-2℃，6小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。细胞水31.1kg，甜香味浓郁，液体澄清透明。
实施例2：将50kg菠萝皮置于提取设备中，在30℃、压力-100kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入150g纤维素酶和30g果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在50℃、压力-90kPa条件下再次提取，全程搅拌为60转/分冷凝温度为-2℃，6小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。细胞水30.4kg，甜香味浓郁，液体澄清透明。
实施例3：将50kg菠萝皮置于提取设备中，在65℃、压力-70kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入150g纤维素酶和30g果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在50℃、压力-90kPa条件下再次提取，全程搅拌为60转/分冷凝温度为-2℃，6小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。细胞水30.8kg，甜香味浓郁，液体澄清透明。
实施例4：将50kg菠萝皮置于提取设备中，在45℃、压力-90kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2.5小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入150g纤维素酶和30g果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在45℃、压力-90kPa条件下再次提取，全程搅拌为60转/分冷凝温度为-2℃，4小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。细胞水32.4kg，甜香味浓郁，液体澄清透明。
实施例5：将50kg菠萝皮置于提取设备中，在50℃、压力-90kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入130g纤维素酶和35g果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在50℃、压力-90kPa条件下再次提取，全程搅拌为60转/分冷凝温度为-2℃，8小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。细胞水33.1kg，甜香味浓郁，液体澄清透明。
对比例1：将50kg菠萝皮投入容器中，不加入任何溶剂，在55℃、-80kPa下提取，细胞水形成蒸气后冷凝收集液体，全程搅拌为60转/分，提取6小时，得到菠萝皮细胞水。细胞水27.4kg，澄清透明，甜香但不够浓郁。
对比例2：将50kg菠萝皮投入容器中，与5kg水、200g纤维素酶和30g果胶酶混合后在45℃下搅拌45分钟，后在50℃、压力-90kPa下提取，菠萝皮细胞水形成蒸气后冷凝收集液体(冷凝温度为-5℃)，全程搅拌为60转/分，提取6小时，收集得到37.5kg菠萝皮细胞水(含细胞液中有5kg水)，液体浅色透明，但有轻微的异味。
对比例3：将50kg洗净甩干的菠萝皮投入容器中，与5kg水、200g纤维素酶和80g果胶酶混合后在50℃下搅拌，全程搅拌为60转/分，8小时，过滤(双重过滤：先离心机过滤，在采用0.22um滤膜过滤)后收集得到38.8kg菠萝皮细胞水(细胞液中含有5kg水)，液体含有少量细小悬浮物，并且有明显的异味，而且含有大量的多糖、黄酮。
表1：实施例和对比例所提取菠萝皮细胞液检测结果
续表1：
各项测试方法
(1)采用实施例1中的菠萝皮细胞水，采用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用仪在80℃下进行顶空气质检测，分析水中挥发性的物质。实施例1菠萝皮细胞水的检测结果见下表2，GC-MS的GC图谱请见说明书附图1。
表2：实施例1菠萝皮细胞水活性成分分析结果
(2)菠萝皮细胞水喷雾防腐挑战测试
将实施例和对比例制备得到的菠萝皮细胞水，添加到如下喷雾配方中。接种一定数量的细菌和真菌，间隔0天、7天、14天、21天、28天按照美国药典USP32<51>微生物防腐功效测试的检测方法检测微生物数量变化情况。同时做空白对照，将菠萝皮细胞水换成去离子水。
表3：实验喷雾配方
| 原料 | 含量 |
| 丁二醇 | 2.4％ |
| 甜菜碱 | 0.04％ |
| 甘草酸二钾 | 0.05％ |
| 可溶性蛋白多糖 | 0.05％ |
| 蜂王浆提取物 | 0.05％ |
| 菠萝皮细胞水 | 余量 |
| 柠檬酸 | 调节PH＝6-7 |
表4：举例实施例1中菠萝皮细胞水的防腐挑战测试结果
表5：空白组防腐挑战测试结果
(3)实施例1菠萝皮细胞水对痤疮丙酸杆菌测试
痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes ATCC)测试样品：菠萝皮细胞水对照组：去离子水。
参照英国标准BS ISO 10932-2010德国标准DIN 58940-8.Bb.1-1991
将实验用培养基灭菌后倒平板，待其凝固后，吸取浓度为106～108cfu/mL试验菌悬液0.1mL至培养基表面，用灭菌的涂布棒将菌悬液涂布均匀。取无菌并干燥的滤纸片(8mm)分开放置于干燥无菌的培养皿中。每片滴加样品20μl,置室温下自然干燥后备用。
用无菌镊子取样片贴放于平板表面。盖好平皿，置厌氧培养箱36±1℃培养48h，观察结果。用游标卡尺测量抑菌环的直径(包括贴片)并记录。试验重复3次。
由说明书附图2可知：菠萝皮细胞水对痤疮丙酸杆菌的抑菌圈为12.5mm,空白对照组为8.5mm，可知菠萝皮细胞水对痤疮丙酸杆菌有一定的抑制作用。(4)实施例1菠萝皮细胞水安全性测试
HaCaT细胞为人永生表皮细胞系，对HaCaT细胞的细胞毒性，可作为对皮肤安全性的参考数据。正常细胞代谢旺盛，其线粒体内的琥珀酸脱氢酶，可将四唑盐类物质还原为带颜色的结晶状物质，沉积在细胞周围，该变化可通过酶标仪读取OD值，通过OD值与空白对照组的比较，可以得知细胞的相对生长情况。实施例1菠萝皮细胞水安全性测试结果参见说明书附图3。
Claims (7)
1.一种菠萝皮细胞水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：不加入溶剂，将菠萝皮在30℃-65℃、压力-70kPa~ -101kPa下初步提取，菠萝皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5-3小时，得到初提细胞水和初提残渣；在初提细胞水中加入初始菠萝皮总质量为基准的0.2%-0.4%的纤维素酶和0-0.1%果胶酶，再将初提细胞水加入初提残渣中，在35℃-55℃、压力-80kPa~ -101kPa条件下再次提取，4-8小时提取结束，收集得到菠萝皮细胞水。
2.根据权利要求1所述的菠萝皮细胞水的制备方法，其特征在于，所述的初提阶段的温度为35℃-50℃，压力为-80kPa~-101kPa。
3.根据权利要求1所述的菠萝皮细胞水的制备方法，其特征在于，再次提取时间为5小时-7小时，条件为40℃-50℃、压力-90kPa~ -101kPa条件。
4.根据权利要求1所述的菠萝皮细胞水的制备方法，其特征在于，在提取过程中进行搅拌，搅拌速度为1-150转/分钟。
5.根据权利要求1所述的菠萝皮细胞水的制备方法，其特征在于，收集过程中进行冷凝，温度为-10℃~8℃。
6.根据权利要求1所述的菠萝皮细胞水的制备方法，其特征在于，将菠萝皮切割为1-20mm宽的条状再进行提取。
7.权利要求1-6任一项所述的菠萝皮细胞水应用，其特征在于，用于护肤品、食品、保健品等。
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| 赵虎等: "植物精油亚各灵对奶牛生产性能影响研究", 《广东奶业》 * |
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