CN115260335B - 同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法和系统 - Google Patents

同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法和系统，所述方法包括：酶解处理、磨浆处理、超声处理、离心处理、陶瓷膜超滤处理、大孔吸附树脂处理、洗脱处理、蒸发浓缩处理、卷式膜超滤处理和反渗透处理。利用该方法和系统可以有效地提取出刺梨渣中的刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc，收率高、活性好，实现了刺梨副产物的高效利用，生产高附加值产品，促进刺梨产业发展，具有重要意义。

Description

同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法 和系统
技术领域
本发明涉及食品领域。具体地，本发明涉及同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法和系统。
背景技术
刺梨（Rosa roxburghiiTratt）是蔷薇科多年生落叶灌木缫丝花的果实，富含SOD、Vc、多酚、微量元素等多种活性成分，被誉为“三王水果”。我国西南地区广泛种植刺梨，主产于贵州。
现今，对刺梨渣的开发仅限于膳食纤维及多糖提取、刺梨渣超微粉、发酵果醋、生产饲料及栽培肥料等。刺梨渣中还存在含量丰富的多糖、多酚、SOD、Vc等活性成分，同时加工性能优良，具有很高的利用价值。但极大部分的刺梨渣被丢弃，未被合理有效地开发利用，造成了严重的资源浪费和环境污染。
因此，如何有效地提取出刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法仍有待研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出了同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法和系统，利用该方法和系统可以有效地提取出刺梨渣中的刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc，收率高，实现了刺梨副产物的高效利用，生产高附加值产品，促进刺梨产业发展，具有重要意义。
本发明提出了一种同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将刺梨渣进行酶解处理，得到酶解处理产物；将所述酶解处理产物进行磨浆处理，得到研磨浆；将所述研磨浆进行超声处理，得到超声处理产物；将所述超声处理产物进行离心处理，收集上清液；将所述上清液进行陶瓷膜超滤处理，得到第一透过液和第一截留液，所述第一截留液中含有刺梨多糖；将所述第一透过液进行大孔吸附树脂处理，得到刺梨脱涩液和处理后的大孔吸附树脂；将所述处理后的大孔吸附树脂采用乙醇溶液进行洗脱处理和蒸发浓缩处理，得到刺梨多酚物；将所述刺梨脱涩液进行卷式膜超滤处理，得到第二透过液和第二截留液，所述第二截留液中含有刺梨SOD；将所述第二透过液进行反渗透处理，收集第三截留液，所述第三截留液中含有Vc。
根据本发明实施例的方法中，通过对刺梨渣进行酶解处理，酶解能有效破坏刺梨组织纤维，使刺梨渣中活性成分得到释放。然后将酶解后的产物进行磨浆，制成研磨浆。将研磨浆进行超声处理，可以进一步破碎刺梨细胞壁，使刺梨渣中活性成分充分释放。将超声处理产物进行离心处理，以便除去沉淀，将上清液进行陶瓷膜超滤处理，由于刺梨多糖的分子量较大无法通过陶瓷膜，从而可以有效地将其截留，收集含有刺梨多糖的截留液，（第一）透过液将用于后续处理。发明人通过大量实验发现，大孔吸附树脂对刺梨多酚的吸附效果较好，进而可以采用大孔吸附树脂将其吸附，后续经过洗脱处理可以将其从大孔吸附树脂上洗脱下来。同时，多酚类物质存在会导致产品具有涩味，通过大孔吸附树脂吸附，可以有效地起到脱涩效果。将上步所得脱涩液进行卷式膜超滤处理，可以有效地分离出活性高的SOD，（第二）透过液进行反渗透处理，可以有效地分离出Vc。发明人经过大量实验创造性地获得上述一系列处理方式，由此可以实现同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的效果。
根据本发明的实施例，上述同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的实施例，所述酶解处理包括：将刺梨渣浸泡于酶解液中；所述酶解液中的酶选自纤维素酶和果胶酶中的至少之一；所述酶解液的浓度为0.1~0.5体积%；所述刺梨渣与酶解液的料液比为1:40~1:50 g/mL；所述浸泡的温度为30~40℃，时间为10~30分钟。发明人经过大量实验得到上述较优酶解处理条件，由此，可以有效地破坏刺梨组织纤维，提高刺梨渣中活性成分释放率。
根据本发明的实施例，所述超声处理的时间为30~60分钟，功率为100~300W。发明人经过实验优化得到上述较优条件，由此，可以有效地破碎细胞壁，使刺梨渣中活性成分充分释放。
根据本发明的实施例，所述离心处理的转速为1000~5000rpm，时间为10~30分钟。由此，可以有效地去除沉淀，且减少有效成分损失，有助于后续实验进行。
根据本发明的实施例，所述陶瓷膜的孔径为50~150kDa。发明人经过大量实验得到上述较优孔径，由此，可以截留刺梨多糖，达到分离提取的目的，得到的含有刺梨多糖的截留液中刺梨多糖浓度高、杂质少。
根据本发明的实施例，所述大孔吸附树脂选自AB-8，洗脱剂选自食品级无水乙醇。由此，可以吸附多酚类物质，并且经无水乙醇洗脱可以洗下吸附于大孔吸附树脂上的多酚类物质。
根据本发明的实施例，所述卷式膜的孔径为10~30 kDa。发明人经过大量实验得到上述较优孔径，由此，可以有效地截留活性高的SOD，达到分离提取目的，含有SOD的截留液中SOD浓度高、杂质少。
根据本发明的实施例，所述反渗透处理采用的反渗透膜的孔径为0.3~2nm。发明人经过大量实验得到上述较优孔径，由此，可以有效地截留Vc。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：分别将含有刺梨多糖的截留液、刺梨多酚物、含有刺梨SOD的截留液和含有Vc的截留液进行干燥处理，分别得到刺梨多糖粉、刺梨多酚粉、刺梨SOD粉和刺梨Vc粉；所述干燥处理是采用冷冻干燥进行的，其中，冷井温度为-65~-80℃，时间为24~48小时。由此，可以使料液干燥，且减少营养成分损失。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种实施前面所述同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：酶解处理装置，所述酶解处理装置适于将刺梨渣进行酶解处理，得到酶解处理产物；磨浆处理装置，所述磨浆处理装置与所述酶解处理装置相连，适于将所述酶解处理产物进行磨浆处理，得到研磨浆；超声处理装置，所述超声处理装置与所述磨浆处理装置相连，适于将所述超声处理产物进行离心处理，收集上清液；陶瓷膜超滤处理装置，所述陶瓷膜超滤处理装置与所述超声处理装置相连，适于将所述上清液进行陶瓷膜超滤处理，得到第一透过液和第一截留液，所述第一截留液中含有刺梨多糖；大孔吸附树脂处理装置，所述大孔吸附树脂处理装置与所述陶瓷膜超滤处理装置相连，适于将所述第一透过液进行大孔吸附树脂处理，得到刺梨脱涩液和处理后的大孔吸附树脂；洗脱处理装置，所述洗脱处理装置与所述大孔吸附树脂处理装置相连，适于将所述处理后的大孔吸附树脂采用乙醇溶液进行洗脱处理；蒸发浓缩处理装置，所述蒸发浓缩处理装置与所述洗脱处理装置相连，适于将所述洗脱处理所得洗脱液进行蒸发浓缩处理，得到刺梨多酚物；卷式膜超滤处理装置，所述卷式膜超滤处理装置与所述蒸发浓缩处理装置相连，适于将所述刺梨脱涩液进行卷式膜超滤处理，得到第二透过液和第二截留液，所述第二截留液中含有刺梨SOD；反渗透处理装置，所述反渗透处理装置与所述卷式膜超滤处理装置相连，适于将所述第二透过液进行反渗透处理，收集第三截留液，所述第三截留液中含有Vc。
利用本发明的系统可以有效地提取出刺梨渣中的刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc，收率高，实现了刺梨副产物的高效利用，生产高附加值产品，促进刺梨产业发展，具有重要意义。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：干燥装置，所述干燥装置分别与所述陶瓷膜超滤处理装置、蒸发浓缩处理装置、卷式膜超滤处理装置和反渗透处理装置相连，适于分别将含有刺梨多糖的截留液、刺梨多酚物、含有刺梨SOD的截留液和含有Vc的截留液进行干燥处理，分别得到刺梨多糖粉、刺梨多酚粉、刺梨SOD粉和刺梨Vc粉。由此，可以使料液干燥，且避免营养成分损失。
需要说明的是，前面针对同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法所描述的特征和优点，同样适用于该系统，在此不再赘述。
本发明的有益效果在于：
1）本发明采用酶解（纤维素酶和/或果胶酶）、磨浆和超声破碎等技术联合处理刺梨渣，能高效破坏刺梨渣组织纤维、细胞壁，充分提取刺梨渣中活性物质。
2）本发明超声提取后的研磨浆采用离心获得刺梨活性物质离心液，离心获得的沉淀可作为牛羊等动物饲料添加剂，既环保，又可得到充分利用。
3）本发明采用大孔吸附树脂AB-8对离心液进行处理，可以有效地吸附刺梨多酚类物质，获得刺梨脱涩液。
4）本发明采用超滤和反渗透技术对刺梨脱涩液进行处理，有效对刺梨活性成分进行分离和浓缩，提高营养成分含量，尤其是SOD、Vc等。
5）本发明采用冷冻干燥处理，可大批量获得不同成分刺梨粉，并最大限度保留刺梨中原有营养成分，同时便于运输与贮藏，具有成本低、效率高、实践性强、适合于工业生产等优点。
6）经过本发明方法处理得到的刺梨多糖粉、多酚粉、SOD粉、Vc粉的纯度高、活性高，提升了产品的营养价值，有效解决了Vc、SOD等营养成分在加工过程中的损失和不稳定的问题。同时制备方法简便、成本低，适于规模化生产。因此，经本发明方法制得的产品更有益于人体健康。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
在该实施例中，参见图1，按照下列方法同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc：
（1）选用新鲜无腐烂变质的刺梨渣为原料。
（2）刺梨渣用0.2%体积的酶液（纤维素酶与果胶酶的体积比为1:1）于40℃浸泡时间30 min，料液比为1:45 g/mL。
（3）将上步处理后的刺梨渣进行胶体磨磨浆，产量为1 t/h，温度为40℃，得到刺梨浆。
（4）将刺梨浆进行超声提取，超声提取罐为100 L，超声时间为45 min，超声功率为300 W，得到刺梨提取浆。
（5）将刺梨提取浆进行离心处理，采用卧螺离心，转速为4000 rpm，时间为20 min，得到刺梨离心液。
（6）将刺梨离心液进行陶瓷膜超滤处理，陶瓷膜孔径为100 kDa，获得截留液1（刺梨多糖液）和透过液1。
（7）将透过液1进行AB-8大孔吸附树脂处理，树脂柱高为2 m，柱内径为40 cm，得到刺梨脱涩液。
（8）采用2倍柱体积的无水乙醇对树脂吸附的多酚进行洗脱，收集洗脱液进行浓缩，得到刺梨多酚物，然后采用50 L旋转蒸发仪，50℃水浴浓缩。
（9）将刺梨脱涩液进行超滤处理：采用卷式膜，孔径为10 kDa，获得截留液2（刺梨SOD液）和透过液2。
（10）将透过液2进行反渗透处理，反渗透膜的孔径为2 nm，获得截留液3（Vc）和透过液3。
（11）将截留液1、刺梨多酚物、截留液2、截留液3进行干燥处理，干燥方式为：冷冻干燥，冷井温度-65℃，冷冻时间为48 h。分别得到刺梨多糖粉、刺梨多酚粉、刺梨SOD粉、刺梨Vc粉。
对比例1
按照实施例1的方法制备不同组分刺梨粉，区别在于，将步骤（2）中将酶解液替换成饮用水，不进行酶解处理。
对比例2
按照实施例1的方法进行，区别在于，不进行步骤（4）的超声提取处理。
对比例3
按照实施例1的方法进行，区别在于，不进行步骤（2）的酶解处理和步骤（4）的超声提取处理。
对比例4
按照实施例1的方法进行，区别在于，将步骤（7）中AB-8大孔吸附树脂替换为D101大孔吸附树脂。
结果如表1所示，可以看出，实施例1制备得到的刺梨多糖粉、多酚粉、SOD粉、Vc粉的得率是最高。相比较于实施例1，对比例1（无酶解）处理、对比例2（无超声）处理，对比例3（无酶解+无超声）处理，所得到的不同刺梨粉均有不同程度地降低，其中对比例3降低地最多。对比例4（D101大孔吸附树脂）处理，对刺梨多糖、SOD和Vc的得率没有影响，但该处理得到的刺梨多酚粉得率相比较于实施例1下降了10%左右，表明实施例1用AB-8大孔吸附树脂处理，能更有效吸附多酚，提高多酚的得率。所以，通过酶解、超声、AB-8大孔吸附树脂处理、超滤、反渗透，冷冻干燥等工艺，更有利于从刺梨渣中制备不同组分的刺梨粉。
表1 不同案例制备的不同组分刺梨粉得率
案例 多糖得率(g/100g) 多酚得率(mg/100g) SOD得率(U/g) Vc得率(mg100/g)
实施例1 3.74 168.58 187.52 578.34
对比例1 （无酶解） 3.29 144.98 166.89 520.51
对比例2 （无超声） 2.99 134.86 150.02 462.67
对比例3 （无酶解+无超声） 2.06 92.72 103.14 318.09
对比例4 （D101大孔吸附树脂） 3.74 151.72 183.77 572.56
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法，其特征在于，包括：
将刺梨渣进行酶解处理，得到酶解处理产物；
将所述酶解处理产物进行磨浆处理，得到研磨浆；
将所述研磨浆进行超声处理，得到超声处理产物；
将所述超声处理产物进行离心处理，收集上清液；
将所述上清液进行陶瓷膜超滤处理，得到第一透过液和第一截留液，所述第一截留液中含有刺梨多糖；
将所述第一透过液进行大孔吸附树脂处理，得到刺梨脱涩液和处理后的大孔吸附树脂；
将所述处理后的大孔吸附树脂采用乙醇溶液进行洗脱处理和蒸发浓缩处理，得到刺梨多酚物；
将所述刺梨脱涩液进行卷式膜超滤处理，得到第二透过液和第二截留液，所述第二截留液中含有刺梨SOD；
将所述第二透过液进行反渗透处理，收集第三截留液，所述第三截留液中含有Vc；
所述酶解处理包括：将刺梨渣浸泡于酶解液中；
所述酶解液中的酶选自纤维素酶和果胶酶中的至少之一；
所述酶解液的浓度为0.1～0.5体积％；
所述刺梨渣与酶解液的料液比为1:40～1:50g/mL；
所述浸泡的温度为30～40℃，时间为10～30分钟；
所述陶瓷膜的孔径为50～150kDa；
所述大孔吸附树脂选自AB-8，洗脱剂选自食品级无水乙醇；
所述卷式膜的孔径为10～30kDa；
所述反渗透处理采用的反渗透膜的孔径为0.3～2nm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声处理的时间为30～60分钟，功率为100～300W；
所述离心处理的转速为1000～5000rpm，时间为10～30分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
分别将含有刺梨多糖的截留液、刺梨多酚物、含有刺梨SOD的截留液和含有Vc的截留液进行干燥处理，分别得到刺梨多糖粉、刺梨多酚粉、刺梨SOD粉和刺梨Vc粉；
所述干燥处理是采用冷冻干燥进行的，其中，冷井温度为-65～-80℃，时间为24～48小时。
4.一种实施权利要求1～3任一项所述同时提取刺梨渣中刺梨多糖、刺梨多酚、刺梨SOD和Vc的方法的系统，其特征在于，包括：
酶解处理装置，所述酶解处理装置适于将刺梨渣进行酶解处理，得到酶解处理产物；
磨浆处理装置，所述磨浆处理装置与所述酶解处理装置相连，适于将所述酶解处理产物进行磨浆处理，得到研磨浆；
超声处理装置，所述超声处理装置与所述磨浆处理装置相连，适于将所述超声处理产物进行离心处理，收集上清液；
陶瓷膜超滤处理装置，所述陶瓷膜超滤处理装置与所述超声处理装置相连，适于将所述上清液进行陶瓷膜超滤处理，得到第一透过液和第一截留液，所述第一截留液中含有刺梨多糖；
大孔吸附树脂处理装置，所述大孔吸附树脂处理装置与所述陶瓷膜超滤处理装置相连，适于将所述第一透过液进行大孔吸附树脂处理，得到刺梨脱涩液和处理后的大孔吸附树脂；
洗脱处理装置，所述洗脱处理装置与所述大孔吸附树脂处理装置相连，适于将所述处理后的大孔吸附树脂采用乙醇溶液进行洗脱处理；
蒸发浓缩处理装置，所述蒸发浓缩处理装置与所述洗脱处理装置相连，适于将所述洗脱处理所得洗脱液进行蒸发浓缩处理，得到刺梨多酚物；
卷式膜超滤处理装置，所述卷式膜超滤处理装置与所述蒸发浓缩处理装置相连，适于将所述刺梨脱涩液进行卷式膜超滤处理，得到第二透过液和第二截留液，所述第二截留液中含有刺梨SOD；
反渗透处理装置，所述反渗透处理装置与所述卷式膜超滤处理装置相连，适于将所述第二透过液进行反渗透处理，收集截留液，所述第三截留液中含有Vc。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，进一步包括：
干燥装置，所述干燥装置分别与所述陶瓷膜超滤处理装置、蒸发浓缩处理装置、卷式膜超滤处理装置和反渗透处理装置相连，适于分别将含有刺梨多糖的截留液、刺梨多酚物、含有刺梨SOD的截留液和含有Vc的截留液进行干燥处理，分别得到刺梨多糖粉、刺梨多酚粉、刺梨SOD粉和刺梨Vc粉。
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