CN115317943A - 一种覆盆子结合酚及提取制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于覆盆子结合酚提取技术领域,具体涉及一种覆盆子结合酚及提取制备方法与应用。通过超高压技术辅助乙醇‑硫酸镁双水相萃取法提取覆盆子结合酚,条件温和、产品活性损失少、无有机试剂污染,同时,萃取体系具有较好的可调性,有效缩短提取时间,覆盆子结合酚的提取率大幅增强。本发明采用开创性的工艺方法,分离速度快、操作简单。利用提取的覆盆子结合酚制备水产品及果蔬制品涂膜保鲜剂,从而有效延长新鲜水产品及果蔬制品的储藏期,显著提升覆盆子结合酚的使用价值和经济价值,有利于在食品工业化生产实践中推广与应用。
Description
技术领域
本发明属于覆盆子结合酚提取技术领域,具体涉及一种覆盆子结合酚及提取制备方法与应用。
背景技术
.覆盆子中的多酚类物质分为游离酚和结合酚,目前国内外对覆盆子多酚的研究主要集中在覆盆子中的游离酚,对于覆盆子中多酚物质的提取和测定也大多数仅分析了游离酚,而对覆盆子中结合酚类物质的研究鲜有报道。有研究表明,结合酚是人类摄入的主要膳食抗氧化剂,对活性羰基化合物有清除作用,贡献了膳食中大约60%的抗氧化能力。植物中结合酚的功能特性及其在食品加工和储藏过程中的应用也受到了越来越广泛地关注。
我国水产资源丰富,其中大黄鱼的鱼肉中富含营养价值较高的不饱和脂肪酸。由于其脂肪含量较高,导致新鲜鱼肉在冻藏过程中易发生脂肪氧化产生大量的活性羰基化合物,如(E)-4-羟基己烯醛(4-hhe)HHE、4-羟基壬烯醛(HNE)、丙二醛(MDA)等,经研究证明覆盆子结合酚具有对活性羰基化合物的清除能力。故将提取的覆盆子结合酚对新鲜鱼肉片进行涂抹处理起到抑制羰基化合物生成的作用,从而延长新鲜鱼肉的储藏期,以增加其使用价值和经济价值。
多酚一般是用有机溶剂提取,但根据所用工艺不同,又细划分为有机溶剂常温提取、热提取、超声波辅助提取、微波提取等。传统的提取方法是用有机溶剂对结合酚进行萃取。该方法操作复杂,提取剂用量大,生产成本较高。同时,使用的试剂大多为具有毒性且刺激性气味较浓烈的甲醇、乙醚、乙酸乙酯等有机试剂,在萃取过程中会降低结合酚的活性。此外,萃取时间较长,提取效率较低,不适合工业化生产。超声波辅助提取法具有提取温度低、提取液易分离纯化等优点,在提取天然活性产物领域已被广泛运用。但超声波频率高,能量大,能产生显著的热效应,容易破坏结合酚的活性。同时,超声波的作用可促使发生某些化学反应,影响提取效果。微波技术在植物色素、中药有效成分、多糖等物质的提取上应用广泛,但在覆盆子多酚的提取中应用较少。
在专利CN201310540732.5中的方案中,提供了一种从覆盆子中提取覆盆子酮的方法。该方法包括以下步骤:覆盆子提取,脱色,浓缩,过柱、浓缩。其中,覆盆子提取是指覆盆子用60%~98%乙醇溶液或浓度为60%~98%的甲醇水溶液减压加热回流提取或超声波提取。该提取工艺过程无添加毒性试剂,只用到乙醇,产品质量安全,同时,在提取方式上采用减压热回流提取或者超声波提取法,可提高产品收率。采用大孔吸附树脂增强对覆盆子酮的选择性,提高产品纯度。但利用超声波辅助提取法重复性差,实验过程参数不易控制,致使提取效率降低。此外,超声波辅助提取过程极容易产生空化效应,致使大量小气泡在极短的时间内形成并破灭,产生的极大冲击力,继而损坏设备,对生产安全带来隐患。另外,该方案中采用大孔树脂进行纯化,所需树脂量较多,成本较高。同时,纯化过程需经过两次洗脱,洗脱速度人工难以控制,耗时长,效率偏低。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中利用有机溶剂从覆盆子中提取结合酚的制备工艺过程复杂,萃取时间长,成本高,提取效率低的缺陷,提供了一种覆盆子结合酚及提取制备方法,并将其应用于水产品及果蔬制品涂膜保鲜剂的制备中。
为实现上述发明目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种覆盆子结合酚提取制备方法,包括以下步骤:
(S.1)将覆盆子洗净、干燥、粉碎得到覆盆子粉;
(S.2)向步骤(S.1)中得到的覆盆子粉进行除杂,得到覆盆子滤渣;
(S.3)向步骤(S.2)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液进行酶解,酶解结束后取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.4)将步骤(S.3)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到双水相体系中,然后加压萃取,萃取结束后得到含有覆盆子结合酚的溶液,再通过减压蒸馏得到覆盆子结合酚。
双水相萃取法,是一种利用物质在互不相溶的双水相间分配系数的差异来进行分离的方法。双水相是指某些高聚物之间,或高聚物与无机盐之间在水中以适当浓度溶解后形成的互不相溶的两相。双水相萃取与传统的有机相-水相溶剂萃取体系相比,两相的溶剂都是水,避免了有毒、易燃的有机溶剂残留问题。同时,常温常压操作,不会引起生物活性物质失活或变性。此外,两相界面张力小,萃取时两相能够高度分散,传质速度快。另外,溶剂对目标组分选择性强,分离过程简单,易于工业放大和连续操作而产物收率并不降低。因此,被广泛用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域的产品分离和提取。
超高压技术是目前受各国科研者青睐并被广泛研究的一项食品高新技术。超高压提取法一般用于中药有效成分的提取,近年来逐渐被用于天然产物中活性物质的提取,其作用过程分两步,一是材料浸润和溶解溶质的过程;二是溶质的扩散过程。材料浸润和溶解溶质的过程就是溶剂通过材料颗粒表面进入细胞内,使细胞内部充满溶剂,从而使其中的可溶物逐步扩散溶解于溶剂中,形成溶液,得到所需的粗提液。该法因其提取时间短、溶剂消耗少、提取效率高、节能、提取温度低、工艺操作简单安全等优点受广大研究者青睐。
活性羰基化合物(RCS)是细胞内一类包含活性羰基结构的小分子化合物。研究表明,活性羰基化合物(RCS)与多种慢性疾病相关。活性羰基化合物(RCS)是活性氧(ROS)的下游产物,主要由脂质过氧化分解产生。过量的活性羰基化合物(RCS)会破坏细胞内的氧化还原平衡,导致细胞死亡。活性羰基化合物(RCS)反应活性非常强,能与蛋白质、核酸反应生成共价加合物,如(E)-4-羟基己烯醛(4-hhe)HHE、4-羟基壬烯醛(HNE)、丙二醛(MDA)等。活性羰基化合物(RCS)同时具有两个吸电子基团,不饱和双键可与蛋白质肽链中的亲核基团发生加成反应。这些加合物的生成通常会抑制蛋白酶体活性,导致不可降解产物的细胞积累,引起细胞毒性并导致病理。机体内过高的羰基化合物还可引发严重的细胞毒性、遗传毒性、神经毒性、致突变或致癌变作用等。因此,迫切需要一种天然的,具有清除活性羰基化合物能力的覆盆子结合酚清除剂。
本发明创新性地利用超高压技术辅助双水相体系的工艺方法萃取覆盆子滤渣经酶水解后得到的结合酚。本发明采用乙醇-硫酸镁双水相体系萃取法,体系的相间张力大大低于有机溶剂与水的相间张力,分离条件温和,能保持绝大部分生物分子的活性。整个过程可在常温常压下进行,操作条件温和。体系内传质和平衡速度快,回收率高,可达到90%以上,比起其他的一些分离过程,其能耗小。离子液体的蒸汽压几乎为零,不会出现像有机溶剂那样因挥发而引起环境问题。无有机试剂污染,萃取体系具有较好的可调性。与传统的高聚物双水相相比,可更好的控制乳化现象。此外,超高压技术只影响高分子立体结构的氢键、离子键和疏水键等非共价键酚类化合物,而共价键的酚类化合物却不发生改变。能很好的保留结合酚的活性,同时有效减少提取时间。另外,超高压技术加快了传质过程,压力越高,越多的提取溶剂能够进入细胞内部。随着提取溶剂进入细胞,更多的细胞内活性物质渗透出细胞外,从而大幅度的提高结合酚的提取率。
作为优选,所述步骤(S.3)中加入的复合型酶解液为纤维素酶和果胶酶的混合液。
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,纤维素酶和果胶酶可以降解这两种物质。同时,果胶酶的提取效果比纤维素酶要好,而纤维素酶和果胶酶的混合使用比单一酶的提取效率高。故而,在步骤(S.3)中加入由纤维素酶和果胶酶的混合液组成的复合型酶解液,有助于对覆盆子滤渣水解彻底。
作为优选,所述步骤(S.3)中加入的含纤维素酶的酶解液的质量分数为5~30mg/g,含果胶酶的酶解液的质量分数为4~15mg/g,加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为1:1~5:1。
随着水解酶添加量的增加,覆盆子细胞壁的破碎程度进一步加大,从而有利于细胞内结合酚的溶出。当水解酶添加量继续增加时,由于底物浓度不足,容易致使过多的水解酶聚集于覆盆子滤渣的表面。从而阻碍了细胞内结合酚的扩散和溶出,使结合酚得率下降。
作为优选,所述步骤(S.4)中双水相体系中按照重量百分比计包括20~30%的硫酸镁、20~25%的乙醇以及余量的水。
步骤(S.4)中硫酸镁-乙醇双水相萃取体系中各组分重量百分比含量偏低(即硫酸镁含量低于20%,乙醇含量低于20%)时,两相由于极性的差异导致分层不明显。硫酸镁-乙醇双水相萃取体系中各组分重量百分比含量偏高(即硫酸镁含量高于30%,乙醇含量高于25%)时,盐对水的束缚能力增加,导致水分子离开乙醇相,上相中乙醇的相对体积分数增加改变了上相的极性,导致结合酚的提取率降低。
作为优选,所述步骤(S.4)中加压萃取反应条件为300~400MPa下萃取10~30min。
当压强低于300MPa的时候,提取溶剂很难或较少量的进入细胞内部,从而导致细胞内活性物质难以渗透出细胞外,大幅度的降低覆盆子结合酚的提取率。当压强超过400MPa时,细胞的细胞壁和细胞膜已充分被破坏,失去活性,导致细胞内物质全都渗透出细胞外。其他杂质溶出,使得覆盆子结合酚的提取率显著降低。
作为优选,所述步骤(S.2)中除杂步骤如下:
(S2.1)在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中依次通过石油醚、甲醇水溶液、丙酮水溶液进行清洗,清洗结束后加入纯水混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S2.2)向步骤(S2.1)中得到的覆盆子混合液中加入含有果胶酶的酶解液,反应至酶解完全,再加入含有木瓜蛋白酶的酶解液,反应至酶解完全,最后加入含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,反应至酶解完全,最终得到水解混合液;
(S2.3)将步骤(S2.2)中得到的水解混合液真空抽滤、干燥、过筛得到覆盆子滤渣。
作为优选,所述步骤(S.2)中除杂条件如下:
加入的覆盆子粉与石油醚的料液比为1:20~1:50(g/mL);
加入的甲醇水溶液的质量百分比浓度为60~90%;
加入的丙酮水溶液的质量百分比浓度为50~80%;
加入的含有果胶酶的酶解液的质量百分比浓度为0.1~1.0%,反应条件为70~95℃反应10~50min;
加入的含有木瓜蛋白酶的酶解液的质量百分比浓度为0.5~3.0%,反应条件为40~80℃反应40~90min;
加入的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液的质量百分比浓度为0.1~1.0%,反应条件为40~80℃反应20~50min。
步骤(S.2)中除杂具体步骤如下:
(S2.1)在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:20~1:50(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为60~90%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为50~80%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:20~1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S2.2)向步骤(S2.1)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为0.1~1.0%的含有果胶酶的酶解液,在70~95℃下酶解10~50min至反应完全。再加入质量百分比浓度为0.5~3.0%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在40~80℃酶解40~90min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为0.1~1.0%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在40~80℃酶解20~50min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S2.3)将步骤(S2.2)中得到的水解混合液用55~60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛60~80目得到覆盆子滤渣。
如上所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法得到的覆盆子结合酚。
如上所述的一种覆盆子结合酚在制备水产品及果蔬制品涂膜保鲜剂中的应用。
如上所述的应用,覆盆子结合酚涂膜保鲜剂包括0.5-5.0%的壳聚糖溶液及0.5-5.0%的覆盆子结合酚。
覆盆子结合酚虽然是较好的抗氧化剂,但如果其浓度高于5.0%时,会产生酸涩味,严重影响水产品及果蔬制品的感官品质。覆盆子结合酚的浓度低于0.5%时,保鲜效果会降低。壳聚糖是一种高分子化合物,具有良好的成膜性,能在水产品及果蔬制品表面形成一层保湿性能良好的半透膜,且能有效阻止病原菌等的侵入。但是壳聚糖溶液浓度高于5.0%时,形成的膜会较厚,降低半透膜的透气性,导致水产品及果蔬制品过度成熟。壳聚糖溶液浓度低于0.5%时,形成的膜稳定性较低。
因此,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过超高压技术辅助乙醇-硫酸镁双水相萃取法提取覆盆子结合酚,条件温和、产品活性损失少、无有机试剂污染,同时,萃取体系具有较好的可调性,有效缩短提取时间,覆盆子结合酚的提取率大幅增强;
(2)本发明采用开创性的工艺方法,分离速度快、操作简单。在保证低成本、节能环保的前提下,能够得到较高提取率的覆盆子结合酚,为植物性结合酚的高提取率提供了新的绿色提取方式;
(3)本发明利用提取的覆盆子结合酚制备水产品及果蔬制品涂膜保鲜剂,从而有效延长新鲜水产品及果蔬制品的储藏期,显著提升覆盆子结合酚的使用价值和经济价值,有利于在食品工业化生产实践中推广与应用。
附图说明
图1为覆盆子结合酚的提取工艺流程图。
图2-A为覆盆子结合酚对不同浓度活性羰基化合物4 -羟基己烯醛的清除作用变化图。
图2-B为覆盆子结合酚对不同浓度活性羰基化合物4 -羟基壬烯醛的清除作用变化图。
图2-C为覆盆子结合酚对不同浓度活性羰基化合物丙烯醛的清除作用变化图。
图2-D为覆盆子结合酚对不同浓度活性羰基化合物丙二醛的清除作用变化图。
图3-A为覆盆子结合酚对反应体系中活性羰基化合物4 -羟基己烯醛的清除率变化图。
图3-B为覆盆子结合酚对反应体系中活性羰基化合物4 -羟基壬烯醛的清除率变化图。
图3-C为覆盆子结合酚对反应体系中活性羰基化合物丙烯醛的清除率变化图。
图3-D为覆盆子结合酚对反应体系中活性羰基化合物丙二醛的清除率变化图。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外,下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。因此,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种覆盆子结合酚提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)除淀粉及蛋白质:向步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为0.4%的含有果胶酶的酶解液,在90℃下酶解30min至反应完全。再加入质量百分比浓度为1.5%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在70℃酶解60min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为0.6%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在65℃酶解30min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S.4)抽滤:将步骤(S.3)中得到的水解混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.5)提取:向步骤(S.4)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液(加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为2:1)进行酶解,酶解结束后进行离心,留取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.6)萃取:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到乙醇-硫酸镁双水相体系(双水相体系中按照重量百分比计包括22.5%的硫酸镁、23%的乙醇以及余量的水)中,使得覆盆子结合酚上清液与双水相体系的体积比为1:30,然后在400MPa压强下萃取15min,得到覆盆子结合酚乙醇层提取液;
(S.7)除乙醇:将步骤(S.6)中得到的覆盆子结合酚乙醇层提取液进行减压蒸馏除去乙醇,得到覆盆子结合酚。
实施例2
一种覆盆子结合酚提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)除淀粉及蛋白质:向步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为0.4%的含有果胶酶的酶解液,在90℃下酶解30min至反应完全。再加入质量百分比浓度为1.5%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在70℃酶解60min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为0.6%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在65℃酶解30min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S.4)抽滤:将步骤(S.3)中得到的水解混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.5)提取:向步骤(S.4)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液(加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为2:1)进行酶解,酶解结束后进行离心,留取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.6)萃取:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到乙醇-硫酸镁双水相体系(双水相体系中按照重量百分比计包括22.5%的硫酸镁、23%的乙醇以及余量的水)中,使得覆盆子结合酚上清液与双水相体系的体积比为1:30,然后在300MPa压强下萃取15min,得到覆盆子结合酚乙醇层提取液;
(S.7)除乙醇:将步骤(S.6)中得到的覆盆子结合酚乙醇层提取液进行减压蒸馏除去乙醇,得到覆盆子结合酚。
实施例3
一种覆盆子结合酚提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)除淀粉及蛋白质:向步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为0.4%的含有果胶酶的酶解液,在90℃下酶解30min至反应完全。再加入质量百分比浓度为1.5%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在70℃酶解60min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为0.6%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在65℃酶解30min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S.4)抽滤:将步骤(S.3)中得到的水解混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.5)提取:向步骤(S.4)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液(加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为2:1)进行酶解,酶解结束后进行离心,留取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.6)萃取:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到乙醇-硫酸镁双水相体系(双水相体系中按照重量百分比计包括22.5%的硫酸镁、23%的乙醇以及余量的水)中,使得覆盆子结合酚上清液与双水相体系的体积比为1:30,然后在350MPa压强下萃取15min,得到覆盆子结合酚乙醇层提取液;
(S.7)除乙醇:将步骤(S.6)中得到的覆盆子结合酚乙醇层提取液进行减压蒸馏除去乙醇,得到覆盆子结合酚。
实施例4
一种覆盆子结合酚提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、80℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:20(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为60%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为50%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:10(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)除淀粉及蛋白质:向步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为0.1%的含有果胶酶的酶解液,在70℃下酶解50min至反应完全。再加入质量百分比浓度为0.5%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在40℃酶解90min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为0.1%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在40℃酶解50min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S.4)抽滤:将步骤(S.3)中得到的水解混合液用40℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛50目得到覆盆子滤渣;
(S.5)提取:向步骤(S.4)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液(加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为1:1)进行酶解,酶解结束后进行离心,留取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.6)萃取:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到乙醇-硫酸镁双水相体系(双水相体系中按照重量百分比计包括20%的硫酸镁、20%的乙醇以及余量的水)中,使得覆盆子结合酚上清液与双水相体系的体积比为0.5:30,然后在300MPa压强下萃取30min,得到覆盆子结合酚乙醇层提取液;
(S.7)除乙醇:将步骤(S.6)中得到的覆盆子结合酚乙醇层提取液进行减压蒸馏除去乙醇,得到覆盆子结合酚。
实施例5
一种覆盆子结合酚提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、120℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:50(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为90%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为80%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:50(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)除淀粉及蛋白质:向步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为1.0%的含有果胶酶的酶解液,在95℃下酶解10min至反应完全。再加入质量百分比浓度为3.0%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在80℃酶解40min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为1.0%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在80℃酶解20min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S.4)抽滤:将步骤(S.3)中得到的水解混合液用80℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛100目得到覆盆子滤渣;
(S.5)提取:向步骤(S.4)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液(加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为5:1)进行酶解,酶解结束后进行离心,留取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.6)萃取:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到乙醇-硫酸镁双水相体系(双水相体系中按照重量百分比计包括30%的硫酸镁、25%的乙醇以及余量的水)中,使得覆盆子结合酚上清液与双水相体系的体积比为1:10,然后在400MPa压强下萃取10min,得到覆盆子结合酚乙醇层提取液;
(S.7)除乙醇:将步骤(S.6)中得到的覆盆子结合酚乙醇层提取液进行减压蒸馏除去乙醇,得到覆盆子结合酚。
实施例6
一种覆盆子结合酚涂膜保鲜剂的组成成分包括0.5%的壳聚糖溶液及5.0%的覆盆子结合酚。
实施例7
一种覆盆子结合酚涂膜保鲜剂的组成成分包括5.0%的壳聚糖溶液及0.5%的覆盆子结合酚。
对比例1
一种覆盆子结合酚提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)除淀粉及蛋白质:向步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液中加入质量百分比浓度为0.4%的含有果胶酶的酶解液,在90℃下酶解30min至反应完全。再加入质量百分比浓度为1.5%的含有木瓜蛋白酶的酶解液,在70℃酶解60min至反应完全。最后再加入质量百分比浓度为0.6%的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,在65℃酶解30min至反应完全,以除去覆盆子混合液中含有的淀粉及蛋白质,最终得到水解混合液;
(S.4)抽滤:将步骤(S.3)中得到的水解混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.5)提取:向步骤(S.4)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液(加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为2:1)进行酶解,酶解结束后进行离心,留取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.6)萃取:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到乙醇-硫酸镁双水相体系(双水相体系中按照重量百分比计包括22.5%的硫酸镁、23%的乙醇以及余量的水)中,使得覆盆子结合酚上清液与双水相体系的体积比为1:30,然后在常压(101KPa)下萃取15min,得到覆盆子结合酚乙醇层提取液;
(S.7)除乙醇:将步骤(S.6)中得到的覆盆子结合酚乙醇层提取液进行减压蒸馏除去乙醇,得到覆盆子结合酚。
对比例2
一种覆盆子结合酚酸水解法提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)抽滤:将步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.4)水解提取:取步骤(S.3)中得到的覆盆子滤渣置于圆底烧瓶中,加入50 mL浓度为10% H2SO4溶液后水解,以4 000 r/min转速离心20 min,弃去残渣保留上清液;
(S.5)萃取:用浓度为2mol/L NaOH调节上清液 pH至中性,然后加入20 mL乙酸乙酯(分析纯)进行萃取。萃取2次,合并萃取相,以4 000 r/min转速离心20 min。在45℃条件下旋转蒸发至干,残余物用浓度为50%的甲醇超声定容至5 mL,得到覆盆子结合酚甲醇层提取液;
(S.6)除甲醇:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚甲醇层提取液进行减压蒸馏除去甲醇,得到覆盆子结合酚。
对比例3
一种覆盆子结合酚碱水解法提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)抽滤:将步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.4)水解提取:取步骤(S.3)中得到的覆盆子滤渣置于圆底烧瓶中,加入40 mL浓度为2mol/L NaOH溶液后水解,以4 000 r/min转速离心20 min,弃去残渣保留上清液;
(S.5)萃取:用浓度为2mol/L盐酸溶液调节上清液 pH至中性,然后加入20 mL乙酸乙酯(分析纯)进行萃取。萃取2次,合并萃取相,以4 000 r/min转速离心20 min。在45℃条件下旋转蒸发至干,残余物用浓度为50%的甲醇超声定容至5 mL,得到覆盆子结合酚甲醇层提取液;
(S.6)除甲醇:将步骤(S.5)中得到的覆盆子结合酚甲醇层提取液进行减压蒸馏除去甲醇,得到覆盆子结合酚。
对比例4
一种覆盆子结合酚酶水解法提取制备方法,具体包括以下步骤:
(S.1)样品处理:将覆盆子洗净、95℃热风干燥、粉碎后得到覆盆子粉;
(S.2)除脂肪及游离酚:在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中加入料液比为1:30(g/mL)的石油醚,以除去覆盆子粉中含有的脂肪,重复操作3~4次,并挥发掉有机溶剂。再加入质量百分比浓度为85%的甲醇水溶液和质量百分比浓度为75%的丙酮水溶液,以除去覆盆子粉中含有的游离酚,重复操作2~3次,并挥发掉有机溶剂。清洗结束后,加入料液比为1:30(g/mL)的纯水进行混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S.3)抽滤:将步骤(S.2)中得到的覆盆子混合液用60℃的纯水真空抽滤3次,热风干燥,粉碎过筛80目得到覆盆子滤渣;
(S.4)水解提取:取步骤(S.3)中得到的覆盆子滤渣与300 mL质量分数为0.5%的柠檬酸溶液混合,再加入20mg的纤维素酶并调节酶解pH值。于70℃下搅拌酶解,酶解20h后静置冷却,以4 000 r/min转速离心25 min,萃取后得覆盆子结合酚。
按照实施例1~3的一种覆盆子结合酚提取制备方法在不同压强作用下提取覆盆子结合酚效果如下表1所示。
表1
从表1中数据分析比较可知:在相同的提取温度下,随着压强的增大,覆盆子结合酚的提取时间明显缩短,提取率呈现先增加后降低的趋势。原因在于当压强较低时,提取溶剂很难或较少量的进入细胞内部,从而导致细胞内活性物质难以渗透出细胞外,大幅度的降低覆盆子结合酚的提取率。当压强超过400MPa时,细胞的细胞壁和细胞膜已充分被破坏,失去活性,导致细胞内物质全都渗透出细胞外。其他杂质溶出,使得覆盆子结合酚的提取率显著降低。当压强为350MPa时,覆盆子结合酚的提取率达到最高,为90.54%。
按照实施例3及对比例1~4的一种覆盆子结合酚提取制备方法在不同压强作用下提取覆盆子结合酚效果如下表2所示。
表2
从表2中数据分析比较可知:酸水解法虽耗时,但具备生产稳定且提取量较高的特点,碱法虽提取时间短但是提取的温度较高安全性较低,酶水解法虽用时短,但提取量较低,生产成本高,酶的回收利用系统不完善。而利用超高压技术辅助双水相萃取法提取覆盆子结合酚,提取温度较低且提取量高,高效省时。
【性能测试及分析】
【试验1】覆盆子结合酚与活性羰基化合物结合的模拟清除测定
按实施例1~3中覆盆子结合酚提取制备方法得到覆盆子结合酚粉末样品。用磷酸盐缓冲液(10mmol/L,pH 7.4)分别配制浓度依次为0.1、0.5、1.0 和 2.0 mmol/L 的4-羟基己烯醛工作液。分别在2mL 离心管中加入25 mg覆盆子粉末样品和1 mL相对应浓度的 4-羟基己烯醛工作液,用氮气封闭后涡旋震荡混匀,置于37°C密闭恒温培养箱中避光反应24 h。
取出反应后的混合溶液加入1mL乙腈,漩涡震荡30 s以提取非共价结合的4-羟基己烯醛和沉淀大分子物质。于11000×g 离心20 min后,取1.0mL上清液测定剩余的4-羟基己烯醛。
利用超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS )分析覆盆子结合酚的组成及含量,高效液相色谱串联三重斯基杆质谱(UPLC-QQQ-MS/MS)分析鉴定覆盆子结合酚清除活性羰基化合物(RCS)后及结构中生成的结合酚-活性羰基化合物(RCS)加和产物,来证明其清除活性羰基化合物的作用机制。
活性羰基化合物(RCS)的清除率计算公式如下:
重复以上操作,分别配制不同浓度的4-羟基壬烯醛工作液并测定覆盆子结合酚对4-羟基壬烯醛在24 h内的清除率。
重复以上操作,分别配制不同浓度的丙烯醛工作液并测定覆盆子结合酚对丙烯醛在24 h内的清除率。
重复以上操作,分别配制不同浓度的丙二醛工作液并测定覆盆子结合酚对丙二醛在 24 h 内的清除率。
覆盆子结合酚对不同浓度活性羰基化合物的清除作用变化如图2所示。
覆盆子结合酚对反应体系中活性羰基化合物的清除率变化如图3所示。
从图2中数据分析比较可知:在低浓度0.1~0.5mmol范围内,按实施例3提取制备方法(即采用350MPa压强辅助双水相萃取法)得到的覆盆子结合酚对四种活性羰基化合物的清除率几乎达到了100%。当活性羰基化合物的浓度提高到1.0和2.0mmol时,能明显的看出采用不同压强辅助双水相萃取法制备的覆盆子结合酚对活性羰基化合物清除率存在显著差异。但按实施例3提取制备方法得到的覆盆子结合酚对活性羰基化合物清除率仍然表现最佳。不同压强辅助双水相萃取法制备的覆盆子结合酚对不同浓度下的丙二醛具有良好的清除能力,且区分度明显。酚类物质具有提供电子的能力,而活性羰基化台物具有一定的亲电性质,这是天然酚类化合物具有羰基清除能力的基础。酚类化合物芳香环上的非取代碳原子能够与活性羰基化合物发生亲电取代反应,形成羰基化合物。在此过程中,天然酚类化合物与蛋白质中的赖氨酸,精氨酸残基等糖基化活性位点竞争性地结合活性羰基化合物,从而起到清除活性羰基化合物的作用。
从图3中数据分析比较可知:按实施例1~3提取制备方法得到的覆盆子结合酚在反应2小时后分别清除了超过30.5%、43.7%和82.0%的丙烯醛。按实施例1~3提取制备方法得到的覆盆子结合酚在反应12h后对脂肪代谢产生的4-羟基己烯醛、4-羟基壬烯醛和丙二醛的清除率依次为22.1~61.5%、34.5~94.2%和17.6~45.8%。由此可见,采用350MPa压强辅助双水相萃取法(实施例3)制备的覆盆子结合酚对活性羰基化合物的清除率最高。原因在于黄酮类物质A环上未被取代的碳原子是其捕获活性羰基化合物的活性位点,从而达到清除活性羰基化合物的作用。
综上,本发明通过超高压技术辅助乙醇-硫酸镁双水相萃取法提取覆盆子结合酚,条件温和、产品活性损失少、无有机试剂污染,同时,萃取体系具有较好的可调性,有效缩短提取时间,覆盆子结合酚的提取率大幅增强。此外,本发明采用开创性的工艺方法,分离速度快、操作简单。在保证低成本、节能环保的前提下,能够得到较高提取率的覆盆子结合酚,为植物性结合酚的高提取率提供了新的绿色提取方式。另外,本发明利用提取的覆盆子结合酚制备水产品及果蔬制品涂膜保鲜剂,从而有效延长新鲜水产品及果蔬制品的储藏期,显著提升覆盆子结合酚的使用价值和经济价值,有利于在食品工业化生产实践中推广与应用。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(S.1)将覆盆子洗净、干燥、粉碎得到覆盆子粉;
(S.2)向步骤(S.1)中得到的覆盆子粉进行除杂,得到覆盆子滤渣;
(S.3)向步骤(S.2)中得到的覆盆子滤渣中加入复合型酶解液进行酶解,酶解结束后取上清液,得到覆盆子结合酚上清液;
(S.4)将步骤(S.3)中得到的覆盆子结合酚上清液加入到双水相体系中,然后加压萃取,萃取结束后得到含有覆盆子结合酚的溶液,再通过减压蒸馏得到覆盆子结合酚。
2.根据权利要求1所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,所述步骤(S.3)中加入的复合型酶解液为纤维素酶和果胶酶的混合液。
3.根据权利要求2所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,所述步骤(S.3)中加入的含纤维素酶的酶解液的质量分数为5~30mg/g,含果胶酶的酶解液的质量分数为4~15mg/g,加入的纤维素酶和果胶酶的质量比为1:1~5:1。
4.根据权利要求1所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,所述步骤(S.4)中双水相体系中按照重量百分比计包括20~30%的硫酸镁、20~25%的乙醇以及余量的水。
5.根据权利要求1所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,所述步骤(S.4)中加压萃取反应条件为300~400MPa下萃取10~30min。
6.根据权利要求1所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,所述步骤(S.2)中除杂步骤如下:
(S2.1)在步骤(S.1)中得到的覆盆子粉中依次通过石油醚、甲醇水溶液、丙酮水溶液进行清洗,清洗结束后加入纯水混合均匀,得到覆盆子混合液;
(S2.2)向步骤(S2.1)中得到的覆盆子混合液中加入含有果胶酶的酶解液,反应至酶解完全,再加入含有木瓜蛋白酶的酶解液,反应至酶解完全,最后加入含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液,反应至酶解完全,最终得到水解混合液;
(S2.3)将步骤(S2.2)中得到的水解混合液真空抽滤、干燥、过筛得到覆盆子滤渣。
7.根据权利要求6所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法,其特征在于,所述步骤(S.2)中除杂条件如下:
加入的覆盆子粉与石油醚的料液比为1:20~1:50(g/mL);
加入的甲醇水溶液的质量百分比浓度为60~90%;
加入的丙酮水溶液的质量百分比浓度为50~80%;
加入的含有果胶酶的酶解液的质量百分比浓度为0.1~1.0%,反应条件为70~95℃反应10~50min;
加入的含有木瓜蛋白酶的酶解液的质量百分比浓度为0.5~3.0%,反应条件为40~80℃反应40~90min;
加入的含有淀粉葡萄糖苷酶的酶解液的质量百分比浓度为0.1~1.0%,反应条件为40~80℃反应20~50min。
8.如权利要求1~7任意一项所述的一种覆盆子结合酚提取制备方法得到的覆盆子结合酚。
9.如权利要求8所述的一种覆盆子结合酚在制备水产品及果蔬制品涂膜保鲜剂中的应用。
10.如权利要求9所述的应用,其特征在于,所述覆盆子结合酚涂膜保鲜剂包括0.5-5.0%的壳聚糖溶液及0.5-5.0%的覆盆子结合酚。
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