CN1300190A - 类胡萝卜素和其它抗氧化剂的提取 - Google Patents

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CN1300190A
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M·A·胡伊莱拉
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Abstract

一种特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的、脂质－蛋白质复合物形式的、含类胡萝卜素的植物提取物及其制备方法,其中将捣碎的含类胡萝卜素的植物原料温育,然后将植物固体分离后回收的汁液进行热处理,从热处理后的液相经过第二次分离,回收沉淀,得到有色泥状提取物。

Description

类胡萝卜素和其它抗氧化剂的提取
发明领域
本发明涉及一种至少含有蛋白质、多糖、脂质化合物和矿物质的植物提取物，所述提取物尤其富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂。本发明也涉及不使用任何溶剂、也不使用加工助剂或添加剂来制备这样一种提取物的方法。
发明背景
植物色素通常用有机溶剂进行分离。例如，类胡萝卜素可以用烃类溶剂诸如氯仿、己烷和其它有机溶剂提取。
G.Salder等(《食品科学杂志》1460-1461,55,5,1990)描述了用己烷-乙醇-丙酮(50∶75∶25)从重构番茄糊和粉红葡萄柚匀浆中迅速提取番茄红素和β-胡萝卜素的方法，用该方法制得了一种纯提取物，其中这些类胡萝卜素的回收率很高。一个主要问题是使用有机溶剂可能对这些类胡萝卜素在食品中的进一步加工造成损害，并且要从这些产品中除去溶剂也增加了成本。
尽管如此，类胡萝卜素的提取方法大多数困难而耗时，并且容易因提取中的氧化和损失而导致误差。
F.A.Graves等的美国专利第5,510,551中公开了一种不使用任何烃类溶剂而从含类胡萝卜素的天然来源中提取类胡萝卜素的方法，所述方法包括使用一种没有烃类溶剂的沉淀剂，该沉淀剂例如由氢氧化钾或氯化镁组成。一方面，在食品制剂中使用大量无机盐可能是有害的，另一方面，加入矿物质(例如氯化钙)会降低从番茄中提取番茄红素的产率。
因此，本发明旨在提供一种富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的复合物形式的含类胡萝卜素的植物提取物，以及一种从天然来源中提取这种复合物的简单而又安全的方法，该方法不需要使用烃类溶剂，也不需要加入矿物质或其它加工助剂。
发明概述
因此，在一个方面，本发明提供了一种特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的脂质-蛋白质复合物形式的植物提取物的无溶剂制备方法，其中将捣碎的含类胡萝卜素的植物原料进行温育，将植物固体分离后回收的汁液进行热处理，经第二次分离操作后从该加热的液相中回收沉淀，得到一种有色的泥状提取物。
该沉淀出来的泥状提取物可以用水稀释并进一步灭菌和干燥。所得到的富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的干燥提取物为粉末形式，例如，它们可以用于各种组合物中或者作为食品中的添加剂。
按照本发明的方法允许不使用有机溶剂或加入任何沉淀助剂就可从天然来源中提取类胡萝卜素和其它抗氧化剂并浓缩成脂质-蛋白质复合物。
而且所述方法简单、成本合算又安全，并且与其它无溶剂的方法相比，可使所提取出的活性化合物的产率增加。
在另一个方面，本发明提供了一种脂质-蛋白质协同复合物形式的含类胡萝卜素的植物提取物，它尤其富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂。
该植物提取物可含有约1％-约10％的类胡萝卜素物质(以干重计)和约0.05％-0.5％的其它抗氧化剂。
在一个优选的实施方案中，用番茄作为含类胡萝卜素的植物原料，由此得到的提取物可含有至少约1％的番茄红素和至少约0.05％的其它抗氧化剂。
提取自番茄的番茄红素含有一个具有长链甘油三酸酯(95％以上)的脂质部分和必需的多不饱和脂肪酸C18:2和C18:3，这两种多不饱和脂肪酸相当于其脂肪酸组分的约50％。
该植物提取物是安全的，没有溶剂或任何添加剂。它含有来自植物原料的、对类胡萝卜素的生物利用率有协同效应的、有益的脂质和抗氧化剂。
本发明也涉及特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的、脂质-蛋白质复合物形式的、含类胡萝卜素的植物提取物作为一种食品添加剂的用途，或在制备化妆品、饮食或药物组合物中的用途。
发明详述
为了实施本发明的方法，所使用的植物材料可以是含有类胡萝卜素和其它抗氧化剂的任何一种水果或蔬菜，无论它是根、种子、叶、茎还是花。因此，优选使用番茄、胡萝卜、杏、番石榴、西瓜、番木瓜、粉红葡萄柚、芒果、甜瓜、卷心菜、花椰菜、莴苣、皱叶欧芹、菠菜、水田芥或胡椒。充分洗净的植物原料在进行加工之前，可以最后用次氯酸钠溶液消毒，或者用70％乙醇溶液消毒。
植物原料可以在加工前切成小片或不切，然后加水或不加水将其捣碎。
在一个优选的实施方案中，在植物原料中加入相当于所加工的植物原料重量的约20-100％的水将其捣碎。所得原料糊在足以使细胞结构被内源性酶降解并让亲脂化合物与蛋白质相互作用以能更好地提取类胡萝卜素的温度下温育一段时间。因此，该原料糊可以温育约5分钟至24小时，温育温度在约0℃至70℃之间，优选在约20-50℃下温育约5-120分钟。捣碎和/或温育步骤可以在单独或混合的惰性气体：CO2、N2、Ar、He下或者在不完全真空条件下进行。
也有可能用食品级微生物如乳酸杆菌来温育该原料糊。
温育后的原料糊可以通过例如过滤、离心或沉淀而分离掉果皮、果肉和种子，从而得到汁液。这些固体废料也可以进一步加工以便提取类胡萝卜素。
该汁液在经过了上述第一次分离后可以在约-20℃-20℃的温度下放置不超过24小时，然后进行热处理。例如，该热处理可以在约70℃-约120℃的温度下进行约2秒至60分钟，优选在90-95℃下进行约5秒钟。
经过热处理后的汁液优选立即冷却，从而使含类胡萝卜素的沉淀物沉淀出来。经过热处理后的汁液也可以通过例如真空蒸发、蒸馏或超滤而浓缩，以便改善进一步的加工。
经过热处理后的汁液然后进行第二次分离，从而得到有色泥状提取物形式的沉淀。该沉淀可以通过例如过滤、离心或沉淀而回收。上清液可以丢弃，或干燥得到一种富含游离氨基酸的调味粉。
所得到的有色泥状提取物含有在与脂质化合物结合的蛋白质-果胶网状结构中的类胡萝卜素和其它抗氧化剂。它可以进一步进行巴氏消毒、灭菌或高压处理，例如在300MPa以上，在-5℃-70℃之间。
例如，该有色泥状提取物也可以在低温或冷冻状态下避光储藏。
例如，该有色泥状提取物可以干燥成特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的粉状提取物。因此，它可以冷冻干燥，最后混合到麦芽糖糊精或其它水溶性在载体中并喷雾干燥或或滚筒干燥。
该泥状或粉状提取物也可以加工后除去碳水化合物，该提取物可能含有游离糖如葡萄糖和果糖，它们可以通过用水清洗或渗析该沉淀物质而除去。
例如，它也可以在低温(10℃至-80℃之间)下、在或不在真空下避光储藏。
按照本发明的方法允许以一种不使用有机溶剂的简单的方式从天然来源中提取类胡萝卜素和其它抗氧化剂并浓缩成脂质-蛋白质复合物。
本发明也提供了一种特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的、脂质-蛋白质复合物形式的、含类胡萝卜素的植物提取物，它优选按照上述方法制备。
按照本发明的提取物为协同复合物的形式，它含有在与脂质化合物结合的蛋白质-果胶网状结构中的类胡萝卜素和其它抗氧化剂。
它可含有约1％-约10％的类胡萝卜素物质，以干重计，和约0.05％-约0.5％的其它抗氧化剂，以干重计。
在一个优选的实施方案中，所述提取物可以是番茄提取物，它可含有番茄红素和其它抗氧化剂，诸如β-胡萝卜素、α-生育酚、β-生育酚、δ-生育酚、γ-生育酚、维生素C和叶酸。这样的复合物由于与α-生育酚结合的番茄红素而对例如前列腺癌细胞增殖的抑制具有协同性能(Pastori等，《生物学与生物物理学研究通讯》582-585,250,3,1998)。
例如，脂质化合物可包括中性脂质(NL)、磷脂(PL)和糖脂(GL)部分，例如，从番茄中提取出的番茄红素可含有30-60％的NL,20-40％的GL和5-30％的PL。
番茄红素提取物集中了长链脂肪酸(表5)。必需多不饱和脂肪酸C18:2和C18:3可占到该提取物中的脂肪酸的约50％，优选有约40-60％的C18:2，约8-15％的C18:1和约2-10％的C18:3。此外，这些长链甘油三酸酯对于类胡萝卜素在人体中的生物利用率具有积极的作用(Borel等，《营养学杂志》1361-1367,128,8,1998)。
于是，按照本发明的提取物是一种协同复合物，其中同时存在的长链甘油三酸酯、类胡萝卜素和其它抗氧化剂可改善健康状况。
在另一个实施方案中，本发明也涉及特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的、脂质-蛋白质复合物形式的、含类胡萝卜素的植物提取物作为食品添加剂的用途，或者在制备化妆品、饮食或药物组合物中的用途。
例如，食品组合物可以含有0.1g-2g提取物/100g食物的番茄红素。
给出下列实施例仅仅是为了阐述本发明，而决不应解释为对本申请主题的限制。除非另有说明，否则百分数和份数均以重量计。
实施例
实施例1：番茄提取物的制备
番茄用水洗净后切成片，先用水(1∶1,w∶w)在一个研磨机中加工，接着在一个胶体碾磨机中加工。将该稀释的番茄糊转移到一个反应罐中，使其在真空下温育(0.8巴压力)并搅拌60分钟。将温度从最初的30℃调节至36℃。该温育后的番茄溶液以260 l/h的速率通过一个水平滗析器离心，弃去固体(皮和种子)，红色液体利用一个刮面热交换器在90℃下热处理5秒钟，之后冷却至4℃。在该步骤中形成了一种有色复合物。该热处理后的汁液用一个盘式离心机离心。将无色新鲜的番茄味液体弃去，红色泥状沉淀在126℃下灭菌2秒钟。灭菌后的红色溶液在金属板上冷冻，并在一个冷冻干燥器中冻干4天。
将所得红色粉末称重并转移到在真空下热封的聚酰胺/聚乙烯袋中，在4℃至-20℃的温度下于暗处储存。表1中给出了其组成：
表1：番茄提取物的组成
化合物     提取物
蛋白质     12％
脂质     10％
果胶     5.4％
多糖     40.7％
矿物质     4％
类胡萝卜素     1.3％
抗氧化剂     93mg/100g
水分     5％
实施例2：实施例1中得到的番茄提取物的化学组成
对在实施例1中得到的红色粉末或番茄的番茄红素提取物进行不同的分析，以确定番茄红素和其它不同化合物的量。组成在下表2中给出。
表2：温育后的番茄糊和所得提取物的抗氧化剂组成
组分     干燥番茄糊     番茄提取物
番茄红素    0.17％     1.23％
β-胡萝卜素     0.01％     0.04％
α-生育酚     6.15mg/100g     83.4 mg/100g
β-生育酚     0.44mg/100g     2.90 mg/100g
γ-生育酚     1.97mg/100g     6.31 mg/100g
δ-生育酚     0.1mg/100g     0.50 mg/100g
提取物中的番茄红素要比干燥番茄糊中的浓7倍。提取物中的α-生育酚浓了13倍。
实施例3：来自胡萝卜的富含类胡萝卜素的提取物
胡萝卜去皮后用水洗净切成片，先用水(1∶1,w∶w)在一个研磨机中加工，接着用胶体碾磨机中加工。将该稀释的胡萝卜糊转移到一个反应罐中，使其在真空下温育(0.8巴压力)并搅拌60分钟。将温度从最初的30℃调节至36℃。该温育后的胡萝卜溶液以260 l/h的速率通过一个水平滗析器离心，弃去固体(纤维)，橙色液体利用一个刮面热交换器在90℃下热处理5秒钟，之后冷却至4℃。在该步骤中形成了一种有色复合物。该热处理后的汁液用一个盘式离心机离心。将无色新鲜的胡萝卜味液体弃去，红色泥状沉淀在126℃下灭菌2秒钟。灭菌后的橙色溶液在金属板上冷冻，并在一个冷冻干燥器中冻干4天。
将所得橙色粉末称重并转移到在真空下热封的聚酰胺/聚乙烯袋中，在4℃至-20℃的温度下于暗处储存。表3中给出了其组成。
表3：温育后的胡萝卜糊和所得提取物的部分组成
组分     干燥胡萝卜糊 β-胡萝卜素提取物
β-胡萝卜素     0.04％     2.3％
蛋白质(总N,系数6.25)     6％     34％
实施例4：脂质组成
确定如实施例1中制备的番茄提取物中的脂质含量和组成。
提取总脂质(TL)并将它们进一步分离为中性脂质(NL)、磷脂(PL)和糖脂(GL)部分。利用平面色谱法结合扫描显微测密术分析各类脂质。此外，用毛细管GC分析TL和分离的NL、PL和GL部分中的脂肪酸组成。
TL脂质使用Folch-Pi等(1957年)的方法在20℃下提取。提取物与水和一种氯仿-甲醇溶液混合并简单地匀化。将匀浆过滤。滤液中加入KCL溶液并使其沉淀过夜。取出在下面的分离相，在50℃下浓缩(Rotavapor)至干并称重。
总脂质(TL)按照Rouser等(1976年)描述的方法进行分离。
使用甲醇钠作为催化剂制备FAMES。在最后的分析中如以前所述中和甲醇钠(Molkentin j.＆Precht D.,1998年)。向该反应样品中加入一水合硫酸氢钠(100mg)。通过涡旋样品而完成催化剂的中和。沉淀出的盐通过将试管离心而除去。所得上清液的试样(1μl)利用毛细管GC进行分析。从整个峰的绝对面积单位计算脂肪酸组成。
该番茄提取物的主要脂质部分主要由中性脂质组成(表4)。
表4：番茄提取物中的主要脂质部分
    脂质部分     ％
    中性脂质     46
    糖脂     33
    磷脂     10
    未洗脱出的物质     11
该提取物集中了长链脂肪酸(表5)。不饱和脂肪酸C18:1、C18:2和C18:3占了该提取物脂肪酸的60％以上。
表5：提取物脂质部分的脂肪酸组成
    脂肪酸     ％
    C16:0     27
    C18:0     6
    C18:1     13
    C18:2     47
    C18:3     3
    C20:0     1
    其它     3
实施例5
表1中显示了如实施例1制备的番茄糊和所得番茄红素提取物的总组成。原始番茄中的所有化合物都可在不同浓度的提取物中找到。
提取物中富含抗氧化剂和其它亲脂化合物。提取物中的蛋白质浓了2倍，脂质浓了5倍，番茄红素浓了7倍，生育酚浓了10倍。该提取物中仍然存在大量的碳水化合物，占该提取物的约50％(表6)。
表6：温育后的番茄糊和所得提取物的组成
组分     干燥番茄糊 番茄红素提取物
番茄红素     0.17％     1.23％
β-胡萝卜素     0.01％     0.04％
α-生育酚 6.15mg/100g  83.40 mg/100g
β-生育酚 0.44 mg/100g  2.90 mg/100g
γ-生育酚 1.97 mg/100g  6.31 mg/100g
δ-生育酚  0.1 mg/100g  0.50 mg/100g
维生素C  225 mg/100g  34 mg/100g
叶酸 325μg/100g  90μg/100g
蛋白质(总N，系数6.25)     12％     21％
果糖     25.71％     19.91％
葡萄糖     23.26％     18.25％
半乳糖     0.84％     1.15％
蔗糖     0.61％     0.43％
阿拉伯糖     0.50％     0.40％
甘露糖     0.45％     0.21％
木糖     0.44％     0.17％
鼠李糖     0.27％     0.15％
纤维素     4.44％     -
脂肪(Weibull-Stoldt)     2.01％     9.85％
果胶     7.30％     5.36％
水分     n.d.     5.19％
钾     3.99％     3.17％
磷     0.41％     0.51％
镁     0.17％     0.15％
钠     0.06％     0.06％
铁     0.01％     0.03％
硝酸盐(Dionex)     79mg/kg     446mg/kg
亚硝酸盐(Dionex)     ＜1mg/kg     ＜1mg/kg
实施例6：从番茄得到的富含番茄红素的提取物的氨基酸分配
用荧光胺法确定蛋白质物质中的氨基酸分配。荧光胺是一种无荧光的试剂，它与氨基酸和肽中的伯氨基反应形成荧光很强的化合物。
使用凯氏法测得经第二次分离后得到的沉淀出的提取物集中了21％的蛋白质物质(使用系数6.25将总氮量转化为蛋白质)。此蛋白质物质在该提取物中由21％的游离氨基酸和79％的蛋白质组成(表7)。
上清液是来自番茄的游离氨基酸的丰富来源，它几乎集中了汁液中存在的所有游离氨基酸以及大量蛋白质。
表7：番茄提取物在不同加工步骤下的氨基酸分配
加工步骤 游离氨基酸(mol/kg) 蛋白质(mol/kg)
汁液     6.32     5.11
上清液     5.94     3.34
沉淀出的提取物     0.44     1.62
实施例7：富含番茄红素的酸奶
如下制备传统的含有1-4％脂肪的酸奶：将全脂奶、低脂奶或二者的混合物标准化后，加入如实施例1制备的0.5重量％的番茄红素提取物。将它们整个在一个平板交换器中用巴式法消毒后，将该液体冷却至发酵温度，加入嗜热或中温乳酸酶后进行温育，直到pH小于5。
随后的填充并封闭包装盒的操作以常规方式进行。
该酸奶特别由于含有平衡量的各种抗氧化剂，包括类胡萝卜素、类黄酮和维生素，因此具有极佳的营养。
实施例8：宠物食品组合物
用73％的家禽肉、猪肺和牛肝(磨碎的)、16％的小麦粉、7％的水、2％的染料、0.5-2％的如实施例1制备的粉状番茄提取物、维生素和无机盐制成一个混合物。该混合物在12℃下乳化并挤制成布丁形式，然后在90℃下烹调。将其冷却至30℃并切成大块。
用98％的水、1％的染料和1％的瓜尔胶制成调味汁，将45％的上述食品块与55％的调味汁混合。
将混合后的成品填充到镀锡铁皮罐中并在125℃下灭菌40分钟。
这种宠物食品有极佳的抗氧化剂和颜色稳定性能。
实施例9：干燥宠物食品组合物
用将下列用量的各成分通过挤塑熬炼后得到的干燥形式的基质制成一种干的狗食：
成分
米                          44％
家禽废料                    30％
玉米麸粉                    11％
大豆粉                      10％
牛脂                         3％
氯化钾                     0.8％
加碘盐                     0.5％
番茄红素提取物(实施例1)    0.64％
预混合的维生素             0.05％
预混合的矿物质             0.01％
这种宠物食品含有极其丰富的由番茄红素提取物带来的各种抗氧化剂。
用将下列用量的各成分通过挤塑熬炼后得到的干燥形式的基质制成一种干的猫食：
玉蜀黍          27.241％
小麦            26.104％玉米麸                   13.259％大豆油饼                 13.052％水                        6.247％鸡内脏                    2.940％盐                        2.673％家禽碎粉                  2.610％牛脂                      1.681％碳酸钙                    1.203％番茄红素提取物(实施例1)    0.933％脱水胡萝卜                0.470％酵母                      0.448％磷酸                      0.387％无水焦磷酸四钠            0.304％预混合的维生素和矿物质     0.267％氯化胆碱                  0.134％山梨酸钾                  0.020％柠檬酸                    0.018％Grindox                   0.008％柠檬酸钾                  0.001％

Claims (15)

1、一种特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的、脂质-蛋白质复合物形式的植物提取物的无溶剂制备方法，其中将捣碎的含类胡萝卜素的植物原料温育，然后将植物固体分离后回收的汁液进行热处理，从热处理后的液相经过第二次分离，回收沉淀，得到有色泥状提取物。
2、按照权利要求1的方法，其中泥状提取物进一步灭菌并干燥。
3、按照权利要求1或2的方法，其中的植物原料是番茄、胡萝卜、杏、番石榴、西瓜、番木瓜、粉红葡萄柚、芒果、甜瓜、卷心菜、花椰菜、莴苣、皱叶欧芹、菠菜、水田芥或胡椒。
4、按照权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述植物原料在约0℃-约70℃下温育约5分钟至24小时。
5、按照权利要求1-4任一项所述的方法，其中植物固体通过过滤、离心或沉淀而与温育后的原料的汁液分离。
6、按照权利要求1-5任一项所述的方法，其中的热处理是将汁液在约70℃-120℃的温度下加热约2秒至60分钟。
7、按照权利要求1-6任一项所述的方法，其中汁液与植物固体分离后在约-20℃-20℃的温度下储存不超过24小时。
8、按照权利要求1-7任一项所述的方法，其中第二次分离通过过滤、离心或沉淀进行。
9、一种特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的、脂质-蛋白质协同复合物形式的、含类胡萝卜素的植物提取物。
10、按照权利要求9的提取物，它含有以干重计约1％-约10％的类胡萝卜素物质和以干重计约0.05％-约0.5％的其它抗氧化剂物质。
11、按照权利要求9或10的提取物，它含有以干重计约10％-30％的总脂质物质，该总脂质物质分为中性脂质(NL)、磷脂(PL)和糖脂部分(GL)。
12、一种脂质-蛋白质协同复合物形式的番茄提取物，它含有以干重计约1％-约10％的类胡萝卜素物质和以干重计约0.05％-约0.5％的其它抗氧化剂物质。
13、按照权利要求12的番茄提取物，它含有30-60％的NL、20-40％的GL和5-30％的PL以及下列主要脂肪酸：40-60％的C18:2、8-15％的C18:1和2-10％的C18:3。
14、一种含有权利要求9-13任一项所述的植物提取物的食品。
15、一种特别富含类胡萝卜素和其它抗氧化剂的脂质-蛋白质协同复合物形式的植物提取物在制备食品或宠物食品中的用途。
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