CN104001180A - 一种海藻天然抗氧化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海藻天然抗氧化剂的制备方法。将新鲜海藻打浆破碎，热水浸提，离心，烘干、粉碎、过筛得海藻渣，进一步采用生物酶法破壁，得到破壁后的海藻渣干粉；再采用食用级无水乙醇于室温下浸提，收集提取液，经减压浓缩和真空干燥后得到海藻天然抗氧化剂产品。该产品为膏状，含有的总酚为5.2-13.7质量%，总类胡萝卜素为3.6-8.4质量%，萜类化合物为0.5-1.3质量%，甾醇类化合物为0.9-2.6质量%。本发明采用海藻渣为原料制备强抗氧化活性的天然抗氧化剂，实现资源的综合利用；生产工艺简单、高效，绿色环保，适于工业化生产；产品的抗氧化能力强，绿色天然，能够取代传统化学合成抗氧剂在食品工业中的使用。

Description

一种海藻天然抗氧化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及天然抗氧化剂的制备工艺领域，具体涉及一种海藻天然抗氧化剂的制备方法。

背景技术

研究表明，氧化应激不仅是癌症、衰老、心血管疾病等退行性疾病发生、发展的共同病理基础，也是导致或加速食品变质的主要原因。传统抗氧化剂主要有叔丁基对苯二酚（TBHQ）、二丁基羟基甲苯（BHT）、丁基羟基茴香醚（BHA）等化学物质。最新研究发现，这些化学抗氧化剂对人体健康存在潜在的危害，在欧美发达国家已禁止在婴幼儿和儿童食品中使用。因此，开发天然绿色的抗氧剂替代传统抗氧化剂在食品工业中的应用已成迫切之需。

海藻中存在大量的天然抗氧化活性物质。多酚类物质是海藻中的重要抗氧化物质，其含量可占海藻干重的1-14%，并且海藻多酚与陆生植物多酚在结构上有较大不同，陆生植物多酚主要是没食子酸和鞣花酸的衍生物，海藻多酚则是间苯三酚的聚合物（Holdt & Kraan, 2011）。研究显示，褐藻多酚在抗氧化等多种生物活性方面表现突出。通过化学体系以及细胞体系的抗氧化评价方法的比较发现，褐藻多酚的抗氧化活性要远好于维生素C和维生素E（Yotsu-Yamashita et al., 2013）。岩藻黄素(fucoxanthin)是海藻中另一重要功能活性物质，含量可占海藻干重的0.5%以上。岩藻黄素亦称褐藻黄素、岩藻黄质，属叶黄素类，其含量约占海带类胡萝卜素总量的60%以上（严小军等，2001）。陈文佳等（2012）通过岩藻黄素对双氧水、羟基自由基、DPPH自由基的清除能力测定，证明其抗氧化性明显高于维生素C；Ha等（2011）研究发现，岩藻黄素能有效提高大鼠血浆谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶含活性，降低高脂肪饮食诱导的氧化应激。此外，研究显示，海藻中的脂类、萜类、卤化物、含硫化合物等也具有良好的抗氧化功能。因此，利用海藻提取天然抗氧化物质具有巨大的开发价值。

然而，目前对海藻的开发利用主要是海藻多糖，海藻多酚、岩藻黄素等抗氧化物质却随着海藻渣当做廉价的饲料或生物肥料处理，造成了资源的极大浪费。利用海藻多糖加工副产物—海藻渣中获取天然抗氧化剂尚属空白。因此，从海藻渣中提取天然抗氧化物质，具有十分重要的经济价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从提取海藻多糖的加工副产物—海藻渣中提取天然抗氧化物质的制备方法。

为实现上述目的， 本发明提供一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤，

海藻渣的制备：新鲜海藻打浆至无明显块状物，按体积比1:5加入去离子水后80 ℃提取1 h，离心，优选3000 r/min, 5 min，取沉淀物，获得海藻渣；

任选的，还可以包括继续往海藻渣中加入去离子水，重复前述步骤，收集海藻渣；

海藻渣干粉的制备：海藻渣经烘干、粉碎、过筛制成海藻渣干粉；

海藻渣干粉的生物酶解破壁：将所述海藻渣干粉与复合酶制剂混匀后加入去离子水，于常温下酶解一定时间，离心，优选3000 r/min, 5 min，收集沉淀物，在烘箱中80 ℃干燥6 h，得到破壁后的海藻渣干粉；

有机溶剂浸提：往所述破壁后的海藻渣干粉中加入无水乙醇，常温下浸提一定时间，离心，优选3000 r/min, 5 min，分别收集上清液和海藻沉淀物；

任选的，还可以包括继续往海藻沉淀物中加入无水乙醇，重复前述步骤，分别收集上清液和海藻沉淀物；

海藻天然抗氧化剂的获得：所述上清液减压浓缩至干，经真空干燥得到海藻天然抗氧化剂产品。

所述海藻为海带、紫菜、裙带菜、羊栖菜中的至少一种。

所述海藻渣为海藻提取多糖后的残渣。

所述海藻渣干粉的制备中，过筛80-100目。

所述海藻渣干粉的生物酶解破壁中，所述海藻干粉与复合酶制剂的重量比为1000:5；所述复合酶制剂由果胶酶、纤维素酶组成，优选组成比例w/w为1:1；

任选的，海藻干粉与复合酶制剂总和与去离子水的比例为1:15-25的重量/体积比；

任选的，加入去离子水后于常温下酶解5-8小时。

所述有机溶剂浸提中，加入食品级无水乙醇，常温下浸提后离心除去沉淀，取上清液；

任选的，破壁后的海藻渣干粉与食品级无水乙醇的比例为1:5-10的重量/体积比；

任选的，加入食品级无水乙醇后于常温下浸提1-3小时。

所述海藻天然抗氧化剂的获得中，上清液减压浓缩至干，经真空干燥得到海藻天然抗氧化剂产品；

任选的，所述上清液减压浓缩的温度为40-60 ℃；

任选的，所述真空干燥的温度为50-80 ℃；

任选的，所述真空干燥的时间为2-5小时。

所述方法得到的海藻天然抗氧化活性提取物为膏状，含有的总酚为5.2-13.7质量%，总类胡萝卜素为3.6-8.4质量%，萜类化合物为0.5-1.3质量%，甾醇类化合物为0.9-2.6质量%。

本发明还保护任一方法所得的海藻抗氧化剂。

本发明的方法操作简单、环保高效、适合于规模化生产，充分实现了海藻资源的综合开发利用，提高了经济效益。

本发明采用提取多糖后的海藻渣提取海藻天然抗氧化物质，由于海藻细胞壁的大部分多糖被提取，细胞壁的厚度降低，使得生物酶破壁效果更佳，细胞内含活性物质得以充分释放，总抗氧化物质的提取率在4质量%-6.7质量%。此时的海藻抗氧化提取物含有的主要成分有海藻多酚、类胡萝卜素、萜类、甾醇类物质。按照本发明的方法得到的抗氧化活性物质与专利申请：一种酶法制备褐藻岩藻聚糖与岩藻黄素的方法（申请号：201310142757.X 申请日：2013-04-24，公开日：2013-08-07）相比，得到的活性成分更为全面，从而实现了资源的最大化利用。

本发明采用海藻加工企业加工海藻多糖的副产物—海藻渣为原料制备强抗氧化活性的天然抗氧化剂，实现资源的综合利用；生产工艺简单、高效，绿色环保，适于工业化生产；产品的抗氧化能力强，绿色天然，能够取代传统化学合成抗氧剂在食品工业中的使用。

本项发明通过生物酶破壁技术降解坚硬的褐藻细胞壁，使存在于细胞内的海藻多酚、岩藻黄素等抗氧化成分充分溶出，实现了海藻天然抗氧化剂的快速制备。

本发明的优点和有益效果是：

1、我国海藻资源丰富，海藻加工企业将海藻中的多糖提取后，海藻渣被当做廉价的饲料或生物肥料处理，海藻中的多酚、岩藻黄素等抗氧化物质没有得到很好地加工利用，造成资源的极大浪费，因此对海藻渣中天然抗氧化活性物质进行产业化开发利用，具有显著的经济效益和社会效益；

2、本发明的工艺简单(工艺流程见图1)、环保高效、适合于规模化操作，可应用于工业化生产。

本发明的实施例，提供了利用海带等海藻制备天然抗氧化剂的方法。实施例1中，100 g海带渣干粉，最终得到6.5 g 抗氧化提取物；实施例2中，100 g紫菜渣干粉，最终得到6.7 g 抗氧化提取物；实施例3中，100 g裙带菜渣干粉，最终得到5.2 g抗氧化提取物；实施例4中，100 g羊栖菜渣干粉，最终得到4.9 g抗氧化提取物。

当按本发明步骤对海藻采用生物酶处理破壁，使海藻细胞中的抗氧化成分能充分溶出，从而显著提高提取效率。实验以海带渣干粉为原料，对果胶酶、纤维素酶及其组成的复合制剂的破壁效果进行了对比研究，海带粉(80目)与生物酶的比例固定为1000：5 (w/w)，室温下水解5 h，以乙醇提取物的得率判断生物酶的最佳配比，结果如表1 所示。实验结果发现，使用生物酶破壁处理以后，乙醇提取物的得率都明显提高，单独使用果胶酶、纤维素酶皆不如同时使用该两种酶的破壁效果。同时，试验发现，果胶酶和纤维素酶的配比为1:1（w/w）时的破壁效果与其它配比在统计学上有显著差异。同时，通过改变果胶酶和纤维素酶的比例，发现各种配比的复合酶的破壁效果，不论是提高果胶酶或者是纤维素酶的比重，效果都没有果胶酶和纤维素酶按1:1（w/w）配比时的破壁效果好，所以果胶酶和纤维素酶最优配比为1:1（w/w）。

表1 生物酶破壁对海带渣乙醇提取物得率的影响表

2、经试验分析发现，本发明得到的海藻天然抗氧化剂的抗氧化活性物质含量高，适用于食品抗氧化剂及功能性食品和医药等行业的原料。海藻抗氧化提取物的成分分析如表2： 

表2 不同海藻抗氧化提取物的成分分析

3、本发明得到的海藻天然抗氧化剂的具有抗氧化活性高的特点，能有效清除细胞内的自由基（如图2）。从图2中可以看出，本发明得到的海藻天然抗氧化剂对细胞内自由基的最大清除率在42%-54%，维生素E的最大清除率为35%，说明海藻天然抗氧化的细胞抗氧化活性好于维生素E，可用于食品抗氧化剂和抗氧化功能食品的开发。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。 

图2是本发明得到的海藻天然抗氧化剂对细胞内自由基的有效清除图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，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。

以下实施例所用的复合酶为1:1（w/w）的果胶酶和纤维素酶复合酶。

实施例1：海带制备海藻天然抗氧化剂

（1）取鲜海带500 g，剪刀剪碎后用打浆机打浆，加入2.5 L去离子水，搅拌均匀；

80 ℃提取1 h，采用管式连续离心机离心（3000 r/min, 5 min），取沉淀物，获得海藻渣356.9 g；海藻渣经烘干、粉碎，过80目筛制成海藻渣干粉75.8 g；

（2）取上述海带渣干粉50 g与0.25 g复合酶充分混匀，加入去离子水754 mL，搅拌均匀。20 ℃室温下反应5 h后，采用管式连续离心机离心（每分钟3000转，5分钟），取海带渣。该步骤对海藻渣采用生物酶处理破壁，使海藻中的多酚、岩藻黄素等抗氧化物质能充分溶出，从而显著提高提取效率。通过乙醇提取物的提取率判断生物酶对海藻细胞壁的破坏效果（见表1）。由表1可以看出，酶处理前乙醇提取物的提取率为1.52±0.36 g/100 g，当按步骤2对海藻渣进行酶处理后，乙醇提取物的提取率显著提高，当果胶酶和纤维素酶的配比为1:1 （w/w）时，乙醇提取物的提取率达到了6.53±0.13 g/100 g，效果十分显著；

（3）上述海带渣放入烘箱中于80 ℃下干燥6 h，得到破壁后的海藻渣干粉45 g；

（4）往所述破壁后的海藻渣干粉中加入225 mL食品级无水乙醇，20 ℃室温下浸提2 h，离心（每分钟3000转，5分钟），分别收集上清液和海藻沉淀物；

（5）重复步骤4，合并步骤4和步骤5得到的上清液；

（6）上述上清液于60 ℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于70 ℃干燥3 h，得到海藻天然抗氧化剂产品3.29 g。

 

实施例2：羊栖菜制备海藻天然抗氧化剂

（1）取羊栖菜500 g，剪刀剪碎后用打浆机打浆，加入2.5 L去离子水，搅拌均匀。

80 ℃提取1 h，采用管式连续离心机离心（3000 r/min, 5 min），取沉淀物，获得海藻渣385.7 g；海藻渣经烘干、粉碎，过80目筛制成海藻渣干粉81.4 g；

（2）取上述海藻渣干粉50 g与0.25 g复合酶充分混匀，加入去离子水1005 mL，搅拌均匀。20 ℃室温下反应5 h后，采用管式连续离心机离心（每分钟3000转，5分钟），取海藻渣；

（3）上述海藻渣放入烘箱中于80 ℃下干燥6 h，得到破壁后的海藻渣干粉46 g；

（4）往所述破壁后的海藻渣干粉中加入368 mL食品级无水乙醇，20 ℃室温下浸提2 h，离心（每分钟3000转，5分钟），分别收集上清液和海藻沉淀物；

（5）重复步骤4，合并步骤4和步骤5得到的上清液；

（6）上述上清液于60 ℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于70 ℃干燥3 h，得到海藻天然抗氧化剂产品2.47 g。

实施例3：裙带菜制备海藻天然抗氧化剂

（1）取鲜裙带菜500 g，剪刀剪碎后用打浆机打浆，加入2.5 L去离子水，搅拌均匀；

80 ℃提取1 h，采用管式连续离心机离心（3000 r/min, 5 min），取沉淀物，获得海藻渣322.5 g；海藻渣经烘干、粉碎，过80目筛制成海藻渣干粉65.2 g；

（2）取上述海藻渣干粉50 g与0.25 g复合酶充分混匀，加入去离子水1256 mL，搅拌均匀。20 ℃室温下反应5 h后，采用管式连续离心机离心（每分钟3000转，5分钟），取海藻渣；

（3）上述海藻渣放入烘箱中于80 ℃下干燥6 h，得到破壁后的海藻渣干粉 43 g；

（4）往所述破壁后的海藻渣干粉中加入430 mL食品级无水乙醇，20 ℃室温下浸提2 h，离心（每分钟3000转，5分钟），分别收集上清液和海藻沉淀物；

（5）重复步骤4，合并步骤4和步骤5得到的上清液；

（6）上述上清液于60 ℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于70 ℃干燥3 h，得到海藻天然抗氧化剂产品2.66 g。

 

实施例4：紫菜制备海藻天然抗氧化剂

（1）取鲜紫菜500 g，剪刀剪碎后用打浆机打浆，加入2.5 L去离子水，搅拌均匀；

80 ℃提取1 h，采用管式连续离心机离心（3000 r/min, 5 min），取沉淀物，获得海藻渣349.7 g；海藻渣经烘干、粉碎，过80目筛制成海藻渣干粉70.6 g；

（2）取上述海藻渣干粉50 g与0.25 g复合酶充分混匀，加入去离子水1005 mL，搅拌均匀。20 ℃室温下反应5 h后，采用管式连续离心机离心（每分钟3000转，5分钟），取海藻渣；

（3）上述海藻渣放入烘箱中于80 ℃下干燥6 h，得到破壁后的海藻渣干粉 47 g；

（4）往所述破壁后的海藻渣干粉中加入376 mL食品级无水乙醇，20 ℃室温下浸提2 h，离心（每分钟3000转，5分钟），分别收集上清液和海藻沉淀物；

（5）重复步骤4，合并步骤4和步骤5得到的上清液；

（6）上述上清液于60 ℃下减压浓缩至干，然后采用真空干燥于70 ℃干燥3 h，得到海藻天然抗氧化剂产品3.38 g。

 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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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 (9)

1.一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤，

海藻渣的制备：新鲜海藻打浆至无明显块状物，按体积比1:5加入去离子水后80 ℃提取1 h，离心，优选3000 r/min, 5 min，取沉淀物，获得海藻渣；

任选的，还可以包括继续往海藻渣中加入去离子水，重复前述步骤，收集海藻渣；

海藻渣干粉的制备：海藻渣经烘干、粉碎、过筛制成海藻渣干粉；

海藻渣干粉的生物酶解破壁：将所述海藻渣干粉与复合酶制剂混匀后加入去离子水，于常温下酶解一定时间，离心，优选3000 r/min, 5 min，收集沉淀物，在烘箱中80 ℃干燥6 h，得到破壁后的海藻渣干粉；

有机溶剂浸提：往所述破壁后的海藻渣干粉中加入无水乙醇，常温下浸提一定时间，离心，优选3000 r/min, 5 min，分别收集上清液和海藻沉淀物；

任选的，还可以包括继续往海藻沉淀物中加入无水乙醇，重复前述步骤，分别收集上清液和海藻沉淀物；

海藻天然抗氧化剂的获得：所述上清液减压浓缩至干，经真空干燥得到海藻天然抗氧化剂产品。

2.权利要求1的一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述海藻为海带、紫菜、裙带菜、羊栖菜中的至少一种。

3.权利要求1的一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述海藻渣为海藻提取多糖后的残渣。

4.权利要求1的一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述海藻渣干粉的制备中，过筛80-100目。

5.权利要求1的一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述海藻渣干粉的生物酶解破壁中，所述海藻干粉与复合酶制剂的重量比为1000:5；所述复合酶制剂由果胶酶、纤维素酶组成，优选组成比例w/w为1:1；

任选的，海藻干粉与复合酶制剂总和与去离子水的比例为1:15-25的重量/体积比；

任选的，加入去离子水后于常温下酶解5-8小时。

6.权利要求1的一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂浸提中，加入食品级无水乙醇，常温下浸提后离心除去沉淀，取上清液；

任选的，破壁后的海藻渣干粉与食品级无水乙醇的比例为1:5-10的重量/体积比；

任选的，加入食品级无水乙醇后于常温下浸提1-3小时。

7.权利要求1的一种海藻天然抗氧化剂的制备方法，其特征在于：所述海藻天然抗氧化剂的获得中，上清液减压浓缩至干，经真空干燥得到海藻天然抗氧化剂产品；

任选的，所述上清液减压浓缩的温度为40-60 ℃；

任选的，所述真空干燥的温度为50-80 ℃；

任选的，所述真空干燥的时间为2-5小时。

8.根据权利要求7所述的海藻天然抗氧化剂产品，其特征在于：该海藻天然抗氧化活性提取物为膏状，含有的总酚为5.2-13.7质量%，总类胡萝卜素为3.6-8.4质量%，萜类化合物为0.5-1.3质量%，甾醇类化合物为0.9-2.6质量%。

9.权利要求1-8任一方法所得的海藻抗氧化剂。