CN105295434A - 一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，其具体是先将火龙果果皮切碎、漂烫、干燥、粉碎后，加乙醇浸提、过滤，分别收集滤液和滤渣；将滤液依次用聚乙二醇/硫酸铵双水相体系、三氯甲烷萃取纯化，得到粘稠膏状的火龙果红色素；滤渣水洗除醇后保温酸解，再加入阳离子交换树脂处理后过滤，滤液浓缩后经乙醇沉淀、离心、烘干、粉碎，即得淡黄色的果胶粉。本发明方法具有设备简单、成本低的优势，且能够同时从火龙果果皮中提取出高纯度的红色素和高酯果胶，避免单一提取所带来的资源浪费，可显著提高火龙果的综合利用率。

Description

一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法

技术领域

本发明属于农副产品综合利用深加工技术领域，具体涉及一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法。

背景技术

火龙果又名仙蜜果、红龙果等，是一种高营养价值的热带水果，具有助消化、降血压、降血糖、抗氧化等多种保健功能，深受消费者喜爱。2013年我国火龙果种植面积达10万多亩，目前还有不断扩大的趋势。

火龙果果皮约占果重的四分之一，其富含红色素和果胶等天然化学成分。但在食品加工和日常食用的过程中，火龙果果皮经常被当做废料直接丢弃，造成巨大的资源浪费。火龙果果皮中的红色素主要为甜菜红素及其苷类，其具有很好的抗氧化、清除自由基、提高免疫力和抗癌等生理功能，可作为具有保健作用的天然食用色素或食品添加剂；而果胶是人体七大营养素中可溶性膳食纤维的主要成分，且其还具有很好的胶凝化和乳化作用，在食品、医药和化妆品工业中应用广泛。

目前已有一些利用火龙果果皮为原料提取红色素和果胶的工艺技术研究。如专利CN1631987A公开了一种从火龙果果肉、果皮中提取水溶性红色素的方法；专利CN103497534A公开了一种利用超临界CO₂流体提取火龙果果皮色素的方法；专利CN104212196A公开一种火龙果果皮中红色素的制备方法；袁亚芳等（“红肉火龙果果皮色素的分离、纯化和HPLC-MS分析”，福建农林大学学报(自然科学版)，2013,42(6):589-592）报道了红肉火龙果果皮色素的分离、纯化研究；王标诗等（“火龙果果皮色素的提取及其抗氧化活性的研究”，食品工业科技，2013(43)5:234-238）报道了火龙果果皮色素的提取及其抗氧化活性的研究；王雪等(“火龙果皮中果胶的提取及其结构研究”，中国食品添加剂，2015,3:102-106)报道了火龙果皮中果胶的提取及其结构研究；陈晶晶等(“红肉火龙果果皮果胶提取工艺条件的优化研究”，中国南方果树，2014,43(3)：96-98)报道了红肉火龙果果皮果胶提取工艺条件的优化研究。这些专利及文献均局限于火龙果果皮中单一成分的分离提取，原料无法得到充分利用，而且在这些单一成分的提取工艺中，有些只获得了红色素、果胶的粗产品，这些粗产品中含有大量的糖类等杂质，其质量达不到工业要求；有些工艺利用超临界CO₂流体或高效液相色谱仪对红色素进行分离纯化，虽然纯度达到要求，但存在设备昂贵、生产成本高等不足；还有的采用大孔吸附树脂进行吸附分离纯化，虽能够将大量的杂质分离去除，但树脂的吸附和洗脱周期长，增加了操作的复杂性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，其所用设备简单、操作方便、提取成本低、产品纯度高，可显著提高火龙果果皮资源的综合利用率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，具体包括以下步骤：

1）将新鲜火龙果果皮切碎，沸水煮5~8min，使果胶酶失活，清水漂洗后烘干、粉碎；

2）将步聚1）所得粉末加入其体积5~10倍、质量浓度为70%的乙醇，室温下浸提1~2h，过滤，分别收集滤液和滤渣；

3）将步聚2）所得滤液于50-55℃下真空浓缩至干后，用聚乙二醇/硫酸铵双水相体系进行萃取纯化；上层暗红色溶液是含有红色素的聚乙二醇溶液，下层浅红色溶液是含有糖类等杂质的硫酸铵溶液；

4）取步聚3）上层溶液，加入等体积的三氯甲烷萃取，红色素进入上层的水相溶液，聚乙二醇进入下层的有机相溶液，使火龙果红色素和聚乙二醇分离，收集上层水相溶液；

5）将步聚4）所得水相溶液于50~55℃下真空浓缩，得到粘稠膏状的火龙果红色素；

6）将步聚2）所得滤渣用自来水漂洗，除去残留乙醇，再加入滤渣体积5~10倍去离子水和滤渣重量1~3%的草酸，用氢氧化钠调节溶液pH值为3.0~3.6，然后加热至60~80℃，缓慢搅动60min，过滤，收集滤液；

7）将步聚6）所得滤液加入离子交换树脂，室温下缓慢搅拌30~60min，过滤，收集滤液；

8）将步聚7）所得滤液真空浓缩至原体积的1/4~1/5，然后加入1-2倍体积的无水乙醇，经离心、沉淀、烘干、粉碎，即得淡黄色的果胶粉。

步聚3）中聚乙二醇/硫酸铵双水相体系萃取纯化具体是将聚乙二醇溶液和硫酸铵溶液加入到滤液中，经磁力搅拌20~30min后，调节溶液pH值为5.0~5.5，室温下静置6~12h，使其分层；

所述聚乙二醇/硫酸铵双水相体系中聚乙二醇的质量浓度为15~25%，硫酸铵的质量浓度为10~15%；所用聚乙二醇的分子量可选2000、4000和6000，优选6000。

步骤7）中所述离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，其用量为滤渣重量的1~2%。

步骤2）和步骤8）中所用乙醇经回收后可循环使用。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

(1)本发明实现了火龙果果皮红色素、果胶二种物质的联合提取，且得率和纯度与现有单一提取一种物质相当，但避免了单一提取所带来的资源浪费，大大提高了火果龙的综合利用率。

(2)在对火龙果果皮红色素进行提取纯化时，本发明先利用较低浓度的乙醇溶液进行浸提，获得红色素粗提液，然后再利用聚乙二醇/硫酸铵双水相体系将粗提液中的红色素与糖类等杂质分离开。由于聚乙二醇/硫酸铵双水相萃取技术可以在温和条件下进行，从而最大程度地保证了红色素的稳定性，而且其分离效率高，时间短，无需大型复杂设备，操作简便。

(3)由于火龙果果皮中富含Ca²⁺、Mg²⁺等离子，对果胶有封闭作用，会影响原果胶向水溶性果胶转化，故常规的酸法提取果胶其提取率低、所得果胶质量差。本发明采用草酸替代常规酸解法中使用的无机酸（盐酸、硫酸、磷酸等）进行酸解，利用草酸根离子具有很强的金属螯合作用，可以很好地将果皮细胞壁中与Ca²⁺、Mg²⁺螯合形成的水不溶性果胶提取出来，同时在果胶溶液中加入离子交换树脂吸附残余的阳离子，可提高果胶的提取率和质量。

附图说明

图1为本发明的制备的火龙果果皮红色素溶液的紫外-可见光光谱图。

图2为单一提取纯化后的火龙果果皮红色素溶液的紫外-可见光光谱图。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例火龙果果皮中联合提取红色素和果胶

一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，具体包括以下步骤：

1）将400g去除绿色鳞片的新鲜火龙果果皮切成大小为3-4mm的小块，沸水煮5min，使果胶酶失活，清水漂洗数次后压干，于60℃烘箱中烘12h，然后冷却至室温，用料理机粉碎成粉末；所得粉末加入其体积5倍、质量浓度为70%的乙醇，室温下浸提2h，过滤，分别收集滤液和滤渣；

2）将步聚1）所得滤液于50℃下真空浓缩至干后，加入PEG6000和硫酸铵溶液，使所得聚乙二醇/硫酸铵双水相体系中聚乙二醇的质量浓度为15%，硫酸铵的质量浓度为10%，再经磁力搅拌30min后，调节溶液pH值为5.0，室温下静置6h，使其分层，上层暗红色溶液是含有红色素的聚乙二醇溶液，下层浅红色溶液是含有糖类等杂质的硫酸铵溶液；取步聚上层溶液，加入等体积的三氯甲烷混合均匀后，3000rpm离心10min，使红色素进入上层的水相溶液，聚乙二醇进入下层的有机相溶液，收集上层水相溶液；将步聚所得水相溶液于50℃下真空浓缩，得到粘稠膏状的火龙果水溶性天然红色素5.68g，产率为1.42%；

3）将步聚1）所得滤渣用自来水漂洗，除去残留乙醇，再加入滤渣体积5倍去离子水和滤渣重量3%的草酸，用氢氧化钠调节溶液pH值为3.0，然后加热至60℃，缓慢搅动60min，3000rpm离心10min后过滤，收集滤液；将步聚所得滤液加入滤渣重量1%的721型强酸性阳离子交换树脂，室温下缓慢搅拌60min，过滤，收集滤液；将所得滤液真空浓缩至原体积的1/4，然后加入2倍体积的无水乙醇，室温放置2h后6000rpm离心10min，得到果胶沉淀，然后将果胶沉淀于65℃真空干燥器中烘干，取出磨细，得淡黄色的果胶粉1.93g，经换算，其得率为4.82g/kg（鲜重），经FCC滴定法测定，所得果胶的酯化度为64.6，为高酯果胶。

取所得火龙果红色素1.0g，溶于100mL纯水中，在波长400~660nm范围内扫描其吸光度，结果如图1所示。所得火龙果红色素在可见光区有明显的吸收峰，其最大吸收波长为538nm，说明其主要成分为甜菜苷类色素。在538nm下测定红色素溶液的吸光度值为0.830，根据色价计算公式，换算出火龙果红色素的色价538nm=83.0。

对比例1火龙果果皮中红色素的单一提取

1）将400g去除绿色鳞片的新鲜火龙果果皮切成大小为3-4mm的小块，沸水煮5min，使果胶酶失活，清水漂洗数次后压干，于60℃烘箱中烘12h，然后冷却至室温，用料理机粉碎成粉末；所得粉末加入其体积5倍、质量浓度为70%的乙醇，室温下浸提2h，过滤，收集滤液；

2）将所得滤液通过D101大孔树脂进行吸附，得到吸附有火龙果红色素的大孔树脂，然后对大孔树脂进行洗脱，收集洗脱液，用旋转蒸发仪于温度50-55℃条件下真空浓缩，得到粘稠膏状的火龙果水溶性天然红色素6.42g，红色素产率为1.60%。

取火龙果红色素1.0g，溶于100mL纯水中，在波长400~660nm范围内扫描其吸光度，结果如图2所示。所得火龙果红色素在可见光区480nm和538nm有两个明显的吸收峰，这两个波长分别为甜菜黄素和甜菜红苷的最大吸收波长，说明火龙果红色素粗提液经大孔树脂纯化后，仍有部分甜菜黄素存在。在538nm测得红色素溶液的吸光度值为0.698，根据色价计算公式，换算出火龙果红色素的色价538nm=69.8。

对比例2火龙果果皮中果胶的单一提取

1）将400g去除绿色鳞片的新鲜火龙果果皮切成大小为3-4mm的小块，沸水煮5min，使果胶酶失活，清水漂洗数次后压干，于60℃烘箱中烘12h，然后冷却至室温，用料理机粉碎成粉末；所得粉末加入其5倍体积的去离子水，用盐酸调节pH至1.5~1.6，在80℃下搅动酸解60min，3000rpm离心10min后过滤，收集滤液；所得滤液旋转蒸发浓缩至原体积的1/4，然后加入2倍体积的无水乙醇，室温放置2h后6000rpm离心10min，得到果胶沉淀；将所得果胶沉淀于65℃真空干燥器中烘干，取出磨细，得果胶粉1.58g，换算后，其得率为3.96g/kg（鲜重），经FCC滴定法测定，所得果胶的酯化度为31.4，属低酯果胶。

通过实施例与对比例1的比较可见，联合提取工艺的红色素得率为1.42%，略低于单一提取的红色素提取率（1.60%），但其色价则显著高于单一提取的红色素，说明本发明联合提取得到的红色素纯度高、质量好。

通过实施例与对比例2的比较可见，联合提取工艺的果胶提取率和果胶酯度均显著高于单一提取法，说明采用草酸替代盐酸进行酸解，同时结合离子交换法，可以大大提高果胶的提取率和质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将新鲜火龙果果皮切碎，沸水煮5~8min后，清水漂洗、烘干、粉碎；

2）将步聚1）所得粉末加入其体积5~10倍、质量浓度为70%的乙醇，室温下浸提1~2h，过滤，分别收集滤液和滤渣；

3）将步聚2）所得滤液于50-55℃下真空浓缩至干后，用聚乙二醇/硫酸铵双水相体系进行萃取纯化；

4）取步聚3）上层溶液，加入等体积的三氯甲烷萃取后，收集上层水相溶液；

5）将步聚4）所得水相溶液于50~55℃下真空浓缩，得到粘稠膏状的火龙果红色素；

6）将步聚2）所得滤渣用自来水漂洗，再加入滤渣体积5~10倍去离子水和滤渣重量1~3%的草酸，用氢氧化钠调节溶液pH值为3.0~3.6，然后加热至60~80℃，缓慢搅动60min，过滤，收集滤液；

7）将步聚6）所得滤液加入离子交换树脂，室温下缓慢搅拌30~60min，过滤，收集滤液；

8）将步聚7）所得滤液真空浓缩至原体积的1/4~1/5，然后加入1-2倍体积的无水乙醇，经离心、沉淀、烘干、粉碎，即得淡黄色的果胶粉。

2.根据权利要求1所述从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，其特征在于：步聚3）中聚乙二醇/硫酸铵双水相体系萃取纯化具体是将聚乙二醇溶液和硫酸铵溶液加入到滤液中，经磁力搅拌20~30min后，调节溶液pH值为5.0~5.5，室温下静置6~12h，使其分层；

所述聚乙二醇/硫酸铵双水相体系中聚乙二醇的质量浓度为15~25%，硫酸铵的质量浓度为10~15%。

3.根据权利要求1所述从火龙果果皮中联合提取红色素和果胶的方法，其特征在于：步骤7）中所述离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，其用量为滤渣重量的1~2%。