CN113575943A - 一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，包括如下步骤：(1)原料前处理：将清洗后的百香果置于装有0.8‑1.2mm筛网的高效涡轮式粉碎机中，加2‑3倍量提取用水进行湿法粉碎，得百香果细碎浆料；(2)超声处理：(3)提取：将步骤(2)得到的超声波处理混合液转移至乳化提取设备进行乳化提取，提取温度为20‑30℃，得百香果提取液；(4)分离精制：将步骤(2)得到的百香果提取液经离心、微滤后得微滤清液；(5)反渗透浓缩；即得百香果提取物。本发明百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法全程温度均控制在30℃以内，高效保留百香果中的天然活性成分，提高其有效利用率。

Description

一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法
技术领域
本发明涉及植物果实提取技术领域，尤其涉及一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法。
背景技术
百香果又称西番莲、巴西果、鸡蛋果，是西番莲科(Passiflor aceae)多年生木质藤本植物果实的通称。百香果是一种原产南美洲的热带水果，因其果汁具有蟠桃、石榴、菠萝、芒果、香蕉等多种水果的香气而得名。百香果芳香浓郁，风味独特，其含有的黄酮类、糖类等生物活性物质及维生素C、番茄红素、原花青素等人体有益物质使其具有很高的药用价值和营养价值。近年来国内外学者对百香果的医药保健功能进行了大量研究，其具有的抗焦虑、抗疲劳、抗氧化活性、神经保护等功能为保健药物开发提供了来源，常用于失眠、抑郁、神经紧张等方面的治疗，百香果还具有降血脂、降血压、抑制肿瘤等生理功能，可用于日常保健。百香果中的番茄红素是目前在自然界中发现的最强的抗氧化剂，它的抗氧化能力比β-胡萝卜素强2倍以上，比维生素E强100倍，还具有消除人体自由基，延缓衰老的作用，因此又有“植物黄金”的美誉。番茄红素能够有效的预防心血管疾病，对动脉粥样硬化具有延缓作用，能够提高人体的免疫力。同时对于多种癌症具有一定的治疗效果。番茄红素以其极高的药用价值，被认定为A类营养素，是世界公认的集营养与着色双重作用于一体的功能性食品添加剂。
随着人们生活水平的提高和保健意识的增强，开发高效天然的功能性食品将是今后食品工业的发展方向。目前，在百香果的产品开发方面，精加工较少，大多仅限于果汁简单的加工，且在加工过程中，热处理对百香果果汁具有较大影响，其营养组分、香气成分容易损失，果汁易褐变，有效利用率低。百香果提取方法研究仅限于某种单一成分，忽视了其它功能性成分，而正是由于这些有效物质的存在，使其具有多种保健功能和巨大的产品开发价值。
因此，急需开发一种耗时短、提取效率高、富含黄酮、总糖、维生素C等功能性成分的百香果提取物制备方法。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，目的是提取百香果多种有效物质，极大地保留了其营养组分和香气成分。
基于上述目的，本发明提供了一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，包括如下步骤：
(1)原料前处理：将清洗后的百香果置于装有0.8-1.2mm筛网的高效涡轮式粉碎机中，加2-3倍量提取用水进行湿法粉碎，得百香果细碎浆料；
(2)超声处理：将步骤(1)得到的百香果细碎浆料转移至超声处理设备中进行超声处理，控制频率为20-30KHz、功率为150-300W、温度为20-35℃进行超声处理10-20min，得超声波处理混合液；
(3)提取：将步骤(2)得到的超声波处理混合液转移至乳化提取设备进行乳化提取，提取温度为20-30℃，得百香果提取液；
(4)分离精制：将步骤(2)得到的百香果提取液经离心、微滤后得微滤清液；
(5)反渗透浓缩；即得百香果提取物。
所述步骤(2)中加水量为细碎浆料投料量的3-5倍。
所述乳化提取设备的循环压力0.31-0.33MPa，提取速率55-65L/min。
所述步骤(4)中离心的转速为1500-15000r/min。
所述步骤(4)中微滤采用300-600nm孔径陶瓷膜过滤器微滤，微滤的温度≤25℃，微滤压力为0.15-0.18MPa，微滤清液滤速：1.15-1.5L/min。
所述步骤(5)中反渗透浓缩的温度≤25℃，浓缩压力为0.8-1.3MPa。
所述步骤(2)在超声处理设备中添加有碳酸钙与细碎浆料混合，碳酸钙的添加量为细碎浆料重量的0.1-0.3％。通过添加碳酸钙，对百香果起到一定降酸作用，结合超声波处理，更有利于后续的乳化提取设备进行乳化提取操作。
本发明的有益效果：本发明百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法全程温度均控制在30℃以内，高效保留百香果中的天然活性成分，提高其有效利用率。制备工序采用超声处理、低温乳化提取、分离精制、反渗透浓缩组合式工序，能够富集百香果中多种有效成分，实现功能成分的高效利用，为高效天然功能性食品的开发奠定基础。并且本发明提供的制备方法，全程只用纯水作为提取精制溶剂，安全无毒。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例4的总黄酮测定曲线图；
图2为本发明实施例4的总糖测定曲线图；
图3为本发明实施例4的原花青素测定曲线图；
图4为本发明实施例4的番茄红素测定曲线图；
图5为本发明实施例4的维生素C测定色谱图；
图6为本发明百香果提取物与原材指纹图谱的对比图；
图7为本发明百香果乳化提取与压榨处理指纹图谱对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
取百香果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，之后用等倍量纯化水过1.2mm筛网进行湿法粉碎(采用高效涡轮式粉碎机粉碎)，得百香果细碎浆，百香果细碎浆补足5倍纯化水搅拌混匀后，用乳化提取设备进行低温瞬提，循环压力为0.25MPa，温度为26℃，提取次数为1次；收集提取液进行离心，离心的转速为6000r/min，离心渣加5倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为7000r/min，合并离心液；将离心液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度20℃，浓缩压力为1MPa)得百香果提取物(液体)。
实施例2
取百香果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，用2倍纯化水过1.2mm筛网进行湿法粉碎(采用高效涡轮式粉碎机粉碎)，得细碎浆料，百香果细碎浆料转移至超声处理设备中进行超声处理，控制频率为25KHz、功率为250W、温度为30℃进行超声处理15min，得超声波处理混合液；超声波处理混合液补足5倍纯化水搅拌混匀后，用乳化提取设备进行低温瞬提，循环压力为0.32MPa，温度为25℃，提取速率60L/min，提取次数为1次；收集提取液进行离心，离心的转速为8000r/min，离心渣加3倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为9000r/min，合并离心液；将离心液进行500nm陶瓷膜微滤(微滤的温度15
Figure BDA0003134420530000041
微滤压力为0.16MPa，微滤清液滤速：1.3L/min)得清滤液；将清滤液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度25℃，浓缩压力为1MPa)得百香果提取物(液体)。
实施例3
取百香果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，用2倍纯化水过1.0mm筛网进行湿法粉碎(采用高效涡轮式粉碎机粉碎)，得细碎浆料，百香果细碎浆料转移至超声处理设备中进行超声处理，控制频率为30KHz、功率为200W、温度为30℃进行超声处理15min，得超声波处理混合液；超声波处理混合液补足4倍纯化水搅拌混匀后，用乳化提取设备进行低温瞬提，循环压力为0.33MPa，温度为20℃，提取速率60L/min，提取次数为1次；收集提取液进行离心，离心的转速为10000r/min，离心渣加3倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为12000r/min，合并离心液；将离心液进行400nm陶瓷膜微滤(微滤的温度15
Figure BDA0003134420530000051
微滤压力为0.15MPa，微滤清液滤速：1.5L/min)得清滤液；将清滤液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度25℃，浓缩压力为1.2MPa)得百香果提取物(液体)。
实施例4
取百香果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，用2倍纯化水过1.2mm筛网进行湿法粉碎(采用高效涡轮式粉碎机粉碎)，得细碎浆料，百香果细碎浆料转移至超声处理设备中，添加碳酸钙与细碎浆料混合，碳酸钙的添加量为细碎浆料重量的0.2％，之后进行超声处理，控制频率为25KHz、功率为250W、温度为30℃进行超声处理15min，得超声波处理混合液；超声波处理混合液补足5倍纯化水搅拌混匀后，用乳化提取设备进行低温瞬提，循环压力为0.32MPa，温度为25℃，提取速率60L/min，提取次数为1次；收集提取液进行离心，离心的转速为8000r/min，离心渣加3倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为9000r/min，合并离心液；将离心液进行500nm陶瓷膜微滤(微滤的温度15
Figure BDA0003134420530000052
微滤压力为0.16MPa，微滤清液滤速：1.3L/min)得清滤液；将清滤液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度25℃，浓缩压力为1MPa)得百香果提取物(液体)。
对比例1
取百香果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，之后用粉碎机粉碎，得百香果细碎料，百香果细碎料补足5倍纯化水搅拌混匀后，进行加热提取，提取时间为3h；收集提取液进行离心，离心的转速为6000r/min，离心渣加5倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为7000r/min，合并离心液；将离心液进行500nm陶瓷膜微滤(微滤的温度15
Figure BDA0003134420530000061
微滤压力为0.15MPa，微滤清液滤速：1.3L/min)得清滤液；将清滤液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度20℃，浓缩压力为1MPa)得百香果提取物(液体)。
对比例2
取百香果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，之后用粉碎机粉碎，得百香果细碎料，百香果细碎料补足5倍95％乙醇搅拌混匀后，回流提取4h；收集提取液进行离心，离心的转速为6000r/min，离心渣加5倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为7000r/min，合并离心液；将离心液进行500nm陶瓷膜微滤(微滤的温度15
Figure BDA0003134420530000062
微滤压力为0.15MPa，微滤清液滤速：1.5L/min)得清滤液；将清滤液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度20℃，浓缩压力为1MPa)得百香果提取物(液体)。
对比例3
取罗汉果原材清洗干净后，先用破碎机粗碎成小块，之后用等倍量纯化水过1.2mm筛网进行湿法粉碎(采用高效涡轮式粉碎机粉碎)，得罗汉果细碎浆，罗汉果细碎浆补足5倍纯化水搅拌混匀后，用乳化提取设备进行低温瞬提，循环压力为0.25MPa，温度为26℃，提取次数为1次；收集提取液进行离心，离心的转速为6000r/min，离心渣加5倍水搅切，收集搅切液进行离心，离心的转速为7000r/min，合并离心液；将离心液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度25℃，浓缩压力为0.5MPa)得罗汉果提取物(液体)。
对比例4
取百香果原材清洗干净后，进行压榨处理，收集压榨处理后的液体进行离心，离心的转速为8000r/min，得离心液；将离心液进行500nm陶瓷膜微滤(微滤的温度15
Figure BDA0003134420530000071
微滤压力为0.16MPa，微滤清液滤速：1.3L/min)得清滤液；将清滤液反渗透浓缩(反渗透浓缩的温度25℃，浓缩压力为1MPa)得百香果提取物(液体)。
(1)总黄酮测定方法
A.样品制备
精密称取样品2.0000g于具塞锥形瓶中，精密加入30％乙醇25mL，称定重量，超声处理30min，再称定重量，用30％乙醇补足减失的重量，摇匀，取续滤液，即得。
B.标准曲线制备
准确吸取芦丁标准溶液1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL分别置于25mL棕色容量瓶中，加水至6mL，加5％亚硝酸钠溶液1mL，使混匀，放置6min，加10％硝酸铝溶液1mL，摇匀，放置6min，加4.3％氢氧化钠试液10mL，再加水至刻度，摇匀，放置15min，用分光光度计在510nm波长处以试剂空白溶液为参比，1cm比色皿测定吸光度值。以芦丁浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。
C.测定
精密量取供试品溶液1mL，置于25mL棕色容量瓶中，加水至6mL，加5％亚硝酸钠溶液1mL，使混匀，放置6min，加10％硝酸铝溶液1mL，摇匀，放置6min，加4.3％氢氧化钠试液10mL，再加水至刻度，摇匀，放置15min，以相应的试剂作空白，在510nm波长测定吸光值。
(2)总糖测定方法
A.样品制备
精密称取样品0.5000g于50mL三角瓶中，加沸水25mL，超声处理10min，过滤，残渣用沸蒸馏水反复洗涤并过滤，滤液收集在50mL容量瓶中，定容至刻度，摇匀，即得。
B.标准曲线制备
准确吸取D-无水葡萄糖标准溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、6.00mL分别置于10mL棕色容量瓶中，加水至刻度，摇匀。精密吸取对照品溶液1mL于试管中，加入蒽酮试剂4mL，迅速浸于冰水浴中冷却，各管加完后迅速置于沸水中，管口加盖，煮沸10min取出，用冰浴冷却至室温，用分光光度计在620nm波长处以试剂空白溶液为参比，1cm比色皿测定吸光度值。以D-无水葡萄糖浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。
C.测定
精密量取供试品溶液1mL于试管中，加入蒽酮试剂4mL，迅速浸于冰水浴中冷却，各管加完后迅速置于沸水中，管口加盖，煮沸10min取出，用冰浴冷却至室温，以相应的试剂作空白，在510nm波长测定吸光值。
(3)维生素C测定方法
维生素C采用高效液相色谱法测定(GB/T 5009.86-2016第一法)。
(4)原花青素测定方法
A.样品制备
精密称取样品1.0000g于50mL容量瓶中，加入30mL甲醇，超声处理20min，放至室温后，加甲醇至刻度，摇匀，离心或放至澄清后取上清液作为供试品溶液。
B.标准曲线制备
准确吸取原花青素标准溶液0.10、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL分别置于10mL棕色容量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀。精密吸取对照品溶液1mL于试管中，加入盐酸-正丁醇溶液6mL，硫酸铁铵溶液0.2mL，混匀，密封至沸水中加热40min后，取出，立即置冰水中冷却至室温，用分光光度计在546nm波长处以试剂空白溶液为参比，1cm比色皿测定吸光度值。以原花青素浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。
C.测定
精密量取供试品溶液1mL于比色管中，加入盐酸-正丁醇溶液6mL，硫酸铁铵溶液0.2mL，混匀，密封至沸水中加热40min后，取出，立即置冰水中冷却至室温，以相应的试剂作空白，在546nm波长测定吸光值。
(5)番茄红素测定方法
A.样品制备
精密称取样品1.0000g于锥形瓶中，加入30mL丙酮-正己烷2:1(体积比)混合液，放置于35℃的恒温振荡培养箱中，以200r/min的速度振荡提取2h，滤过，即得。
B.标准曲线制备
准确吸取番茄红素标准溶液0.26、0.52、0.78、1.04、1.30mL分别置于50mL棕色容量瓶中，加乙醇至刻度，摇匀。用分光光度计在485nm波长处以试剂空白溶液为参比，1cm比色皿测定吸光度值。以番茄红素浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。
C.测定
精密量取供试品溶液1mL于比色管中，以相应的试剂作空白，在485nm波长测定吸光值。
通过对各实施例及对比例的测定，所得结果如下表：
表1实施例1-4和对比例1-4制备的百香果提取物有效成分提取率
Figure BDA0003134420530000091
Figure BDA0003134420530000101
对实施例1-4与各对比例进行理化测定，其中，实施例1的测定参数：相对密度1.0284，折光率1.339，粘度6mPa·s，pH3.5。
对实施例1-4中乳化提取各成分峰面积(以单位原材计)，如下表2。
Figure BDA0003134420530000102
实施例1-4中乳化提取与各对比例处理后的成分峰面积(以单位原材计)，如下表3。
Figure BDA0003134420530000111
由上述结果可知，本发明提供的方法可能够富集百香果中多种有效成分，实现功能成分的高效利用，为高效天然功能性食品的开发奠定基础。通过对比提取方式，实施例4为最佳实施例，提取物中各成分提取率相对更高，通过加入碳酸钙，更有利于番茄红素的保留。通过对比实验结果，对比例1-2采用热处理且时间较长，百香果营养物质和香气成分流失，多种有效物质成分提取率相对较低，对比例3中省去了微滤过程，虽然可以提高有效成分得率，但由于离心液中杂质较多，物料膜浓缩困难，过程耗费大量时间，所得提取物含杂质成分较多。对比例1-3会增加较多的时间成本和人力成本，且不利于百香果中营养组分的保留，加速了香气成分的损失，使百香果营养组分、香气成分严重损失，天然功能成分活性降低。从百香果提取物与其原材的指纹图谱对比图中可看出本发明可充分提取和保留百香果中的营养物质成分。与对比例4相比，从百香果乳化提取与压榨处理指纹图谱对比可以看出压榨处理不能充分破坏植物细胞，使得百香果中的营养物质成分不能充分释放，有效成分利用率低。
综上，采用超声处理、低温乳化提取、分离精制、反渗透浓缩组合式工序，能够更好的富集百香果中多种有效成分，实现功能成分的高效利用，为高效天然功能性食品的开发奠定基础。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料前处理：将清洗后的百香果置于装有0.8-1.2mm筛网的高效涡轮式粉碎机中，加2-3倍量提取用水进行湿法粉碎，得百香果细碎浆料；
(2)超声处理：将步骤(1)得到的百香果细碎浆料转移至超声处理设备中进行超声处理，控制频率为20-30KHz、功率为150-300W、温度为20-35℃进行超声处理10-20min，得超声波处理混合液；
(3)提取：将步骤(2)得到的超声波处理混合液转移至乳化提取设备进行乳化提取，提取温度为20-30℃，得百香果提取液；
(4)分离精制：将步骤(2)得到的百香果提取液经离心、微滤后得微滤清液；
(5)反渗透浓缩；即得百香果提取物。
2.根据权利要求1所述百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中加水量为细碎浆料投料量的3-5倍。
3.根据权利要求1所述百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，所述乳化提取设备的循环压力0.31-0.33MPa，提取速率55-65L/min。
4.根据权利要求1所述百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，所述步骤(4)中离心的转速为1500-15000r/min。
5.根据权利要求1所述百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，所述步骤(4)中微滤采用300-600nm孔径陶瓷膜过滤器微滤，微滤的温度≤25℃，微滤压力为0.15-0.18MPa，微滤清液滤速：1.15-1.5L/min。
6.根据权利要求1所述百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，所述步骤(5)中反渗透浓缩的温度≤25℃，浓缩压力为0.8-1.3MPa。
7.根据权利要求1所述百香果中番茄红素及相关活性成分的提取方法，其特征在于，所述步骤(2)在超声处理设备中添加有碳酸钙与细碎浆料混合，碳酸钙的添加量为细碎浆料重量的0.1-0.3％。
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