一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法
2023-12-05 16:45:01 2
一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法
【專利摘要】本發明公開了一種從馬鈴薯皮渣中提取天然抗氧化酚酸物質的方法，主要包括以下步驟：(1)粉碎；(2)採用常壓溶劑水萃取洗滌；(3)採用亞臨界水提取馬鈴薯皮渣中的酚酸類物質；(4)用大孔吸附樹脂純化；(5)洗脫液濃縮，冷凍或噴霧乾燥，即得高純度抗氧化酚酸物質。上述酚酸物質提取物可以用於食品配料、化妝品等工業。該方法充分利用了亞臨界狀態下水的溶劑性質特點，變廢為寶，具有工藝綠色，產品品質好、適應性廣等特點，符合綠色食品化工的要求。
【專利說明】一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法【技術領域】
[0001]本發明屬於農業廢棄物利用【技術領域】，具體涉及一種亞臨界水萃取、大孔樹脂純化馬鈴薯皮渣中抗氧化酚酸物質的方法。
【背景技術】
[0002]隨著消費者對化學合成抗氧化劑毒性的認識，尋找天然、低毒、高效的抗氧化劑成了食品工業一種必然趨勢。研究表明植物多酚類物質具有特殊的生物活性，如抑制突變、抗氧化、抗腫瘤、防治冠心病與中風等心腦血管疾病以及抗菌等多種生理功能，尤其是類黃酮類、酚酸類化合物，可以作為天然抗氧化劑應用於醫藥、化妝品、食品工業等領域。
[0003]馬鈴薯是世界第四大糧食作物，我國種植面積廣泛，資源豐富。隨著我國食品工業與世界的接軌，馬鈴薯的大量精深加工已經是不可避免的趨勢。在馬鈴薯深加工產品如薯片、速凍薯條、馬鈴薯澱粉等的生產過程中，會產生大量的馬鈴薯皮渣副產物，儘管有用於制動物飼料等報導，但大多數作為廢棄物被丟掉，造成資源浪費和環境汙染。
[0004]研究表明，馬鈴薯中的抗氧化總酚含量以乾重計在0.1%~θ.3%之間，與蘋果中抗氧化酚類物質含量相當，而且馬鈴薯中酚類化合物主要存在於皮和皮層之間。馬鈴薯多酚的抗氧化物質主要為酚酸類，其中包含幾種主要的酚酸化合物為沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸，其它抗氧化成分包括少量類黃酮類化合物。這些化合物可廣泛用於食品、化妝品等工業的安全天然抗氧化劑，具有抗血糖症、抗癌等保健作用以及抗氧化作用，可取代部分目前常用的化學合成抗氧化劑。因此，如能將馬鈴薯皮渣中豐富的抗氧化多酚類物質加以開發，不但可以減少 資源的浪費，還可為馬鈴薯加工業帶來新的增值點。
[0005]在馬鈴薯皮渣中生物活性物質提取工藝方面，張薇等(張薇，趙傑，郭家駿等.馬鈴薯皮中黃酮類物質測定及含量.中國馬鈴薯，2013，27(5): 265-272)採用有機溶劑丙酮提取3小時，得到類黃酮類抗氧化成分，採用DPPH自由基清除率實驗證明丙酮提取物的自由基清除率達84.6 %。王利珍等(王利珍，趙嫦玲，聞靜，梁宏光，李彥威，林建英.馬鈴薯皮總黃酮的提取及純化.太原理工大學學報，2011，42(6): 598-602)採用單因素實驗和正交實驗方法，對醇水法提取馬鈴薯皮中總黃酮的工藝和大孔樹脂純化黃酮的工藝進行了詳細考察。上述方法都採用了有機溶劑提取，並沒有對其中含量較高的酚酸類化合物進行研究。曹豔萍等(曹豔萍，李霄，薛成虎，代宏哲.馬鈴薯皮多酚類物質的超聲波提取工藝研究.延安大學學報(自然科學版)，2012，31 (3): 72-75)以乙醇水混合溶劑，採用超聲波輔助提取工藝，萃取液經冷凍乾燥後得馬鈴薯皮多酚提取物粉末。中國專利CN 1233269 C (從馬鈴薯中提取有色活性物質的方法)公開了一種從天然馬鈴薯皮渣中提取有色活性物質的方法，以薯片加工廠中含花青素含量較高的馬鈴薯皮、邊角料及生產加工過程中產生的排放水為原料。採用水浸、吸附劑富集、精製，乙醇解析，洗脫液回收、乙醇濃縮、乾燥，製取有色活性物質的方法。花青素屬於類黃酮化合物，在馬鈴薯皮中含量遠低於酚酸類化合物，而且專利採用了常溫水浸取的方法，多酚的提取效率很低。中國專利CN101856427 B (從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法)公開了一種從馬鈴薯皮中提制龍葵素的方法，包括以超聲波輔助乙醇從馬鈴薯皮中提取龍葵素粗提物；及將龍葵素粗提物以吸附樹脂分離純化製得馬鈴薯龍葵素提取物。馬鈴薯中龍葵素含量低，而在發芽的馬鈴薯中含量較高，該專利並未提取抗氧化的酚酸類物質。
[0006]近年來，亞臨界水萃取技術在國內外得到了迅速發展，是一種較新的不使用或少使用有機溶劑的綠色萃取技術。該技術具有成本低、無有害溶劑殘留、萃取效率高、工藝綠色環保等優點。亞臨界水是在特定的壓力範圍下，將水加熱到100°c以上臨界溫度374°C以下的高溫，水仍然為在液體狀態，但水分子之間的氫鍵連接晶格被破壞，其介電常數降低到與甲醇溶劑類似，極性減弱。採用該方法提取生物質中的活性成分，可以克服現有方法提取率低，使用有機溶劑等缺陷。近年來，已有許多專利公開了利用亞臨界水萃取農產品副產物中的活性物質的方法。如中國專利CN 102614308 B (一種亞臨界水萃取辣椒渣中生物活性物質的方法CN 102614308 B)公開了一種亞臨界水萃取辣椒渣中生物活性物質的方法，其生物活性物質為黃酮、總酚。中國專利CN 102641316 (—種亞臨界水萃取萬壽菊渣中生物活性物質的方法CN 102641316 B)公開了一種靜態亞臨界水萃取萬壽菊渣中生物活性物質的方法，該方法用亞臨界水對萬壽菊殘渣進行萃取得粗萃取液，然後將所得粗萃取液進行甲醇溶解、澄清、濃縮等步驟進行提純。但是將上述的亞臨界水萃取方法直接應用與馬鈴薯皮渣萃取時，往往不能去除或降解掉有毒的龍葵素成分，而且不能得到純的較高的抗氧化酚酸類物質。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為馬鈴薯皮渣中高純度抗氧化多酚的提取提供一種方法，以克服現有馬鈴薯皮渣活性成分提取技術存在的缺陷與不足。本發明公開了一種常壓水萃取洗滌、亞臨界水萃取、大孔樹脂純化馬鈴薯皮渣中抗氧化生物活性物質的方法，得到的抗氧化酚酸提取物能用於醫藥、食品配料、飲料配料、保健茶配料、化妝品及食用油工業中；提取後剩餘的馬鈴薯澱粉渣可直接作為滅菌原料用於飼料來源。
[0008]本發明是採用如下技術方案實現上述目的: 一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法，其特徵是主要包括以下步驟:
(1)粉碎:以乾燥馬鈴薯皮渣為原料，粉碎處理成粒度為10-200目的粉末；
(2)萃取洗滌:將粉碎後的粉末置於萃取釜中，以水為溶劑進行常壓萃取洗滌，過濾，保留濾渣；
(3)亞臨界水萃取:將步驟(2)中的濾渣放入不鏽鋼提取釜中，以亞臨界水為提取液，對濾渣進行動態亞臨界提取，得到提取液；
(4)樹脂純化:將冷卻後的提取液，經過減壓濃縮後，通過樹脂吸附柱層析，吸附完成後用水洗滌，最後用乙醇-水混合溶劑進行洗脫，收集洗脫液；
(5)洗脫液減壓濃縮，噴霧乾燥或真空乾燥得到抗氧化酚酸混合物產品。
[0009]進一步地，步驟2中馬鈴薯皮渣粉末與水的料液比為1:4至1:20，萃取溫度2(T80°C，溶液pH為2飛，攪拌時間2(Tl20min。用水常溫萃取使其中的易溶解且難提純的成分溶解在水中；通過水洗萃取掉部分後續難純化的可溶性雜質和龍葵素成分；洗滌萃取過程約損失10-20%的多酚類物質。
[0010]步驟3中亞臨界水萃取的萃取介質為液態高溫水，溫度10(T20(TC之間，壓力3~15Mpa，流速為 0.2~5.0L/h。
[0011]步驟4中所述樹脂吸附柱的吸附樹脂為ADS-17、ADS-21、ADS-F8、CT-10、DlOl或聚醯胺樹脂。樹脂純化過程中，吸附液中總酚酸濃度控制在0.5-2mg/mL，採用1_4個吸附體積去離子水洗柱，後用4-8個吸附柱體積的20%~80%的乙醇水溶液洗脫酚酸類化合物。
[0012]步驟(4)所得的吸附洗脫液在4(T80°C之間濃縮後得到高含量的馬鈴薯酚酸產品。得到的馬鈴薯抗氧化酚酸含量高於80%，其中四種主要酚酸成分為沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0013]為了降低生產成本，減少排放，上述步驟(5)中經減壓蒸餾所得到的餾出液中的乙醇可以回收後循環使用。
[0014]本發明中提取溶劑水為去離子水或蒸餾水；乙醇溶液為95%的乙醇或無水乙醇。
[0015]本發明具有優點如下:提取工藝採用亞臨界水為溶劑，環境友好，提取率高；通過水洗萃取掉部分後續難純化的可溶性雜質和龍葵素成分；亞臨界水提取物進一步採用大孔樹脂純化，得到抗氧化酚酸含量高，能作為食品、化妝品、保健茶、食用油等行業的配料，具有工藝綠色，產品品質好、適應性廣等特點；馬鈴薯皮渣副產物資源豐富，上述方法提取後剩餘的馬鈴薯澱粉渣可直接用於飼料來源，避免了有機溶劑等汙染和後續殺菌等工藝。
[0016]
【具體實施方式】 [0017]下面採用具體實施例的方式具體地解釋本發明，但本發明不局限於實施例。
[0018]實施例1:
稱取150g粉碎後的馬鈴薯皮渣，磨碎得到50目的顆粒粉末。將馬鈴薯皮渣粉，置於萃取釜中，加入750mL水為溶劑進行萃取洗滌，溫度50°C，通過乙酸控制溶液pH為3.5，攪拌；時間60分鐘，停止加熱，過濾，保留濾渣。將萃取洗滌後的濾渣粉末放入不鏽鋼提取釜中，以亞臨界水為介質進行動態提取，亞臨界水溫度加熱到140°C，提取釜壓力8MPa，流速為10mL/min，對其進行動態亞臨界提取30min。流出液經冷卻後，通過裝有大孔樹脂的層析柱，吸附完成後，利用I倍柱體積水洗滌，後用3倍柱體積的50%乙醇水混合溶劑進行洗脫，收集洗脫液；濃縮乾燥後得到酚酸混合物，採用沒食子酸為標準物測定其中總酚酸含量為83.5%，其中液質測定為4種主要的酚酸物質:沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0019]實施例2:
稱取250g粉碎後的馬鈴薯皮渣，去除雜質，磨碎後過80目篩。將馬鈴薯皮渣粉，置於萃取釜中，加入2.5L水為溶劑進行萃取洗滌，溫度控制在50°C，通過乙酸控制溶液pH為4.0左右，攪拌；時間40分鐘，停止加熱，過濾。將洗滌後的濾渣粉末放入不鏽鋼提取釜中，亞臨界水溫度先加熱到180°C，提取釜壓力15MPa，流速為8mL/min，以亞臨界水為介質進行動態提取，提取50min。流出液經冷卻後，通過裝有大孔樹脂的層析柱，吸附完成後，利用1.5倍柱體積水洗滌，後用3倍柱體積的40%乙醇水混合溶劑進行洗脫，收集洗脫液；濃縮乾燥後得到酚酸混合物，其中酚酸總量為87.1%，其中為4種主要的酚酸物質沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0020]實施例3:
稱取50g粉碎後的馬鈴薯皮洛,去除雜質,磨碎後過80目篩。將馬鈴薯皮洛粉,置於萃取釜中，加入750mL水為溶劑進行萃取洗滌，溫度控制在60°C，通過乙酸控制溶液pH為
4.5，攪拌時間30分鐘，停止加熱，過濾。將濾渣放入不鏽鋼提取釜中，亞臨界水溫度先加熱到160°C，提取釜壓力12MPa，流速為7.5mL/min,以亞臨界水為介質進行動態提取，提取60min。流出液經冷卻後，通過裝有大孔樹脂的層析柱，吸附完成後，利用2倍柱體積水洗滌，後用3倍柱體積的50%乙醇水混合溶劑進行洗脫，收集洗脫液；濃縮乾燥後得到酚酸混合物，其中採用沒食子酸為標準物測定酚酸總量為91.3%，其中為4種主要的酚酸物質沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0021]實施例4:
用於製備一種添加上述馬鈴薯多酚的抗氧化玫瑰護膚水:取大馬士革玫瑰純露水2L，稱取馬鈴薯多酚0.lg，加入少量甘油、黃原膠原料；將少量甘油和黃原膠加入玫瑰純露中攪拌使其溶解，按添加量分次加入馬鈴薯多酚攪拌均勻，經過濾製成一種添加馬鈴薯多酚的抗氧化玫瑰護膚水，具有多酚抗氧化和玫瑰美白、抗衰老的協同功效。
【權利要求】
1.一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法，其特徵是主要包括以下步驟: (1)粉碎:以乾燥馬鈴薯皮渣為原料，粉碎處理成粒度為10-200目的粉末； (2)萃取洗滌:將粉碎後的粉末置於萃取釜中，以水為溶劑進行常壓萃取洗滌，過濾，保留濾渣； (3)亞臨界水萃取:將步驟(2)中的濾渣放入不鏽鋼提取釜中，以亞臨界水為提取液，對濾渣進行動態亞臨界提取，得到提取液； (4)樹脂純化:將冷卻後的提取液，經過減壓濃縮後，通過樹脂吸附柱層析，吸附完成後用水洗滌，最後用乙醇-水混合溶劑進行洗脫，收集洗脫液； (5)洗脫液減壓濃縮，噴霧乾燥或真空乾燥得到抗氧化酚酸混合物產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟2中馬鈴薯皮渣粉末與水的料液比為.1:4至1:20，萃取溫度20^800C，溶液pH為2~6，攪拌時間20~120min。
3.根據權利要求1所述的的方法，其特徵在於，步驟3中亞臨界水萃取的萃取介質為液態高溫水，溫度10(T20(TC之間，壓力3~15MPa。
4.根據權利要求1所述的的方法，其特徵在於，步驟4中所述樹脂吸附柱的吸附樹脂為ADS-17、ADS-21、ADS-F8、CT-10、DlOl 或聚醯胺樹脂。
5.根據權利要求1所述的的方法，其特徵在於，步驟5中得到的馬鈴薯抗氧化酚酸含量高於80%，其中四種主要酚酸成分為沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
【文檔編號】A61P39/06GK104000935SQ201410186798
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】房升, 左小博, 陳杰, 孟嶽成 申請人:浙江工商大學