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(fā)明公開了一種從馬鈴薯皮渣中提取天然抗氧化酚酸物質(zhì)的方法，主要包括以下步驟：(1)粉碎；(2)采用常壓溶劑水萃取洗滌；(3)采用亞臨界水提取馬鈴薯皮渣中的酚酸類物質(zhì)；(4)用大孔吸附樹脂純化；(5)洗脫液濃縮，冷凍或噴霧干燥，即得高純度抗氧化酚酸物質(zhì)。上述酚酸物質(zhì)提取物可以用于食品配料、化妝品等工業(yè)。該方法充分利用了亞臨界狀態(tài)下水的溶劑性質(zhì)特點(diǎn)，變廢為寶，具有工藝綠色，產(chǎn)品品質(zhì)好、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)廢棄物利用【技術(shù)領(lǐng)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(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著消費(fèi)者對(duì)化學(xué)合成抗氧化劑毒性的認(rèn)識(shí)，尋找天然、低毒、高效的抗氧化劑成了食品工業(yè)一種必然趨勢(shì)。研究表明植物多酚類物質(zhì)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(fēng)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(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、食品工業(yè)等領(lǐng)域。
[0003]馬鈴薯是世界第四大糧食作物，我國(guó)種植面積廣泛，資源豐富。隨著我國(guó)食品工業(yè)與世界的接軌，馬鈴薯的大量精深加工已經(jīng)是不可避免的趨勢(shì)。在馬鈴薯深加工產(chǎn)品如薯片、速凍薯?xiàng)l、馬鈴薯淀粉等的生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的馬鈴薯皮渣副產(chǎn)物，盡管有用于制動(dòng)物飼料等報(bào)道，但大多數(shù)作為廢棄物被丟掉，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
[0004]研究表明，馬鈴薯中的抗氧化總酚含量以干重計(jì)在0.1%~θ.3%之間，與蘋果中抗氧化酚類物質(zhì)含量相當(dāng)，而且馬鈴薯中酚類化合物主要存在于皮和皮層之間。馬鈴薯多酚的抗氧化物質(zhì)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于食品、化妝品等工業(yè)的安全天然抗氧化劑，具有抗血糖癥、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(xué)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(zhì)加以開發(fā)，不但可以減少 資源的浪費(fèi)，還可為馬鈴薯加工業(yè)帶來新的增值點(diǎn)。
[0005]在馬鈴薯皮渣中生物活性物質(zhì)提取工藝方面，張薇等(張薇，趙杰，郭家駿等.馬鈴薯皮中黃酮類物質(zhì)測(cè)定及含量.中國(guó)馬鈴薯，2013，27(5): 265-272)采用有機(jī)溶劑丙酮提取3小時(shí)，得到類黃酮類抗氧化成分，采用DPPH自由基清除率實(shí)驗(yàn)證明丙酮提取物的自由基清除率達(dá)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(xué)學(xué)報(bào)，2011，42(6): 598-602)采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)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(jìn)行了詳細(xì)考察。上述方法都采用了有機(jī)溶劑提取，并沒有對(duì)其中含量較高的酚酸類化合物進(jìn)行研究。曹艷萍等(曹艷萍，李霄，薛成虎，代宏哲.馬鈴薯皮多酚類物質(zhì)的超聲波提取工藝研究.延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，31 (3): 72-75)以乙醇水混合溶劑，采用超聲波輔助提取工藝，萃取液經(jīng)冷凍干燥后得馬鈴薯皮多酚提取物粉末。中國(guó)專利CN 1233269 C (從馬鈴薯中提取有色活性物質(zhì)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(zhì)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(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的排放水為原料。采用水浸、吸附劑富集、精制，乙醇解析，洗脫液回收、乙醇濃縮、干燥，制取有色活性物質(zhì)的方法?；ㄇ嗨貙儆陬慄S酮化合物，在馬鈴薯皮中含量遠(yuǎn)低于酚酸類化合物，而且專利采用了常溫水浸取的方法，多酚的提取效率很低。中國(guó)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制得馬鈴薯龍葵素提取物。馬鈴薯中龍葵素含量低，而在發(fā)芽的馬鈴薯中含量較高，該專利并未提取抗氧化的酚酸類物質(zhì)。
[0006]近年來，亞臨界水萃取技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了迅速發(fā)展，是一種較新的不使用或少使用有機(jī)溶劑的綠色萃取技術(shù)。該技術(shù)具有成本低、無有害溶劑殘留、萃取效率高、工藝綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。亞臨界水是在特定的壓力范圍下，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(tài)，但水分子之間的氫鍵連接晶格被破壞，其介電常數(shù)降低到與甲醇溶劑類似，極性減弱。采用該方法提取生物質(zhì)中的活性成分，可以克服現(xiàn)有方法提取率低，使用有機(jī)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(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物中的活性物質(zhì)的方法。如中國(guó)專利CN 102614308 B (一種亞臨界水萃取辣椒渣中生物活性物質(zhì)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(zhì)的方法，其生物活性物質(zhì)為黃酮、總酚。中國(guó)專利CN 102641316 (—種亞臨界水萃取萬壽菊渣中生物活性物質(zhì)的方法CN 102641316 B)公開了一種靜態(tài)亞臨界水萃取萬壽菊渣中生物活性物質(zhì)的方法，該方法用亞臨界水對(duì)萬壽菊殘?jiān)M(jìn)行萃取得粗萃取液，然后將所得粗萃取液進(jìn)行甲醇溶解、澄清、濃縮等步驟進(jìn)行提純。但是將上述的亞臨界水萃取方法直接應(yīng)用與馬鈴薯皮渣萃取時(shí)，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(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)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(xiàn)有馬鈴薯皮渣活性成分提取技術(shù)存在的缺陷與不足。本發(fā)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(zhì)的方法，得到的抗氧化酚酸提取物能用于醫(yī)藥、食品配料、飲料配料、保健茶配料、化妝品及食用油工業(yè)中；提取后剩余的馬鈴薯淀粉渣可直接作為滅菌原料用于飼料來源。
[0008]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的: 一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法，其特征是主要包括以下步驟:
(1)粉碎:以干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:將粉碎后的粉末置于萃取釜中，以水為溶劑進(jìn)行常壓萃取洗滌，過濾，保留濾渣；
(3)亞臨界水萃取:將步驟(2)中的濾渣放入不銹鋼提取釜中，以亞臨界水為提取液，對(duì)濾渣進(jìn)行動(dòng)態(tài)亞臨界提取，得到提取液；
(4)樹脂純化:將冷卻后的提取液，經(jīng)過減壓濃縮后，通過樹脂吸附柱層析，吸附完成后用水洗滌，最后用乙醇-水混合溶劑進(jìn)行洗脫，收集洗脫液；
(5)洗脫液減壓濃縮，噴霧干燥或真空干燥得到抗氧化酚酸混合物產(chǎn)品。
[0009]進(jìn)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(shí)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后續(xù)難純化的可溶性雜質(zhì)和龍葵素成分；洗滌萃取過程約損失10-20%的多酚類物質(zhì)。
[0010]步驟3中亞臨界水萃取的萃取介質(zhì)為液態(tài)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或聚酰胺樹脂。樹脂純化過程中，吸附液中總酚酸濃度控制在0.5-2mg/mL，采用1_4個(gè)吸附體積去離子水洗柱，后用4-8個(gè)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之間濃縮后得到高含量的馬鈴薯酚酸產(chǎn)品。得到的馬鈴薯抗氧化酚酸含量高于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(chǎn)成本，減少排放，上述步驟(5)中經(jīng)減壓蒸餾所得到的餾出液中的乙醇可以回收后循環(huán)使用。
[0014]本發(fā)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(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)如下:提取工藝采用亞臨界水為溶劑，環(huán)境友好，提取率高；通過水洗萃取掉部分后續(xù)難純化的可溶性雜質(zhì)和龍葵素成分；亞臨界水提取物進(jìn)一步采用大孔樹脂純化，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(yè)的配料，具有工藝綠色，產(chǎn)品品質(zhì)好、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)；馬鈴薯皮渣副產(chǎn)物資源豐富，上述方法提取后剩余的馬鈴薯淀粉渣可直接用于飼料來源，避免了有機(jī)溶劑等污染和后續(xù)殺菌等工藝。
[0016]
【具體實(shí)施方式】 [0017]下面采用具體實(shí)施例的方式具體地解釋本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1:
稱取150g粉碎后的馬鈴薯皮渣，磨碎得到50目的顆粒粉末。將馬鈴薯皮渣粉，置于萃取釜中，加入750mL水為溶劑進(jìn)行萃取洗滌，溫度50°C，通過乙酸控制溶液pH為3.5，攪拌；時(shí)間60分鐘，停止加熱，過濾，保留濾渣。將萃取洗滌后的濾渣粉末放入不銹鋼提取釜中，以亞臨界水為介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)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(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)亞臨界提取30min。流出液經(jīng)冷卻后，通過裝有大孔樹脂的層析柱，吸附完成后，利用I倍柱體積水洗滌，后用3倍柱體積的50%乙醇水混合溶劑進(jìn)行洗脫，收集洗脫液；濃縮干燥后得到酚酸混合物，采用沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)物測(cè)定其中總酚酸含量為83.5%，其中液質(zhì)測(cè)定為4種主要的酚酸物質(zhì):沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0019]實(shí)施例2:
稱取250g粉碎后的馬鈴薯皮渣，去除雜質(zhì)，磨碎后過80目篩。將馬鈴薯皮渣粉，置于萃取釜中，加入2.5L水為溶劑進(jìn)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(shí)間40分鐘，停止加熱，過濾。將洗滌后的濾渣粉末放入不銹鋼提取釜中，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(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)提取，提取50min。流出液經(jīng)冷卻后，通過裝有大孔樹脂的層析柱，吸附完成后，利用1.5倍柱體積水洗滌，后用3倍柱體積的40%乙醇水混合溶劑進(jìn)行洗脫，收集洗脫液；濃縮干燥后得到酚酸混合物，其中酚酸總量為87.1%，其中為4種主要的酚酸物質(zhì)沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0020]實(shí)施例3:
稱取50g粉碎后的馬鈴薯皮洛,去除雜質(zhì),磨碎后過80目篩。將馬鈴薯皮洛粉,置于萃取釜中，加入750mL水為溶劑進(jìn)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(shí)間30分鐘，停止加熱，過濾。將濾渣放入不銹鋼提取釜中，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(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)提取，提取60min。流出液經(jīng)冷卻后，通過裝有大孔樹脂的層析柱，吸附完成后，利用2倍柱體積水洗滌，后用3倍柱體積的50%乙醇水混合溶劑進(jìn)行洗脫，收集洗脫液；濃縮干燥后得到酚酸混合物，其中采用沒食子酸為標(biāo)準(zhǔn)物測(cè)定酚酸總量為91.3%，其中為4種主要的酚酸物質(zhì)沒食子酸、綠原酸、原兒茶酸和咖啡酸。
[0021]實(shí)施例4:
用于制備一種添加上述馬鈴薯多酚的抗氧化玫瑰護(hù)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(jīng)過濾制成一種添加馬鈴薯多酚的抗氧化玫瑰護(hù)膚水，具有多酚抗氧化和玫瑰美白、抗衰老的協(xié)同功效。
【權(quán)利要求】
1.一種從馬鈴薯皮渣中提取抗氧化酚酸的方法，其特征是主要包括以下步驟: (1)粉碎:以干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:將粉碎后的粉末置于萃取釜中，以水為溶劑進(jìn)行常壓萃取洗滌，過濾，保留濾渣； (3)亞臨界水萃取:將步驟(2)中的濾渣放入不銹鋼提取釜中，以亞臨界水為提取液，對(duì)濾渣進(jìn)行動(dòng)態(tài)亞臨界提取，得到提取液； (4)樹脂純化:將冷卻后的提取液，經(jīng)過減壓濃縮后，通過樹脂吸附柱層析，吸附完成后用水洗滌，最后用乙醇-水混合溶劑進(jìn)行洗脫，收集洗脫液； (5)洗脫液減壓濃縮，噴霧干燥或真空干燥得到抗氧化酚酸混合物產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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(shí)間20~120min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的方法，其特征在于，步驟3中亞臨界水萃取的萃取介質(zhì)為液態(tài)高溫水，溫度10(T20(TC之間，壓力3~15MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的方法，其特征在于，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 或聚酰胺樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的方法，其特征在于，步驟5中得到的馬鈴薯抗氧化酚酸含量高于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(hào)】A61P39/06GK104000935SQ201410186798
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】房升, 左小博, 陳杰, 孟岳成 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)