一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法与流程

本发明涉及从丑柑中提取活性物质技术领域，具体涉及一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法。

背景技术：

大部分的植物的果实中均存在植物多酚，主要类型为酚酸、类黄酮和单宁等，因具有抗氧化活性等生物活性而成为研究热点，可作为食品添加剂、药物等而广泛应用在食品、医药和化工等领域。目前从果蔬及果蔬皮渣中提多植物多酚已经逐渐发展成产业，据报道，目前葡萄植物多酚提取产品、柑橘植物多酚提取产品已经上市。

柑橘是世界上最重要的经济作物之一，在我国属于第二大经济栽培果实作物。柑橘加工过程中半数果皮、皮渣等大量副产物的产生，如柑橘罐头加工后的果皮约占果重的30～40％，取汁的柑橘残渣约占湿重的50％，当前全国柑橘果皮/皮渣累计产生量可达500万吨，所以如何提高柑橘皮渣利用效率一直是我国柑橘加工产业面临的重大难题。柑橘的果皮中含有大量的植物多酚等活性物质，且含量高于可食部分，目前国内对于柑橘果皮的研究方向主要为植物多酚等抗氧化活性物质的提取分离。而丑柑为柑橘的一种，由日本引进，在浙江、重庆、云南、江西、湖南等地有大量种植。丑柑具有高糖脆肉特性，含糖量达到13°～14°，最高可达16°以上，口味甜度适中，成熟时含酸1％以下，深受消费者喜爱。丑柑在加工过程中亦伴随有大量的皮渣生成，如何开发利用丑柑果皮，从丑柑的果皮中提取植物多酚对于进一步提升丑柑的经济价值具有重要意义。

中国专利201811609330.5，专利名称“一种柑橘皮提取物及其提取方法和应用”，公开了以纽荷尔脐橙皮为原料经乙醇浸提、回流提取和旋转蒸发后经石油醚萃取、乙酸乙酯萃取纯化得到含有多酚和黄酮类化合物的柑橘皮提取物的方法，因具有抗氧化性、抗菌特性而应用在食品保鲜领域。但是该方法以乙醇为溶剂进行反复浸提得到柑橘皮提取物的效率低。

技术实现要素：

为从丑柑的果皮中大量提取抗氧化活性物质，本发明的目的在于提供一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，采用溶剂提取和超声辅助结合的方法，以提高抗氧化活性物质的提取效率。

本发明提供如下的技术方案：

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，包括以下步骤：

(1)取新鲜丑柑的果皮洗净、干燥，然后粉碎得到丑柑皮粉；

(2)将丑柑皮粉分散到乙醇水溶液中得到混合体系，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质；

(3)提取后离心分离混合体系，保留上清液并旋转蒸发得到含粗成分的抗氧化活性物质；

(4)将含粗成分的抗氧化活性物质纯化分离得到纯化的抗氧化活性物质。

超声辅助提取在植物提取物获得方面具有效率高、环保和成本低等特点而表现出巨大的应用潜力。本发明的提取方法将丑柑的果皮干燥后粉碎得到丑柑皮粉，然后分散到乙醇中通过乙醇溶剂和超声辅助联合提取丑柑皮中的活性物质，超声空化在乙醇中形成局部热点和微射流冲击丑柑果皮表面形成空化腐蚀，造成丑柑果皮细胞微观组织结构的破坏以及加速细胞内成分在乙醇中的溶解扩散，从而强化乙醇对果皮中活性物质的提取。

作为本发明方法的改进，步骤(1)中的果皮干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.3～0.7混合，然后置于-80～-40℃的低温环境箱中冷冻12～14小时，然后向果皮施加20～40mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为8～10g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水。丑柑果皮中含有大量的纤维结构，细胞壁结构较厚，一般的粉碎过程通常为宏观上的果皮粉碎，但在微观结构上细胞结构仍多保持完整，不利于后续的超声-乙醇联合浸提。因此将果皮先与水混合后低温冷冻，水在果皮表面及浸入果皮细胞内部后冷冻成冰，使果皮变脆，尤其是提高果皮纤维结构的脆性，然后低温下冲击使果皮，较大的载荷冲击力以及较快的载荷施加速度使果皮表面及内部的冰晶向脆性转化而破裂，从而胀开果皮的细胞结构，破坏细胞的完整性，然后采用冷冻干燥的方式去除水分，这样可以极大的提高抗氧化活性物质的提取。

作为本发明方法的改进，步骤(2)中超声处理的温度为50～65℃，超声功率为200～500w，超声频率为25～30khz，超声时间为25～35min。经过发明人研究发现，超声时间和超声处理的温度对于提取效果的影响显著。

作为本发明方法的改进，步骤(2)中的丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:15～22，乙醇水溶液的浓度为55～67wt％。

作为本发明方法的改进，步骤(3)的旋转蒸发的转速为40～60rpm/min，温度30～50℃。

作为本发明方法的改进，步骤(4)的纯化过程为：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到蛋白质水分散液中20～30℃保持，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得到纯化的抗氧化活性物质。含粗成分的抗氧化活性物质中植物多酚以及少量的黄酮类化合物因具有多个活性反应位点(邻酚羟基)而通过疏水作用及氢键等与蛋白质连接，而其他粗成分因无法反应则遗留在水分散液中，使以植物多酚为主的抗氧化活性物质得到分离，然后分散到丙酮中，丙酮一方面打断疏水作用使植物多酚与蛋白质分离，另一方面溶解分离的植物多酚。

作为本发明方法的改进，蛋白质水分散液的浓度为1.5～2g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为0.2～1g/100ml，保持时间不低于4小时。

作为本发明方法的改进，所用蛋白质为大豆球蛋白或乳酪蛋白。大豆球蛋白和乳酪蛋白的水溶性差，疏水作用强，因此与植物多酚等的结合力强，分离效率高。

作为本发明方法的改进，固形物在丙酮中的分散浓度为10～20g/100ml，保持时间不低于4小时。

本发明的有益效果如下：

本发明的制备方法与现有技术相比，以乙醇浸提和超声辅助联合的方法从丑柑的果皮中分离提取抗氧化活性物质，提取效率高。在此基础上采用丑柑果皮与水混合冻冰后施加冲击载荷的手段，利用丑柑果皮的脆性提高以及冰晶在大载荷、快速施加的情况下的脆性失效破坏丑柑果皮的细胞完整性，促进乙醇浸提和超声辅助联合对抗氧化物质的提取。同时采用植物多酚及少量黄酮类化合物与蛋白质反应的特点实现抗氧化活性物质的纯化，提高抗氧化活性物质的抗氧化活性。

附图说明

图1是没食子酸与福林-酚试剂反应的吸光度标准曲线。

具体实施方式

下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。

如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。

采用2019年10月15日采摘的同批次丑柑为例进行实施。

实施例1

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，包括以下步骤：

(1)取新鲜丑柑的果皮洗净后在-80℃下冷冻干燥，然后粉碎得到丑柑皮粉，储藏于-4℃冰箱中备用；

(2)将丑柑皮粉分散到乙醇水溶液中得到混合体系，丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:20，乙醇水溶液的浓度为60.5wt％，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质，超声处理的温度为62℃，超声功率为200w，超声频率为25khz，超声时间为33min；

(3)提取后离心分离混合体系，保留上清液并在30℃旋转蒸发得到含粗成分的抗氧化活性物质，旋转蒸发速率为45rpm/min；

(4)将含粗成分的抗氧化活性物质分散到水中后采用ab-8大孔吸附树脂纯化吸附分离，吸附条件为：含粗成分的抗氧化物质在水中的分散浓度为1mg/ml，上样流速1ml/min，上样体积5bv；解析条件为：50％乙醇溶液，上样流速0.5ml/min，上样体积2.5bv，解吸后旋转蒸发干燥解吸液，收集固体得到纯化的抗氧化活性物质，提取量为7945.4mg/kg丑柑皮粉。

实施例2

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中：丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:22，乙醇水溶液的浓度为55wt％，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质，超声处理的温度为65℃，超声功率为500w，超声频率为30khz，超声时间为25min。最终抗氧化活性物质的提取量为7883.3mg/kg丑柑皮粉。

实施例3

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中：丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:15，乙醇水溶液的浓度为67wt％，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质，超声处理的温度为50℃，超声功率为300w，超声频率为25khz，超声时间为35min。最终抗氧化活性物质的提取量为7868.4mg/kg丑柑皮粉。

实施例4

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)的干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.6混合，然后置于-80℃的低温环境箱中冷冻12小时，然后向果皮施加35mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为10g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水；抗氧化活性物质的提取量为10653.2mg/kg丑柑皮粉。

实施例5

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)的干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.7混合，然后置于-60℃的低温环境箱中冷冻13小时，然后向果皮施加20mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为10g，将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水。最终抗氧化活性物质的提取量为10603.7mg/kg丑柑皮粉。

实施例6

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)的干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.3混合，然后置于-40℃的低温环境箱中冷冻14小时，然后向果皮施加40mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为8g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水。抗氧化活性物质提取量为10572.6mg/kg丑柑皮粉。

对比例1

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)的干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.3混合，然后置于-80℃的低温环境箱中冷冻12小时后迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水。

最终收集固体得到纯化的抗氧化活性物质的提取量为7872.6mg/kg丑柑皮粉。

对比例2

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)的干燥过程为：将丑柑的果皮置于-80℃的低温环境箱中冷冻12小时，然后向果皮施加35mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为10g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水。最终抗氧化活性物质的提取量为7953.2mg/kg丑柑皮粉。

实施例7

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(4)的分离纯化过程为：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到大豆球蛋白的蛋白质水分散液中20℃保持10小时，大豆球蛋白的分散浓度为2g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为1g/100ml，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，分散浓度为20g/100ml，保持时间不低于15小时，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得到纯化的抗氧化活性物质。提取量为5502.6mg/kg丑柑皮粉。

实施例8

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(4)的分离纯化过程为：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到大豆球蛋白的蛋白质水分散液中30℃保持4小时，大豆球蛋白分散液的浓度为1.5g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为0.8g/100ml，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，分散浓度为13g/100ml，保持时间10小时，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得到纯化的抗氧化活性物质。提取量为5476.1mg/kgmg/kg丑柑皮粉。

实施例9

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(4)的分离纯化过程为：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到乳酪蛋白的蛋白质水分散液中25℃保持，乳酪蛋白水分散液的浓度为1.8g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为0.2g/100ml，保持时间5小时，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，分散浓度为10g/100ml，保持时间4小时，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得到纯化的抗氧化活性物质。提取量为5495.2mg/kg丑柑皮粉。

实施例10

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，包括以下步骤：

(1)取新鲜丑柑的果皮洗净后干燥，然后粉碎得到丑柑皮粉，储藏于-4℃冰箱中备用，其中干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.6混合，然后置于-80℃的低温环境箱中冷冻12小时，然后向果皮施加35mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为10g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水；

(2)将丑柑皮粉分散到乙醇水溶液中得到混合体系，丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:20，乙醇水溶液的浓度为60.5wt％，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质，超声处理的温度为62℃，超声功率为200w，超声频率为25khz，超声时间为33min；

(3)提取后离心分离混合体系，保留上清液并在30℃旋转蒸发得到含粗成分的抗氧化活性物质，旋转蒸发速率为45rpm/min；

(4)将含粗成分的抗氧化活性物质经以下过程分离纯化：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到大豆球蛋白的蛋白质水分散液中20℃保持10小时，大豆球蛋白的分散浓度为2g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为1g/100ml，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，分散浓度为20g/100ml，保持时间不低于15小时，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得纯化的抗氧化活性物质，提取量为6595.4mg/kg丑柑皮粉。

实施例11

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，包括以下步骤：

(1)取新鲜丑柑的果皮洗净后干燥，然后粉碎得到丑柑皮粉，储藏于-4℃冰箱中备用，其中干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.7混合，然后置于-60℃的低温环境箱中冷冻13小时，然后向果皮施加20mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为10g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水；

(2)将丑柑皮粉分散到乙醇水溶液中得到混合体系，丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:20，乙醇水溶液的浓度为60.5wt％，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质，超声处理的温度为62℃，超声功率为200w，超声频率为25khz，超声时间为33min；

(3)提取后离心分离混合体系，保留上清液并在30℃旋转蒸发得到含粗成分的抗氧化活性物质，旋转蒸发速率为45rpm/min；

(4)将含粗成分的抗氧化活性物质经以下过程分离纯化：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到大豆球蛋白或乳酪蛋白的蛋白质水分散液中30℃保持4小时，蛋白质水分散液的浓度为1.5g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为0.8g/100ml，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，分散浓度为13g/100ml，保持时间10小时，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得纯化的抗氧化活性物质，提取量为6522.6mg/kg丑柑皮粉。

实施例12

一种从丑柑皮中提取抗氧化活性物质的方法，包括以下步骤：

(1)取新鲜丑柑的果皮洗净后干燥，然后粉碎得到丑柑皮粉，储藏于-4℃冰箱中备用，其中干燥过程为：将丑柑的果皮与水按质量比为1:0.3混合，然后置于-40℃的低温环境箱中冷冻14小时，然后向果皮施加40mpa的冲击载荷冲压丑柑果皮，冲击载荷的加速度为8g，然后将丑柑的果皮迅速移置冷冻干燥设备中冷冻干燥脱水；

(2)将丑柑皮粉分散到乙醇水溶液中得到混合体系，丑柑皮粉与乙醇水溶液的料液比为1:20，乙醇水溶液的浓度为60.5wt％，向混合体系中施加超声振荡处理提取抗氧化活性物质，超声处理的温度为62℃，超声功率为200w，超声频率为25khz，超声时间为33min；

(3)提取后离心分离混合体系，保留上清液并在30℃旋转蒸发得到含粗成分的抗氧化活性物质，旋转蒸发速率为45rpm/min；

(4)将含粗成分的抗氧化活性物质经以下过程分离纯化：将含粗成分的抗氧化活性物质分散到大豆球蛋白或乳酪蛋白的蛋白质水分散液中25℃保持，蛋白质水分散液的浓度为1.8g/100ml，粗成分的抗氧化活性物质的分散浓度为0.2g/100ml，保持时间5小时，然后真空干燥脱水得到固形物，将固形物分散到丙酮中保持，分散浓度为10g/100ml，保持时间4小时，然后离心分离得到丙酮上清液，蒸发干燥丙酮上清液得到纯化的抗氧化活性物质，提取量为6504.8mg/kg丑柑皮粉。

性能测试

1、抗氧化活性物质中植物多酚的gae表示

采用福林-酚试剂法，以没食子酸为基准物测定抗氧化活性物质中的植物多酚含量，以没食子酸抗氧化活性当量gae表示，即1g样品的多酚含量相当于没食子酸的总酚含量的mg数。

(1)标准曲线绘制

准确称取0.01g没食子酸粉末，用蒸馏水溶解并定容至100ml，得到浓度为100μg/ml的没食子酸标准溶液。准备干燥洁净的25ml试管，用移液管准确移取0ml、0.25ml、0.50ml、0.75ml、1.00ml、1.25ml、1.50ml没食子酸标准溶液于试管中。用移液枪分别加入3.0ml的福林-酚试剂，摇匀静置30s。再用移液枪分别加入6.0ml12％na2co3溶液，最后加蒸馏水摇匀定容至25ml，在室温下避光放置2h，在760nm波长处测定吸光度(以0样作为空白)。重复第二个步骤两次，三次平行试验取平均值。没食子酸(μg)作为横坐标，吸光度作为纵坐标，绘制得到标准曲线，见附图1所示。

(2)样品测试

称取0.08g的各实施例所得纯化的抗氧化活性物质样品，加入100g无水乙醇，配制为浓度为800ppm的样品提取物，取出1.0ml此浓度的样品提取物，加入试管中，再加入3.0ml的福林-酚试剂，摇匀静置30s后加入6.0ml12％na2co3溶液，摇匀定容至25ml，在25℃下避光放置2h，在760nm波长处测定吸光度。

各实施例抗氧化活性物质的没食子酸抗氧化活性当量gae见表1所示。

表1各实施例中抗氧化活性物质的gae值(没食子酸mg/g抗氧化活性物质)

2、抗氧化能力测试

参考文献“柑橘的抗氧化活性研究”(黄莉娟等，现代食品科技[j]，2012年第4期：399-401页)中的抗氧化能力测试，以各实施例所得纯化的抗氧化活性物质的半数抑制浓度表示，见表2所示。

表2各实施例的抗氧化活性物质的鲁米诺-naclo体系的半数抑制浓度ic50(mg/ml)