一种高效循环脉冲超声波辅助制备生姜提取物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效循环脉冲超声波辅助制备生姜提取物的方法，利用循环脉冲超声波对生姜的浸提过程过程进行辅助处理，通过调节超声波频率、功率、工作时间和脉冲时间等对生姜浸提进行调控。结果表明体外循环脉冲超声辅助浸提与溶媒浸提得到的生姜提取物相比，其理化指标均有大幅提高，且体外循环脉冲超声波辅助浸提时间缩短4/5，溶剂使用量减少30%。本发明在不改变生姜浸提液制备基本工艺的基础上，施加体外循环脉冲超声波辅助措施，提高了生姜利用率，缩短了提取时间，节约了提取溶剂的使用量，具有很高的经济、社会和环境效益。
【专利说明】一种高效循环脉冲超声波辅助制备生姜提取物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高效循环脉冲超声波辅助制备生姜提取物的方法，属于现代食品加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]姜为姜科植物的根状茎，具有温中散寒、驱风止痛等作用，主要有效成分是姜辣素及挥发油。其中姜辣素不仅是生姜特征性风味的主要呈味物质，也是生姜呈多种药理作用的主要功能因子。目前，姜主要用于食品领域的饮料、无醇清凉饮料、焙烤食品、特殊甜酒及姜啤酒、姜酒等酒类的加香、调味，是天然的食品香料。现有的料酒制备工艺一般是将切片后的姜用食用酒精或酒浸泡，经过滤后得到的姜汁与食用酒精、黄酒及其它香辛料混合制得，但是这种工艺并不能充分提取姜中的有效成分，利用率较低。
[0003]超声波是一种震动频率高于20KHz的声波，它依靠机械振动和稳态空化效应使传质边界层减薄，可使物质进入振动状态，并使粒子运动加速，加快了质量传递作用。超声作用于化学反应主要是来源于超声的空化现象，它能使某一区域形成局部暂时的负压区，产生空穴或气泡，并以高压、高温、强冲击波和射流等形式释放出能量。随着人们对超声作用的深入研究，超声波由其穿透力强，能量大，设备简便无污染等特点，被广泛的运用到食品行业。
[0004]鉴于高强度超声波对于动植物细胞有损害作用，能够破碎细胞，高强度超声波已被用于细胞破碎和植物提取。
[0005]耿敬章等(2010)研究了超声波中药处理机用于橘皮中橙皮苷的提取工艺条件，结果表明超声波频率是影响橙皮苷提取率的最主要因素，其最佳工艺条件为:超声波频率为低频(25.5kHz)，60%乙醇，pH值11，提取温度75°C，料液比1:35 (s/mL)。在此条件下，橙皮苷的提取率为4.7%。
[0006]魏文志等(2012) D-600超声波细胞粉碎机研究了冻融辅助超声波在小球藻多糖中的应用，结果表明冻融辅助超声波小球藻多糖的提取率为5.918%，要好于采用热水结合超声波小球藻粗多糖最高得率4.480%的方法，说明反复冻融能使细胞破裂更加彻底，多糖溶出增加。
[0007]徐椿慧等(2013)以超声波-微波协同萃取法提取海藻粉中海藻油，通过微波功率、超声波功率、提取温度、提取时间、料液比对提取率的影响研究，说明超声波-微波协同萃取法可缩短提取时间，提高溶剂利用率而减少溶剂用量，提高提取率。
[0008]游凤等(2014)等对比了常规浸提、超声浸提和超声波辅助减压提取三者对枣皮多酚提取效果的影响，结果表明超声波辅助减压能明显缩短提取时间的同时又能显著提高枣皮多酚得率，并且这种方法提取的枣皮多酚活性较其它两种方法高。
[0009]综上所述，超声波已被用于植物性成分的提取，但是多集中于超声波清洗器和超声波细胞粉碎仪，处理量较小，工业化困难。
[0010]而且，目前在酿酒工业上多使用超声波对酒精饮料进行陈化，如莫瑞深(2007)等用超声波清洗器对黄酒陈化作用进行了研究，利用工作频率23kHz，功率为IOOW的超声波处理机对新酒进行处理，与传统陈化三年黄酒进行理化分析比较发现，用超声波处理后酒的酸度有所增加，酯含量比未处理黄酒有所提高，一些主要醇、醛、酯与传统陈化黄酒中的相近；李卉等(2007)采用SK台式超声波处理机对葡萄酒经一定频率的超声波处理一段时间后，经感官品评结果表明，处理后的酒样色泽鲜亮，酒体澄清，酸味适度，有令人愉快的整体感觉；相比于自然陈化，虽可以大大缩短陈化时间，提高了酿酒效率，但也多是处于实验室研究阶段，处理量较小。
[0011]随着料酒市场需求的不断扩大，传统的料酒生产方法受诸多因素的影响，如香辛料提取率效率低、溶剂用量大、萃取时间长等缺点，已越来越难以满足需求，严重阻碍了黄酒的产量，这对于生产厂家也是一种巨大的损失。因此，寻找一种高效、节能环保的料酒规模化生产方法将对料酒行业的发展产生巨大的推动作用。
【发明内容】
[0012]本发明要解决的技术问题是提供一种高效循环脉冲超声波辅助制备生姜提取物的方法，以食用酒精为提取剂，通过超声波发生设备对生姜料液进行循环脉冲超声波处理，缩短了提取时间，提高了生姜萃取效率并减少了提取剂的用量。
[0013]本发明的具体实施步骤为:将新鲜生姜依次经过去清洗、浙干、去皮之后，切成IcmX IcmX Icm大小的丁，备用；然后将生姜丁加入一定比例的水，于高速组织捣碎机中打浆破壁；接着按照一定料液比，添加乙醇:先将95%的乙醇配制成特定浓度的乙醇溶液，然后将乙醇溶液加入已破壁的姜液中于循环脉冲超声波系统中进行提取，恒温浸提一定时间，过滤，得生姜提取物。
[0014]所述的乙醇浓度为60%-75% (v/v)，料液比为1:3?1:8 (g/mL)。
[0015]所述的恒温温度为40°C -50°C。
[0016]所述超声波发生器外接于浸提罐，与离心泵、浸提罐一起构成外循环超声系统，超声波发生器直接对经过的料液进行超声处理。
[0017]所述超声波工作方式为:工作时间为3-12s，间隔时间为3_8s ;超声波工作频率为30-40KHz，功率为 500-600W。
[0018]所述的离心方式为:离心转速5000r/min,处理时间为lOmin。
[0019]与现有技术相比，本发明技术效果包括:本工艺所需时间短，仅为传统溶媒法的1/5 ;而且乙醇用量少，为传统溶媒法的70% ;提取效率为传统溶媒法的2倍。本工艺的使用可减少设备使用，节约占地面积，能耗低；此外，该法不仅充分提取了生姜中的主要特征风味物质_姜辣素，还提闻了生姜中其它物质的提取率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明使用的超声波浸提设备。
[0021]I浸提罐2离心泵3超声波发生器
【具体实施方式】
[0022]以下结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0023]实施例1
[0024]本实施例包括以下步骤:
[0025]I)将新鲜生姜依次经过去清洗、浙干、去皮之后，切成IcmX IcmX Icm大小的丁，备用。
[0026]2)然后将生姜丁加入一定比例的水，于高速组织捣碎机中打浆破壁。
[0027]3)接着按照1:3料液比，添加70%乙醇(v/v):先将95% (v/v)的乙醇配制成70%乙醇溶液(v/v)。
[0028]4)添加70%乙醇后，于体外循环脉冲超声波系统中进行提取:工作时间为3-12s，间隔时间为5s ;超声波工作频率为40KHz，功率为600W，温度为50°C，浸提时间为60min。
[0029]5)浸提结束后进行离心:离心转速5000r/min，处理时间为lOmin，得到生姜提取物。
[0030]实施例2
[0031]本实施例包括以下步骤:
[0032]I)将新鲜生姜依次经过去清洗、浙干、去皮之后，切成IcmX IcmX Icm大小的丁，备用。
[0033]2)然后将生姜丁加入一定比例的水，于高速组织捣碎机中打浆破壁。
[0034]3)接着按照1:5料液比,添加60%乙醇(v/v):先将95% (v/v)的乙醇配制成60%乙醇溶液(v/v)。
[0035]4)添加65%乙醇后，于体外循环脉冲超声波系统中进行提取:工作时间为3-12s，间隔时间为5s ;超声波工作频率为40KHz，功率为500W，温度为50°C，浸提时间为40min。
[0036]5)浸提结束后进行离心:离心转速5000r/min，处理时间为lOmin，得到生姜提取物。
[0037]实施例3
[0038]本实施例包括以下步骤:
[0039]I)将新鲜生姜依次经过去清洗、浙干、去皮之后，切成IcmX IcmX Icm大小的丁，备用。
[0040]2)然后将生姜丁加入一定比例的水，于高速组织捣碎机中打浆破壁。
[0041]3)接着按照1:4料液比,添加75%乙醇(v/v):先将95% (v/v)的乙醇配制成75%乙醇溶液(v/v)。
[0042]4)添加70%乙醇后，于体外循环脉冲超声波系统中进行提取:工作时间为3-12s，间隔时间为5s ;超声波工作频率为40KHz，功率为500W，温度为50°C，浸提时间为50min。
[0043]5)浸提结束后进行离心:离心转速5000r/min，处理时间为lOmin，得到生姜提取物。
[0044]实施例4
[0045]实施例1，2，3获得的生姜提取物成分类似，对实施例1得到的生姜提取物进行氨基酸、挥发油、姜辣素和姜黄素等含量检测，并将所得结果与常规溶媒法在相同的条件下提取所得提取液的检测结果作对比，对比结果如下:[0046](I)体外循环脉冲超声波辅助浸提与溶媒法浸提后的氨基酸含量:
[0047]
【权利要求】
1.一种高效循环脉冲超声波辅助制备生姜提取物的方法，其特征在于按照以下方法进行: 1)原料的处理:以新鲜生姜为原料，将原料依次经过去清洗、浙干、去皮之后，切成IcmX IcmX Icm大小的丁，然后备用； 2)生姜的破碎:将步骤I)制备的生姜丁加水于高速组织捣碎机中打浆破壁； 3)按照1:3?1:8的料液比，添加60%-75%的乙醇:先将95%的乙醇配制成60-75%的乙醇溶液，然后将乙醇溶液放入循环脉冲超声波系统中进行提取，在40°C -50°C温度下浸提，然后过滤，得生姜提取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述超声波发生器外接于浸提罐，与离心泵、浸提罐一起构成外循环超声系统，超声波发生器直接对经过的料液进行超声处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:用于连接超声波发生器、离心泵、浸提罐之间的管径为65-100mm，超声波发生器对料液处理量为10_30m3/h。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:超声波设置参数为:工作时间为3-12s，间隔时间为3-8s ;超声波工作频率为30-40KHz，功率为500-600W。
5.一种浸提设备，其特征在于包括声波发生器、浸提罐及离心泵，所述超声波发生器、离心泵、浸提罐之间通过管径为65-100_的不锈钢管连接，超声波发生器设置于离心泵与浸提罐中间，位于发酵外体上。
6.权利要求5所述的方法，其特征在于所述不锈钢管通过平行或缠绕的方式设置于浸提外体。
【文档编号】A23L1/221GK103907877SQ201410129624
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】毛健, 苏蓝田, 孟祥勇, 姬中伟 申请人:江南大学