钙敏感的果胶的提取方法

文档序号:10475253阅读:777来源:国知局
钙敏感的果胶的提取方法
【专利摘要】本发明描述了一种用于从含有果胶的起始原料提取钙敏感的果胶的方法,所述方法包括:第一步酸提取,其中使用酸性溶液对所述起始原料进行提取,所述酸性溶液提取第一提取物、剩下第一残余物,其中所述第一提取物包含钙耐受的果胶;任选的第二步,其中对所述第一残余物进行至少一次洗涤,从而产生第二残余物和第二提取物;第三步第二提取,其中使用第三溶液对所述第二残余物进行所述第二提取,所述第三溶液提取第三提取物、剩下第三残余物,其中所述第三提取物包含钙敏感的果胶;并且其中所述第三溶液的pH高于所述酸性溶液的pH。本发明还描述了通过所述方法得到的果胶产品以及所述产品用于稳定饮料和/或构造酸化的乳制品的用途。
【专利说明】
钙敏感的果胶的提取方法
技术领域
[0001] 本发明涉及从含有果胶的起始原料提取钙敏感的果胶的方法。本发明还涉及在该 方法中得到的果胶的用途。
【背景技术】
[0002] 果胶是食品工业中的一种常用添加剂。它可用作例如稳定剂、增稠剂和胶凝剂,例 如在果酱和其它基于水果的产品中以及在基于酸奶的产品(诸如酸乳)中。果胶在食品工业 中还具有其它用途,例如用作脂肪替代物。
[0003] 果胶是通常以不溶于水的亲本果胶物质(原果胶)的形式存在于绿色陆生植物(诸 如水果和蔬菜)的初生细胞壁和胞间层中的一种结构多糖。商业的果胶产品的主要来源是 柑橘皮和苹果渣,其中原果胶占干物质的10-40重量%。
[0004] 果胶是从原果胶的受限水解产生的水溶性化合物的通用命名。尚未完全理解原果 胶的确切性质。但是,普遍认识到,原果胶是一种复杂结构,其中果胶通过共价键、氢键和/ 或离子相互作用连接至其它细胞壁组分诸如纤维素、细胞壁蛋白和半纤维素。
[0005] 果胶包含插入有鼠李糖聚半乳糖醛酸主链(重复的二糖a-(l-4)_D-半乳糖醛酸_ a-(l-2)-L-鼠李糖的聚合物)的直链聚半乳糖醛酸链(a-(l-4)-连接的-D-半乳糖醛酸的聚 合物),它经常具有与L-鼠李糖的0-3或0-4位置连接的聚合阿拉伯半乳聚糖糖苷的侧链。聚 半乳糖醛酸序列可以具有与它们的0-2或0-3位置连接的D-木糖和D-芹菜糖糖苷,其也可以 被酯-连接的乙酰基取代。a-(l-4)-连接的D-半乳糖醛酸残基的长链通常被称作"光滑区 ±或",而高支化的鼠李糖聚半乳糖醛酸区域通常被称作"毛状区域"。
[0006] 果胶分子具有至多超过200 ,OOODa的分子量和超过1000个单元的聚合度。半乳糖 醛酸单元的一定比例的羧酸基团被甲基-酯化。在植物中,残余的羧基被植物组织中固有地 包含的钙、钾和镁的阳离子部分或完全中和。
[0007] "酯化度"(DE)是指果胶的半乳糖醛酸单元中所含的游离羧酸基团已经被甲基酯 化的程度。如果超过50%的羧基被酯化,那么得到的果胶被称作"高酯果胶"(简称"HE果 胶")。如果小于50 %的羧基被酯化,那么得到的果胶被称作"低酯果胶"(简称"LE果胶"或 "低甲氧基果胶")。如果果胶不含有任何酯化的基团或仅含有少量酯化的基团,它经常被称 作果胶酸。
[0008] 果胶的来源也在某种程度上决定了其它酯基是否存在于果胶结构中。在这方面, 已知的是,有些果胶包含乙酰基。在这里典型地,在C 2SC3上的羟基可以被乙酰化。作为示 例,糖用甜菜果胶在某种程度上在半乳糖醛酸残基的0-2和/或0-3处被乙酰化。
[0009] 果胶的结构、特别是酯化度决定了它的物理和/或化学特性。例如,果胶胶凝取决 于果胶的化学性质,特别是酯化度和聚合度。但是,另外,果胶胶凝也取决于果胶浓度和环 境条件如可溶性固体含量、pH和钙离子浓度。
[0010]已经常规地如下生产果胶:首先用热的弱酸性的水提取可溶性聚合物,然后将得 到的溶液过滤并浓缩,并在合适的PH用醇或金属盐使果胶沉淀。但是,这产生大量提取的果 胶级分,其显示出分子变异性且遵循钙离子和单独的果胶分子之间变化的相互作用,所述 果胶分子对钙离子和其它带电荷的颗粒具有变化的亲和力。所述大量提取的果胶产品包含 代表酯化度的宽分布的分子和非随机以及随机甲基酯化模式的分子。这会影响果胶的重要 性能参数,诸如凝胶的断裂强度、凝固温度曲线、与蛋白或阳离子的相互作用、和果胶在食 品制造应用中的溶解度。
[0011] W098/58968描述了一种用于制备单独的HE果胶级分的方法,所述级分与大量提取 的果胶相比具有改善的功能特征。在该方法中,在第一个处理周期中使用具有酸性PH的水 性提取溶液(其仅提取果胶内容物的一部分)提取含有HE果胶的起始原料。然后可以将经处 理的起始原料用其它提取介质提取另外至少一次,其中在第二个周期和可能的其它周期中 的提取介质的PH低于在紧邻的前一个处理周期中。因而,对于每个提取周期,pH变得越来越 低,并且提取溶液的酸性越来越高。该方法因而专注于具有狭窄甲基酯分布和高官能度的 果胶级分的选择性提取。
[0012] 但是,许多果胶应用需要同质的果胶级分,但是这会导致相对低的果胶收率和高 生产成本。
[0013] W000/39168描述了一种用于将果胶批料分离成具有不同特征的单独级分的方法。 在该文件中,考虑到它对多价阳离子(诸如钙离子)的敏感度,分离包含HE果胶的果胶批料。 这例如如下执行:用弱酸性溶液处理起始原料以便除去非钙敏感的果胶(NCSP)水性提取物 级分,此后将经处理的植物材料用比所述弱酸性溶液更强的水性酸溶液(即具有更低pH)处 理。由此,可以除去含有一些钙敏感的果胶(CSP)的级分。在第一个提取步骤中,如果pH在 2.5和3.0之间,要加入钙盐,以便维持钙敏感的果胶作为不溶物。
[0014] 第二级分是NCSP和CSP的混合物,且不是纯的级分。除去的CSP是弱CSP,因为更多 钙敏感的果胶级分的主要部分不是酸溶性的,且不会通过该方法提取。此外,用于提取CSP 级分的更强酸性条件的应用会将果胶解聚和脱酯化并在不利方向改变它的功能特性。
[0015] 但是,在工业中仍然需要从NCSP分离CSP的替代方法,特别如果这些方法导致高收 率和CSP相对于NCSP的高比率以及得到CSP作为天然产物,其仅仅最低限度地修饰例如通过 解聚和/或脱酯化,以及并非例如通过酶促修饰得到。
[0016] 此外,由于含有果胶的资源的有效应用,高提取收率以及改善的果胶官能度从环 境观点和可持续观点以及经济观点看都是有吸引力的。
[0017] 本发明的目的
[0018] 本发明的目的是提供一种用于提取或分离钙敏感的果胶的方法,其导致钙敏感的 果胶的高收率和高纯度。
【具体实施方式】
[0019] 该目的可以通过一种从含有果胶的起始原料提取钙敏感的果胶的方法实现,所述 方法包括:
[0020] a.第一步酸提取,其中使用酸性溶液对所述起始原料进行提取,所述酸性溶液提 取第一提取物、剩下第一残余物,其中所述第一提取物包含钙耐受的果胶;
[0021 ] b .任选地第二步,其中对所述第一残余物进行至少一次洗涤,从而产生第二残余 物和第二提取物;
[0022] c.第三步第二提取,其中使用第三溶液对所述第二残余物进行第二提取,所述第 三溶液提取第三提取物、剩下第三残余物,其中所述第三提取物包含钙敏感的果胶;并且其 中所述第三溶液的pH高于所述酸性溶液的pH。
[0023] 术语"果胶"意图指通过从植物材料分离果胶而得到的水溶形式的果胶物质。
[0024] "钙敏感性"是果胶的一种特性,其在钙离子的存在下导致果胶溶液的粘度的增 加。钙敏感性是对其它多价阳离子的敏感性的强指示剂,本发明也涵盖对这样的其它阳离 子(例如镁、铜、铁、锌、铝、锰和钡)的敏感性。
[0025] HE果胶产品中钙敏感的果胶的含量可被描述为"钙敏感的果胶比率"(CSP-比率或 CSPR),它是果胶产品中钙敏感的果胶的份数。因此,纯的钙敏感的果胶在理论上具有CSPR =1.0,具有50 %钙敏感的果胶的果胶具有CSPR = 0.5,且纯的钙耐受的果胶具有CSPR = 0。 [0026] 高纯度的钙敏感的果胶应理解为具有高CSPR值(即CSPR>0.75,诸如CSPR>0.8, 例如CSPR> 0.9)的果胶级分。
[0027] 果胶起始原料可以优选地得自柑橘类水果、苹果、糖用甜菜、向日葵头、蔬菜或来 自植物诸如苹果、糖用甜菜、胡萝卜、洋葱、桃、葡萄浆果、芒果、番石榴、笋瓜、南瓜、番茄、杏、 香蕉、菜豆、马铃薯、向日葵或柑橘类水果的废弃物。柑橘类水果的示例是来檬、柠檬、葡萄 柚、柑橘、红橘、柚子和橙子。
[0028] 为了得到果胶起始原料,根据水果和蔬菜的类型以本领域技术人员通常已知的方 式处理水果和蔬菜。这可以包括破碎或挤压所述材料以分离汁和油,随后用水洗涤几次以 除去可溶性固体如糖以及油和脂肪的残余物。可以将洗涤过的材料压榨并直接用于果胶提 取或干燥至超过85 %干物质以安全地运输或贮存。
[0029] 特别令人感兴趣的起始原料包括来自柑橘类水果的干果皮,其具有约85重量%或 更多的干物质含量,优选地呈最大2cm长度的碎片的形式,其如上所述在提取柑橘汁和精油 以后加工来自果汁工业的压榨过的果皮以后得到。这些材料均具有高含量的果胶物质(呈 不溶于水的原果胶的形式)。基于干物质的重量计,具有在20-35重量%范围内的可提取果 胶含量的柑橘皮是特别令人感兴趣的。
[0030] 在本发明的术语中,"钙耐受的果胶"应理解为类似于"非钙敏感的果胶"。
[0031] 在第一步中,用酸性溶液并在特定pH下执行酸提取,其与温度和时间组合导致大 多数钙耐受的果胶和一些钙敏感的果胶从果胶起始原料提取进溶液中。该酸溶液形成第一 提取物,使用如下面进一步描述的技术可以从所述第一提取物纯化钙耐受的果胶富集的级 分。所述第一步还剩下第一残余物,其为含有果胶的起始原料减去用酸性溶液提取的主要 包含钙耐受的果胶的级分。
[0032] 在一个实施方案中,所述酸性溶液的pH是1.5-2.5。
[0033] 在另一个实施方案中,所述酸性溶液的pH是2-2.5。
[0034]在该pH下,将从含有果胶的起始原料提取大量钙耐受的果胶,但是仅提取少量 CSPo
[0035] 为了进一步优化主要钙耐受的果胶的提取,相应地调节提取温度和提取时间。
[0036] 在一个实施方案中,所述酸提取的温度在15-KKTC之间。在另一个实施方案中,所 述酸提取在60-75 °C之间进行。
[0037] 在另一个实施方案中,所述酸提取进行0.5-10小时的时间段。在另一个实施方案 中,所述酸提取进行1-8小时。
[0038]待用于第一步中所述的酸提取中的提取溶液的量取决于例如待提取的含有果胶 的物质的来源和条件以及所述物质中的可提取果胶的含量。
[0039] 根据本发明,选择在每个提取步骤(其在轻轻搅拌含有果胶的物质的悬浮液的同 时进行)中的含有果胶的物质和提取溶液的量,使得所述悬浮液具有在1%至20重量%的范 围内(例如在2%至15重量%的范围内,诸如在2%至6%的范围内)的干物质含量。
[0040] 不同的溶液可以用于酸提取诸如有机酸或无机酸。有用的酸包括强或中等强无机 酸,例如但不限于盐酸、硫酸、亚硫酸、硝酸或磷酸。有机酸包括、但不限于甲酸、乙酸、丙酸、 柠檬酸、丙二酸、琥珀酸、酒石酸、草酸、乙醛酸、乳酸、甘油酸、马来酸、富马酸和苯甲酸。应 当理解,可以使用多种酸的混合物。
[0041] 第二步(第一个洗涤步骤)是任选的,且因而可以省略。但是,当在第一提取与第二 提取之间进行洗涤时,在第三步中实现甚至更高的钙敏感的果胶比率(CSPR)。
[0042]如果省略第二步,应当理解,酸提取之后是第二提取。因而,通过酸提取(第一步) 得到的第一残余物形成第二提取(第三步)的基础。
[0043]因而,本发明的目的也可以通过一种从含有果胶的起始原料提取钙敏感的果胶的 方法实现,所述方法包括:
[0044] a.第一步酸提取,其中使用酸性溶液对所述起始原料进行提取,所述酸性溶液提 取第一提取物、剩下第一残余物,其中所述第一提取物包含钙耐受的果胶;
[0045] b.另一个步骤第二提取,其中使用第二溶液对所述第一残余物进行第二提取,所 述第二溶液提取第二提取物、剩下第二残余物,其中所述第二提取物包含钙敏感的果胶;并 且其中所述第二溶液的PH高于所述酸性溶液的pH。
[0046] 在另一个实施方案中,在所述酸提取与所述第二提取之间执行至少一次第一洗 涤。
[0047] 在该第一洗涤步骤中,可以洗涤第一残余物以便除去酸性溶液剩余部分以及第一 提取物剩余部分。所述第一洗涤步骤除去酸性溶液剩余部分和提取的(或溶解的)钙耐受的 果胶,并从所述第一残余物提取另外一些果胶从而将它改变成第二残余物。从第一洗涤步 骤还得到包含洗涤溶液和酸性溶液剩余部分和另外提取的钙耐受的果胶的第二提取物。 [0048] 在第一洗涤步骤中,对第一残余物进行至少一次洗涤。因此应当理解,可以将第一 残余物洗涤一次,可以将第一残余物洗涤两次,或可以将第一残余物洗涤三次等,并且从一 个或多个洗涤过程剩下的所得到的残余物应当视作第二残余物。
[0049] 所述洗涤可以使用例如连续逆流洗涤或通过渗滤过程的洗涤来执行。所述洗涤可 以例如作为静止过滤器上的连续洗涤或作为逆流洗涤来执行。
[0050] 在一个实施方案中,将来自一次或多次洗涤的一个或多个溶液混合进第二提取物 中。在另一个实施方案中,将来自后续洗涤的一个或多个溶液保持单独作为第一份第二提 取物、第二份第二提取物、第三份第二提取物等,并可以分别从每份第二提取物分离果胶。
[0051] 所需洗涤次数取决于原始起始原料以及提取参数,像这样即pH、温度、溶液、提取 次数等。因此,应当相应地调节洗涤次数,以便确保除去痕量的酸性溶液以及在第一步中提 取的钙耐受的果胶。
[0052]待在第二步所述的洗涤中使用的洗涤溶液的量取决于含有果胶的物质的来源和 条件、洗涤溶液、酸提取溶液和所述物质中可提取果胶的含量。
[0053]在一个实施方案中,以5 :1至50 :1的洗涤溶液:干燥植物材料的比率执行所述洗 涤。这意味着,如果使用IOOkg干燥植物材料作为含有果胶的起始原料,将用500-5000kg洗 涤溶液洗涤它。
[0054]在另一个实施方案中,以约15:1的洗涤溶液:干燥植物材料的比率执行所述洗涤。
[0055] 在另一个实施方案中,所述至少一次洗涤中的至少一次用水执行。在另一个实施 方案中,所述至少一次洗涤中的至少一次用50-80°C之间的温度的水执行。
[0056] 作为另外一种选择,所述洗涤可以使用弱酸性的水或弱酸性的热水执行,所述弱 酸性的水或弱酸性的热水的pH高于在第一个提取步骤中使用的酸性溶液的pH。
[0057]所述第一洗涤步骤在特定pH下用溶液在一定温度下执行一定时间,这实现最佳洗 涤以便有效地除去剩余部分。如果包括该步骤,这会使要在第三步中得到的果胶级分(第三 提取物)具有高CSP纯度。
[0058] 在一个实施方案中,所述洗涤在20°C至90°C之间的温度下执行。在另一个实施方 案中,所述洗涤在65°C至75°C之间的温度下执行。
[0059] 在另一个实施方案中,所述洗涤执行15min至2小时之间。在另一个实施方案中,所 述洗涤执行30min和60min之间。
[0060] 第二提取用第三溶液并在一定pH下执行,其与温度和时间组合导致大量CSP从果 胶起始原料提取进溶液中。所述溶液从第二残余物提取CSP,产生第三残余物,该第三残余 物为第二残余物减去提取的果胶级分(其主要是CSP)。提取的果胶和第三溶液形成第三提 取物,使用如下面进一步描述的技术可以从所述第三提取物纯化CSP。
[0061] 如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。将从第一残余物提取CSP,剩下第二残余物,该第二残余物为第一残余物减去提 取的果胶级分(其主要是CSP)。提取的果胶和第二溶液形成第二提取物,使用如下面进一步 描述的技术可以从所述第二提取物纯化CSP。
[0062] 已经令人惊讶地发现,在酸提取之后安排第二提取会导致除了酸提取的果胶级分 以外显著额外量的果胶的释放。如果省略第一洗涤步骤,第三提取物或第二提取物中的果 胶就化学特征以及功能性果胶特性而言显著不同于第一级分。酸提取似乎会除去果胶物质 并获得对更多Ca-反应性的果胶级分的提取,所述果胶级分不可通过仅仅使用单次酸提取 或继续使用酸提取来提取。
[0063]为了得到高收率和高纯度的CSP级分,重要的是,第三溶液的pH高于在第一提取步 骤中使用的酸性溶液的pH。因而,在第二提取中的pH高于在酸提取中的pH。
[0064] 如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。第二溶液的PH高于在第一个提取步骤中使用的酸性溶液的pH。因而,在第二提取 中的pH高于在酸提取中的pH。
[0065] 在一个实施方案中,所述第三溶液的pH是2.5-7。
[0066]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液的pH是2.5-7。
[0067]在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是2.5-6.9,所述第三溶液是弱酸性溶 液。
[0068]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液的pH是2.5-6.9,所述第二溶液是弱酸性溶液。
[0069]在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是2.5-4,所述第三溶液是弱酸性溶液。 [0070]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液的pH是2.5-4,所述第二溶液是弱酸性溶液。
[0071]在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是4-6,所述第三溶液是弱酸性溶液。 [0072]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液的pH是4-6,所述第二溶液是弱酸性溶液。
[0073]在另一个实施方案中,所述第三溶液包含以下中的一种或多种:部分中和的无机 酸的盐如多磷酸盐、硼酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、膦酸盐、碳酸氢盐、硫酸氢盐、沸石、阳离子 有机树脂、部分中和的有机酸的盐或多羧酸盐诸如酒石酸盐、柠檬酸盐、草酸盐、葡萄糖酸 盐、EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)、NTA(次氮基三乙酸盐)、咪唑和衍生 物。
[0074]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液包含以下中的一种或多种:部分中和的无机酸的盐如多磷酸盐、硼 酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、膦酸盐、碳酸氢盐、硫酸氢盐、沸石、阳离子有机树脂,部分中和的 有机酸的盐或多羧酸盐诸如酒石酸盐、柠檬酸盐、草酸盐、葡萄糖酸盐、EDTA(乙二胺四乙 酸)、DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)、NTA(次氮基三乙酸盐)、咪唑和衍生物。
[0075]在另一种方法中,所述第三溶液是形成螯合物的溶液。因此应当理解,所述第三溶 液包含螯合剂且因而具有螯合功能,即能够与二价或多价阳离子形成一种或多种复合物。 [0076]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液是形成螯合物的溶液。
[0077] 因此,所述二价或多价阳离子被用于第二提取的螯合剂结合,且将CSP维持可溶。 因而,提取较高份数的CSP,从而产生较高的CSP收率。令人惊讶地发现,所述酸提取似乎会 除去果胶物质并获得螯合剂对更多Ca-反应性的果胶级分的提取。单独的螯合剂是不够的。
[0078] 在一个实施方案中,形成螯合物的溶液包含以下中的一种或多种:多磷酸盐、柠檬 酸或其盐、草酸或其盐、磷酸或其盐、部分中和的二价或多价有机酸的盐如EDTA、CDTA、 DTPA、NTA、咪唑、碳酸或阳离子型离子交换树脂。
[0079]在一个实施方案中,所述第三溶液的pH是7-14。在另一个实施方案中,所述第三溶 液的pH是7.1-14(碱溶液)。在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是8-12(碱溶液)。在另 一个实施方案中,所述第三溶液的pH是4-12。在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是8-1〇(碱溶液)。在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是10-12(碱溶液)。
[0080] 如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液的pH是7-14。在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是7.1-14 (碱溶液)。在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是8-12(碱溶液)。在另一个实施方案 中,所述第三溶液的pH是4-12。在另一个实施方案中,所述第三溶液的pH是8-10(碱溶液)。 在另一个实施方案中,所述第三溶液的PH是10-12(碱溶液)。
[0081] 取决于总提取条件,与在较高PH下的提取相比,较低的碱性pH范围例如pH 8-10导 致提取的果胶的更少解聚和脱酯化。
[0082]在另一个实施方案中,所述第三溶液包含一种或多种含有单价或二价阳离子的碱 或碱性盐。它们的示例是碳酸盐、碳酸氢盐以及锂、钠、钾、铵、钙和镁的氢氧化物。
[0083]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。所述第二溶液包含一种或多种含有单价或二价阳离子的碱或碱性盐。
[0084] 为了进一步优化CSP的提取,可以调节提取温度和提取时间。
[0085] 在一个实施方案中,所述第二提取进行0.5-5小时的时间段。
[0086] 在一个实施方案中,所述第二提取的温度是在0-100°C之间。在另一个实施方案 中,所述第二提取的温度是在65-75°C之间。在另一个实施方案中,所述温度是在20-65°C之 间。
[0087]在一个实施方案中,当使用碱性提取时,即在所述第三溶液的pH高于7的情况下, 所述碱性提取的温度在0-75Γ之间。在另一个实施方案中,所述碱性提取的温度在0-25Γ 之间或在20-50 °C之间。
[0088]如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。在一个实施方案中,当使用碱性提取时,即在所述第二溶液的PH高于7的情况下, 所述碱性提取的温度是在0-75Γ之间。在另一个实施方案中,所述碱性提取的温度是在0-25 °C之间或在20-50 °C之间。
[0089] 在另一个实施方案中,所述方法包括第四步,其中对所述第三残余物进行至少一 次洗涤,从而产生第四提取物和第四残余物。
[0090] 如果省略第一洗涤,第二提取将紧跟着酸提取,且如本文中所述的第三溶液将是 第二溶液。对所述第二残余物进行至少一次洗涤,从而产生第三提取物和第三残余物。
[0091] 因此,洗涤所述残余物以便除去粘附于第三残余物的CSP的剩余部分(如果省略第 一洗涤,是第二残余物)。洗涤溶液至少在某种程度上从第一残余物提取组分。第四步从第 三残余物除去CSP的残余部分,将它变成第四残余物。从第四步进一步得到第四提取物,其 包含洗涤溶液和第三溶液的残余部分和提取的CSP。
[0092] 在第四步(第二洗涤)中,对第三残余物进行至少一次洗涤。因此应当理解,可以将 第三残余物洗涤一次,可以将第三残余物洗涤两次,可以将第三残余物洗涤三次等,并且从 一个或多个洗涤过程剩下的得到的残余物应当视作第四残余物。所述洗涤可以使用例如连 续逆流洗涤或通过渗滤过程的洗涤来执行。
[0093] 在一个实施方案中,将来自一次或多次洗涤的一个或多个溶液混合进第四提取物 中。在另一个实施方案中,将来自后续洗涤的一个或多个溶液保持单独作为第一份第四提 取物、第二份第四提取物、第三份第四提取物等,并可以单独从每份第四提取物分离CSP。
[0094] 所需洗涤次数取决于原始起始原料以及提取参数,像这样即PH、温度、溶液、提取 次数等。因此,应当调节洗涤次数,以便确保从第三残余物除去CSP的剩余部分。
[0095] 待在第四步中使用的洗涤溶液的量取决于含有果胶的物质的来源和条件、第三溶 液、洗涤溶液和所述物质中可提取果胶的含量。
[0096]在一个实施方案中,以5 :1至50 :1的洗涤溶液:干燥植物材料的比率执行所述洗 涤。这意味着,如果使用IOOkg干燥植物材料作为含有果胶的起始原料,将用500-5000kg洗 涤溶液洗涤它。
[0097]在另一个实施方案中,以约15:1的洗涤溶液:干燥植物材料的比率执行所述洗涤。
[0098] 在另一个实施方案中,所述至少一次洗涤中的至少一次用水执行。
[0099] 作为另外一种选择,所述洗涤可以使用弱酸性水或碱性水执行,所述弱酸性水或 碱性水的PH高于在第一提取步骤中使用的酸性溶液的pH,但是不高于所述第三溶液的pH。
[0100] 所述第四步在一定pH下用溶液在一定温度下执行一定时间,这实现最佳洗涤以便 有效地除去剩余部分。
[0101] 在一个实施方案中,所述洗涤在(TC至80°C之间的温度执行。在另一个实施方案 中,所述洗涤在〇°C至20°C之间的温度执行。在另一个实施方案中,所述洗涤在50°C至80°C 之间的温度执行。
[0102] 在另一个实施方案中,所述洗涤执行IOmin至2小时之间。
[0103] 在另一个实施方案中,所述洗涤执行30min和90min之间。
[0104] 在另一个实施方案中,将两种或更多种提取物混合,从而形成混合的提取物。因 此,最终的混合的提取物中的钙耐受的果胶和/或CSP的量较高,所以,最后得到的收率将较 高,以及纯化一种提取物(而不是两种或更多种)的工作负荷将较低。
[0105] 在一个实施方案中,所述混合的提取物包含钙耐受的果胶或CSP。在另一个实施方 案中,所述混合的提取物是两种混合的提取物:主要包含钙耐受的果胶的第一种混合的提 取物,和主要包含CSP的第二种混合的提取物。
[0106] 因而,在一个实施方案中,将所述第三提取物和所述第四提取物混合,从而形成第 五提取物。
[0107] 在另一个实施方案中,将所述第一提取物和所述第二提取物混合,从而形成第六 提取物。
[0108] 在另一个实施方案中,将所述第一提取物、所述第二提取物、所述第三提取物和所 述第四提取物混合,从而形成第七提取物。
[0109] 在另一个实施方案中,通过过滤、湿法筛分、倾析或离心,将所述第一提取物与所 述第一残余物分离,将所述第二提取物与所述第二残余物分离,将所述第三提取物与所述 第三残余物分离,和/或将所述第四提取物与所述第四残余物分离。
[0110] 所述分离过程通过本领域技术人员普遍已知的技术来执行,且因此可以由这些本 领域技术人员使用他们的普通一般知识来执行。所述分离在所述方法的单独步骤之间执 行,在从提取物分离果胶之前,或在所述方法的其它步骤中使用所述残余物。
[0111] 在另一种方法中,已经对所述起始原料进行预处理。
[0112] 通过研磨干燥的果皮或通过在水性果皮悬浮液中切碎所述物质,可以执行所述预 处理以便改变原料的粒度分布。
[0113] 在另一种方法中,所述起始原料是呈新鲜的、冷冻的或干燥的状态。
[0114] 借助于任何常规干燥设备诸如干燥箱、带式干燥器、转鼓式干燥器或流化床干燥 器,可以进行所述物质的干燥足以得到所述物质中至少80重量%的干物质含量的时间段。 在一个实施方案中,所述物质中的干物质含量是至少90重量%。所述干燥在从环境温度至 100°C以上范围内的温度下进行最多36小时的时间段。在一个实施方案中,所述干燥在从40 °(:至100°(:范围内的温度下进行最多36小时的时间段。在一个实施方案中,所述干燥可以在 低于大气压的压力下进行,因此可以使用相对较低的干燥温度或相对较短的干燥时间段, 从而产生更温和的处理。
[0115]在另一种方法中,通过离心、过滤、离子交换、浓缩、沉淀、洗涤、压榨、干燥和研磨, 从所述第一提取物、所述第二提取物、所述第三提取物、所述第四提取物、所述第五提取物、 所述第六提取物和/或所述第七提取物进一步纯化果胶。
[0116]通过任何方便的方法,可以从单一提取物或混合的提取物回收提取的果胶。
[0117]所有这些方法可以以本领域技术人员已知的方式执行。
[0118] 在另一种方法中,使用2-丙醇执行所述沉淀。
[0119] 可以用任何溶液执行果胶的沉淀,所述溶液是水可混溶的,且果胶在其中是基本 上不溶的。通过任何方便的方法,例如通过倾析、离心或过滤,将沉淀的果胶与液体分离,然 后可以将沉淀物压榨和在过滤器上洗涤以除去可溶性的盐和杂质。最后,可以将果胶干燥 并任选地在使用之前碾磨。
[0120] 用2-丙醇或其它替代溶液从提取物沉淀果胶可以先于例如通过膜过滤或通过在 减压下蒸发对果胶的浓缩。
[0121]用于沉淀果胶的替代溶液可以是一元醇,例如甲醇、乙醇、叔丁醇、仲丁醇、正丁 醇、叔戊醇、新戊醇、仲戊醇或二乙基原醇;二元醇例如乙二醇、丙二醇或四亚甲基二醇;酮, 例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮或甲基叔丁基酮;或乙二醇醚,例如二乙二醇单甲基 醚、乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚或三甘醇二甲基醚。两种或更多种这样的溶液的混 合物也可以用于沉淀果胶。
[0122] 本发明此外描述了通过上述方法得到的/可得到的果胶级分,其中所述钙敏感的 果胶比率(CSPR)大于0.75。在另一个实施方案中,所述钙敏感的果胶比率(CSPR)大于0.80。 在另一个实施方案中,所述钙敏感的果胶比率(CSPR)大于0.85。在另一个实施方案中,所述 钙敏感的果胶比率(CSPR)大于0.9。
[0123] 在另一个实施方案中,描述了一种果胶级分,其中所述酯化度(DE)大于50%。在另 一个实施方案中,所述酯化度(DE)大于55%。在另一个实施方案中,所述酯化度(DE)大于 60%。在另一个实施方案中,所述酯化度(DE)大于65%。
[0124] 在一个实施方案中,所述CSPR大于0.75且所述DE大于50%。
[0125] 在另一个实施方案中,所述CSPR大于0.8且所述DE大于50%。
[0126] 在另一个实施方案中,所述CSPR大于0.9且所述DE大于50%。
[0127] 在另一个实施方案中,所述CSPR大于0.75且所述DE大于60%。
[0128] 在另一个实施方案中,所述CSPR大于0.8且所述DE大于60%。
[0129] 在另一个实施方案中,所述CSPR大于0.9且所述DE大于60%。
[0130] 通过所述方法得到的这种果胶级分(即在不同步骤中得到的提取物)包括具有不 同特性的果胶级分,诸如主要包含钙耐受的果胶的级分和主要包含CSP的级分。因而,所述 提取物具有不同的CSPR水平。
[0131] 从所述方法可能得到包含高水平的CSP且因而具有高CSPR的提取物。此外,由于这 种方法在没有添加酶的情况下且在合理条件下执行,果胶仅仅稍微脱酯化和解聚。因而可 以得到一种特定的果胶级分。
[0132] 此外本发明描述了通过上述方法得到的果胶的用途,其中所述果胶用于稳定饮料 和用于构造酸化的乳制品。
[0133] 此外,描述了一种用途,其中所述饮料是酸化乳或稀释的果汁。
[0134] 在一个实施方案中,将主要包含CSP(即具有高于0.75的CSPR)的果胶级分用于此 目的。
[0135] 在一个实施方案中,所述酸化乳产品选自例如具有3.5-5的pH的酸化乳产品,诸如 酸化乳、饮用酸乳和含有水果的酸乳。
[0136] 所述酸化乳产品包括通过如下酸化得到的乳产品:通过用活的产酸细菌发酵,或 者通过添加果汁或食品酸味剂。
[0137] 此外,描述了一种用途,其中所述果胶用作乳制甜食中的稳定剂。
[0138] 此外本发明描述了通过上述方法得到的果胶的用途,其中所述果胶用作膳食纤 维、用作胶凝剂和/或用作蛋白结合剂。将主要包含CSP(即具有高于0.75的CSPR)的果胶级 分用于此目的。
[0139] 所述果胶还可以用作可溶性纤维(任选地:作为Ca-盐)、营养物(Fe、Ca、Zn)的载 体、食品中的放射性核素的结合剂、常规低酯果胶或酰胺化果胶的前体、用于在食品工厂中 从生产用水回收蛋白的蛋白结合剂和废水工厂中的蛋白絮凝剂、包囊剂和染料结合剂。
[0140] 实施例
[0141]
[0142] 酯化度(DE)的确定
[0143] 根据在Food Chemical Codex,第三版,National Academic Press,Washington 1981,第216页中给出的操作,确定酯化度。
[0144] 将5g果胶样品近似至0.1 mg称量进250ml烧杯中,并加入100mL 60%2-丙醇水溶液 和5ml浓盐酸的混合物。在磁力搅拌器上搅拌10分钟。在减压下穿过经干燥的且预称重的 30ml粗玻璃过滤漏斗过滤。用6份15ml的HC1-60 % 2-丙醇混合物洗涤。然后用60 % 2-丙醇水 溶液(6-8份20ml)洗涤,直到滤液不含氯化物(用1.7g硝酸银在100mL蒸馏水中的溶液试 验)。最后用大约30ml 100%2_丙醇洗涤。在烘箱中在105°C干燥2 1A小时。在干燥器中冷 却。称重。
[0145] 使用20ml容量吸管将20.0 Oml 0.5N氢氧化钠移入烧杯中并与20.0 OmlO. 5N盐酸混 合,所述盐酸已经用20ml容量吸管转移。加入2滴酚酞溶液(将Ig酚酞溶解在100mL 96%乙 醇中)指示剂,并用〇. IN氢氧化钠滴定。记录体积Vo。
[0146] 将洗涤过并干燥过的果胶的1/10精确称量进250ml锥形瓶中,并用2ml96%乙醇润 湿。将烧瓶放在磁力搅拌器上并缓慢地加入100mL煮沸并冷却的去离子水。避免飞溅。搅拌 直到所有果胶完全溶解。加入5滴酚酞溶液并用0.1 N氢氧化钠滴定。将体积记录SV1 (以ml 为单位)。加入20.OOml 0.5N氢氧化钠,并剧烈摇动。将内容物静置15分钟,以便将酯基皂 化。加入20.0 OmlO. 5N盐酸并摇动直到粉红色消失。加入3滴酚酞溶液并用0.1 N氢氧化钠滴 定直到达到微弱的持久的粉红色,将需要的0.1 N氢氧化钠的体积记录为V2ml。
[0147] A 十f .0 :。
[0148] 特性粘度的确定
[0149] 通过将降低的粘度除以果胶浓度的函数外推至零浓度,确定特性粘度。在给定的 浓度下,降低的粘度是:
[0150] Hc-rjr fir
[0151 ]其中nc是果胶溶液的粘度,nr是溶剂(I %多磷酸钠水溶液,pH 4.75)的粘度。用玻 璃球在21. (TC在粘度计C(Haake,Gmbh)上测量粘度。
[0152] US SAG。的确定
[0153] 根据在Food Tech. 195913(9),第496-500页中描述的方法确定US SAG。。
[0154] CSP比率(CSPR)的确定
[0155] 在70°C下将2.OOg果胶溶解在大约90g去矿物质的水中。冷却至室温以后,通过在 搅拌过程中加入20重量%碳酸钠溶液,使pH增加至4.0。将去矿物质的水加至100.0 g总重量 并混合样品。
[0156] 在50ml离心螺旋帽试管中将15.OOg样品缓慢地混合进30.OOg 80重量%2-丙醇水 溶液中以沉淀果胶。在1小时的频繁摇动后,在以2800g离心20分钟后收集沉淀的物质,并倾 析离心液。向沉淀的物质中加入大约25ml 60重量%2_丙醇水溶液,并将它彻底混合。1小时 的频繁混合后,如上分离沉淀物。再次重复使用60重量%2_丙醇的洗涤,并在最终的分离以 后,将多余的液体用手挤压,并将挤压过的残余物转移至托盘和在通气的烘箱中在60°C干 燥过夜。将分离的果胶称重(a克),并通过在105°C干燥2 1A小时确定所述物质中的干物质 B 〇
[0157] 在50ml离心螺旋帽试管中加入25.OOg 60mM CaCl2在去矿物质的水中的溶液(含 有16重量%2-丙醇),并与25.00g制备的果胶样品混合。将混合物在IKAMTS2Sch?tler上以 最低速度摇动,所述IKA MTS2SChiitler连接至定时器以允许混合1/15分钟。24小时以后,将 混合物以2800g离心20分钟,并将液体通过布虹吸出。将离心管中的沉淀的物质称重,并加 入和混合等量的30mM CaCl2在去矿物质的水中的溶液(含有8重量% 2-丙醇)。将试管缓慢 地摇动另外24小时并以2800g离心20分钟,并将液体通过布虹吸出。再次重复洗涤沉淀的 CSP。将试管中的残余物最后与两份80重量%2_丙醇水溶液混合,并在1小时以后在棉布上 分离,且在排液后转移回试管并再与等量的60重量%2_丙醇水溶液混合2次,且在1小时以 后排液并在布中挤压。将挤压过的残余物转移至托盘并在通气的烘箱中在60°C干燥过夜。 将残余物称重(b克),并通过在105°C干燥2 V2小时确定所述物质中的干物质b'。
[0158] 如下确定CSP比率:
[0159] CSP 比率=! U * Cl'
[0160] 可以达到高于1.0的CSPR-数字,因为在钙的存在下特定小果胶分子的沉淀比2-丙 醇沉淀更定量。高于1.0的CSPR数字指示,所述样品是纯的钙敏感的果胶。
[0161] 实施例1:组合的提取物
[0162] 在一个实验中,将提取物组合以便得到具有高收率和高CSP量的异质果胶级分。
[0163] gg
[0164] 将柑橘皮原料以27的水:果皮(w:p)比率在70°C和pH2.0下提取3小时。然后将多余 的液体通过筛子分离,并将第一残余物在70 °C下用水洗涤1小时,加入所述水以构成12的w: p比率。第二次筛分以后,将第二残余物(包括来自分离的液体的离心的污泥)用15g草酸一 水合物/千克柑橘皮在pH3.8±0.2(用碳酸钠溶液调节)和w:p比率19下进一步在70°C提取2 小时。然后将混合物通过离心进行分离。将第三残余物再次以14的w:p比率在70°C洗涤1/2 小时,并将液体通过离心进行分离。
[0165] 将来自离心的液相混合,并通过使液体穿过具有一层Clarcel DIT-R助滤剂的真 空过滤器进行澄清。将澄清的汁穿过弱酸化的Amberlite C200树脂(基本上以钠形式)进行 离子交换。将精制的果胶汁通过超滤浓缩至1.5-2.0 %果胶浓度,并在55重量%最终浓度的 2-丙醇中沉淀。将沉淀的物质挤压,用60重量%2_丙醇洗涤,最后再次挤压,然后在通气的 烘箱中在45 °C下干燥过夜。将干燥的物质称重并研磨以穿过0.5_筛子。
[0166] 果胶收率
[0167] 来自提取/洗涤步骤的果胶收率是在提取/洗涤步骤中从不溶性原果胶转化成可 溶性果胶的果胶(计算为果胶干物质)的量,计算为果皮物质(计算为干物质)的百分比。
[0168] 通过确定澄清的提取物中的果胶浓度(通过将称量的量的浓缩物沉淀在1.2体积 的2-丙醇中,将沉淀物用60重量%2_丙醇洗涤,干燥至100%干物质并称量残余物),来确定 每个提取/洗涤步骤的果胶收率。根据提取物/洗涤液的总量和确定的果胶浓度,计算可溶 性果胶的总量。由此,从在上述提取/洗涤步骤中确定的转移的果皮残余物的量和澄清的液 体中的果胶浓度计算用来自上述提取/洗涤的果皮残余物转移的可溶性果胶。用在提取/洗 涤步骤中发现的果胶的总量减去从上述提取/洗涤步骤转移的该果胶量,所述差值给出来 自提取或洗涤步骤的果胶的产量。
[0169] 结果
[0170] 测量下面表1中列出的不同类型的柑橘类水果的果胶收率、酯化度、特性粘度、钙 敏感的果胶比率和US SAG°。如下面材料和方法所述,测量这些参数。
[0171] 藍
L⑴」UE:酯化度;CSPK:钙敏感的采股比卒
[0174]在不同的柑橘皮之间观察到变化。但是,观察到在26-30%范围内的高果胶收率。 除了来檬皮(已知其具有最高含量的钙耐受的果胶)以外,纯化的异质级分显示出相对较高 的CSP比率,尽管这也是水果依赖性的。
[0175] 实施例2:单独的提取物的分离。
[0176] gg
[0177] 在恒温控制的IOL搅拌反应器中将400 ± 0.1 g干燥的柑橘皮悬浮于9.6 ±0.1 L去矿 物质的水中并加热至选择的温度。通过将32重量%硝酸加入搅拌的混合物中直到pH稳定, 将pH降低至选择的pH。在选择的提取时间结束时(从加入硝酸的主要部分直到分离来确 定),将反应器的全部内容物称重,并将所述内容物倒入漏锅中并分离成果皮残余物和滤 液,其中使用塑料袋盖子减少蒸发。
[0178] 将提取的果皮残余物称重并转移回搅拌反应器,并加入热去矿物质的水至6L的总 体积。在给定的温度和时间搅拌以后,将内容物再次称重,并在漏锅上分离,得到来自第一 洗涤的滤液和果皮洗涤残余物。
[0179] 将果皮洗涤残余物称重并转移至搅拌反应器,并加入热水以得到8L的总内容物。 发现预定的温度,并加入提取剂(IOg多磷酸钠、或5.3g草酸钠二水合物、或50ml Amberlite 200C,或者用20%碳酸钠水溶液或IN氢氧化钠将pH调至选择的pH),并调节pH直到恒定在选 择的值。从PH调节开始选择预定的反应时间直到称量总反应器内容物,然后在漏锅上分离。 将分离的提取的果皮残余物称重。
[0180] 通过下述操作从漏锅滤液分离果胶。将热滤液在密闭的瓶子中在离心机中以 4500RPM离心12min。将称量的量的离心物在1.5体积的搅拌的100 % 2-丙醇中沉淀。用20 % 碳酸钠或32重量%硝酸调节搅拌的沉淀物的pH直到pH 3.0 ± 0.2。搅拌1小时以后,将沉淀 的物质通过棉布过滤进行收集,用手挤压,并再次悬浮于60重量%2_丙醇中1小时,然后最 终排液和在布中挤压。将挤压过的物质在托盘中在45 °C下干燥过夜并称重。
[0181 ]通过在105°C下干燥4小时,确定分离的果胶和原料中的干物质。
[0182] 果胶收率
[0183] 通过计算来自分离的量的果胶的果胶浓度(基于干物质的重量计)与沉淀的离心 物的量的比率,确定每个提取步骤的果胶收率。假定在分离操作过程中没有稀释或蒸发,在 总提取混合物的液相中和在果胶提取残余物的液相中会发现相同的果胶浓度。这意味着通 过将果胶提取物的重量(减去加入的干燥果皮的重量)乘以液相中的果胶浓度,可以计算提 取的果胶的量。以相同的方式,可以确定用果皮提取残余物转移至下一个洗涤/提取过程的 提取的果胶的量,并且通过用确定的在下一个洗涤/提取过程中提取的果胶的量减去该量, 可以计算来自该处理步骤的净提取的果胶,等。该计算允许确定每个提取/洗涤步骤中的净 提取收率。
[0184] 实验2a_高果胶收率
[0185] 使用不同的提取剂、不同的提取温度、pH和不同的提取时间进行了几个实验。表2 解释了不同的实验,其中来自2013年的橙皮是在用第一提取剂提取的步骤1(第一步)中,此 后在步骤2(第二步)中将它用热的去矿物质的水洗涤,在步骤3(第三步)中用第二提取剂提 取。对于一些实验,在步骤4(第四步)中的第二提取以后执行额外的洗涤。
[0186] 在表2中给出了每个步骤的果胶收率以及连贯地计算的总收率。
[0187] 但是,对于每个实验,在表2中可以看出,使用更多的提取步骤会增加从果皮得到 的果胶的总收率。此外,具有额外的洗涤步骤(步骤4)会甚至更多地增加总收率。
[0188] ^2
[0190] Ex.:提取剂;DE:酯化度;收率:每个步骤产生的收率;C收率:累积果胶收率;CSPR: 钙敏感的果胶比率;H+:加入32 %硝酸以达到pH; NaPP:多磷酸钠;
[0191] 实验2b_低pH在第一步中的重要性
[0192] 使用来自2013年的橙皮作为起始原料进行实验。在实验中,根据本发明对橙皮进 行提取:首先用强酸对果皮进行第一提取,洗涤,然后使用较高PH和NaPP进行第二提取,最 后进行额外的洗涤。进行对比实验,其中在第一提取步骤中使用相等PH的NaPP,并在第二提 取步骤中使用强酸。在对比实验中,如实验那样执行洗涤。在70 °C下执行实验中的所有步 骤。
[0193] 如在下面的表3中所见,如果与第二提取步骤相比在更高的pH下执行第一提取,如 在本发明中所述通过两步提取方法得到的钙敏感的果胶比率(CSPR)显著更高。因而,根据 本发明在第二提取以后在步骤3中以及在第二提取(步骤4)以后在洗液中得到的果胶级分 的CSPR增加。
[0194] 此外,累积果胶收率增加。
[0195] 整
[0197] I:根据本发明的实验;V:对比实验;Ex.:提取剂;c收率:累积果胶收率;DE:酯化 度;CSPR:钙敏感的果胶比率;收率:每步产生的收率;H+:加入32%硝酸以达到pH;NaPP:多 磷酸钠
[0] 实验2c_洗涤对于CSP纯度而言的重要性
[0199] 执行对比研究以便解释两个提取步骤之间的洗涤的重要性。
[0200] 在第一提取步骤(步骤1)中用强酸和在第二提取步骤(步骤3)中用NaPP提取来自 2013年的橙皮。进行在两个提取步骤之间有或没有洗涤步骤(步骤2)的对比研究和在第二 提取以后对果胶级分就CSP而言的纯度的以下影响。在70°C下执行所有步骤。
[0201] 从在表4中得到的结果看出,所述两个步骤之间的洗涤对于在从第二提取得到的 果胶级分中获得非常高的量的CSP而言是重要的,即在第三步中在实验I中的CSPR高于实验 IIo
[0202] ^4
[0205] I:洗涤步骤;II:无洗涤步骤;Ex .:提取剂;DE:酯化度;收率:每步产生的收率; CSPR: 钙敏感的果胶比率;H+:加入32 %硝酸以达到pH; NaPP:多磷酸钠
[0206] 实验2d-不同的温度、时间、pH和提取剂
[0207] 执行对比实验,其中改变温度以及提取的时间和pH以及洗涤步骤。
[0208]对来自2013年的橙皮执行实验。
[0209]在第一提取(步骤1)中,将强酸用于从橙皮提取果胶。这之后用热的去矿物质的水 洗涤(步骤2),然后用弱酸进行第二提取(步骤3)。在某些实验中,执行最终的洗涤操作(步 骤4)。
[0210]在步骤3中使用不同的第二提取剂,它们均具有3.6-4.5的pH。
[0211]


[0215] Ex.:提取剂;DE:酯化度;收率:每步产生的收率;CSPR: 钙敏感的果胶比率;H+:加 入32%硝酸以达到pH;NaPP:多磷酸钠;Ox.:草酸钠;树脂:Amberlite 200C
[0216] 表5中的结果表明,尽管改变了提取的时间,pH与用于第二提取的温度和提取剂一 样存在差异,在第三步中得到的果胶级分的CSPR是0.8或更高。因而,只要第二提取的pH高 于第一提取,即在步骤3中高于在步骤1中,那么CSPR将保持较高。
[0217] 实验2e_不同的含有果胶的起始原料
[0218] 根据本发明的操作可以用于多种类型的柑橘皮。在表6中描述的实验表明,使用来 自来檬、葡萄柚和柠檬的果皮,通过根据本发明的操作也可以得到高累积收率和高CSP比率 (CSPR)。
[0219] 表6
[0221] 橙:来自2013年的橙皮;来檬:来自2013年的来檬皮;葡萄柚:来自2011年的葡萄柚 皮;Ex.:提取剂;DE:酯化度;收率:每步产生的收率;CSPR:妈敏感的果胶比率;H +:加入32% 硝酸以达到pH;NaPP:多磷酸钠
[0222] 因而,从表6可以看出,即使当使用不同种类的含有果胶的起始原料时,在步骤3中 得到的果胶级分的CSPR是0.86或更高。
[0223] 实验2f_洗涤两次
[0224] 在第一提取与第二提取之间的洗涤次数是至少一次。该实验在第一提取(步骤1) 与第二提取(步骤3)之间洗涤一次(36)或两次(53)。
[0225] 如表7所示,可以看出,当洗涤仅一次时达到的果胶级分中的CSPR是0.88,而当在 进行第二提取之前将第一残余物洗涤两次时,达到0.96的更高CSPR和更纯的CSP级分。 [0226]对来自2013年的橙皮执行实验。
[0227]表 7
[0229] Ex.:提取剂;收率:每步产生的收率;CSPR:钙敏感的果胶比率;H+:加入32%硝酸 以达到pH;Ox.:草酸钠;DE:酯化度
[0230] 实验3-对不同的含有果胶的材料执行第二提取。
[0231] gg
[0232] 第1级分(组合的步骤1和2):
[0233]将Ikg干燥的柑橘皮在恒温的搅拌反应器中在30kg去矿物质的水中在pH 2.0-2.2 和70-73Γ下提取。3小时以后,将果皮残余物在筛子(0.8mm孔)上与提取液分离,并转移至 反应器和用15kg去矿物质的水在70°C下洗涤1小时。将果皮残余物再次分离并进行在相同 条件的另一次洗涤。
[0234] 将第一提取物和来自洗涤的液体混合,通过穿过具有助滤剂的真空过滤器进行澄 清,并通过穿过树脂(具有钠形式的Amberlite 200C)进一步纯化。通过超滤将纯化的果胶 汁浓缩至大约1.8%果胶,并将浓缩物在2体积的80重量%2_丙醇中沉淀。将沉淀的果胶用 60重量% 2-丙醇进一步洗涤并在45 °C干燥过夜。将干燥的果胶称重并研磨以穿过0.5mm筛 子。
[0235] 第3级分(步骤3):
[0236] 对称重的果皮残余物部分在不同的提取条件进行不同的果胶提取以分离另外的 果胶收获物。用IN NaOH执行提取。温度是0-30 °C,pH在4.5-12之间变化,提取时间从小于1 小时至超过2小时。提取以后,将混合物称重,并将果皮残余物在筛子(0.8mm孔)上与提取液 分离。将第一提取物离心,并将称重的澄清离心物部分在2体积的80重量% 2-丙醇中沉淀。 将沉淀的果胶用60重量%2_丙醇进一步洗涤并在45°C干燥过夜。将干燥的果胶称重并研磨 以穿过0.5mm筛子。通过确定离心物中的果胶浓度(其等于提取混合物中的液体中的果胶浓 度),计算来自第三级分的果胶收率。
[0237] 如上面在"方法"下所述,计算果胶级分的果胶收率(收率)、酯化度(DE)、特性粘度 和钙敏感的果胶比率(CSPR)。
[0238] 莖里
[0239] 对不同的含有果胶的起始原料执行实验,所述起始原料是橙皮(表8)、来檬皮(表 9)和柠檬皮(表10)。使用酸性溶液提取起始原料并随后洗涤(步骤1+2)。将得到的残余物分 离成多个子残余物,使用NaOH对其进行第二提取(步骤3),其中使用不同的提取设置诸如 pH、温度和时间。
[0240]如在表8中所见,结果表明,使用橙皮作为起始原料,当使用碱提取时,可以在提取 的果胶级分中达到0.84-1.07的高CSPR。另外,得到28.5%至32.6%的高累积果胶收率。 [0241] 表8:橙皮
[0244] *包括第1次洗涤
[0245] 收率:每步产生的收率;CSPR: 钙敏感的果胶比率;DE:酯化度
[0246] 表9:来檬皮
[0248] 收率:每步产生的收率;CSPR: 钙敏感的果胶比率;DE:酯化度
[0249] 如在表9中所见,结果表明,使用来檬皮作为起始原料,当使用碱提取时,可以在提 取的果胶级分中达到0.79-0.99的高CSPR。另外,得到31.3%至32.7%的高累积果胶收率。 [0250]如在表10中所见,结果表明,使用来檬皮作为起始原料,当使用碱提取时,可以在 提取的果胶级分中达到〇. 88-1.17的高CSPR。另外,得到32.9 %至39.9 %的高累积果胶收 率。
[0251] 表10:柠檬皮
[0254]收率:每步产生的收率;CSPR:钙敏感的果胶比率;DE:酯化度
[0255] 总结段落
[0256] 现在将通过编号的段落来描述本发明。
[0257] 1. -种用于从含有果胶的起始原料提取钙敏感的果胶的方法,所述方法包括:
[0258] a.第一步酸提取,其中使用酸性溶液对所述起始原料进行提取,所述酸性溶液提 取第一提取物、剩下第一残余物,其中所述第一提取物包含钙耐受的果胶;
[0259] b.任选地第二步,其中对所述第一残余物进行至少一次洗涤,从而产生第二残余 物和第二提取物;
[0260] c.第三步第二提取,其中使用第三溶液对所述第二残余物进行所述第二提取,所 述第三溶液提取第三提取物、剩下第三残余物,其中所述第三提取物包含钙敏感的果胶;并 且其中所述第三溶液的pH高于所述酸性溶液的pH。
[0261 ] 2.根据段落1所述的方法,其中所述第三溶液是形成螯合物的溶液。
[0262] 3.根据段落2-3中的任一段所述的方法,其中所述酸性溶液的pH是1.5-2.5。
[0263] 4.根据段落3所述的方法,其中所述酸性溶液的pH是2-2.5。
[0264] 5.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述第三溶液的pH是2.5-7。
[0265] 6.根据段落5所述的方法,其中所述第三溶液的pH是2.5-4。
[0266] 7.根据段落5所述的方法,其中所述第三溶液的pH是4-6。
[0267] 8.根据段落1-4中的任一段所述的方法,其中所述第三溶液的pH是7-14。
[0268] 9.根据段落8所述的方法,其中所述第三溶液的pH是8-12。
[0269] 10.根据段落8所述的方法,其中所述第三溶液的pH是8-10。
[0270] 11.根据段落8所述的方法,其中所述第三溶液的pH是10-12。
[0271] 12.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述方法包括第四步,其中对所述 第三残余物进行至少一次洗涤,从而产生第四提取物和第四残余物。
[0272] 13.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述至少一次洗涤中的至少一次 用水执行。
[0273] 14.根据段落3-9中的任一段所述的方法,其中将所述第三提取物和所述第四提取 物混合,从而形成第五提取物。
[0274] 15.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中将所述第一提取物和所述第二提 取物混合,从而形成第六提取物。
[0275] 16.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中将所述第一提取物、所述第二提取 物、所述第三提取物和所述第四提取物混合,从而形成第七提取物。
[0276] 17.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中通过筛分、湿法筛分、倾析或离心, 将所述第一提取物与所述第一残余物分离,将所述第二提取物与所述第二残余物分离,将 所述第三提取物与所述第三残余物分离,和/或将所述第四提取物与所述第四残余物分离。
[0277] 18.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述第三溶液包含以下中的一种 或多种:部分中和的无机酸的盐如多磷酸盐、硼酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、膦酸盐、碳酸氢盐、 硫酸氢盐、沸石、阳离子有机树脂,部分中和的有机酸的盐或多羧酸盐诸如酒石酸盐、柠檬 酸盐、草酸盐、葡萄糖酸盐、EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)、NTA(次氮基 三乙酸盐)、咪唑和衍生物。
[0278] 19.根据段落2-17中的任一段所述的方法,其中所述形成螯合物的溶液包含以下 中的一种或多种:多磷酸盐、柠檬酸或其盐、草酸或其盐、磷酸或其盐、部分中和的二价或多 价有机酸的盐如Η)ΤΑ、⑶TA、DTPA、NTA、咪唑、草酸、碳酸或阳离子型离子交换树脂。
[0279] 20.根据段落1-17中的任一段所述的方法,其中所述第三溶液包含一种或多种含 有单价阳离子的碱或碱性盐。
[0280] 21.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述酸提取的温度介于15-100°C 之间。
[0281] 22.根据段落21所述的方法,其中所述酸提取的温度介于65-75Γ之间。
[0282] 23.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述第二提取的温度介于15-100 °C之间。
[0283] 24.根据段落23所述的方法,其中所述第二提取的温度介于65-75Γ之间。
[0284] 25.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述酸提取进行0.5-10小时的时 间段。
[0285] 26.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述第二提取进行0.5-5小时的时 间段。
[0286] 27 .根据上述段落中的任一段所述的方法,其中以5:1至50 :1的洗涤溶液:干燥植 物材料的比率执行所述洗涤。
[0287] 28.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述起始原料已经进行预处理。
[0288] 29.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中所述起始原料处于新鲜的、冷冻的 或干燥的状态。
[0289] 30.根据上述段落中的任一段所述的方法,其中通过离心、过滤、离子交换、浓缩、 沉淀、洗涤、压榨、干燥和研磨,从所述第一提取物、所述第二提取物、所述第三提取物、所述 第四提取物、所述第五提取物、所述第六提取物和/或所述第七提取物进一步纯化果胶。
[0290] 31.根据段落30所述的方法,其中使用2-丙醇执行所述沉淀。
[0291] 32.通过段落1-31中的任一段所述的方法得到的果胶级分,其中所述钙敏感的果 胶比率(CSPR)大于0.75。
[0292] 33.可通过段落1-31中的任一段所述的方法得到的果胶级分,其中所述钙敏感的 果胶比率(CSPR)大于0.75。
[0293] 34.根据段落32-33中的任一段描述的果胶级分,其中所述钙敏感的果胶比率 (CSPR)大于 0.80。
[0294] 35.根据段落32-34中的任一段描述的果胶级分,其中所述钙敏感的果胶比率 (CSPR)大于 0.85。
[0295] 36.根据段落32-35中的任一段描述的果胶级分,其中所述钙敏感的果胶比率 (CSPR)大于 0.90。
[0296] 37.根据段落32-36中的任一段描述的果胶级分,其中所述酯化度(DE)大于50%。
[0297] 38.根据段落32-37中的任一段描述的果胶级分,其中所述酯化度(DE)大于55%。
[0298] 39.根据段落32-38中的任一段描述的果胶级分,其中所述酯化度(DE)大于60%。
[0299] 40.根据段落32-39中的任一段描述的果胶级分,其中所述酯化度(DE)大于65%。
[0300] 41.根据段落32-40所述的果胶用于稳定饮料、构造酸化的乳制品、作为乳制甜食 中的膳食纤维、胶凝剂、稳定剂和/或蛋白络合剂的用途。
[0301] 42.根据段落41所述的用途,其中所述饮料是酸化乳或稀释的果汁。
【主权项】
1. 一种用于从含有果胶的起始原料提取钙敏感的果胶的方法,所述方法包括: a. 第一步酸提取,其中使用酸性溶液对所述起始原料进行提取,所述酸性溶液提取第 一提取物、剩下第一残余物,其中所述第一提取物包含钙耐受的果胶; b. 任选地第二步,其中对所述第一残余物进行至少一次洗涤,从而产生第二残余物和 第二提取物; c. 第三步第二提取,其中使用第三溶液对所述第二残余物进行所述第二提取,所述第 三溶液提取第三提取物、剩下第三残余物,其中所述第三提取物包含钙敏感的果胶;并且其 中所述第三溶液的pH高于所述酸性溶液的pH。2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三溶液是形成螯合物的溶液。3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述酸性溶液的pH是1.5- 2.5,诸如 2-2.5。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第三溶液的pH是2.5-7, 诸如2.5-4,诸如4-6。5. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,所述第三溶液的pH是7-14,诸 如 8-12,诸如 8-10,诸如 10-12。6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括第四步,其中对 所述第三残余物进行至少一次洗涤,从而产生第四提取物和第四残余物。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述第三溶液包含以下中的 一种或多种:部分中和的无机酸的盐如多磷酸盐、硼酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、膦酸盐、碳酸 氢盐、硫酸氢盐、沸石、阳离子有机树脂,部分中和的有机酸的盐或多羧酸盐诸如酒石酸盐、 柠檬酸盐、草酸盐、葡萄糖酸盐、EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)、NTA(次 氮基三乙酸盐)、咪唑和衍生物。8. 根据权利要求2-6中任一项所述的方法,其特征在于,所述形成螯合物的溶液包含以 下中的一种或多种:多磷酸盐、柠檬酸或其盐、草酸或其盐、磷酸或其盐、部分中和的二价或 多价有机酸的盐如Η)ΤΑ、⑶TA、DTPA、NTA、咪唑、草酸、碳酸或阳离子型离子交换树脂。9. 根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于,所述第三溶液包含一种或多种 含有单价阳离子的碱或碱性盐。10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述酸提取和/或所述第二 提取的温度介于15_100°C之间,诸如介于65-75°C之间。11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,以5:1至50:1的洗涤溶液:干 燥植物材料的比率执行所述洗涤。12. 能够通过权利要求1-11中任一项所述的方法得到的果胶级分,其特征在于,钙敏感 的果胶比率(CSPR)大于0.75,诸如大于0.80,如大于0.85,诸如大于0.90。13. 根据权利要求12所述的果胶级分,其特征在于,酯化度(DE)大于50%,诸如大于 55%,如大于60%,诸如大于65%。14. 根据权利要求12-13中任一项所述的果胶用于稳定饮料、构造酸化的乳制品、作为 乳制甜食中的膳食纤维、胶凝剂、稳定剂和/或蛋白络合剂的用途。15. 根据权利要求14所述的用途,其特征在于,所述饮料是酸化乳或稀释的果汁。
【文档编号】C08B37/00GK105829356SQ201480068608
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】H.C.布奇霍尔特
【申请人】杜邦营养生物科学有限公司
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