一种番石榴果叶提取物环糊精包合物及其制备方法与应用与流程

本发明涉及食品加工领域，特别涉及一种番石榴果叶提取物环糊精包合物及其制备方法与应用。
背景技术：
番石榴干果和干叶是民间常用的饮料冲泡材料，一般采用番石榴树的未成熟果干片、嫩叶芽或者老叶晒干的干叶。研究表明，番石榴果、叶具有萜类、黄酮、多酚、微量元素、纤维等健康功能成分，在抗菌、抗腹泻、抗癌以及降血糖方面显示了正向的作用，并具有良好的抗氧化性，因此，受到认可和欢迎，在南美和东南亚一带应用广泛。目前番石榴果/叶以干制原材料冲泡为主要食用方法，但是，其中所含的丰富功能成分，包括多酚，黄酮和萜类等活性物质水溶性较差且不稳定，且果片、叶子的存放时间和条件、冲泡条件等对冲泡的口感、风味和辅助功效会造成不同程度的影响。近年来，环糊精包合技术在食品及医药中应用日益广泛，利用环糊精形成的包合物能够增加其溶解度和稳定性，并一定程度上改善客体物质的理化性质，易于人体吸收，提高客体的耐候性和生物利用度。目前市场上还未曾有番石榴果叶提取物的环糊精包合物的出现。技术实现要素：本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种番石榴果叶提取物环糊精包合物的制备方法。本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到的番石榴果叶提取物环糊精包合物。本发明的再一目的在于提供上述番石榴果叶提取物环糊精包合物的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现：一种番石榴果叶提取物环糊精包合物的制备方法，包括如下步骤：(1)原料预处理：将番石榴果片和/或叶子洗净晾干，破碎；(2)提取：将提取溶剂和步骤(1)得到的破碎后的原料混合，进行提取，过滤除去滤渣，得到提取液；(3)蒸发浓缩：将步骤(2)获得的提取液进行浓缩，得到浓缩液；(4)环糊精包合：将环糊精加入步骤(3)获得的浓缩液中，混合均匀，得到混合液a；将混合液a置于暗处进行包合，过滤，洗脱未包合的浓缩液，得到滤液；(5)干燥粉碎：将步骤(4)得到的滤液干燥、粉碎，得到番石榴果和/或叶提取物的环糊精包合物。步骤(2)中所述的提取溶剂为水、ph为4.5的醋酸水溶液、ph为8.0的小苏打水溶液以及浓度为体积百分比40～95％的食用乙醇中的至少一种；优选为浓度为体积百分比70％的食用乙醇。所述的水优选为70～100℃的热水；更优选为沸水。步骤(2)中所述的提取溶剂的用量优选按每100g番石榴果片和/或叶子配比800～1200ml提取溶剂计算；更优选按每100g番石榴果片和/或叶子配比1000ml提取溶剂计算。步骤(2)中所述的提取的时间优选为30～120min。步骤(2)中所述的提取的方式包括超声提取或静置浸提。所述的超声提取中超声的功率优选为300～400w。步骤(3)中所述的浓缩的方式包括干燥、真空浓缩；优选为采用真空旋转蒸发器进行。步骤(3)中所述的浓缩的程度优选为浓缩至提取液体积的25～35％。步骤(4)中所述的环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、羟丙基-β-环糊精、葡萄糖环糊精、麦芽糖环糊精以及羧甲基环糊精中的一种或至少两种；优选为羟丙基-β-环糊精。步骤(4)中所述的环糊精的用量优选按每100g番石榴果片和/或叶子配比10～20g环糊精计算。步骤(4)中所述的浓缩液和环糊精的投料按照质量比1:1～25计算；优选为1:3～5；更优选为1:3。步骤(4)中所述的包合的方法包括研磨法、超声波法、机械搅拌法以及机械搅拌与超声波法相结合的方法；优选为机械搅拌与超声波法相结合的方法。所述的机械搅拌与超声波法相结合的方法的具体步骤优选如下：先超声包合，再搅拌包合。所述的超声包合中的超声功率为100～200w；优选为120～160w。所述的超声包合中的超声时间为20～40min；优选为30min。所述的超声包合中的超声温度为25～80℃；优选为25～35℃。所述的搅拌包合中的搅拌温度优选为20～70℃；更优选为20～60℃。所述的搅拌包合中的搅拌速度为50～180rpm；优选为50～120；更优选为100～110rpm。所述的搅拌包合中的搅拌时间为5～24h；优选为5～10h；更优选为6h。所述的搅拌包合中在搅拌过程中还将混合液a的ph值维持在3～10；优选为3～5；更优选为3～4。步骤(4)中所述的过滤优选为通过0.45～0.85μm的水系滤膜过滤；更优选为通过0.45μm的水系滤膜过滤。步骤(5)中所述的干燥包括减压真空干燥、真空冷冻干燥以及喷雾干燥；优化为冷冻真空干燥。所述的真空冷冻干燥的步骤优选如下：先将所述的滤液冷却至0～4℃，再冷冻至-20℃以下，置于真空冷冻干燥机中进行真空冷冻干燥。所述的冷冻的程度优选为冷冻至-80℃。一种番石榴果叶提取物环糊精包合物，通过上述制备方法得到。上述番石榴果叶提取物环糊精包合物在制备抗腹泻和降血糖食品中的应用。所述的食品的剂型优选为固态冲剂饮品或制剂。所述的应用，优选包括如下步骤：将所述的番石榴果叶提取物环糊精包合物作为原料或添加适量辅料，形成固态冲剂饮品，或压制成片，形成制剂。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：1.本发明选用环糊精对番石榴提取物进行包合，可以掩盖果/叶的苦涩味，增加提取物中黄酮、多酚等功能成分的水溶性，产品稳定不易氧化，易于人体吸收，具有良好的应用前景。2.本发明的冲剂或口服制剂食用方便、口感多样，具有番石榴果/叶抗腹泻、降血糖的功能成分，是适合相关亚健康人群或患者的一种健康食品。附图说明图1为傅里叶红外光谱图；其中，曲线a为番石榴叶提取物，曲线b为羟丙基-β-环糊精，曲线c为提取物与羟丙基-β-环糊精的物理混合物，曲线d为番石榴叶提取物的羟丙基-β-环糊精包合物。图2为番石榴叶提取物的热重分析(tga)/微商热重分析(dtg)图。图3为番石榴叶提取物/羟丙基-β-环糊精包合物的tga/dtg图。图4为番石榴叶提取物和包合物在不同紫外照射时间下的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(dpph)自由基清除能力对比图。图5为番石榴叶提取物和包合物在不同紫外照射时间下的2,2'-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(abts+)自由基清除能力对比图。图6为番石榴叶包合物和阿卡波糖(对照)的α-葡萄糖苷酶抑制能力对比图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1称取番石榴叶100g，洗净晾干，破碎成块状物，加入1000ml70％(v/v)食用乙醇，以300w功率超声浸提30min，得到提取液。将提取液加入真空旋转蒸发器，蒸发浓缩至体积为原来体积的30％左右，加入10g羟丙基-β-环糊精，混合均匀，置于暗处，以120w功率连续超声30min后，超声温度35℃，超声结束后将温度控制在50℃，以100rpm的转速磁力搅拌6h，搅拌过程中调节溶液ph维持在3-4，然后通过0.45μm水系滤膜过滤，洗脱未包合的提取物，将滤液冷却至4℃，之后放入-80℃超低温冰箱继续冷冻2h，放入冷冻干燥机中，冷冻干燥过夜，得到番石榴叶提取物的羟丙基-β-环糊精包合物干粉产物。实施例2称取番石榴果片100g，洗净晾干，破碎成块状物，加入1000ml70％(v/v)食用乙醇，以300w功率超声浸提30min，得到提取液。将提取液加入真空旋转蒸发器，蒸发浓缩至体积为原来的30％左右，加入15g羟丙基-β-环糊精，混合均匀，置于暗处，以120w功率连续超声30min，超声温度35℃，超声结束后将温度控制在60℃，以100rpm的转速磁力搅拌6h，搅拌过程中调节溶液ph维持在3-4，然后通过0.45μm水系滤膜过滤，洗脱未包合的提取物，将滤液冷却至4℃后，之后放入-80℃超低温冰箱继续冷冻2h，放入冷冻干燥机中，冷冻干燥过夜，即得番石榴果提取物的羟丙基-β-环糊精包合物干粉。实施例3称取番石榴果片100g，洗净晾干，破碎成块状物，加入1000ml100℃热水，静置浸提90min，得到提取液。将提取液加入真空旋转蒸发器，蒸发至浓缩至体积为原来的30％左右，加入10gγ-环糊精，混合均匀，置于暗处，常温下以100rpm的转速磁力搅拌24h后，通过0.45μm水系滤膜过滤，洗脱未包合的提取物，将滤液直接进行喷雾干燥，得到番石榴果片水提取物的γ-环糊精包合物干粉。将得到的番石榴果片水提取物的γ-环糊精包合物干粉与柠檬酸、乳酸按照按质量比5:2:1的比例调和，干燥，密封装袋，制成饮品冲剂。实施例4称取番石榴叶100g，洗净晾干，破碎成块状物，加入1000mlph为4.5的醋酸水溶液，以400w功率超声浸提30min，得到提取液。将提取液加入真空旋转蒸发器，蒸发浓缩至体积为原来的30％左右，加入20gγ-环糊精，混合均匀，置于暗处，常温下以110rpm的转速磁力搅拌24h后，通过0.45μm水系滤膜过滤，洗脱未包合的提取物，将滤液直接进行喷雾干燥，即得到番石榴叶酸提取物的γ-环糊精包合物干粉。实施例5称取番石榴果片100g，洗净晾干，破碎成块状物，加入1000ml水中(用小苏打调至ph为8.0)，浸提80min，得到提取液。将提取液通过旋转蒸发浓缩至体积为原来的30％左右，加入10g麦芽糖环糊精，混合均匀，置于暗处，常温下以110rpm的转速磁力搅拌24h后，通过0.45μm水系滤膜过滤，洗脱未包合的提取物，将滤液直接进行喷雾干燥，即得番石榴果碱提取物的麦芽糖环糊精包合物干粉。将得到的番石榴果碱提取物的麦芽糖环糊精包合物干粉与柠檬酸、果酸调和混匀，置于4℃干燥，采用压片机对混合后的粉末进行压片处理，密封装袋，制成口服制剂。效果实施例实施例1制备得到的番石榴果叶提取物环糊精包合物的稳定性及生物活性检测对所用环糊精和所得环糊精包合物干粉进行傅里叶红外光谱(ft-ir)分析，即将样品(实施例1制备的番石榴叶提取物的羟丙基-β-环糊精包合物干粉产物)与溴化钾按1：10质量比例混合压片，测量400-4000cm-1光谱，结果如图1所示。由图1可以看出，番石榴叶提取物经过环糊精包合之后，其红外吸收峰大致与环糊精相同，除少量裸露在环糊精空腔外的官能团有部分与提取物类似的吸收峰，而环糊精和提取物的物理混合物则具有较多与提取物类似的红外吸收峰。实验结果表明，番石榴叶提取物被包裹在羟丙基-β-环糊精的空腔内，二者形成了真正的包合物。对所用提取物和所得环糊精包合物进行热重分析(方法参见“zhu,z.y.,luo,y.,liu,y.,wang,x.t.,liu,f.,guo,m.z.,wang,z.,liu,a.j.,&zhang,y.m.(2016).inclusionofchrysininβ-cyclodextrinanditsbiologicalactivities.journalofdrugdeliveryscience&technology,31,176-186.”)，结果如图2、图3所示，其中，图2为番石榴叶提取物的热重分析(tga)/微商热重分析(dtg)图，图3为番石榴叶提取物/羟丙基-β-环糊精包合物的tga/dtg图。图2的tga曲线和dtg曲线表明，番石榴叶提取物在温度临近100℃时开始失去稳定性，质量急速下降。图3表明，在经过羟丙基-β-环糊精包合之后，提取物的热稳定性明显增强，温度接近300℃时产品质量才开始急速下降。对所用提取物和所得环糊精包合物进行稳定性和抗氧化性测定(方法参见“rakmai,j.,cheirsilp,b.,mejuto,j.c.,torrado-agrasar,a.,&simal-gándara,j.(2016).physico-chemicalcharacterizationandevaluationofbio-efficaciesofblackpepperessentialoilencapsulatedinhydroxypropyl-beta-cyclodextrin.foodhydrocolloids,65,157-164.”、“hammi,k.m.,jdey,a.,abdelly,c.,majdoub,h.,&ksouri,r.(2015).optimizationofultrasound-assistedextractionofantioxidantcompoundsfromtunisianzizyphuslotusfruitsusingresponsesurfacemethodology.foodchemistry,184,80-89.”)，将提取物和包合物中所含的多酚黄酮稀释到同一浓度，将15w的紫外灯放置离样品距离20cm的位置，照射1周时间，每天取样测量其抗氧化性，结果如图4、图5所示。图4和图5分别为番石榴叶提取物和番石榴叶提取物/羟丙基-β-环糊精包合物在不同紫外照射时间下的dpph自由基清除能力和atbs+自由基清除能力。从图中可以看出，随着紫外照射时间的增长，未包合提取物的抗氧化能力直线下降，而环糊精包合物的dpph自由基清除能力和atbs+自由基清除能力下降幅度较小，番石榴叶提取物/羟丙基-β-环糊精包合物能较好保留提取物的抗氧化能力。对所得环糊精包合物进行α-葡萄糖苷酶抑制作用的测试(操作见“wang,l.,liu,y.,luo,y.,huang,k.,&wu,z.(2018).quicklyscreeningforpotentialα-glucosidaseinhibitorsfromguavaleavesteabybioaffinityultrafiltrationcoupledwithhplc-esi-tof/msmethod.journalofagricultural&foodchemistry,66(6).”)，将市面上的α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖作为对照，结果如图6所示。阿卡波糖的抑制能力(ic50＝2.974±0.07mg/ml)明显低于番石榴叶提取物/羟丙基-β-环糊精包合物(ic50＝0.197±0.02mg/ml)。结果表明，番石榴叶提取物/羟丙基-β-环糊精包合物具有较强的抑制α-葡糖苷酶的作用，具有降血糖潜力。对比例番石榴果/叶活性成分的提取方法、提取液与环糊精包合的影响因素实验(1)番石榴叶活性成分提取方法：采用70％乙醇，热水以及不同ph值的酸碱水溶液对4g番石榴叶进行提取处理，检测其中多酚黄酮含量，其结果如表1所示，利用乙醇提取番石榴叶活性成分的效果最优，其次为酸性水溶液，热水浸提效果较差，故选择乙醇进行番石榴叶活性成分提取。表1.不同提取试剂对提取液中番石榴活性成分的影响提取试剂提取时间多酚含量(mg/g)黄酮含量(mg/g)70％乙醇30min25.728.96100℃热水30min14.212.32ph8的小苏打水溶液30min17.253.47ph4.5的醋酸水溶液30min18.105.21(2)包合物制备工艺：①环糊精包合的方法很多，为获取经济实用的包合物制备工艺，我们从生产实际出发，采用研磨法、超声波法、机械搅拌法这三种方法进行包合并对其优劣势进行比较。研磨法是指将10g羟丙基-β-环糊精溶于相当于环糊精5倍质量的水中研匀，加入实施例1制备的4g番石榴叶提取物，置于研磨机中充分混合研磨成糊状，于4℃低温干燥后，用75％乙醇洗净，在60℃烘箱干燥，即得包合物。超声波法是指将实施例1中4g番石榴叶提取物加入到含10g羟丙基-β-环糊精饱和溶液中，选择160w超声功率，温度35℃，连续超声30min，放入冰箱冷藏后抽滤，用少量无水乙醇洗涤滤饼，置于烘箱中60℃干燥，粉碎即得包合物。机械搅拌法是指将番石榴叶提取物与羟丙基-β-环糊精按照1:10的投料比加入100ml水溶液中，形成环糊精饱和溶液。在50℃下以转速120rpm进行搅拌融合6小时，抽滤后进行冷冻干燥，即得包合物。实验结果测得不同包合方法中番石榴叶多酚含量(操作见“wang,l.,liu,y.,luo,y.,huang,k.,&wu,z.(2018).quicklyscreeningforpotentialα-glucosidaseinhibitorsfromguavaleavesteabybioaffinityultrafiltrationcoupledwithhplc-esi-tof/msmethod.journalofagricultural&foodchemistry,66(6).”)为：机械搅拌法＞超声波法＞研磨法，其中机械搅拌法与超声波法所制得的包合物所含多酚含量分别为25.78mg/g、22.04mg/g，均远远高于研磨法所得包合物的多酚含量(14.17mg/g)。基于实验结果，考虑到机械搅拌时间较长，综合超声波法时间较短的优点，将机械搅拌与超声波法相结合。将4g番石榴叶提取物加入到含有10g羟丙基-β-环糊精的饱和水溶液中，选择120w超声功率，超声温度35℃，超声30min后，放入水浴搅拌仪中，50℃、120rpm搅拌4h，抽滤后进行冷冻干燥，即得包合物。与上述机械搅拌法所得包合物对比，超声机械搅拌法所得的包合物中多酚、黄酮(操作见“wang,l.,liu,y.,luo,y.,huang,k.,&wu,z.(2018).quicklyscreeningforpotentialα-glucosidaseinhibitorsfromguavaleavesteabybioaffinityultrafiltrationcoupledwithhplc-esi-tof/msmethod.journalofagricultural&foodchemistry,66(6).”)含量分别为机械搅拌法所得包合物的3.4倍、2.5倍，且包合物产率高，故优化工艺采用超声机械搅拌法进行包合。②考虑提取物与环糊精的投料比对包合效果的影响，将实施例1中的番石榴叶提取物与羟丙基-β-环糊精的投料按照质量比1:1、1:3、1:5、1:10、1:20，采用超声机械搅拌法(选择120w超声功率，超声温度35℃，超声30min后，放入水浴搅拌仪中，50℃、120rpm搅拌4h，抽滤后进行冷冻干燥，即得包合物)进行包埋，测定包合物内多酚物质含量，结果显示，番石榴提取物与环糊精质量比为1:3、1:5时包埋效果较佳，所包埋的多酚物质含量较高，其多酚含量分别为86.24mg/ml、91.75mg/ml；质量比为1:1时，所测多酚含量最低为34.11mg/ml，原因可能为环糊精含量较少，包合不完全；质量比为1:10和1:20时，其多酚含量与投料质量比为1:3、1:5时相近，考虑成本及经济效益，选择提取物与环糊精的投料按照质量比为1:3进行包合。③考虑搅拌时间对包合效果的影响，将提取物与羟丙基-β-环糊精按照质量比1:3投料，采用超声机械搅拌法进行包埋，其中搅拌时间分别为1、2、3、5、8、10、15小时，测量包合物中的多酚黄酮含量以确定最优搅拌时间。结果(表2)表明，搅拌5、8和10小时的包合物包合完全，多酚黄酮含量较高；当搅拌时间为1、2、3小时之时，由于搅拌时间较短，提取物未能完全包合，多酚黄酮含量均较低；搅拌15小时与5、8、10小时的效果相近，故选择搅拌时间为5-10小时。表2.包埋搅拌时间对包合物多酚黄酮含量的影响搅拌时间(h)123581015多酚含量(mg/g)34.4246.7467.18101.24105.13105.88104.21黄酮含量(mg/g)8.9412.6518.6224.2025.3726.1025.84④考虑环糊精与番石榴叶提取物混合溶液中ph对包合效果的影响，将提取物与羟丙基-β-环糊精按照质量比1:3投料，采用超声机械搅拌法进行包埋，其中搅拌时间为5h，搅拌过程中，使用2mnaoh溶液与2mhcl溶液动态调节混合溶液的ph，使其ph维持在3-5(酸性)或8-10(碱性)之间，测定包合物内多酚含量。结果表明，酸性条件下包合物包合完全，多酚含量较高(多酚含量(tp)＝115.27mg/g)；反之碱性条件下所获得的包合物中多酚含量较低(多酚含量(tp)＝93.85mg/g)。这可能由于酸性条件能够促进番石榴叶提取物的分解，分解成的小分子物质更易进入环糊精空腔内，使得包合效果更优。故超声包埋搅拌时调节混合溶液ph为3-5范围更优。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12