专利名称：芦荟基础料高稳定化的创新加工技术的制作方法
一、背景1.1 天然药用、保健、美容神奇植物芦荟含有效成分80多种，它们之间的有序配伍和协作，使芦荟具有神奇的药用、保健、美容功能，是大自然赋予芦荟的一个良药配方、保健食品配方和美容配方。最为突出的是芦荟活性多糖能强化人体免疫功能、降低血糖、防止衰老、抗肿瘤和艾滋病。芦荟活性多糖，优质氨基酸等物质是天然保湿因子，可遏制面部皱纹形成，保持皮肤柔润光滑，吸收紫外线，抗辐射，并具有消炎、杀菌、使伤口愈合等功能，是天然美容佳品。因此，芦荟成为美国人心目中与维生素并列的功能食品，被联合国粮农组织(FAO)推荐为21世纪人类理想的健康保健食品。
1.2保持鲜芦荟的新鲜状态是加工的根本二次世界大战，美国在日本广岛和长崎投下原子弹，不少幸存者用鲜芦荟医治灼伤，取得良好效果，而且未留下伤痕。1954年美国在比基尼珊瑚岛进行水下核试验，日本捕鱼船“第五福龙丸”误入危险禁区，全船遭到原了放射线的辐射，沾染了被叫做死亡之灰的尘埃，后用美国蕃拉芦荟鲜叶治愈了原子辐射。日本居民用鲜芦荟美容和治愈各种创伤，故芦荟被誉为“家庭医生”。所有这些都说明芦荟的有效成分存在于鲜芦荟中。
早在4000年前芦荟的杀菌、防腐、泻下功能等就有记载，为何长期被埋没呢？就是因为加工中不能保存鲜芦荟的活性物质，有些成分被破坏，使各成分之间的含量比例发生变化，严重影响其功能的发挥。芦荟活性多糖是芦荟中的核心物质，加工方法不当，不仅使芦荟多糖失去活性，其分子量也发生变化，大分子变成小分子，使芦荟多糖的功效丧失。其次，芦荟剥皮后与氧接触，易发生褐变，不仅影响外观，褐变的结果也使有些有效成分被破坏，反过来又使功效受损。
因此，加工中如何保持芦荟的新鲜状态是加工的关键，是衡量加工技术水平高低的标准。
1.3传统工艺及热解法不能用于芦荟的加工芦荟的传统加工工艺是将鲜芦荟叶，放入锅内熬成稠膏，冷却凝固而得到黑色似糖的块状物，由于加工中多数天然活性成分分解，故只能作泻下药。
1975年美国的Cobble提出芦荟凝胶制品的稳定化加工方法，他用热解法取汁，并加入抗氧化剂防止氧化褐变，加入沉清剂使胶体透明。结果芦荟制品的活性成分含量及品质提高，相对传统加工方法有了长足进步，因此，在美国及全世界引发了一场“芦荟热”，使埋没几千年的神奇芦荟又获得了新生。1994年美国的Coats认识到热解法会影响芦荟凝胶的品质，并认为芦荟表皮附近含有高活性的多糖物质，于是提出用复合酶法水解全叶芦荟。
不难看出，芦荟制品的稳定化包含两方面的内容，一是加工技术先进，加工中不会破坏鲜芦荟的生理活性物质和有效成分。二是抗氧化防褐变技术先进，在加工及储藏过种中不会发生褐变。
1.4复合酶水解芦荟是当今最好的方法鲜芦荟加工遇到的第一个难题就是取汁，即将芦荟细胞的细胞壁破坏，使水和各种成分释放出来。最简单实用的方法是机械压汁，因芦荟凝胶为胶体，用机械压榨取汁困难。除机械压汁外还有热解法、酸碱法、超高压法、酶解法等。
我国现今的芦荟企业绝大多数采用热解法，如海南的金芦荟、民源海南分公司等等，他们还在走美国等国1994年前的老路，芦荟制品的品质和颜色肯定不会好。酸碱法不能用，超高压法需几千个大气压才能使芦荟细胞破壁，一般企业难实现。因此，复合酶水解法是首选，如美国1994年就开始采用复合酶法。
酶是一种活性蛋白质，是活细胞产生的生物催化剂，能催化各种生物化学反应，催化效率是一般无机催化剂的106～1013倍，因此，反应速度快，添加量很少很少。酶有一千种以上，但它具有高度专一性，即某一种酶只对某一种物质起催化作用。根据芦荟的构成成分可选用几种酶配伍，各种酶之间含量的比例又可配成多种，因此，所得到的复合酶必然千变万化，不可能相同，每种复合酶对芦荟水解的差别必然相差很大。
1.5 “酶+1”取名的来历发明人所选用的复合酶，由于酶种对路，酶与酶间配伍优良，具有明显的增效作用，与一般的复合酶相比，具有突出的优势，故取名“酶+1”(下同)，以示区别。
“酶+1”的成分及含量比例为果胶酶∶纤维素酶∶半纤维素酶∶葡萄糖氧化酶∶淀粉酶∶木质素酶＝1.5～3∶1.2～2∶1∶0.4～1∶0.2～0.7∶0.2～0.7。全部采用国产酶。
二、“酶+1”水解法的特点2.1 不加热，在15℃～35℃下水解芦荟，可全部保留鲜芦荟的活性物质和有效成分。
2.2添加0.002％～0.1％，加量极少，成本低。水解1公斤鲜芦荟叶所需“酶+1”的费用低于0.05元人民币。
2.3反应速度快，静置2～10小时水解完成。
2.4出汁率高，水解1公斤(毛重)全叶芦荟出汁率≥80％；水解1公斤芦荟凝胶出汁率≥96％；水解1公斤芦荟皮出汁率≥60％。
2.5操作简单，将打碎的芦荟叶放入反应罐，再加入“酶+1”搅拌均匀，静置即可。
“酶+1”法在常温下工作，产品质量好；加量极少，成本低；出汁率高，芦荟利用率高，无废弃物；操作简单。该法优势明显，国内首创，达到世界先进水平。
三、特珠高效的防褐变技术褐变是所有食品普遍存在的变色现象，分酶褐变和非酶褐变。酶褐变必须同时具备三个条件，即多酚类物质，多酚氧化酶和氧，缺一就不会发生酶褐变。非酶褐变有三种，美拉德反应是胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的反应；抗坏血酸氧化成脱氢抗坏血酸而褐变；叶绿素受热脱镁而褐变。
发生酶褐变和非酶褐变，有的条件相同，有的则相反。因此，防止褐变是一项复杂的系统工程。发明人采用了四大特殊高效的防褐变措施，协同作用，效果极佳。
3.1 尽量降低加工温度，“酶+1”水解在15℃～35℃下进行，膜浓缩在室温下进行，速冻升华干燥在低温下进行，整个加工过程不加热。
3.2 采用多项措施，尽量减少物料中氧的含量。物料均质后脱气，速冻升华干燥在60pa左右的高真空度、缺氧条件下工作，冷冻干粉真空包装。
3.3 采用包埋技术，在物料中加入具备包埋特性的β-环状糊精，将芦荟汁中的各种物质包埋隔离。
3.4 在物料中加入抗氧化剂柠檬酸、抗坏血酸。
四、芦荟基础料1∶1全叶芦荟原汁和1∶1芦荟凝胶原液的品质是衡量加工技术好坏的标志芦荟基本料用于配制芦荟食品、芦荟化妆品和芦荟药品。芦荟基础料指1∶1全叶芦荟原汁、全叶芦荟浓缩汁、100∶1全叶芦荟干粉及1∶1芦荟凝胶原液、芦荟凝胶浓缩液、200∶1芦荟凝胶干粉。其中1∶1全叶芦荟原汁又是全叶芦荟浓缩汁和100∶1全叶芦荟干粉的基础料，1∶1芦荟凝胶原液又是芦荟凝胶浓缩液和200∶1芦荟凝胶干粉的基础料。因此，1∶1全叶芦荟原汁和1∶1芦荟凝胶原液是芦荟基础料中的基础料。
1∶1全叶芦荟原汁和1∶1芦荟凝胶原液采用最先进的技术加工，产品完全保留了鲜芦荟的生理活性物质和有效成分，无褐变，再采用最先进的浓缩技术和干燥技术，制成的浓缩产品和干粉，品质和颜色照样好。但是，如1∶1全叶芦荟原汁和1∶1芦荟凝胶原液加工方法落后，产品品质差，有严重褐变，再采用最先进的浓缩技术和干燥技术，制成的浓缩产品和干粉的品质和颜色必然差，根本就不可能转好。因此，1∶1全叶芦荟原汁和1∶1芦荟凝胶原液的加工技术是否先进，将影响所有芦荟基础料的品质。
由于长期光合作用的原因，芦荟活性物质和丰富营养主要集中在芦荟皮的附近。因此，全叶芦荟制品的保健营养功能远高于芦荟凝胶制品。此外，1∶1全叶芦荟原汁的原料利用率也比1∶1芦荟凝胶原液高，经济效益更好。因此，1∶1全叶芦荟原汁是首选的基础料。
五、先进的膜浓缩技术和先进的速冻升华干燥技术5.1 100∶1全叶芦荟干粉是主产品1∶1全叶芦荟原汁含固形物1％，即100公斤原汁干燥后可得干粉1公斤。芦荟种植区不可能将芦荟鲜叶运往非芦荟种植区，因鲜芦荟叶采摘后5小时内必须加工，否则会很快变质而无法利用。而运送100∶1全叶芦荟干粉，比运送1∶1全叶芦荟原汁的重量低100倍，不仅可大大节约运输费，还可节约大量包装费和人力。因此，制作芦荟基础料的首先产品应是100∶1全叶芦荟干粉。
5.2浓缩步骤是干燥必经之路100公斤1∶1全叶芦荟原汁如直接速冻升华干燥，需去除99公斤水，这不仅使冻干设备庞大，投资很大，而且要将100公斤物料先速冻，然后又在60pa左右的高真空度下，使99公斤水升华，耗能必然很大。如100公斤1∶1全叶芦荟原汁，先浓缩10倍，除去90公斤水，余下10公斤物料再速冻升华干燥，可使冻干设备的面积缩小10倍，冻干设备投资大大降低。因10公斤物料速冻升华干燥，只需除去9公斤水，是原升华水分99公斤的十一分之一，能耗减少10倍多。
5.3先进的膜浓缩技术浓缩方法有多种，最常用的是真空加热蒸发浓缩，因物料长期在55℃～75℃的中温下工作，对热敏性极强的芦荟汁进行浓缩，不仅破坏了活性物质和有效成分，褐变也严重，因此，不能采用。
膜浓缩是世界上近20年发展起来的先进浓缩技术，由微滤、超滤、纳滤、反渗透等组成，可根据被浓缩物料的性质和要求而选配。膜浓缩在常温下进行，物料不加热，因此，可完全保留芦荟的生理活性物质和有效成分，无褐变。
5.4先进的速冻升华干燥技术干燥的方法也很多，如热风气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥、速冻升华干燥等。常用的喷雾干燥是将物料喷成雾状，与加热到100℃以上的热空气在喷雾塔中混合，在短时间内即可使物料干燥。因物料仍要受热，对热敏性极强的芦荟采用此法干燥也不适合。
速冻升华干燥，先将物料在-20℃以下速冻然后在升华干燥室，在高真空度下将冰直接升华为汽而使物料干燥。此法的特点是在低温、低气压、缺氧条件下工作，能最有效地防止物料有效成分不被破坏，不被氧化。物料中的洁晶水在升华过程由表至里逐渐脱掉，不破坏物料组织结构，不带走色素和芳香物质。因此，形、色、味基本不变，复水性好。
六生产工艺流程6.1 工艺流程图(见图)6.2 工艺流程说明6.2.1 鲜芦荟选用世界上最好的美国库拉索(蕃拉或翠叶)芦荟，叶片生长期在3年以上。芦荟起源热带地区，是一种喜高温植物，其特点是“喜温畏寒”，海南优越的自然条件正适合芦荟的生长，强烈的光合作用使芦荟有效成分集累多，运优于大棚种植的芦荟。芦荟叶采摘后5小时内必须送到加工厂加工。
6.2.2 去杂、刷洗、清毒、漂洗去除大黑斑和根部纤维，在流动水下刷去表面污垢，然后消毒，在流动水中漂洗。
6.2.3 粉碎用旋风破碎机粗碎，再用胶体磨打细。
6.2.4 酶解加入“酶十1”搅拌均匀，静置2-10小时，水解完成。
6.2.5粗滤用离心分离机粗滤。
6.2.6微滤MF去除细的杂质。
6.2.7配料加入防褐变的各种配料，搅拌均匀。
6.2.8均质在12Mpa-25MPa压力下均质。
6.2.9脱气在1000Pa-10000Pa真空度下脱气。
6.2.10反渗透RO浓缩比10∶1，去除大部分水分，留下固形物和少部分水分。
6.2.11 速冻将反渗透截留的物料装盘，在-20℃--40℃下速冻或冷冻。
6.2.12 升华干燥将速冻后的物料送入升华干燥室干燥。
6.2.13 粉碎冻干粉在干燥室收集后根据需要的细度进行粉碎。
6.2.14 真空包装干粉装袋，抽真空热合。
6.2.15 成品装箱最后制得100∶1全叶芦荟冷冻干粉。
七实施例10公斤100∶1全叶芦荟冷冻干粉制作过程。
7.1 取1087.5公斤生长期三年以上，刚采收的鲜库拉索芦荟叶。
7.2 用刀去除芦荟叶片上的大黑斑和根部粗纤维，在水中用软刷刷去表面污垢，然后放入含2％碳酸氢钠溶液的消毒池中浸1分钟，取出在流动饮用水池中漂洗。
7.3 将整片芦荟叶送入旋风破碎机中打成小块，再送入胶体磨中粉碎成浆，将芦荟浆倒入不锈钢罐中。
7.4 按鲜芦荟叶重量，加入0.002％-0.1％“酶+1”于物料罐中，搅拌均匀，在15℃-35℃温度下静置2-10小时，水解完成。
7.5 用离心机粗滤，按80％出汁率计可得1∶1全叶芦荟原汁870公斤。
7.6 用0.01μ-2μ的微滤机去除较细的杂质。将7.5、7.6的滤渣回收，干燥后可作饲料。
7.7 在微滤后的物料中加入0.08％-0.3％的柠檬酸，0.05％-0.2％的抗坏血酸和0.2％-3％的β-环状糊精，搅拌均匀。
7.8 将混合均匀后的物料在12Mpa-25Mpa均质。
7.9 将均质后的物料送入脱气机，在1000Pa-10000Pa真空度下脱气。
7.10 将脱气后的物料送入反渗透装置，按浓缩比10∶1计，去除水783公斤，截留物料87公斤。
7.11 将87公斤10∶1全叶芦荟浓缩汁装盘，然后送入速冻机，在-25℃下速冻2小时。
7.12 将速冻后的物料送入升华干燥室，在60Pa左右的高真空度下升华干燥，最后得100∶1全叶芦荟冷冻干粉10公斤(其中配料占5％-20％)。产品含水控制在3％-5％。
7.13 将速冻升华干燥后的芦荟干粉立即送入干燥室(相对湿度20％-40％)收集，并粉碎成需要的细粉(如500目细度)。
7.14 将粉碎后的100∶1全叶芦荟速冻干粉装袋，立即抽真空热合封口。
7.15 将成品装箱，送成品库。
说明1、发明人将1∶1全叶芦荟原汁送质检部门检验，检验结果(见报告，共3份)完全符合标准QB/T2488-2000、QB/T2489-2000指标的要求，现将三者主要的几个指标进行对比，如下表
QB/T2488 QB/T2489发明人产品检测数据外观 淡绿色液体 淡绿色液体 微绿色液体多糖mg/L ≥3.00×102≥3.00×10223.58×102芦荟素mg/L≤5.00×10 0.537钙mg/L 4.48×102-1.02×103≥4.48×1025.35×102镁mg/L 3.30×10-2.30×102≥3.30×10 3.12×1022、结论A、发明人所制作的1∶1全叶芦荟原汁颜色比标准高一个档次；B、芦荟多糖23.58×102mg/L是标准3.00×102mg/L的7倍多，充分说明“酶+1”法完全保护了多糖不受破坏。
权利要求
1.如1.5中所述，“酶+1”的成分及含量比例为果胶酶∶纤维素酶∶半纤维素酶∶葡萄糖氧化酶∶淀粉酶∶木质素酶＝1.5-3∶1.2-2∶1∶0.4-1∶0.2-0.7∶0.2-0.7。全部采用国产酶。
2.如2.1中所述，在15℃-35℃下水解芦荟，可全部保留鲜芦荟的活性物质和有效成份。
3.如2.2中所述，添加0.002％-0.1％，加量极少，成本低。水解1公斤鲜芦荟叶所需“酶+1”的费用低于0.05元人民币。
4.如2.3中所述，反应速度快，静置2-10小时水解完成。
5.如2.4中所述，出汁率高水解1公斤(毛重)全芦荟出汁率≥80％；水解1公斤芦荟凝胶出汁率≥96％；水解1公斤芦荟皮出汁率≥60％。
6.如3.1中所述，尽量降低加工温度，“酶+1”水解在15℃-35℃下进行，膜浓缩在室温下进行，速冻升华干燥在低温下进行，整个加工过程不加热。
7.如3.2中所述，采用多项措施，尽量减少物料中氧的含量。物料均质后脱气，速冻升华干燥在60PA左右的高真空度、缺氧条件下工作，冷冻干粉真空包装。
8.如3.3中所述，采用包埋技术，在物料中加入具有包埋特性的β-环状糊精，将芦荟汁中的各种物质包埋隔离。
9.如3.4中所述，在物料中加入抗氧化剂柠檬酸，抗坏血酸。
10.如7.7中所述，在微滤后的物料中加入0.08％-0.3％的柠檬酸，0.05％-0.2％的抗坏血酸和0.2％-3％的β-环状糊精，搅拌均匀。
全文摘要
复合酶法水解芦荟是当今世界上最好的方法。发明人研制的“酶+1”，酶种选择非常对路，酶种之间配伍非常合理，与一般复合酶法相比优势明显，突出表现在反应温度低、加量极少、成本低、出汁率高、操作简单几方面。因此，用该法制作的1∶1全叶芦荟原汁的品质和颜色都优于标准QB/T2488、QB/T2489。“酶+1”法再与目前世界上最先进的膜浓缩和速冻升华干燥匹配，优势互补，如虎添翼，整个加工过程都在常温和低温下进行，完全保护了产品的生理活性物质和有效成分。由于最后工序速冻升华干燥的特殊工艺，大大抑制了褐变的发生，再加上其它高效防褐变措施配合，使最终产品100∶1全叶芦荟冷冻干粉无褐变，产品颜色比标准QB/T2488、QB/T2489提高两个档次以上。
文档编号A61P17/16GK1569058SQ0313297
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月26日 优先权日2003年7月26日
发明者林钧 申请人:林钧