本发明涉及植物提取技术领域，特别涉及一种从咖啡果皮中提取可溶性膳食纤维的方法。
背景技术：
膳食纤维具有多种生理活性，目前已得到国内外的认可，如吸脂性、吸水性和溶胀性，有利于对肥胖症的预防，对有毒害物质的吸附可减少结肠癌的发生几率，同时具有明显降低血液中胆固醇浓度的作用，对预防和改善冠状动脉因硬化造成的心脏病、饮食性高脂质血症具有重要的作用。除上述生理功能以外，膳食纤维的缺乏还与阑尾炎、静脉血管曲张、肾结石和膀胱结石、十二指肠溃疡、溃疡性结肠炎、胃食道逆流、痔疮和深静脉管血栓形成等疾病的发病率与发病程度有很大关系，摄入高纤维食物可保护机体免受这些疾病的侵害。膳食纤维按其溶解性可分为不溶性膳食纤维(IDF)和可溶性膳食纤维(SDF)。很多的研究报道已经证实，可溶性膳食纤维在预防便秘、结肠癌，降低血液胆固醇含量，清除对人体有害物质即增加耐糖性等方面有着不溶性膳食纤维无法比拟的优点。
咖啡果皮是咖啡初加工的副产物，据统计，2015年我国咖啡果皮年产40余万吨，其后将以15万吨/年增加，预计到2020年将达到100万吨左右。有研究表明，咖啡果皮中纤维素含量超过60％，而且从中提取的可溶性膳食纤维具有良好的吸水、持水、吸附等功能特性。然而，目前我国咖啡果皮的综合利用率极低，除少数作为肥料回田外，大部分堆积丢弃。
目前，现有技术关于可溶性膳食纤维的提取方法有很多，如酶法、碱提取法(化学法)、化学-酶结合提取法和物理化学法等，但这些都集中在豆渣、小麦麸皮、玉米皮、玉米芯、米糠等原料，经研究发现，这些方法对咖啡果皮中可溶性膳食纤维的提取效果并不理想。申请人曾采用单因素及响应面优化纤维素酶法对咖啡果皮中可溶性膳食纤维的提取工艺进行了优化，但其公开的最佳工艺条件对可溶性膳食纤维的提取率也仅为9.72％，效果不尽人意，参见“响应面法优化咖啡果皮可溶性膳食纤维提取工艺和功能特性研究”一文的记载。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供一种能够明显提高咖啡果皮中可溶性膳食纤维提取率的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
步骤1：取咖啡干果皮进行第一次粉碎，至粒度为20～40目后进行第二次粉碎，至粒度为60～100目后进行第三次粉碎，至粒度为100～150目，获得咖啡干果皮粉；
步骤2：取所得咖啡干果皮粉与果胶酶混合进行第一酶解，过滤后取滤渣，与胰酶和纤维素酶混合进行第二酶解，离心，收集滤液，浓缩醇沉，得到可溶性膳食纤维。
作为优选，所述第一次粉碎为打粉机粗打粉。
作为优选，所述第二次粉碎为湿磨机研磨。
作为优选，所述第三次粉碎为胶体机研磨。
作为优选，步骤2中所述第一酶解和第二酶解的条件具体为：30℃～50℃，pH值为4～7条件下酶解1～3h。
作为优选，以g/U计，步骤2中所述咖啡干果皮的干重与所述果胶酶、所述胰酶和所述纤维素酶的酶活力之比为1：(200-2000)：(200-2000)：(40-400)。
作为优选，步骤2中所述离心步骤具体为室温，5000r/min～10000r/min离心5～10min。
作为优选，步骤2中所述浓缩醇沉具体为：按照滤液和乙醇体积比为1:2.5～6.5加入乙醇，进行醇沉，过滤，收集沉淀。
作为优选，所述步骤1前还包括取咖啡鲜果经初加工得到咖啡果皮，然后脱水干燥成含水量≤12％的咖啡干果皮的步骤。
作为优选，所述第一酶解、所述第二酶解之前还包括加水打浆，40℃～55℃条件下静置0.5h～2h的步骤。
作为优选，所述浓缩醇沉前还包括使用旋蒸仪减少滤液中水分含量至含水量为40-70％的步骤。
针对现有技术中可溶性膳食纤维的提取方法对咖啡果皮中可溶性膳食纤维提取率较低的缺陷，本发明采用粉碎粒度为20～40目，60～100目，100～150目的三段式物理剪切与胰酶、果胶酶和纤维素酶的复合酶法相结合对咖啡果皮中的可溶性膳食纤维进行提取，相比现有技术的其他提取方法，该方法明显提高了咖啡果皮中的可溶性膳食纤维的提取率(p<0.01)，且无化学污染，安全性高，适合大规模生产。
附图说明
图1为从咖啡果皮中提取可溶性膳食纤维的方法本发明的流程图。
具体实施方式
本发明公开了从咖啡果皮中可溶性膳食纤维的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的咖啡果皮中可溶性膳食纤维的提取方法中所用试剂、原料均可由市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1从咖啡果皮中提取可溶性膳食纤维
预处理：取咖啡鲜果经初加工得到的咖啡果皮，脱水干燥成含水量为10％的咖啡干果皮；
三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉机进行第一次粉碎，至粒度为20～40目后进行第二次粉碎，第二次粉碎采用湿磨机研磨，至粒度为60～100目后进行第三次粉碎，第三次粉碎采用胶体机研磨至粒度为100～150目，获得咖啡果皮粉；
打浆：取咖啡果皮粉10g加水50ml打浆，45℃静置1.5h；
酶解：加入0.45g果胶酶(20000u/g)45℃pH值为5.5条件下酶解1h，过滤，取滤渣加水50ml打浆，40℃静置0.5h；然后加入0.45g纤维素酶(20000u/g)和0.25g胰酶(4000u/g)，40℃，pH值为5.5条件下酶解2h；
离心：将酶解液通过离心机室温条件，6500r/min离心8min，弃滤渣，收集滤液；
旋蒸干燥：使用旋蒸仪减少滤液中水分含量至含水量为55％；
浓缩醇沉：按照滤液和乙醇体积比为1:4.5加入乙醇，进行醇沉，过滤，收集沉淀，获得可溶性膳食纤维。
实施例2从咖啡果皮中提取可溶性膳食纤维
预处理：取咖啡鲜果经初加工得到的咖啡果皮，脱水干燥成含水量为8％的咖啡干果皮；
三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉机进行第一次粉碎，至粒度为20～40目后进行第二次粉碎，第二次粉碎采用湿磨机研磨，至粒度为60～100目后进行第三次粉碎，第三次粉碎采用胶体机研磨至粒度为100～150目，获得咖啡果皮粉；
打浆：取咖啡果皮粉6g加水50ml打浆，45℃静置1h；
酶解：加入0.32g果胶酶(20000u/g)，45℃，pH值为6条件下酶解1h，过滤，取滤渣加水50ml打浆，45℃静置0.5h；然后加入0.2g纤维素酶(20000u/g)和0.2g胰酶(4000u/g)，45℃，pH值为6条件下酶解1h；
离心：将酶解液通过离心机室温，9500r/min离心4min，弃滤渣，收集滤液；
旋蒸干燥：使用旋蒸仪减少滤液中水分含量至含水量为40％；
浓缩醇沉：按照滤液和乙醇体积比为1:4加入乙醇，进行醇沉，过滤，收集沉淀，获得可溶性膳食纤维。
实施例3从咖啡果皮中提取可溶性膳食纤维
预处理：取咖啡鲜果经初加工得到的咖啡果皮，脱水干燥成含水量为12％的咖啡干果皮；
三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉机进行第一次粉碎，至粒度为20～40目后进行第二次粉碎，第二次粉碎采用湿磨机研磨，至粒度为60～100目后进行第三次粉碎，第三次粉碎采用胶体机研磨至粒度为100～150目，获得咖啡果皮粉；
打浆：取咖啡果皮粉8g加水50ml打浆，42℃静置1.5h；
酶解：加入0.45g/g果胶酶(20000u/g)，42℃，pH值为5.7条件下酶解1h，过滤，取滤渣加水50ml打浆，45℃静置0.5h；然后加入0.45g纤维素酶(20000u/g)和0.3g胰酶(4000u/g)，45℃，pH值为5.7条件下酶解2h；
离心：将酶解液通过离心机室温条件，5000r/min离心10min，弃滤渣，收集滤液；
旋蒸干燥：使用旋蒸仪减少滤液中水分含量至含水量为50％；
浓缩醇沉：按照滤液和乙醇体积比为1:4.5加入乙醇，进行醇沉，过滤，收集沉淀，获得可溶性膳食纤维。
实施例4从咖啡果皮中提取可溶性膳食纤维
预处理：取咖啡鲜果经初加工得到的咖啡果皮，脱水干燥成含水量为9％的咖啡干果皮；
三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉机进行第一次粉碎，至粒度为20～40目后进行第二次粉碎，第二次粉碎采用湿磨机研磨，至粒度为60～100目后进行第三次粉碎，第三次粉碎采用胶体机研磨至粒度为100～150目，获得咖啡果皮粉；
打浆：取咖啡果皮粉7g中加水50ml打浆，48℃静置1h；
酶解：加入0.32g果胶酶(20000u/g)，48℃，pH值为5.4的条件下酶解1h，过滤，取滤渣加水50ml打浆，46℃静置0.5h；然后加入0.2g纤维素酶(20000u/g)和0.2g胰酶(4000u/g)，46℃，pH值为5.4条件下酶解1h；
离心：将酶解液通过离心机室温条件，9500r/min离心4min，弃滤渣，收集滤液；
旋蒸干燥：使用旋蒸仪减少滤液中水分含量至含水量为48％；
浓缩醇沉：按照滤液和乙醇体积比为1:4加入乙醇，进行醇沉，过滤，收集沉淀，获得可溶性膳食纤维。
实施例5比较不同剪切方式对咖啡果皮中可溶性膳食纤维的提取率
对比例1：在本发明实施例1提供的提取方法的基础上，将实施例1记载的三段式物理剪切改为一段式物理剪切，具体地，采用胶体机研磨，粉碎粒度为100～150目。其他提取步骤和工艺参数同实施例1相同。
对比例2：在本发明实施例1提供的提取方法的基础上，将实施例1采用的三段式物理剪切改为两段式物理剪切，第一段物理剪切：采用打粉机进行粗打粉，粉碎粒度为20～40目；第二段物理剪切：采用胶体机研磨，粉碎粒度为100～150。其他提取步骤和工艺参数同实施例1相同。
对比例3：在本发明实施例1提供的提取方法的基础上，将实施例1记载的三段式物理剪切改为两段式物理剪切，第一段物理剪切：采用湿磨机研磨，粉碎粒度为60～100目；第二段物理剪切：采用胶体机研磨，粉碎粒度为100～150目。其他提取步骤和工艺参数同实施例1相同。
表1比较不同物理剪切方式对咖啡果皮中可溶性膳食纤维提取率
注：采用Duncan's multiple range test方法分析，同一列不同字母表示显著性差异，(小写字母表示P<0.05，n＝3；大写字母表示P<0.01，n＝3)
由表2的数据可知，与对比例1-3利用一段式(100～150目)和两段式(20～40目，100～150目；60～100目，100～150目)将咖啡干果皮粉碎为100～150目的物理剪切方式相比，本申请采用三段式物理剪切(20～40目，60～100目，100～150目)将咖啡干果皮粉碎为100～150目的咖啡干果皮粉，与胰酶、果胶酶和纤维素酶的复合酶法相结合极显著地提高了咖啡果皮中可溶性膳食纤维的提取率(p<0.01)。
采用实施例2-4记载的提取方法对咖啡果皮中可溶性膳食纤维的进行提取，结果与实施例1的可溶性膳食纤维的提取率相近，无显著差异(P＞0.05)。
实施例6比较不同提取方法对咖啡果皮中膳食纤维的提取率
现有技术中提取可溶性膳食纤维常用的方法有酶法、化学法、化学酶法、物理化学法以及物理化学酶法，具体提取工艺如下：
酶法：取样品1g加入0.2mol/L pH 6.9的磷酸盐缓冲液20mL，加入5ml复合酶(纤维素酶、果胶酶和胰酶)37℃下静置2h。冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到10，静置2h后过滤。加入过滤液200mL乙醇，静置过夜，沉淀用乙醇洗涤至中性，冷冻干燥后即为可溶性膳食纤维。
化学法：取样品1g加入2％醋酸20mL，随后加入5％双氧水10mL，混合液体在60℃下加热2h，冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到10，静置2h后过滤。加入过滤液200mL乙醇，静置过夜，沉淀用乙醇洗涤至中性，冷冻干燥后即为可溶性膳食纤维。
化学酶法：取样品1g加入2％醋酸20mL，随后加入5％双氧水10mL，混合液体在60℃下加热2h，冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到6.9，加入5ml复合酶(纤维素酶、果胶酶和胰酶)37℃下静置2h。冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到10，静置2h后过滤。加入过滤液200mL乙醇，静置过夜，沉淀用乙醇洗涤至中性，冷冻干燥后即为可溶性膳食纤维。
物理化学法：取样品1g加入2％醋酸20mL，随后加入5％双氧水10mL，在室温下超声15min，混合液体在60℃下加热2h，冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到10，静置2h后过滤。加入过滤液200mL乙醇，静置过夜，沉淀用乙醇洗涤至中性，冷冻干燥后即为可溶性膳食纤维。
物理化学酶法：取样品1g加入2％醋酸20mL，随后加入5％双氧水10mL，在常温下超声15min，混合液体在60℃下加热2h，冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到6.9，加入5ml复合酶(纤维素酶、果胶酶和胰酶)37℃下静置2h。冷却后混合液使用氢氧化钠调整pH到10，静置2h后过滤。加入过滤液200mL乙醇，静置过夜，沉淀用乙醇洗涤至中性，冷冻干燥后即为可溶性膳食纤维。
采用上述酶法、化学法、化学酶法、物理化学法、物理化学酶法以及本发明提供的提取方法对咖啡果皮中的可溶性膳食纤维进行提取，比较不同提取方法对咖啡果皮中膳食纤维的提取率，结果见表2。
表2比较不同提取方法对咖啡果皮中膳食纤维的提取率
注：采用Duncan's multiple range test方法分析，同一列不同字母表示显著性差异，(小写字母表示P<0.05，n＝3；大写字母表示P<0.01，n＝3)
由表2记载的内容可知，相比有技术公开的酶法、化学法、化学酶法、物理化学法、物理化学酶法，本发明提供的可溶性膳食纤维的提取方法极显著地提高了对咖啡果皮中可溶性膳食纤维的提取率(P<0.01)，且无化学污染，安全性高，适合大规模生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。