本发明涉及一种羟丙基甲基纤维素（hpmc）沉淀辅助反胶团萃取柠檬籽中柠檬苦素的方法，属于果蔬加工副产品综合利用及功能性物质提取领域。
背景技术：
柠檬苦素（limonin）是大量存在于柑橘、柠檬、柚子等芸香科水果以及香椿、麻楝、鹧鸪花、米仔兰、楝、川楝等楝科植物中的一种具有较强的疏水性和呈电中性的三萜系二内酯高分子化合物，难溶于水，易溶于氯仿、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮等有机溶剂。近年来的医学试验证实，柠檬苦素具有较强的抗氧化活性，可有效维持哺乳动物体内活性氧自由基的平衡，并同时兼具抑制癌细胞扩增、延缓动脉硬化、降低胆固醇含量、除湿、镇痛、抗感染和抗过敏等生理功能，保健价值较大。柠檬果实（citruslimon（l.）burm.f.）为芸香科柑橘属常绿小乔木植物的分化果实，色泽亮黄、味极酸，富含矿物质、维生素、氨基酸、类黄酮和类胡萝卜素等各种功能性成分，营养价值高。柠檬果实中的柠檬苦素主要集中富集于柠檬籽中，并通常与其他脂溶性成分一同混溶于柠檬籽囊内的油脂中，分离难度较大，常规方法提取效率低。现阶段，柠檬果实加工过程中柠檬籽籽粒或碎片通常作为废弃物直接填埋或焚烧，这不仅对环境产生不良影响，更造成柠檬苦素资源的巨大浪费。因此，设计高效简便的分离工艺对柠檬籽中柠檬苦素进行提取，既有助于柠檬资源的综合利用，也可促进柠檬精深加工技术的升级，提高柠檬加工品附加值和科技含量。
反胶团(reversedmicelles)是高浓度的表面活性剂添加进非极性或极性较小的有机溶剂中形成的疏水基朝外、亲水基朝内的纳米级集合性胶体，其结构由内至外为胶核、吸附层和扩散层。其中，胶核内部存在由表面活性剂中极性基团所亲和的水分子形成的极性核心，可在吸附层的作用下将功能性分子有效转入胶核微水相中，从而起到分离或富集的作用。反胶团萃取体系具有制备简便、稳定性和选择性高、电位缓冲能力强、可回收、操作条件温和且流程少等优点，其正向萃取物可同时逆向富集并能有效维持功能性大分子的活性，因此广泛应用于蛋白质、活性酶、核酸、类黄酮以及金属离子等物质分离提取。构成反胶团的表面活性剂和有机溶剂种类较多，特点各不相同。基于大量实验数据，本专利采用阳离子型表面活性剂双十八烷基二甲基氯化铵（dodmac）和有机溶剂庚烷构成反胶团萃取体系，辅以正己醇作为表面活性剂助剂以及溴代十四烷作为提取助剂，该体系对柠檬苦素的亲和性和提取效率高，性状稳定。此外，羟丙基甲基纤维素（hpmc）为纤维素衍生物，安全无毒，对柠檬苦素具有絮凝作用，可形成可溶性柠檬苦素-hpmc复合物，添加进柠檬籽初提液中可有效提高后期提取效率。
技术实现要素：
本发明通过设计一种羟丙基甲基纤维素沉淀辅助反胶团萃取柠檬籽中柠檬苦素的方法，以高效、低廉、温和且简便的从柠檬籽粒或籽粒碎片中选择性提取柠檬苦素，从而综合利用柠檬资源，提高柠檬产品附加值。
为实现上述目的，本发明采取操作步骤：
（1）将原料柠檬籽粒或籽粒碎片的烘干、粉碎：柠檬籽粒或籽粒碎片在40℃下将水分含量降至5%以下，用粉碎机粉碎后经150~200目筛网过滤去粗渣后，得柠檬籽粉末。
（2）粗提：将步骤（1）中的柠檬籽粉末加入缓冲液，调节ph至6.6-6.8，调节液料比。将物料置于超声波振荡器中进行超声提取，随后收集提取液置于4℃下静置10~12h后制得柠檬籽粗提液。
缓冲液可用柠檬酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液、pipes或hepes缓冲液，其中优选的，缓冲液使用柠檬酸盐缓冲液，可使柠檬苦素的形状保持完整。
（3）柠檬苦素初提液：在步骤（2）的粗提液中加入占总质量的质量分数为0.5%的hpmc粉末，用旋桨式搅拌器高速搅拌促溶，搅拌速度2000r/min、时间0.5~1h。调节ph至5.5~6.0，用旋桨式搅拌器低速搅拌，搅拌速度500r/min、时间3~4h，再在30℃下静置2~3h。最后，提取液在2~4℃、3000~5000rpm转速下离心10~15min，取滤液调节ph至7.0~7.5，10~12℃下静置3h，即形成含有稳定的柠檬苦素-hpmc复合物的柠檬苦素初提液。
（4）反胶团萃取液的制备：将固体双十八烷基二甲基氯化铵（dodmac）加入有机溶剂庚烷中，调节其浓度至40~45mmol/l，加入占前述液体的体积分数为12~14%的正己醇以及3~5%的溴代十四烷；随后，加入固体kcl粉末使萃取液中kcl浓度达到0.15mol/l。最后，超声振荡以促进反胶团萃取液的形成。
（5）反萃取水相的制备：在浓度为0.2mol/l醋酸-醋酸钠缓冲液（ph4.6）中加入nacl粉末使溶液中nacl浓度达0.8mol/l即制得反萃取水相。
（6）前萃取：步骤（4）制备的反胶团萃取液为有机相，步骤（3）制备的柠檬苦素初提液为水相，有机相和水相按1~4:1的体积比充分混匀。高速离心后静置，得到上层有机相。
具体操作方法有：
a、有机相和水相按体积比2:1混合，放置于旋转式摇床上,以40~42℃、300~350r/min转速下混匀0.5~1h。随后在20~25℃、8000~12000r/min转速下离心8~10min，20~25℃下静置1~2h后得到上层有机相。
b、有机相和水相按体积比4:1混合，放置于旋转式摇床上,以30~35℃、400~500r/min转速下混匀2~3h。随后在10~12℃、12000~15000r/min转速下离心6~8min，8~10℃下静置3~5h后得到上层有机相。
c、有机相和水相按体积比1:1混合，放置于旋转式摇床上,以50~55℃、100~150r/min转速下混匀5~6h。随后在30~35℃、5000~6000r/min转速下离心15~20min，30~35℃下静置0.5~1h后得到上层有机相。
以上三种前萃取的具体操作方法可任选其一，但不限于以上三种方法。
（7）反萃取：将步骤（6）中分离出的上层有机相与步骤（5）中制备的反萃取水相按1：1~5的体积比充分混匀。高速离心后静置，得到下层水相。
具体操作方法有：
a、上层有机相与反萃取水相按体积比1:1.5混合，置于旋转式摇床上,在30~35℃、200~250r/min转速下混匀0.5~1h。随后在20~25℃、6000~8000r/min转速下离心6~8min，20~25℃下静置1~2h后得到下层水相。
b、上层有机相与反萃取水相按体积比1:5混合，置于旋转式摇床上,在40~45℃、300~350r/min转速下混匀2~3h。随后在20~25℃、10000~12000r/min转速下离心6~8min，10~15℃下静置1~2h后得到下层水相。
c、上层有机相与反萃取水相按体积比2:1混合，置于旋转式摇床上,在50~55℃、100~150r/min转速下混匀4~5h。随后在35~40℃、8000~10000r/min转速下离心10~15min，25~30℃下静置3~4h后得到下层水相。
以上三种反萃取的具体操作方法可任选其一，但不限于以上三种方法。
（8）提纯：将步骤（7）中制备的下层水相中加入酸溶液进行水解。水解液经高速离心后得到上清液，其中富含柠檬苦素单体。
（9）冷冻干燥：将步骤（8）中制取的柠檬苦素提纯液经冷冻干燥后得到柠檬苦素粗粉末。
（10）纯化：将步骤（9）中制取的富含柠檬苦素的冻干粗粉末用有机溶剂溶解。随后离心得到上清液，经冷冻干燥后得到微黄色、高纯度的柠檬苦素粉末。
其中：步骤（3）中制备的柠檬苦素-hpmc复合物水溶性较单一柠檬苦素显著提高，有利于后期反胶团萃取。
步骤（3）中分别用酸性物质柠檬酸、酒石酸或富马酸中的一种以及碱性物质nahco3调整溶液ph值。这三种酸性物质相对条件比较温和，不易破坏苦素。
步骤（4）中加入正己醇是作为表面活性剂助剂作，溴代十四烷作为提取助剂；加入kcl为减弱反胶团胶核内部和柠檬苦素分子间的静电屏蔽作用，提高柠檬苦素提取效率。
步骤（8）中加入无机酸是为水解步骤（7）制备的下层水相中的柠檬苦素-hpmc复合物，以释放出柠檬苦素单体。
步骤（8）中加入的酸溶液为醋酸、延胡素酸或磷酸中的一种，但不限于这三种酸溶液。
步骤（9）和（10）冷冻干燥时，压强为5~20pa、温度-30~-40℃、步骤（9）中冷冻干燥时间为18~20h；步骤（10）中冷冻干燥时间为4~6h。
步骤（10）中有机溶剂为乙醇、乙酸乙酯或异丙醇中的一种，但不限于这三种有机溶剂。
本发明提供一种从柠檬皮渣中提取柠檬苦素的方法，其优点和积极效果有：
（1）经济环保。本发明所涉及的柠檬籽中柠檬苦素的提取工艺，可充分利用柠檬籽及其碎片，开发功能性产品，生产成本低，利润水平较高，可减少农业废弃物污染，促进柠檬产业绿色发展。
（2）技术先进。本发明涉及的反胶团萃取方法具有易放大、可连续操作、有选择性、提纯产品纯度高、条件温和等优点，同时其反胶团体系中的胶核可对功能性分子的活性起到良好的保护作用。在初提液中添加hpmc可有效改善柠檬苦素的水溶性，使后续反胶团萃取得以高效进行。
（3）经济价值高，生产技术易于推广。本发明所涉及的hpmc沉淀辅助反胶团萃取柠檬籽中柠檬苦素的方法，可充分提取柠檬皮渣中的柠檬苦素，产率高。整套提取方法工艺简单，成本低廉，利于放大并进行工业化生产；同时，该法简便可行，无需高值复杂仪器，相关操作人员无需经过专业培训，易于推广。
附图说明
图1为实施例三制备的柠檬苦素hplc检测色谱图。
具体实施方式
下面通过非限定的实施例对本发明作进一步的阐述。但是应该理解，这些描述只是示例的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
从某柠檬加工企业随机购买柠檬籽，其中完整籽粒和破碎籽粒质量比约2:1，物料含水量(47.2±1.34)%，采取以下方法制备柠檬苦素：
实施例一：
（1）柠檬籽粒或籽粒碎片的烘干、粉碎：柠檬籽粒或籽粒碎片在40℃下将水分含量降至5%以下，用粉碎机粉碎后经150~200目筛网过滤后备用。
（2）粗提：将步骤（1）中的柠檬籽粉末用加入0.1mmol/l柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液（ph6.6），调节液料比至40:1~50:1，再置于超声波振荡器中进行超声振荡，超声频率40khz（功率210w）、温度40℃、时间1~1.5h。最后置于4℃下静置10~12h备用。
（3）柠檬苦素初提液：在步骤（2）制备的粗提液中加入占总质量的质量分数为0.5%的hpmc粉末，用旋桨式搅拌器高速搅拌促溶，搅拌速度2000r/min、时间0.5~1h。随后，缓慢加入固体柠檬酸调节ph至5.5~6.0，用旋桨式搅拌器低速搅拌，搅拌速度500r/min、时间3~4h，再在30℃下静置2~3h。最后，提取液在2~4℃、3000~5000rpm转速下离心10~15min，取滤液加入固体nahco3调节ph至7.0~7.5，10~12℃下静置3h，即形成含有稳定的柠檬苦素-hpmc复合物的柠檬苦素初提液。
（4）反胶团萃取液的制备：将固体双十八烷基二甲基氯化铵（dodmac）加入有机溶剂庚烷中，调节其浓度至40~45mmol/l，加入占前述液体的体积分数为12~14%的正己醇以及3~5%的溴代十四烷。随后，加入固体kcl粉末使萃取液中kcl浓度达到0.15mol/l。最后，进行超声振荡促进反胶团萃取液的形成，超声频率30khz（功率180w）、温度30℃、时间10~15min。
（5）反萃取水相的制备：0.2mol/l醋酸-醋酸钠缓冲液（ph4.6）中加入nacl粉末使溶液中nacl浓度达到0.8mol/l。
（6）前萃取：步骤（4）制备的反胶团萃取液为有机相，步骤（3）制备的柠檬苦素初提液为水相。有机相和水相按体积比2:1混合，放置于旋转式摇床上,以40~42℃、300~350r/min转速下混匀0.5~1h。随后在20~25℃、8000~12000r/min转速下离心8~10min，20~25℃下静置1~2h后得到上层有机相。
（7）反萃取：将步骤（6）中分离出的有机相与步骤（5）中制备的反萃取水相按体积比1:1混合，置于旋转式摇床上,在30~35℃、200~250r/min转速下混匀0.5~1h。随后在20~25℃、6000~8000r/min转速下离心6~8min，20~25℃下静置1~2h后得到下层水相，其中富含柠檬苦素-hpmc复合物。
（8）提纯：将步骤（7）中制备的水相中加入体积分数2%的0.5mol/l醋酸，30℃下保温1-2h，以水解柠檬苦素-hpmc复合物。随后，将溶液在2~4℃、10000~12000r/min转速下离心20~25min，取上清液即含有柠檬苦素纯品。
（9）冷冻干燥：将步骤（8）中制取的柠檬苦素的提纯液用冷冻干燥机在压强为5~20pa和温度-30~-40℃的条件下，冷冻干燥时间18~20h以制取柠檬苦素粗粉末。
（10）纯化：将步骤（9）中制取的富含柠檬苦素的冻干粗粉末按液料比5:1的比例体积用浓度40%~50%的乙醇溶液溶解。随后，在1~4℃、10000~12000r/min转速下离心得到上清液，用冷冻干燥机在压强为5~20pa和温度-30~-40℃的条件下冷冻干燥时间4~6h以制取微黄色、高纯度的柠檬苦素粉末。
实施例二：
（1）柠檬籽粒或籽粒碎片的烘干、粉碎：柠檬籽粒或籽粒碎片在40℃下将水分含量降至5%以下，用粉碎机粉碎后经150~200目筛网过滤后备用。
（2）粗提：将步骤（1）中的柠檬籽粉末用加入0.1mmol/l柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液（ph6.6），调节液料比至40:1~50:1，再置于超声波振荡器中进行超声振荡，超声频率30khz（功率180w）、温度40~45℃、时间2~3h。最后置于4℃下静置10~12h备用。
（3）柠檬苦素初提液：在步骤（2）制备的粗提液中加入占总质量的质量分数为0.5%的hpmc粉末，用旋桨式搅拌器高速搅拌促溶，搅拌速度2000r/min、时间0.5~1h。随后，缓慢加入酒石酸调节ph至5.5~6.0，用旋桨式搅拌器低速搅拌，搅拌速度500r/min、时间3~4h，再在30℃下静置2~3h。最后，提取液在2~4℃、3000~5000rpm转速下离心10~15min，取滤液加入固体nahco3调节ph至7.0~7.5，10~12℃下静置3h，即形成含有稳定的柠檬苦素-hpmc复合物的柠檬苦素初提液。
（4）反胶团萃取液的制备：将固体双十八烷基二甲基氯化铵（dodmac）加入有机溶剂庚烷中，调节其浓度至40~45mmol/l，加入占前述液体的体积分数为12~14%的正己醇以及3~5%的溴代十四烷。随后，加入固体kcl粉末使萃取液中kcl浓度达到0.15mol/l。最后，进行超声振荡促进反胶团萃取液的形成，超声频率30khz（功率180w）、温度30℃、时间10~15min。
（5）反萃取水相的制备：0.2mol/l醋酸-醋酸钠缓冲液（ph4.6）中加入nacl粉末使溶液中nacl浓度达到0.8mol/l。
（6）前萃取：步骤（4）制备的反胶团萃取液为有机相，步骤（3）制备的柠檬苦素初提液为水相。有机相和水相按体积比4:1混合，放置于旋转式摇床上,以30~35℃、400~500r/min转速下混匀2~3h。随后在10~12℃、12000~15000r/min转速下离心6~8min，8~10℃下静置3~5h后得到上层有机相。
（7）反萃取：将步骤（6）中分离出的有机相与步骤（5）中制备的反萃取水相按体积比1:5混合，置于旋转式摇床上,在40~45℃、300~350r/min转速下混匀2~3h。随后在20~25℃、10000~12000r/min转速下离心6~8min，10~15℃下静置1~2h后得到下层水相，其中富含柠檬苦素-hpmc复合物。
（8）提纯：将步骤（7）中制备的水相中加入体积分数1%的1.2mol/l延胡索酸，40℃下保温1-2h，以水解柠檬苦素-hpmc复合物。随后，将溶液在2~4℃、10000~12000r/min转速下离心1~2h，取上清液即含有柠檬苦素纯品。
（9）冷冻干燥：将步骤（8）中制取的柠檬苦素的提纯液用冷冻干燥机在压强为5~20pa和温度-30~-40℃的条件下，冷冻干燥时间18~20h以制取柠檬苦素粗粉末。
（10）纯化：将步骤（9）中制取的富含柠檬苦素的冻干粗粉末按液料比2:1的比例体积用乙酸乙酯溶解。随后，在5~7℃、8000~10000r/min转速下离心得到上清液，用冷冻干燥机在压强为5~20pa和温度-30~-40℃的条件下冷冻干燥时间4~6h以制取微黄色、高纯度的柠檬苦素粉末。
实施例三：
（1）柠檬籽粒或籽粒碎片的烘干、粉碎：柠檬籽粒或籽粒碎片在40℃下将水分含量降至5%以下，用粉碎机粉碎后经150~200目筛网过滤后备用。
（2）粗提：将步骤（1）中的柠檬籽粉末用加入0.1mmol/l柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液（ph6.6），调节液料比至40:1~50:1，再置于超声波振荡器中进行超声振荡，超声频率60khz（功率240w）、温度45~50℃、时间0.5~1.0h。最后置于4℃下静置10~12h备用。
（3）柠檬苦素初提液：在步骤（2）的粗提液中加入占总质量的质量分数为0.5%的hpmc粉末，用旋桨式搅拌器高速搅拌促溶，搅拌速度2000r/min、时间0.5~1h。随后，缓慢加入富马酸调节ph至5.5~6.0，用旋桨式搅拌器低速搅拌，搅拌速度500r/min、时间3~4h，再在30℃下静置2~3h。最后，提取液在2~4℃、3000~5000rpm转速下离心10~15min，取滤液加入固体nahco3调节ph至7.0~7.5，10~12℃下静置3h，即形成含有稳定的柠檬苦素-hpmc复合物的柠檬苦素初提液。
（4）反胶团萃取液的制备：将固体双十八烷基二甲基氯化铵（dodmac）加入有机溶剂庚烷中，调节其浓度至40~45mmol/l，加入占前述液体的体积分数为12~14%的正己醇以及3~5%的溴代十四烷。随后，加入固体kcl粉末使萃取液中kcl浓度达到0.15mol/l。最后，进行超声振荡促进反胶团萃取液的形成，超声频率30khz（功率180w）、温度30℃、时间10~15min。
（5）反萃取水相的制备：0.2mol/l醋酸-醋酸钠缓冲液（ph4.6）中加入nacl粉末使溶液中nacl浓度达到0.8mol/l。
（6）前萃取：步骤（4）制备的反胶团萃取液为有机相，步骤（3）制备的柠檬苦素初提液为水相。有机相和水相按体积比1:1混合，放置于旋转式摇床上,以50~55℃、100~150r/min转速下混匀5~6h。随后在30~35℃、5000~6000r/min转速下离心15~20min，30~35℃下静置0.5~1h后得到上层有机相。
（7）反萃取：将步骤（6）中分离出的有机相与步骤（5）中制备的反萃取水相按体积比1:3混合，置于旋转式摇床上,在50~55℃、100~150r/min转速下混匀4~5h。随后在35~40℃、8000~10000r/min转速下离心10~15min，25~30℃下静置3~4h后得到下层水相，其中富含柠檬苦素-hpmc复合物。
（8）提纯：将步骤（7）中制备的水相中加入体积分数0.3%的2.5mol/l磷酸，30~35℃下保温2-3h，以水解柠檬苦素-hpmc复合物。随后，将溶液在2~4℃、10000~12000r/min转速下离心1~2h，取上清液即含有柠檬苦素纯品。
（9）冷冻干燥：将步骤（8）中制取的柠檬苦素的提纯液用冷冻干燥机在压强为5~20pa和温度-30~-40℃的条件下，冷冻干燥时间18~20h以制取柠檬苦素粗粉末。
（10）纯化：将步骤（9）中制取的富含柠檬苦素的冻干粗粉末按液料比1.5:1的比例体积用异丙醇溶解。随后，在10~12℃、8000~10000r/min转速下离心得到上清液，用冷冻干燥机在压强为5~20pa和温度-30~-40℃的条件下冷冻干燥时间4~6h以制取微黄色、高纯度的柠檬苦素粉末。
取实施例三制备的柠檬苦素粉末100mg用1l甲醇溶解后，用高效液相色谱进行检测，其色谱图见图1。色谱柱为反相c18色谱柱；流动相a液为乙腈、b液为水，流速0.8ml/min；梯度洗脱，流动相中a液在40min内从0%线性增加至40%，a液在30min内从100%线性下降至60%；柱温35℃，检测波长为215nm。
由图可知，本专利提取的柠檬苦素粉末中杂质极少，柠檬苦素含量极高。根据液相色谱的谱图，柠檬苦素保留时间为3.659min，用外标法根据峰面积测定该粉末中柠檬苦素纯度达到90.71%。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。