一种从叶属生物质中提取天然果胶的方法与流程

本发明属于植物食品加工技术领域，更具体涉及一种叶属类天然果胶的提取方法。

背景技术：

果胶是植物细胞壁的组成部分，是一种天然多糖高分子聚合物，分子量在5-30万之间，主链是d-半乳糖醛酸经α-1，4糖苷链连接而成的长链结构，侧链是由半乳糖、山梨糖、鼠李糖和木糖等组成的短链结构。

在食品工业中，果胶常作为食品添加剂，例如食品增稠剂、稳定剂和胶凝剂等。目前商业果胶的生产主要以柑橘和苹果为原料，也有以柠檬皮、香蕉皮、菠萝皮和向日葵盘等为原料进行生产，但是，以叶类生物质为原料生产果胶的报道较为少见。叶类果胶的开发应用，可提高生物资源的综合利用率，但叶类果胶的提取技术尚存在诸多缺点，因此限制其在食品和医药领域中的应用。

传统提取果胶的方法主要包括透析，盐析沉淀和膜分离法，但这些方法都具有一定的局限性。比如盐析法，纯化果胶常采用铝盐或高价铁盐等作沉淀剂，利用果胶中游离羧基带有与盐溶液中的盐离子相反电荷的特性，通过中和作用产生沉淀；金属沉淀能够去除游离中性糖，也可以去除部分蛋白质，但是得到的果胶产品灰分高，溶解性差，色泽较深，且工艺条件不易控制。膜分离具有能耗低，操作工艺简单，可选择性去除果胶提取液中的糖分和低聚物，从而提高果胶的品质。但是膜难以清洗且容易堵塞，价格也较为昂贵，这使得膜分离技术难以普及。因此，普遍使用的纯化方法仍然需要进一步的改进。

果胶是填充在植物细胞骨架和细胞间层中的具有胶体性质的物质，采用酶法提取叶类果胶主要是为了保持果胶在叶类植物中原有的结构和性质。此外，根据《食品化学品法典》，为了在食品工业中使用，果胶在干燥和无灰的基础上应该具有至少65wt％的半乳糖醛酸。因此，通过本发明的方法获得的果胶适合用于食品应用。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明旨在提供一种易于工业化、安全简便的叶类果胶提取方法。

本发明的目的是提供一种用于提取和/或分离天然果胶的方法，其中该方法导致被提取的果胶保持原有的性质和天然的结构状态。

本发明的目的还包括提供通过所要保护的方法获得的具有最少65wt％的半乳糖醛酸(ga)的食品级果胶用于稳定饮料(如酸化乳或稀释的果汁)、构造酸化的乳制品或作为乳制甜食中的膳食纤维、胶凝剂、稳定剂和/或作为蛋白络合剂。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

所述从叶属生物质中提取天然果胶的方法，包括以下步骤：

a：叶属生物质原料预处理：剔除不良的叶类，清洗干净后将干叶粉碎；

b：提取：将步骤（a)中的叶粉，按照叶粉和酶溶液的质量体积比为1：1-1：120（g:ml）加入提取液，用盐酸或氢氧化钠调节ph值为2-12，温度为5℃-100℃加热反应15min-24h，获得一种混合物；所述酶溶液的种类为纤维素酶或包含纤维素酶的碳水化合物复合酶；碳水化合物复合酶是一种可以水解植物细胞壁的酶，含阿拉伯糖酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、半纤维素酶和木聚糖酶等酶的多酶复合物。

c：分离：将步骤（b）得到的混合物采用离心、过滤、吸附中的一种或多种方式进行分离，得到含有果胶的提取液；

d：纯化：将步骤（c）得到的提取液加入盐酸、硫酸或乙醇溶液作为果胶沉淀剂，静止一段时间后进行分离，获得果胶沉淀并用水复溶沉淀；或将提取液进行超滤分离，超滤膜范围为3000-100000kda。

e：干燥：将步骤（e）所得上清液中的果胶进行干燥，可选择烘干、冷冻干燥、喷雾干燥等方法,得到一种叶类天然果胶成品。

作为一种优选方案，所述步骤（b）中将叶粉和酶溶液的质量体积比按照1：30（g:ml）加入纤维素酶溶液，用盐酸调节ph值为4.5，在温度为30℃下，加热反应3h。

作为一种优选方案，所述步骤（b）中将叶粉和酶溶液的质量体积比按照1：30（g:ml）加入含纤维素酶的碳水化合物复合酶溶液，调节ph值为4.5，在温度为40℃下，加热反应3h。

作为一种优选方案，，所述步骤（b）中以纤维素为底物，酶溶液中纤维素酶活性范围为0.5u/ml-100000u/ml.采用盐酸或氢氧化钠溶液调节ph值为2-12，温度为5℃-100℃，加热时间为5min-48h。

作为一种优选方案，，步骤（b）中酶溶液中纤维素酶活性（以纤维素为底物）范围为5u/ml-50000u/ml，叶粉和酶溶液的质量体积比按照1:1-1：120（g/ml）混合，采用盐酸溶液调节ph值为3-11，加热温度为15℃-80℃，加热时间为15min-24h。

作为一种优选方案，，步骤（b）中酶溶液中纤维素酶活性（以纤维素为底物）范围为10u/g-10000u/g，叶粉和酶溶液的质量体积比按照1:3-1：60（g/ml）混合，采用盐酸溶液调节ph值为4-10，加热温度为15℃-60℃，加热时间为15min-24h。

作为一种优选方案，所述步骤（e）中采用的干燥方法是真空冷冻干燥法，可以保留果胶天然的结构和理化性质，干燥后的果胶仍能保持原来的生物活性。

本发明的显著优点在于：

本发明提出了一种树叶果胶的提取方法，与现有技术相比，本发明的生产工艺操作方便，生产成本低，产品品质高，果胶的提取率高，溶解性好。

附图说明

图1酸、酶对果胶提取率的影响。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明的方法作进一步详细的描述，但此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种从叶属类生物质中提取天然果胶的方法，包括原料的预处理、提取、分离、纯化、干燥；具体步骤如下：

1材料：绿茶叶、盐酸、氢氧化钠、纤维素酶、含纤维素酶的碳水化合物复合酶。

2工艺流程：

实施例1：

a：绿茶叶预处理：将绿茶放入粉碎机中粉碎，粉碎后过60目的筛子，获得绿茶粉，待用；

b：提取：称取100g步骤（a)中的绿茶粉，按照绿茶粉和盐酸的比例为1：60(g:ml)加入盐酸，用1m的盐酸调节ph值为2，将其置于60℃的旋涡磁力搅拌器中加热反应3h，获得一种混合物；

c：分离：将步骤（b）得到的混合物在8000r/min,离心15min，得到含有果胶的提取液；

d：纯化：将步骤（c）得到的提取液加入无水乙醇沉淀；按照提取液和无水乙醇的体积比为1:1混合，观察到沉淀后在8000r/min下,离心15min，获得果胶沉淀并用水复溶沉淀；

e：干燥：将步骤（e）所得上清液中的果胶,置于-80℃冰柜中预冻48h，然后在冷阱温度为-60℃，真空度为0.9mbar的条件下真空冷冻干燥40h,得到一种叶类天然果胶，磨成粉保存。

得到的果胶提取率为：66%。

实施例2：

a：绿茶叶预处理：将绿茶放入粉碎机中粉碎，粉碎后可过60目的筛子，获得绿茶粉，待用；

b：提取：称取100g步骤（a)中的绿茶粉，按照绿茶粉和纤维素酶溶液的比例为1：30（g:ml）加入纤维素酶溶液，用盐酸调节ph值为4.5，将其置于30℃的旋涡磁力搅拌器中加热反应3h，获得一种混合物；

c：分离：将步骤（b）得到的混合物在8000r/min,离心15min，得到含有果胶的提取液；

d：纯化：将步骤（c）得到的提取液加入无水乙醇沉淀；按照提取液和无水乙醇的体积比为1:1加入无水乙醇，观察到沉淀后在8000r/min下,离心15min，得到果胶沉淀并用水复溶沉淀；

e：干燥：将步骤（e）所得上清液中的果胶,置于-20℃冰柜中预冻72h，然后在冷阱温度为-60℃，真空度为0.95mbar的条件下真空冷冻干燥40h,得到一种叶类天然果胶，磨成粉保存。

得到的果胶提取率为：72%

实例3：

a：绿茶叶预处理：将绿茶放入粉碎机中粉碎，粉碎后可过60目的筛子，获得绿茶粉，待用；

b：提取：称取100g步骤（a)中的绿茶粉，按照绿茶粉和含纤维素酶的碳水化合物复合酶的比例为1：30(g:ml)加入碳水化合物复合酶溶液，用盐酸调节ph值为4.5，将其置于30℃的旋涡磁力搅拌器中加热反应3h，获得一种混合物；

c：分离：将步骤（b）得到的混合物在8000r/min,离心15min，得到含有果胶的提取液；

d：纯化：将步骤（c）得到的提取液加入无水乙醇沉淀；按照提取液和无水乙醇的体积比为1:1加入无水乙醇，观察到沉淀后在8000r/min下,离心15min，得到果胶沉淀并用水复溶沉淀；

e：干燥：将步骤（e）所得上清液中的果胶-80℃冰柜中预冻124h，然后在冷阱温度为-55℃，真空度为0.9mbar的条件下真空冷冻干燥48h,得到一种茶叶果胶，磨成粉保存。

得到的果胶提取率为：91%

以下为条件优化的结果：

首先对初步提取的条件进行优化，在实施例2所述提取方法的基础上，改变纤维素酶的ph进行实验，结果见表1。

表1纤维素酶ph对果胶提取率的影响:

实施例2所述提取方法的基础上，改变盐酸的提取温度进行实验，结果见表2。

表2纤维素酶温度对果胶提取率的影响:

对不同提取方法进行试验，结果见图1（果胶的提取率是根据半乳糖醛酸的含量换算）

其次对不同提取方法得到的果胶进行成胶实验，结果见表3。碳水化合物酶含有将果胶分解成半乳糖醛酸的酶，虽然提取率高但是破坏了果胶的天然结构，而纤维素酶提取叶类果胶保留了果胶的天然结构。

表3不同提取方法得到的果胶成胶结果：

最后，需要指出的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，依据本发明的构想对上述实例方式进行各种等效改变和修改所产生的所有变形，均应认为在本发明的保护范围之内。