一种用于抗氧化应激的南瓜果皮色素及其应用

(一)本发明涉及一种用于抗氧化应激的南瓜果皮色素及其应用。

背景技术：

0、(二)背景技术

1、南瓜是葫芦科、南瓜属(cucurbita moschata(duch.ex lam.)duch)中叶片具有白斑、果柄五棱形的一年生蔓性草本植物。依性状种类不同其栽培种属常分为三大类：中国南瓜(c.moschata duch)，印度南瓜(c.maxima duch)和美洲南瓜(c.pepo l.)。根据考古资料及品种资源的分布考察，中国南瓜(又称窝瓜、番瓜、饭瓜)原产于亚洲南部，我国在十九世纪就有栽培；印度南瓜(又称笋瓜、搅瓜)和美洲南瓜(又称西葫芦)原产于美洲和印度，是近百年才引入我国栽培的。目前南瓜在世界各地都有种植，其栽培面积以亚洲最多，其次为欧洲和南美洲。据联合国粮农组织网站数据，2018年，中国是世界第一大南瓜生产国。南瓜既能作为一种蔬菜又能作为一种粮食，是一种极其宝贵的资源。南瓜果肉是用于加工和消费的主要原料，而占南瓜重量18～21％的南瓜果皮由于不可食用，常用于饲料或在加工过程中被作为加工废弃物而被舍弃，这样不但造成了资源浪费，还污染环境。南瓜果皮中富含淀粉、果胶、可溶性糖、纤维素、氨基酸、矿物质、维生素等多种营养物质。若将南瓜生产的副产品——果皮回收利用，不仅会解决污染及浪费问题，还能提高南瓜的综合开发利用价值，进一步发挥资源优势。

2、南瓜果皮中活性成分的提取主要集中于果胶、多糖等，对南瓜果皮色素的提取研究较少。南瓜果皮中富含类胡萝卜素，其类胡萝卜素和维生素a原占南瓜总类胡萝卜素和维生素a原的10％-40％。叶黄素是南瓜果皮中南瓜类胡萝卜素主要存在的形式，具有着阻挡自由基损伤人体细胞和器官的功能，还能够减少某些慢性疾病的发病率，类似心脏病、癌症、2型糖尿病等。因此，如何提高产品中叶黄素含量、优化提取南瓜果皮色素的工艺及并探索其抗氧化特性，是研究亟待解决的问题。

3、目前已有关于南瓜果肉色素提取、稳定性方面的研究报道，在南瓜果肉色素分离纯化及抗氧化性方面的研究也逐渐开展。但南瓜果皮中不溶性膳食纤维较高(23.87g/100g南瓜粉)且含有蜡质成分，适用于南瓜果肉色素的提取方法不一定适合南瓜果皮色素。针对南瓜果皮蜡质、粗纤维的特性，南瓜果皮色素对光、热等敏感以及常规溶剂提取(如正乙烷、90％乙醇等)提取南瓜果皮色素得率不高，本发明将南瓜果皮进行真空冷冻干燥与低温超微粉碎预处理后，采用酶法结合超声提取，以获得高得率高生物活性的南瓜果皮色素，可实现南瓜果皮加工的新利用。

技术实现思路

0、(三)
技术实现要素：

1、本发明目的是提供一种南瓜果皮色素及其提取方法，以南瓜果皮为原料，在真空冷冻干燥与超微粉碎预处理基础上，利用纤维素酶结合超声处理工艺，低共熔溶剂-醇双相体系作为溶剂萃取，对南瓜果皮色素进行有效提取，进一步提高其α-淀粉酶与蔗糖酶抑制率以及抗caenorhabditis elegans氧化应激能力。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明提供一种用于抗氧化应激的南瓜果皮色素，所述南瓜果皮色素按如下步骤进行提取：

4、(1)将南瓜果皮粉加入去离子水中，室温浸泡8～12h，超声浸提，获得料浆；

5、(2)向步骤(1)料浆中加入提取剂，然后加入纤维素酶，混匀，在20～60℃(优选33℃)、50-150rpm水浴摇床(转速100rpm)上保温酶解70～150min(优选110min)，获得酶解混合液；所述提取剂包括正丁醇、甲醇、异丙醇、丙酮、95％乙醇、石油醚、乙酸乙酯、低共熔溶剂、低共熔溶剂-醇双相体系中的一种；所述低共熔溶剂-醇双相体系由低共熔溶剂与无水乙醇以体积比1:1-3混合而成，所述的低共熔溶剂是将甜菜碱与三乙二醇混合，在78℃加热120min后制成，所述甜菜碱与三乙二醇物质的量之比为1:1～1:4；

6、(3)步骤(2)酶解混合液在20-60℃、120-240w条件下超声处理10～90min，离心(8000rpm，20min)，上清液浓缩至原体积1/3，冷冻干燥，获得南瓜果皮色素。

7、进一步，步骤(1)中南瓜果皮粉按如下方法制备：将新鲜南瓜果皮切丝后，置于真空冷冻干燥机中，初始温度为-30℃，当真空度为80pa时开始加热，加热至-20℃时保持1h，然后温度每升高10℃保持1h，一直升温至20℃，保持24h以上至样品含水量在8％以下，在-10℃低温冷冻粉碎机中进行粉碎，过100-300目筛(优选300目)，获得南瓜果皮粉。

8、进一步，步骤(1)中超声浸提条件为：超声功率210w～270w(优选240w)、温度30～40℃(优选35℃)，超声处理20～30min(优选25min)。

9、进一步，步骤(1)去离子水体积用量以南瓜果皮粉重量计为5-12ml/g。

10、进一步，步骤(2)中提取剂体积用量以步骤(1)南瓜果皮粉质量计为30～50ml/g(优选40ml/g)；所述纤维素酶与步骤(1)南瓜果皮粉质量比为0.001～0.02:1，优选0.0194:1。

11、进一步，步骤(2)提取剂为低共熔溶剂-醇双相体系；低共熔溶剂与无水乙醇的体积比为1:1，所述低共熔溶剂为甜菜碱与三乙二醇物质的量之比为1:3。

12、进一步，步骤(3)中超声条件优选为：超声功率180w、温度28℃，超声时间40min。

13、进一步，步骤(3)冷冻干燥是在初始温度为-30℃，当真空度为80pa时开始加热，加热至-20℃时保持1h，然后温度每升高10℃保持1h，一直升温至20℃，保持24h以上至样品含水量在8％以下。

14、本发明所述纤维素酶的活力为10000u/g，可常规商购获得。

15、本发明还提供一种所述南瓜果皮色素在制备酶抑制剂中的应用，所述酶包括α-淀粉酶或蔗糖酶。

16、本发明还提供一种所述南瓜果皮色素在制备抗氧化应激制剂中的应用，所述制剂为秀丽隐杆线虫抗氧化应激的制剂。

17、本发明南瓜果皮色素作为天然功能色素，能够用于抗秀丽隐杆线虫(c.elegans)氧化应激，同时也能够用于酶抑制剂；所述的抗氧化应激包括显著延长双氧水应激下c.elegans的存活率，增强c.elegans体内t-sod活性，降低c.elegans体内mda水平。所述的酶抑制包括α-淀粉酶抑制剂与蔗糖酶抑制剂。

18、本发明以南瓜果皮为原料，经真空冷冻干燥与低温冷冻粉碎处理后，采用浸泡溶胀与超声预处理后，通过特定提取剂协同酶的提取工艺结合优化的超声提取参数，对南瓜果皮色素进行提取。本发明的技术要点在于，原料南瓜果皮的真空冷冻干燥与低温冷冻粉碎处理，可以避免高温烘干与机械粉碎过程中的温度对南瓜果皮色素的破坏，提高溶出率、抗氧化应激活性与酶抑制能力；低温超声结合特定提取剂协同酶的提取工艺，可以使南瓜果皮中的色素有效溶出，且充分保持其抗氧化活性与酶抑制能力。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

20、1.从南瓜加工废弃物果皮中提取天然功能色素，所制得的色素具有抑制α-淀粉酶与蔗糖酶能力；并能显著延长双氧水应激下c.elegans的存活率，增强c.elegans体内t-sod活性，降低c.elegans体内mda水平。

21、2.针对南瓜果皮中不溶性膳食纤维高且含有蜡质成分的特点，浸泡溶胀结合超声可使物料受到空化作用及机械作用，不溶性膳食纤维物质分子间和分子内空间结构扩展变形，使果皮原料形成疏松多孔的状态，有利于果皮色素的有效溶出。

22、3.针对南瓜果皮色素对光、热等敏感以及常规溶剂提取得率不高的特点，南瓜果皮采用真空冷冻干燥与低温冷冻粉碎处理，避免南瓜果皮色素结构与活性的破坏；采用低共熔溶剂(甜菜碱与三乙二醇按1:3摩尔比配成)-醇双相体系，具有低成本、低毒性、易制备等优点，可以在较低的温度下实现高效提取，不会破坏南瓜果皮色素的活性，使提取物保持较好的抗氧化等性能，可实现对热不稳定色素的提取。

23、4.低共熔溶剂-醇双相体系配合酶法处理可以进一步改善南瓜果皮坚韧的细胞壁，使纤维素等高分子结构疏松，同时酶法处理制备的产品无异味、感官性状好。低温条件下的预处理、以及酶法结合超声(一定比例乙醇存在条件下)的提取工艺至关重要，经低共熔溶剂-醇双相体系+酶法处理，再进行超声处理的工艺，可使南瓜果皮色素的提取得率达632.75mg/100g。提取的南瓜果皮色素具有抗氧化应激能力与酶抑制能力，能显著延长双氧水氧化应激状态下c.elegans的存活率，增强c.elegans体内sod活性，降低c.elegans体内mda水平(p<0.05)；对abts+清除率达91.26％、对α-淀粉酶抑制率达83.4％、对蔗糖酶抑制率达75.7％，c.elegans的平均存活时间为8.88h(阴性对照组仅为2.72h)。该方法比传统的热风干燥处理得到的果皮色素提取得率、对α-淀粉酶、蔗糖酶的抑制率与线虫平均存活时间分别提高了1.236倍、1.703倍、1.576倍、1.502倍、1.285倍；比传统的机械粗粉处理得到的果皮色素分别提高了1.556倍、1.125倍、1.450倍、1.371倍、1.260倍；比传统的机械细粉处理得到的果皮色素分别提高了1.312倍、1.173倍、1.423倍、1.384倍、1.228倍；比不经浸泡溶胀与超声预处理提取得率提高了1.463倍；比酶法提取后不经过超声处理提取得率提高了1.187倍；比预处理后不经过酶法提取直接经过超声提取得率提高了1.208倍。该工艺条件温和，绿色环保，符合保健食品的生产要求。