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柚皮有效成分的综合利用

来源:   2007年03月05日 09:39   2537
 引言

  柚是芳香科柑橘属水果,我国具有丰富的柚资源,广东梅州和广西已成为全国zui大的沙田柚生产基地。据测定,柚皮中含有丰富柚皮苷、*、类柠檬苷素、胡萝L素、果胶和香精油等,具有较高的保健和药用价值。目前,柚皮一般作为垃圾处理,不仅造成资源极大浪费,而且污染了环境,所以进行该资源的综合利用具有良好的社会效益和经济效益。

  近年来,国内许多学者对柑桔类果皮的综合利用做过许多探索和尝试,但柑桔类果皮的综合利用仍缺乏多级加工和深度加工,特别是柚皮的综合利用尚未引起足够的重视。国外柑桔加工业发达国家的经验表明,搞好皮渣综合利用,不仅可提高原料综合利用率,降低生产成本,提高附加值和经济效益,而且可以减少环境污染;这已成为现代化柑桔加工中不可忽视的重要环节。为了加强对柚皮的综合利用,本文对柚皮有效成分的功效、用途和提取方法等方面进行了介绍。

  1、柚皮中香精油的提取

  柚果的外皮中含丰富的精油。柚皮精油具有祛痰、止咳、平喘、促进胃肠蠕动、促进消化液分泌、镇痛、溶解胆结石、抗菌消炎和去除自由基等作用,可作医药、食品、饮料、化妆品的香原料。据文献报道,柚皮精油的组成主要有萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物等。

  对柚皮精油的制作目前采用的方法主要有:压榨法、溶剂提取法和超临界CO2提取法等。压榨法是zui传统的方法,具体过程就是对新鲜柚皮进行压榨处理,收集榨取物去除水分后即可得到柚皮精油,该法精油收率较低,但投资省,为目前一些企业所采用。超临界提取法得到的精油质量高,收率较高,但设备投资大,目前尚未有企业采用此法提取柚皮精油。溶剂提取法,精油质量较高,精油收率也比压榨法高得多,但投资比压榨法稍高,是目前主要的提取方法,具体工艺流程如下:柚皮——粉碎——石油醚提取——过滤——滤液——真空浓缩——精油粗产品——无水乙醇溶解——冷冻——抽滤——滤液——真空浓缩——精油

  柚皮用粉碎机粉碎,加入石油醚作提取剂,在60℃下加热提取6min后,过滤,重复提取一次。合并提取液,真空浓缩至不再有溶剂蒸出,得精油粗产品。往精油粗产品中加入乙醇,溶解,放入-5℃冰箱中冷冻过夜,抽滤,滤液真空浓缩至不再有溶剂蒸出,即得柚皮精油。

  例如:龚盛昭等人采用石油醚为提取溶剂,m ( 石油醚): m(柚皮)=24:1,回流提取两次,每次提取60 min 。提取液进行真空浓缩,得精油粗产品往精油粗产品中加入乙醇溶解。放人-5℃ 冰箱中冷冻过夜,抽滤,滤液进行真空浓缩,即得精油,产率约1.96% , φ(精油) =99.2%,实验得到的柚皮精油为*仙子香味的黄色油状液体,难溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂,物理参数为:相对密度d2030=0.857,旋光度为α=+97,折光率n=1.4765。

  张晨等人利用超临界CO2萃取的方法从沙田柚皮中提取了精油,其*条件为13MPa,40℃,萃取时间为1小时,为批量生产提供了依据。

  2、柚皮中黄酮类化合物的提取

  柚皮中黄酮类化合物含量约为1%—6%,分布于柚皮的不同部位,主要为柚皮苷、新*、柚皮素芸香苷等二氢黄酮类化合物,其中柚皮苷占80%以上。柚皮苷全称为柚皮素—7—0—新橙皮糖苷,其生物活性高,具有如下作用:很好的抗氧化作用;对杂环胺类物质、1—甲基—1,2,3,4—四氢—6—咔琳—3—羧酸和N—甲基—N’—硝基—N—亚硝基胍的致突变性具有抑制作用;能抑制亚硝胺、黄曲霉素和其他致癌物质的致癌作用而发挥抗癌功能,对乳腺癌、肺癌等肿瘤有一定的预防作用,对胃溃疡有防治作用;对金黄葡萄球菌、沙门氏菌等有抑制作用,对某些毒物有拮抗作用;另外,还有抗炎、降血脂、降血*、解痉、镇痛等功能。可用于食品工业和医药工业,在食品工业中柚皮苷可作为天然色素、风味改良剂和苦味剂用于食品和饮料的生产,也可作为合成新型甜味剂二氢柚苷查耳酮的原料;在医药工业上,可用于生产防治心脑血管疾病和消炎的药物。柚皮中黄酮类物质一般采用70%左右的乙醇水溶液提取,具体提取工艺流程如下: 柚皮——粉碎——70%乙醇提取——弃去胶状不溶物——溶液——通过聚酰胺拄——洗脱——弃去水洗脱液——95%乙醇洗脱液——浓缩——总黄酮

  将柚皮粉碎,用70%乙醇回流提取45min,真空浓缩,将浓缩物中的胶状物(为树脂等亲脂性杂质)弃去,浓缩物溶液通过聚酰胺柱,分别用水和95%乙醇洗脱,将水洗脱液(含有糖类物质)弃去,95%乙醇洗脱液浓缩后即可得柚皮总黄酮。贾冬英等人采用此法得到了柚皮苷。

  杨洋等人也用90%的乙醇提取了柚皮黄酮。结果表明:乙醇浓度90%,固液比1:10,在70℃条件下提取1小时的工艺条件较好。

  3、柚皮中果胶的提取

  果胶是一种以半乳糖醛酸为主的复合多糖类物质,它是由α—半乳糖醛酸中的C1和C4通过α—14苷键连接而形成的直链高分子链。果胶具有良好的胶凝化和乳化稳定作用,广泛应用于食品和医药行业,作为胶凝剂、增稠剂、乳化剂和稳定剂等。柚皮中果胶主要存在于内果皮中,果胶含量高,而且提取果胶的凝胶强度高。因此,从柚皮中提取果胶产率高,成本低,质量好,具有较高的经济效益和社会效益。

  果胶提取基本原理是在酸性条件下将植物体中的水不溶性果胶原分解为水溶性果胶,并使之与植物中的纤维素、淀粉、天然色素等分离,从而获得一定纯度的果胶,果胶生产具体工艺流程如下: 柚皮——预处理——灭酶——漂洗——沥干、粉碎——*提取——过滤——弃去滤渣——95%乙醇或饱和明矾溶液浓缩——沉淀——干燥——粉碎——果胶粉。

  去除柚皮外皮层,将白色的内皮层浸入沸水中处理5—7min灭酶,用水反复漂洗以去除色素、糖类和苦味物质,沥干后用打浆机绞成3—5mm粒度的物料,加入25倍柚皮质量的水,用*调节pH2—3,90℃下加热提取60min,过滤除渣得提取液,真空浓缩后加入95%乙醇或饱和明矾溶液进行沉淀处理,过滤得沉淀物,在60℃下干燥,用粉碎机粉碎,过60—80目筛,即可得干果胶粉。

  果胶的沉淀有乙醇法和盐析法两种,据报道,柚皮果胶的提取采用盐析法比乙醇法收率高,成本低。目前国内多采用沉淀干燥法,即对浓缩物用乙醇法和盐析法沉淀后进行干燥和粉碎,国外果胶干燥多采用喷雾干燥法,将浓缩物在200℃左右进行喷雾干燥,工艺简单,连续化程度较高。另外,利用柚皮可制备低甲氧基果胶,主要方法有碱法、酸法和酶法三种。广东果树研究所成功研究了从柚皮中提取低甲氧基果胶的工业化生产技术,与传统碱法和酸法相比,其工艺技术具有易于控制、收率高、能耗低、成本低等优点。

  例如:张玲华等人采用高价铁盐沉淀法从柚皮中提取了果胶,得到*条件为:磷酸与盐酸的混合酸对柚皮进行提取,磷酸与盐酸的比例为1:3(体积比),萃取过滤后,高价铁盐10%FeCL3的用量为40ml/100g,除铁剂采用HN和盐酸的混合酸,其比例为1:3(摩尔比),当HN的加入量为果皮的3.74%、HCL的加入量为果皮量的0.62%(体积:重量)时,果胶的产量高,而且质量也较好。

  张晨等人采用乙醇沉淀和硫酸铝盐析的方法从柚皮中提取了果胶,为工业生产提供了依据。曾凡芝在酸水解乙醇沉析法从柚皮中制得了果胶。

  特别是何晋浙等人采用85%乙醇同时从柚皮中提取了黄酮和果胶,其工艺实验表明:提取黄酮的较佳工艺条件是:85%的乙醇,固液比1:15、温度85%、时间lh,黄酮提取后的柚皮渣中提取果胶的较佳工艺条件是:温度100℃、pH1.5、固液比1:16、时间1.5h。50g柚皮中可提取粗黄酮13.5g,其滤渣中可得果胶4.36g,纯度为89.31%。此法对提高柚皮的综合利用率、降低生产成本、提高附加经济价值和企业经济效益有积极作用。

  4、柚皮中天然色素的提取

  柚皮中含有两类性质不同的天然色素物质,一类为脂溶性类胡萝卜素,另一类为水溶性黄色色素(主要为黄酮类化合物)。柚皮中的这两类色素安全性高,而且还有一定的营养价值和药用价值,可用于食品工业和医药工业,具有较大的开发利用价值。

  对于水溶性色素的提取与前述黄酮类化合物方法的提取一致。在此主要介绍脂溶性色素的提取,具体工艺流程如下: 柚皮——粉碎——石油醚提取精油——滤渣——95%乙醇提取——亮黄色色素提取液——真空浓缩——橙黄色色素胶

  将柚皮外皮层粉碎,加入石油醚提取柚皮精油后,滤渣用95%乙醇回流提取1h,过滤得到亮黄色色素提取液,经真空浓缩回收乙醇后,得到橙黄色色素胶,为柚皮脂溶性色素。曹艳萍[11]等人用95%酸性乙醇回流提取了柚皮黄色素,且证明该色素对光、热、氧化剂、还原剂有一定的稳定性。

  另外,李巧玲等人以水为介质在高频电磁场下从柚皮中浸取了天然食用色素,与传统的方法相比,具有提取率高、节省时间、能源消耗小、安全无污染等特点。经电子显微技术分析证明,该法的浸取机理与传统加热浸取的机理是不同的。

  5、柚皮中膳食纤维的提取

  膳食纤维因其具有较强的持油、持水力,及具有增溶和诱导微生物的作用而引起各国营养学家的关注。它虽不具营养价值,但与人体的营养和疾病有着密切关系。能预防和治疗多种疾病,如直肠癌、糖尿病、高血压、阑尾炎、痔疮等。而柚子皮中含有大量膳食纤维。梁敏[13]等人通过正交实验确定了柚子皮水溶性膳食纤维的*提取工艺条件为:温度100℃、pH 5.0、时间15min、提取液用量10 ml•g-1。此条件下产率为7.10%。同时分别采用化学法、酶法、酶与化学结合法从柚子皮中提取水不溶性膳食纤维,并且对3种方法所得到的水不溶性膳食纤维产品进行了分析比较。结果表明,采用酶与化学结合法提取得到的水不溶性膳食纤维产品纯度zui高、生理活性,产率50.98%,蛋白质含量1.35%,持水力和膨胀力分别为2.092g•g-1、3.25ml•g-1。

  柚子皮中的大量膳食纤维无粗糙感,口感良好,还带有柚子*的香味,颜色为白色。可广泛应用于糕点、饼干、面包等食品中,可作为新型的食品添加剂。

  6、柚皮中香豆素的提取

  冯宝民等人用有机溶剂从柚皮中分离得到了7个香豆素成分,其中葡萄内酯、marmin acetonide、 pranferin及 isomerancin从该种植物中分离得到。工艺流程:柚皮——干燥——粉碎——乙醇提取3次——乙醇浓缩——乙醇浸膏——石油醚超声提取——乙酸乙酯超声提取——丙酮超声提取——重结晶——香豆素。

  7、 结束语

  柚果实食用或加工后,大约剩下50%果皮,这些果皮弃而不用既污染环境,而且也是资源的浪费。进行柚皮的综合利用,对柚皮进行深度加工,生产出高附加值的产品如香精油、黄周类化合物、果胶、色素等,可拓展柚果的利用途径,对发展农村经济具有重要意义,经济效益和社会效益显著。

  与国外相比,我国在柑桔类果皮的综合利用方面还存在较大差距,从事柑桔类果皮综合利用的企业还较少,国内市场所需的果胶大部分从国外进口,就其原因主要有三个方面,一是生产工艺落后,生产成本较高;二是精制纯化方面做得不够,产品质量相对较低;三是对果胶资源末进行有效利用。要改变这种现状,应从改进生产工艺,加大精制纯化方面研究,以降低生产成本,提高产品质量,拓展果胶资源的有效利用等方面着手
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