一种甜橙果水的提取方法以及得到的甜橙果水的应用与流程

1.本发明涉及农产品处理技术领域，特别是涉及一种甜橙果水的提取方法以及得到的甜橙果水的应用。


背景技术：

2.甜橙是芸香科柑橘属植物，乔木，中国秦岭南坡以南各地广泛栽种。甜橙果实中含有丰富的维生素c，能增加机体抵抗力，增加毛细血管的弹性，降低血中胆固醇。甜橙还含有丰富的橙皮甙、柚皮芸香苷、柚皮苷、柠檬苦素、柠檬酸、苹果酸；果皮含挥发油，有70多种物质，主要为正癸醛、柠檬醛、柠檬烯和辛醇。甜橙含有的大量维生素c和胡萝卜素，可以抑制致癌物质的形成，还能软化和保护血管，促进血液循环，降低胆固醇和血脂。
3.现阶段对甜橙的利用主要集中在果肉果汁、甜橙油、提取物橙皮苷等。其中甜橙油可用冷磨新鲜整果(得油率为0.35％～0.37％)或冷榨新鲜果皮(得油率为0.3％～0.5％)，得冷压甜橙油；也可采用冷榨后的残渣或收集的碎果皮进行水蒸气蒸馏(得油率为0.4％～0.7％)，得蒸馏甜橙油；上述方法得油率较低，且除油之外成分皆不能再利用，成本较高。橙皮苷提取方法多为醇提，提取完成后还需过柱分离方得橙皮苷，步骤繁冗，耗时较长。因此，开发新工艺，充分提取甜橙中的活性成分，提升甜橙提取物的利用度，具有非常重要的意义。
4.中国专利申请cn106261332a公开了一种柠檬细胞水的提取方法，柠檬经过去皮、切片、冷冻，再于真空度为0.08～0.095的真空干燥箱中以一定速度升温至40～45℃，收集柠檬细胞水。该方法主要是通过冷冻破坏柠檬细胞结构，从而促进细胞水的流出；通过缓慢降温和缓慢升温的方式避免了冷冻不均匀引起升温过程中出现大面积坍塌而影响细胞水提取的问题，但提取时间长(由说明书知提取时间需要8小时以上)，提取效率不高，不适合工业化生产。
5.关于植物细胞水的提取，中国专利申请cn109730948a公开了一种采用超声低温旋蒸法和酶法相结合制备牡丹鲜花细胞水的方法：首先通过压榨法得到榨汁和残渣1，再将残渣1旋蒸得到细胞水1和残渣2，最后将残渣2进行酶解后再旋蒸得到细胞水2。将榨汁、细胞水1和细胞水2混合后得到牡丹花细胞水。该方法具有较高的提取效率，但是具有如下缺陷：(1)采用压榨法，后与真空提取法得到的液体混合，这样会带入多糖、色素和刺激气味，导致防腐和脱色问题；(2)工艺后期配合其他植物一起蒸馏，解决防腐问题，但是容易改变原有的牡丹花细胞水成分和气味，后期生产也无法控制品质。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种甜橙果水的提取方法，可得到富含多种挥发性活性成分的甜橙果水，果香浓郁，利用价值高。
7.本发明是通过以下技术方案实现的：
8.一种甜橙果水的提取方法，包括以下步骤：不加入溶剂，将甜橙果在温度30℃～65
℃、压力-60kpa～-101kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5～2.5小时，得到初提细胞水和初提甜橙果残渣，在初提细胞水中加入初始甜橙总重量为基准的0.25％～0.45％的纤维素酶和0～0.1％的果胶酶后再倒回初提甜橙果残渣中，在温度35℃～50℃、压力-85kpa～-101kpa条件下再次提取4～6小时，收集得到甜橙果水。
9.在要求的温度和压力条件下，甜橙细胞水能够很好的蒸发出来被冷凝收集，同时在较低温度下提取能减少挥发性活性成分的损失，保留细胞水的活性。优选的，所述初步提取的温度为35℃～50℃，压力为-85kpa～-101kpa。
10.本发明通过在初提细胞水中加入一定量的酶，投入容器中对甜橙果残渣进行再次提取，具有如下有益优点：第一、初提细胞水表面张力低，渗透性好；第二、初提细胞水ph为3～7，无需额外调节ph，有利于提高酶活性；第三、酶解能够加速破壁；第四、低温真空技术。通过四种效应的协同，能够在较低温度(35～50℃)下控制酶解速度，加快细胞液流出速度。再次提取步骤中的前1小时左右会先蒸除掉倒回容器内的初提细胞水，在这期间酶解速度快，通过初提液体的量与再次提取的工艺条件来控制酶解的时长(此时初提液体的多少就至关重要，多了会延长酶解时间，使酶解过度；少了会缩短酶解时间，酶解不充分)，避免了传统酶解法需要加入大量水作为酶解溶剂而稀释了提取液以及酶解过度带来刺激气味的问题。因此，初步提取时间是关键参数之一，如果时间太短，初提细胞水过少，加入酶后细胞水很难浸润甜橙果残渣，导致酶解不能正常进行。如果初步提取时间过长，细胞水流出过多，增长了酶解时间，带来过度酶解的风险；同时也降低了后续提取效率。
11.关于初提甜橙细胞水的渗透性，通过实验比较发现，以溶剂法提取甜橙果残渣时，相比于采用纯水作为溶剂，采用甜橙细胞水能够多提取得到约60％的黄酮和多糖；可说明甜橙细胞水的渗透性比纯水更好。
12.优选的，纤维素酶的加入量为0.3％～0.4％，果胶酶加入量为0.02％～0.06％。酶是大分子蛋白质，在所要求的加入量范围下，能够吸附在甜橙果残渣细胞表面，无法在低温真空条件挥发出来，无需进行后续处理。
13.本发明所述的甜橙为新鲜的甜橙果实(水分饱满)。
14.所述甜橙果切片为厚度1～10mm，有利于甜橙细胞水的提出。
15.在提取过程中进行搅拌，搅拌速度为1～150转/分钟。使甜橙果均匀受热，防止局部高温，同时能够增加切面在负压环境的暴露率，从而提高提取效率；而且再次提取步骤中通过搅拌可以使加入酶的初提细胞水与甜橙果残渣混匀，充分浸润所有甜橙果残渣，保证酶解的进行。
16.收集过程中进行冷凝，冷凝温度为-10℃～8℃。
17.本发明的提取方法还适用于其他柑橘类果实的提取。
18.本发明的提取方法不需添加其他溶剂，得到的甜橙果水100％来源于甜橙果，绿色天然。
19.通过本发明的方法提取得到的甜橙果水，可应用于护肤品、食品和保健品等领域。
20.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.本发明通过低温-真空(减压)技术与酶解技术的有机结合来提取甜橙果水，先对甜橙果提取一段时间，得到一定量的初提细胞水，然后加入酶后再次提取甜橙果残渣，利用细胞水的高渗透性，且酶解与低温-真空(减压)提取同时进行，能够加速细胞水提取效率，
且避免了传统酶解法带来的酶解过度问题；相比于单一的低温-真空提取技术，细胞水的提取率更高且能提取出更多的挥发性活性成分。
22.通过本发明方法提取得到的甜橙果水，无色澄清透明；富含60多种挥发性活性成分；果香浓郁，安全性高，具有抗炎效果；利用价值高，能够应用于护肤品、食品和保健品等领域。
附图说明
23.图1为实施例1甜橙果水安全性测试数据柱状图。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
25.实施例和对比例采用新鲜饱满的甜橙果，洗净沥干，切片为厚度3～5mm，进行提取实验。
26.实施例1：
27.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-90kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5小时，得到初提细胞水和初提残渣，在初提细胞水中加入200g纤维素酶和20g果胶酶后再倒入初提残渣中，在35℃、压力-90kpa下再次提取5小时；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-5℃；收集得到36.82kg甜橙果水，无色澄清透明，果香浓郁。甜橙果水得率为73.6％。
28.实施例2：
29.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在50℃，压力-80kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2.5小时，得到初提细胞水和初提残渣，在初提细胞水中加入135g纤维素酶和30g果胶酶后再倒入初提残渣中，在40℃、压力-90kpa下再次提取4小时；全程搅拌为45转/分，冷凝温度为-5℃；收集得到35.90kg甜橙果水，无色澄清透明，果香浓郁。甜橙果水得率为71.8％。
30.实施例3：
31.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在65℃，压力-75kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提残渣，在初提细胞水中加入170g纤维素酶和25g果胶酶后再倒入初提残渣中，在50℃、压力-85kpa下再次提取6小时；全程搅拌为60转/分，冷凝温度为-5℃；收集得到35.03kg甜橙果水，无色澄清透明，果香浓郁。甜橙果水得率为70.1％。
32.实施例4：
33.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在45℃，压力-90kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5小时，得到初提细胞水和初提残渣，在初提细胞水中加入200g纤维素酶和20g果胶酶后再倒入初提残渣中，在45℃、压力-90kpa下再次提取5小时；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-5℃；收集得到37.27kg甜橙果
水，无色澄清透明，果香浓郁。甜橙果水得率为74.5％。
34.实施例5：
35.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-95kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5小时，得到初提细胞水和初提残渣，在初提细胞水中加入200g纤维素酶和20g果胶酶后再倒入初提残渣中，在35℃、压力-95kpa下再次提取5小时；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-5℃；收集得到38.22kg甜橙果水，无色澄清透明，果香浓郁。甜橙果水得率为76.4％。
36.对比例1：
37.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃、-95kpa下提取，甜橙细胞水形成蒸气后冷凝收集液体，提取6.5小时，全程搅拌为30转/分，冷凝温度-5℃，得到29.81kg甜橙果水，液体无色澄清透明，香味淡。甜橙果水得率为59.6％。
38.对比例2：
39.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，与5kg水、200g纤维素酶和20g果胶酶混合后在35℃下搅拌6.5小时，搅拌速度为30转/分，结束后过滤(双重过滤：先离心机过滤，再采用0.22μm滤膜过滤),得到38.65kg甜橙果水(含有额外添加的5kg水)，液体为浅黄色，可看到有微小悬浮物，香味淡且异味重。甜橙果水得率为67.3％(减去5kg水的重量)。
40.对比例3：
41.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，与5kg水、200g纤维素酶和20g果胶酶混合后在35℃下搅拌50分钟，后在35℃、-95kpa下提取6.5小时，甜橙细胞水形成蒸气后冷凝收集液体，全程搅拌为30转/分，冷凝温度-5℃，收集得到38.24kg甜橙果水(含有额外添加的5kg水)，无色澄清透明，香味清淡，有杂味。甜橙果水得率为66.5％(减去5kg水的重量)。
42.对比例4：
43.将50kg甜橙果片投入150l低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-90kpa下初步提取，甜橙细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取0.5小时，得到初提细胞水和初提残渣，在初提细胞水中加入200g纤维素酶和20g果胶酶后再倒入初提残渣中，在35℃、压力-90kpa下再次提取5小时；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-5℃；收集得到32.54kg甜橙果水，无色澄清透明，果香较淡。甜橙果水得率为65.1％。
44.各项测试方法：
45.1、甜橙果水挥发性活性成分分析：在80℃进样温度下进行顶空气质检测。
46.(1)仪器信息：agilent 7980a gc；ms:5975c；50/30μm car/pdms/dvb萃取纤维头，美国supelco公司。
47.(2)gc-ms条件：色谱柱为hp-innowax毛细管柱子(30m
×
0.25mm
×
0.25μm)；载气为he，流速1ml/min，分离比5:1；进样温度为250℃；升温程序为起始温度为40℃，保持5min，以8℃/min，升至250℃，保持5min。
48.质谱条件：ei电离源，能量70ev；离子源温度230℃，四极杆温度150℃，接口温度250℃，扫描范围30-400m/z。
49.(3)样品前处理：将5ml样品、1g nacl置于20ml顶空瓶中，拧紧瓶盖。于搅拌模式80℃下平衡5min后，用固相微萃取针80℃下萃取5min，然后于进样口解析5min。
50.提供实施例1甜橙果水挥发性活性成分分析结果数据，见表1。
51.2、甜橙果水抗炎功效测试：脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分,它可以激活巨噬细胞释放多种炎性细胞因子，因此利用脂多糖(lps)刺激小鼠单核-巨噬细胞建立体外炎症反应模型，样品进行干预，以及采用地塞米松为阳性对照，采用酶联免疫法(elisa)测定炎症因子il-6和tnf-α的水平变化，从而探讨样品的体外抗炎作用及抗炎机制。用正常细胞的炎症因子水平作为空白对照。提供实施例1甜橙果水的测试结果，见表2。
52.3、甜橙果水安全性测试：hacat细胞为人永生表皮细胞系，对hacat细胞的细胞毒性，可作为对皮肤安全性的参考数据。正常细胞代谢旺盛，其线粒体内的琥珀酸脱氢酶，可将四唑盐类物质还原为带颜色的结晶状物质，沉积在细胞周围，该变化可通过酶标仪读取od值，通过od值与空白对照组的比较，可以得知细胞的相对生长情况。提供实施例1甜橙果水的安全性测试结果，见附图1。
53.由图1数据说明了本发明方法提取得到的甜橙果水对人体表皮细胞基本无毒性，安全性高。
54.表1：实施例1甜橙果水挥发性活性成分分析结果(匹配度和相对含量低的成分不列出)
55.[0056][0057]
表2：实施例1甜橙果水抗炎功效测试结果
[0058]
甜橙果水浓度il-6(pg/ml)tnf-α(pg/ml)100％3115180％3415440％3716015％4219310％442155％47234空白25150lps刺激50260地塞米松45206
[0059]
由表2数据可看出，浓度为15％的甜橙果水即可使皮肤受lps刺激后，il-6表达因子明显下降；浓度为100％的甜橙果水可使受lps刺激后的皮肤的tnf-α表达因子下降到正常范围内；说明由本发明方法提取得到的甜橙果水具有一定的抗炎功效。
[0060]
表3：实施例和对比例的甜橙果水的主要挥发性活性成分含量表及防腐挑战测试结果
[0061]
[0062][0063]
续表3：
[0064][0065]
实施例和对比例工艺结果分析：
[0066]
通过实施例和对比例比较，本发明通过将低温-真空(减压)技术与酶解法有机结合来提取甜橙果水，提取率高，且得到的甜橙果水富含挥发性活性成分，利用价值高。
[0067]
具体的，对比例1采用单一的低温-真空提取技术，提取率较低，且成分较少，香味淡。由对比例2可知，单一的酶提取法得到的甜橙果水含有较多杂质，异味重，由于需额外加入水作为酶解溶剂，稀释了提取液，同时提取的挥发性活性成分少，导致香味淡，利用价值不高。对比例3先对甜橙果片进行酶解一段时间，再采用低温-真空(减压)技术提取，会有酶解过度产生杂味的问题；而且采用水作为酶解溶剂，由于水的渗透性差，且外加的水会稀释提取液，导致了提取率较低、细胞水香味淡等缺陷。由对比例4可知，由于初提时间过短，初提细胞水太少，导致酶解程度过低，相比于实施例1，提取率较低，并且活性成分含量较少导致香味较淡。