一种感应电场辅助果皮提取多糖的方法与流程

1.本技术涉及一种多糖提取方法，具体涉及一种感应电场辅助果皮提取多糖的方法。


背景技术：

2.农产品副产物资源丰富，特别是果蔬制品加工后会产生大量副产物如果皮、果核和骨渣等，它们大多会被丢弃而容易造成环境的污染和生物质的浪费。这些废弃的农产品中含有大量价值成分，如多糖、多酚、微生物、精油和色素等。然而，目前针对果皮等生物质的利用主要集中在高温堆肥和产饲料，利用效率及经济价值低。
3.多糖一般来自高等植物和动物细胞膜，是生物体中广泛存在的物质，是由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高分子多聚物，具有调节免疫力、抗肿瘤、延缓衰老、抗疲劳和降血糖等作用。传统方法多采用酸碱法提取农副产品果皮中的多糖成分，操作简单，但提取效率低，回收困难。随之电场技术逐渐兴起，植物细胞内含有大量的内容物，在细胞膜的包裹下通过跨膜电位和膜孔对外部环境进行缓慢的物质交换。为了得到这些细胞内的物质，必须诱发细胞膜的大面积破损。随着电场处理的进行，细胞表面的“电穿孔”逐渐增多和破损区域也增大并最终造成不可逆的迅速电崩溃。如cn103665177a利用高压脉冲电场提取马齿苋中的多糖和cn113354749a利用脉冲电场提取豆渣中的大豆多糖，但是，这些电场技术会使用到各种金属电极及电源作为电场发生源，即使是在有氧化膜的保护下在长时间放电使用后也会造成极板的腐蚀。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种感应电场辅助果皮提取多糖的方法，以克服现有技术中的不足。
5.为实现前述发明目的，本技术采用的技术方案包括：
6.本技术的一些实施例提供的一种感应电场辅助果皮提取多糖的方法包括：将果皮颗粒与无机酸混合均匀形成混合料液，之后将所述混合料液置于感应电场内进行多糖提取。
7.在一个实施例中，所述的感应电场辅助果皮提取多糖的方法具体包括：
8.(1)将果皮洗净后切块，55～60℃干燥至恒重后粉碎，获得果皮颗粒；
9.(2)去除所述果皮颗粒中的脂质，干燥后得到预制样；
10.(3)将所述预制样与无机酸溶液混合，制得所述混合料液。
11.在一个实施例中，所述混合料液中果皮颗粒与无机酸的质量比为1∶10～1∶20，其中，若两者质量比过高会发生局部过热现象，引起介质焦糊并堵料；若两者质量比过低则体系阻抗高，会导致介质内部感应电场强度不够且提取回收率低。
12.在一个实施例中，所述混合料液中果皮颗粒的含量为5wt％～10wt％。
13.在一个实施例中，所述无机酸溶液的浓度为3wt％～7wt％。其中，若无机酸浓度过
高会发生局部过热现象，故引起介质焦糊并堵料；而若无机酸浓度过低则体系阻抗高，会导致介质内部感应电场强度不够且提取回收率低。
14.在一个实施例中，所述无机酸溶液包括稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸等，且不限于此。
15.在一个实施例中，可以利用索式抽提去除所述果皮颗粒中的脂质。
16.在一个实施例中，所述的感应电场辅助果皮提取多糖的方法具体包括：将所述混合料液泵入感应电场反应系统，并作为所述感应电场系统的次级线圈，所述感应电场反应系统用于提供所述感应电场。
17.在所述感应电场系统中，感应电场根据变压器结构而实现，并可根据输入电压进行调节。利用磁路中高的交变磁通量在电导性反应介质中所产生非接触式的感应电场和感应电流，即通过液态样品线圈(即次级线圈)的闭合回路设计，可以使其原料快速生热。并且，还可以根据果皮原料的差异特性，提高或降低次级线圈中的有效电势差，增强或减弱混合料液中的感应电流密度，实现交变感应电场对不同混合料液的感应热效应，实现对于不同果皮中多糖的提取。
18.进一步的，其中采用的泵转速为100～200r/min。
19.在一个实施例中，所述感应电场的参数包括：激励电压为100～700v，频率为30～80khz。其中，根据电磁感应原理，若激励电压过高同样会发生局部过热现象，引起介质焦糊并堵料，而激励电压过低则介质内部诱导的感应电场强度不够，故提取回收率低。根据欧姆加热原理，频率过高则带电溶质有效迁徙距离小，热效应不足导致提取回收率低，频率过低则带电溶质有效迁徙距离大，但励磁回路在低频损耗高因此在提取介质诱导的有效感应电场强度低，同样会导致提取回收率低。
20.在一个实施例中，所述的感应电场辅助果皮提取多糖的方法具体包括：在进行所述的多糖提取时，控制所述感应电场的功率，使得所述混合料液的终点温度为60～70℃、处理时间为15～30min。
21.在一个实施例中，所述的感应电场辅助果皮提取多糖的方法还包括：对经过所述多糖提取后的混合料液进行后处理，制得多糖。
22.在一个实施例中，所述的后处理包括：在完成所述的多糖提取后，将所述混合料液冷却至室温，并滤除其中的固形物，且将滤液于40～43℃进行旋转蒸发，直至所获料液的体积为滤液体积的15～25％，然后将所述料液与sevage试剂按5∶1的体积比混合后振荡离心，以去除料液中的蛋白质，其后将余留的料液与乙醇按1∶3～4的体积比混合过滤，之后将滤出物于真空度10～12pa下处理48～60h，得到多糖。
23.进一步的，所述的后处理具体可以包括：将对经过所述多糖提取后的混合料液冷却至室温，进行减压抽滤，将滤液于40～43℃进行旋转蒸发，当所获料液浓缩至原体积的15～25％，将料液与sevage试剂按照5∶1的体积比混合后振荡离心，以去除料液中的蛋白质，之后在余留的料液中加入3～4倍体积的乙醇进行抽滤，再将滤渣于真空度10～12pa下处理48～60h，最后粉碎过筛，得到多糖粉末。
24.在一个实施例中，所述果皮包括南瓜皮、柑橘皮、葡萄皮和西瓜皮中的任意一种或多种的组合，且不限于此。
25.在一个实施例中，所述多糖包括蔗糖、果糖、膳食纤维和糊精中的任意一种或多种的组合，且不限于此。
26.与现有技术相比，本技术实施例提供的技术方案是利用感应电场作为辅助手段，以无机酸溶液作为反应介质，对南瓜皮、柑橘皮、葡萄皮和西瓜皮等农副产品果皮进行酸解提取，利用感应电场的焦耳热效应和非热效应，多糖提取效率远高于现有的热处理提取多糖等方式，安全绿色，反应条件温和，不会对产物造成不良影响，可以为农副产品加工业的绿色可持续发展提供有力保障。
具体实施方式
27.针对现有技术的诸多缺陷，本技术人经长期研究和大量实践，并惊喜地发现，在多糖提取时，若在感应电场反应系统下处理，可以在不引入外源物质的情况下，实现农副产品果皮的快速、高效、高产率的水解，且所获多糖产品的品质较高。其可能的原理是：感应电场是指处于变化中的磁通量的电导性介质会出现感应电动势，如果导体闭合则电动势驱使离子/电子出现变电流，利用感应电场的非热效应和热效应，使农副产品果皮原料和具有电导性的酸性提取液作为次级线圈在交变磁通的影响下，受到交变感应电场的作用，引起细胞膜穿孔、组织破损和溶质传质加速的作用，促进多糖等成分的析出，提高多糖提取效率，为农副产品加工业的绿色可持续发展提供有力保障。
28.基于以上的发现，本技术人得以提出本技术的技术方案，如下将结合若干实施例对该技术方案、其实施过程及原理等做进一步的解释说明。但是，应当理解，在本技术范围内，本技术的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
29.在如下实施例中，若非特别说明，则使用的各种原料、试剂、反应设备、测试设备及方法均可以通过市场购买等途径获取。
30.实施例1一种感应电场辅助南瓜皮提取多糖的方法，包括如下步骤：
31.(1)南瓜皮预处理：取市售南瓜果皮，洗净后切块，于55℃干燥至恒重后粉碎，获得南瓜皮粉末。
32.(2)酸解：在步骤(1)制备的南瓜皮粉末中按1∶15(w/w)比例加入稀盐酸溶液，搅拌5min，使之充分混匀，获得混合料液。该稀盐酸的浓度为5wt％。
33.(3)感应电场酸解：将步骤(2)制备的混合料液泵入感应电场反应系统中作为次级线圈，控制激励电压600v、频率50khz、终点温度为65℃，处理20min，泵转速200r/min。
34.(4)后处理：对经步骤(3)处理后的混合料液进行减压抽滤处理，于40℃下旋转蒸发，直至料液浓缩至原体积的20％。
35.(5)除蛋白：将步骤(4)所获料液与sevage试剂按5∶1的体积比混合后振荡离心，去除料液中的蛋白质。
36.(6)洗涤：在经步骤(5)处理后的料液中加入3倍体积的乙醇混合，之后抽滤，重复3次。
37.(7)干燥：将步骤(6)获得的滤渣于真空度10pa下处理48h，获得干燥好的样品。
38.(8)粉碎：以粉碎机对步骤(7)获得的干燥好的样品进行粉碎过筛，即制得多糖，产率为75.9％。
39.对比例1一种南瓜皮提取多糖的方法，包括如下步骤：
40.步骤(1)-(2)：与实施例1的步骤(1)-(2)相同。
41.步骤(3)：将样品瓶放入调至65℃的恒温水浴锅内，搅拌200min后，取出。
42.步骤(4)-(8)：与实施例1的步骤(4)-(8)相同。
43.该对比例1最终所获产物的产率为62.3％。对比例1的产率明显低于实施例1，且所需生产时间是实施例1的10倍。
44.实施例2一种感应电场辅助柑橘皮提取多糖的方法，包括如下步骤：
45.1)柑橘皮预处理：取市售柑橘果皮，洗净后切块，于60℃干燥至恒重后粉碎，获得柑橘皮粉末。
46.(2)酸解：在步骤(1)制备的柑橘皮粉末中按1∶20(w/w)比例加入稀硫酸溶液，并搅拌5min，使之充分混匀。该稀硫酸溶液的浓度为4wt％。
47.(3)感应电场酸解：将步骤(2)制备的混合料液泵入感应电场反应系统中作为次级线圈，控制激励电压700v、频率30khz、终点温度为70℃，处理25min，泵转速150r/min。
48.(4)后处理：对经步骤(3)处理后的混合料液进行减压抽滤处理，于42℃下旋转蒸发，当料液浓缩至原体积的25％。
49.(5)除蛋白：将步骤(4)所获料液与sevage试剂按5∶1的体积比混合后振荡离心，去除料液中的蛋白质。
50.(6)洗涤：在经步骤(5)处理后的料液中加入4倍体积的乙醇混合，之后抽滤，重复3次。
51.(7)干燥：将步骤(6)获得的滤渣于真空度12pa下处理50h，获得干燥好的样品。
52.(8)粉碎：以粉碎机对步骤(7)获得的干燥好的样品进行粉碎过筛，即制得多糖，产率为71.8％。
53.对比例2一种柑橘皮提取多糖的方法，包括如下步骤：
54.步骤(1)-(2)：与实施例2的步骤(1)-(2)相同。
55.步骤(3)：将烧杯放入调至70℃的恒温水浴锅内，搅拌150min后，取出。
56.步骤(4)-(8)：与实施例2的步骤(4)-(8)相同。
57.该对比例1最终所获产物的产率为58.4％。对比例2的产物产率明显低于实施例2，同时所需生产时间是实施例2的6倍左右。
58.实施例3一种感应电场辅助葡萄皮提取多糖的方法，包括如下步骤：
59.(1)葡萄皮预处理：取市售葡萄皮，洗净后切块，于58℃干燥至恒重后粉碎，获得葡萄皮粉末。
60.(2)酸解：在步骤(1)制备的葡萄皮粉末中按1∶10(w/w)比例加入稀硝酸溶液，搅拌4min，使之充分混匀，获得混合料液。该稀硝酸的浓度为6wt％。
61.(3)感应电场酸解：将步骤(2)制备的混合料液泵入感应电场反应系统中作为次级线圈，控制激励电压500v、频率80khz、终点温度为60℃，处理20min，泵转速200r/min。
62.(4)后处理：对经步骤(3)处理后的混合料液进行减压抽滤处理，于42℃下旋转蒸发，当料液浓缩至原体积的20％。
63.(5)除蛋白：将步骤(4)所获料液与sevage试剂按5∶1的体积比混合后振荡离心，去除料液中的蛋白质。
64.(6)洗涤：在经步骤(5)处理后的料液中加入3倍体积的乙醇混合，之后抽滤，重复3次。
65.(7)干燥：将步骤(6)获得的滤渣于真空度12pa下处理60h，获得干燥好的样品。
66.(8)粉碎：以粉碎机对步骤(7)获得的干燥好的样品进行粉碎过筛，即制得多糖，产率为72.2％。
67.实施例4一种感应电场辅助西瓜皮提取多糖的方法，包括如下步骤：
68.(1)西瓜皮预处理：取市售西瓜皮，洗净后切块，于57℃干燥至恒重后粉碎，获得西瓜皮粉末。
69.(2)酸解：在步骤(1)制备的西瓜皮粉末中按1∶16(w/w)比例加入稀盐酸溶液，搅拌5min，使之充分混匀，获得混合料液。该稀盐酸的浓度为6wt％。
70.(3)感应电场酸解：将步骤(2)制备的混合料液泵入感应电场反应系统中作为次级线圈，控制激励电压100v、频率70khz、终点温度为65℃，处理25min，泵转速120r/min。
71.(4)后处理：对经步骤(3)处理后的混合料液进行减压抽滤处理，于40℃下旋转蒸发，当料液浓缩至原体积的15％。
72.(5)除蛋白：将步骤(4)所获料液与sevage试剂按5∶1的体积比混合后振荡离心，去除料液中的蛋白质。
73.(6)洗涤：在经步骤(5)处理后的料液中加入4倍体积的乙醇混合，之后抽滤，重复3次。
74.(7)干燥：将步骤(6)获得的滤渣于真空度12pa下处理50h，获得干燥好的样品。
75.(8)粉碎：以粉碎机对步骤(7)获得的干燥好的样品进行粉碎过筛，即制得多糖，产率为73.4％。
76.应当理解，上述实施例仅为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。