專利名稱：一種從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物提取方法，特別是一種提取分離羅漢果甜甙的方法。
回歸自然的潮流引發(fā)了天然品的消費熱，人工合成品的過量使用會產(chǎn)生毒副作用，往往受到嚴(yán)格控制。羅漢果甜甙與市面上甜菊糖、低聚糖、糖醇等天然甜味劑相比，除了在高甜低熱方面有過之而無不及之外，還具有品質(zhì)好、熱穩(wěn)定性好、味道新穎、口味純正獨特、使用簡單、食用安全等優(yōu)勢及獨特的保健功能。對肥胖癥、糖尿病、齲齒等病癥患者不需要限制攝入量。很有希望在無糖低熱飲料、無糖糖果和無糖口香糖市場中分一杯羹。羅漢果甜甙是無糖低熱的強(qiáng)甜味劑，且口感好，常用于食品、飲料的調(diào)味劑，最宜用做無糖低熱飲料、無糖糖果和無糖口香糖中的甜味劑；作為無糖性甜味劑又大量用作糖尿病人的輔助治療品。同時羅漢果甜甙與目前我國出口量較大的甜菊糖相比，對人體的保健治療功效獨到并且擁有數(shù)千年的使用歷史而容易為人接受，故在高端市場預(yù)計會有較強(qiáng)的競爭力。羅漢果甜甙具有高甜低熱、食用安全等優(yōu)勢及獨特的保健功能。
羅漢果甜甙具有治療百日咳、痰火咳嗽、血燥便秘，急、慢性支氣管炎及扁桃體炎，促進(jìn)腸胃功能等多種功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，羅漢果中還含有多種scavenger(凈化劑)物質(zhì)，能有效地清除人體內(nèi)的活性氧，故能防治和輔助治療由自由基引起的癌癥、高血壓、生理性疼痛、更年期障礙、白內(nèi)障、胃炎、潰瘍、便秘、濕疹、糙皮病等等。此外，羅漢果提取物內(nèi)含有治療冠心病和預(yù)防血管硬化的油酸和亞油酸等。羅漢果還含起清除劑作用的成分，通過內(nèi)服或外搽消除脂褐質(zhì)(雀斑、褐斑等)。亦可用于洗浴以凈化血液中的過氧化脂質(zhì)，改善全身皮膚新陳代謝。有報導(dǎo)說，羅漢果還可用于粉刺、肥胖及皮疹脫發(fā)的治療。
但現(xiàn)有羅漢果加工企業(yè)采用傳統(tǒng)提取方法，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝大多是以干果為原料，經(jīng)有機(jī)溶劑或水提取，用蒸汽夾套加熱減壓濃縮，經(jīng)高速離心去雜，用大孔吸附樹脂吸附，有機(jī)溶媒洗脫，再進(jìn)行減壓濃縮制膏，噴霧干燥，或采用鮮羅漢果為原料，采用酶法提取技術(shù)，從鮮羅漢果中提取羅漢果甜甙。羅漢果甜甙傳統(tǒng)的加工過程中，提取液中除羅漢果甜甙外尚存在大量的鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、淀粉、細(xì)菌熱源等大分子物質(zhì)以及許多微粒、亞微粒和絮狀物等，他們不但沒有作用，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，傳統(tǒng)的高速離心、沉降、過濾等去雜方法，很難將其完全去除，且產(chǎn)品經(jīng)過長時間的加工受熱，存在有效成分損失破壞大、外觀顏色深且差異大、含量指標(biāo)參差不齊、甜味不足、口感差、水溶性及澄清度差、收率低、成本高等問題。
而傳統(tǒng)的柱吸附分離方法，操作煩瑣、提取率穩(wěn)定性差、生產(chǎn)周期長，有效成分損失大，而且層析的洗脫過程要耗用乙醇，樹脂再生要耗用酸堿，不但增加了成本，還帶來了環(huán)境污染問題。
近年來，膜分離等新技術(shù)應(yīng)用于提取植物有效成分的研究日益活躍，膜分離技術(shù)是一門新興的高新技術(shù)，被國際上稱之為“20世紀(jì)末，21世紀(jì)中期最有發(fā)展前途，甚至?xí)?dǎo)致工業(yè)革命的重大技術(shù)之一”。由于其過程不發(fā)生相變化，能耗低，有效膜面積大，分離效率高，操作條件溫和，不必添加化學(xué)試劑，對分離熱敏性和對化學(xué)物質(zhì)有反應(yīng)的產(chǎn)品尤為適用。但現(xiàn)在該技術(shù)大都處在研究階段，尚未應(yīng)用于規(guī)模生產(chǎn)，而利用膜分離技術(shù)提取分離羅漢果甜甙的研究開發(fā)未見報道。
膜分離技術(shù)是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，以膜兩測存在某種推動力(如壓力差，濃度差)，將混合溶液分成保留液與通過液兩部分，從而使不同組份被分離。羅漢果甜甙為三萜類化合物，易溶于極性溶劑，根據(jù)所需截留分子量的大小選擇合適的分離膜，就可達(dá)到分離純化羅漢果甜甙的目的。
膜分離提取羅漢果甜甙工藝的主要工藝流程前處理→提取→濃縮→微濾→超濾→納濾→噴霧干燥→滅菌包裝下面分別敘述個步驟提取由于羅漢果甜甙為三萜類化合物，易溶于極性溶劑，如甲醇、乙醇、水等，但使用甲醇、乙醇等溶劑成本較高，而且由于有的溶劑本身有毒，不符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)，因此不宜采用。綜和考慮成本、食用安全等因素后得出最好采用水作為提取溶媒。
提取次數(shù)是影響收率和含量的一個關(guān)鍵，一般提取次數(shù)為3～4次，根據(jù)試驗，綜合考慮提取設(shè)備使用空間的利用率及成品的有效物含量，提取次數(shù)最好為兩次；溶媒用量為2～4倍，最好為3倍；溫度為40～100℃，優(yōu)選60～80℃，最佳為80℃，以防溫度太高破壞提取物中的有效成分。
微濾為了充分有效地利用設(shè)備的容積，可先將提取液濃縮后在進(jìn)行微濾，濃縮最好采用真空濃縮，真空濃縮溫度最好控制在60度以下，以防止高溫濃縮對產(chǎn)品外觀及口感產(chǎn)生影響。
微濾膜一般采用0.05μm～0.3μm孔徑的微孔濾膜，優(yōu)選0.08μm～0.12μm孔徑的微孔濾膜、最好采用0.1μm孔徑的不銹鋼微孔濾膜，除去溶液中絕大多數(shù)的水溶性蛋白質(zhì)、果膠及懸浮物等雜質(zhì)，達(dá)到高品質(zhì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求。
超濾目前膜分離技術(shù)主要使用的超濾膜材料有醋酸纖維素(CA)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚砜酰氨(PSA)等。按其對水的親和性分類，大致可分為兩類疏水性膜材料和親水性膜材料。CA、PNA等親水性膜材料對溶質(zhì)吸附少，截留分子量較小，但熱穩(wěn)定性差，機(jī)械強(qiáng)度、抗化學(xué)藥品性、抗細(xì)菌侵蝕能力通常不高；PS等疏水性膜材料機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫、耐溶劑、耐生物降解，但因分子鏈中含有大量疏水性基因或鏈節(jié)，并帶有較多靜電荷，因而膜透水速度低，抗污染能力較低，因此本發(fā)明選擇中空纖維超濾膜。
超濾過程中若用截流相對分子量小的超濾膜，截流率高，但導(dǎo)致收率偏低，而用截流相對分子量大的超濾膜，則通過太多，導(dǎo)致含量偏；因此，選擇截流相對分子量適中的超濾膜，含量收率都達(dá)到要求，會起到很好的分離效果。超濾膜一般采用截流相對分子量為20000～80000的超濾膜，本發(fā)明采用截流相對分子量為40000的中空纖維超濾膜，進(jìn)行羅漢果甜甙與其它組分間的分離。
超濾過程中的操作壓力、溫度、物料流速和料液濃度等對超濾過程中的膜污染有影響，而以流速的影響最為明顯。
納濾納濾采用截流相對分子量為100～400的納濾設(shè)備或RO反滲透設(shè)備進(jìn)行濃縮，綜合考慮得率、純度、和速度，最好采用截流相對分子量為200的膜，以達(dá)到過掉水分及部分離子或小分子物質(zhì)、鹽的雜質(zhì)。
整個工藝過程的參數(shù)見表一 整個工藝過程的優(yōu)選參數(shù)見表二 整個工藝過程的最佳參數(shù)見三表
膜分離提取羅漢果甜甙工藝的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容以羅漢果鮮果為原料，以水為提取溶媒，集成應(yīng)用膜分離微濾、超濾、納濾技術(shù)，解決羅漢果甜甙提取中的除雜、分離、濃縮問題。
本發(fā)明集成膜分離的微濾、超濾、納濾技術(shù)，以鮮果為原料，以水為提取溶媒，形成先進(jìn)的分離純化工藝流程，完成羅漢果甜甙的分離及濃縮，簡化了生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)周期，由于在低溫的條件下操作，因而產(chǎn)品色澤度、溶解性、澄清度和口味較好，另外，膜分離技術(shù)是高精度的分子篩選，避免了活性成分的損失，降低了能耗和成本，提高了產(chǎn)品收率和品質(zhì)。
本發(fā)明根據(jù)膜分離微濾、超濾、納濾技術(shù)的基本原理，對羅漢果甜甙結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行了深入研究后，謹(jǐn)密論證了應(yīng)用微濾除雜、超濾分離、納濾濃縮于羅漢果甜甙提取的技術(shù)可行性、合理性和科學(xué)性，經(jīng)過反復(fù)的大量試驗，攻克了膜材選擇與效果驗證、工藝參數(shù)的發(fā)現(xiàn)與確定等技術(shù)難關(guān)，本發(fā)明的工藝路線和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)可行，技術(shù)重現(xiàn)性、穩(wěn)定性好，表明通過膜技術(shù)的應(yīng)用，提高了產(chǎn)品收率和生產(chǎn)效率，產(chǎn)品純度高，成本低，達(dá)到了很好的效果。以本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品與傳統(tǒng)方法提取的產(chǎn)品相比具有以下特點①以鮮果為原料，有效成分和清純口味免受烘烤破壞，大大改善了產(chǎn)品品質(zhì)，對于產(chǎn)品市場競爭力的提高十分關(guān)鍵。而經(jīng)過烘烤的干果原料，不但其功效成分有一定損失，而且其提取物產(chǎn)品失去了羅漢果天然的清香風(fēng)味，并略帶焦苦味。
②本發(fā)明以水為提取溶媒，較之使用有機(jī)溶媒，更能保證提取產(chǎn)品的清純度和原有風(fēng)味，也提高了操作安全性，同時大大降低了生產(chǎn)成本。
③采用膜分離的微濾技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的高速離心、沉降、過濾等澄清除雜工藝，可除掉濾液中＞0.1um的雜質(zhì)，如懸浮固體、細(xì)菌、膠體、固體蛋白，解決了長期以來，羅漢果甜甙傳統(tǒng)的加工過程中，提取液中除羅漢果甜甙外尚存在大量的鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、淀粉、細(xì)菌熱源等大分子物質(zhì)以及許多微粒、亞微粒和絮狀物的問題，上述雜質(zhì)不但沒有作用，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，傳統(tǒng)的高速離心、沉降、過濾等去雜方法，很難將其完全去除。微濾除雜過程，起到很好的澄清、去雜效果，提高了產(chǎn)品純度和品質(zhì)。
④采用膜分離的超濾技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的大孔吸附樹脂分離方法。超濾是有效成分分離過程，可以分離出分子量范圍由幾百至幾百萬的化合物，避免了以酸堿洗脫時對環(huán)境造成污染，而且整個超濾分離工藝過程連續(xù)進(jìn)行，減少了工序，縮短了生產(chǎn)周期，避免了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響；分離效率高，有利于大規(guī)模生產(chǎn)；分離過程和分離效果易于控制，利于穩(wěn)定產(chǎn)品收率；不耗用有機(jī)溶劑，大大降低成本，減少環(huán)境污染，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
⑤采用膜分離的納濾技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的蒸汽夾套加熱濃縮方式。納濾為濃縮過程，可以截留分子量大于150-200的物質(zhì)，而無機(jī)鹽和水則可以通過，通過納濾將羅漢果提取液中溶劑和溶質(zhì)分開，達(dá)到濃縮的目的。納濾在相對低溫(40℃)下進(jìn)行濃縮，由于濃縮時無相變，有利于保持羅漢果甜甙的生理活性及理化穩(wěn)定性，其有效成分的含量較傳統(tǒng)方法高10％～100％，且無需耗熱。而傳統(tǒng)的蒸汽夾套加熱濃縮的方法，因濃縮過程溫度較高，受熱時間長，有效成分損失大，產(chǎn)品顏色、口感發(fā)生變化，還要耗用熱能。
⑥膜技術(shù)分離效率高，設(shè)備體積小，膜分離處理能力易于放大，易與其他提取工序耦合，可以直接插入已有的工藝流程。
具體實施例方式下面是本發(fā)明的非限定實施例1)前處理將羅漢果鮮果榨碎。
2)回流提取根據(jù)試驗確定的工藝參數(shù)，將原料與去離子水按1∶3比例混合裝入提取罐，加熱至沸騰后保持溫度2小時，收取第一次提取料液，第二次提取再加入3倍量的去離子水，加熱沸騰保溫2小時，收取第二次提取料液。在此階段可實現(xiàn)如下技術(shù)指標(biāo)
3)減壓濃縮將提取液導(dǎo)入濃縮器中進(jìn)行減壓濃縮，溫度控制在60攝氏度以下，真空度控制在0.08以上。
微濾除雜將減壓濃縮液抽入管式不銹鋼微濾膜設(shè)備中，操作過程中壓力為0.2Mpa，收取透過微濾膜的濾液。
4)超濾分離將微濾濾液導(dǎo)入中空纖維膜超濾設(shè)備儲罐中，操作過程中壓力為1Mpa，通過截流相對分子量為40000的超濾膜，收取透過超濾膜的濾液。此階段實現(xiàn)技術(shù)指標(biāo)
5)納濾濃縮將超濾濾液導(dǎo)入納濾設(shè)備的儲液罐中，調(diào)節(jié)壓力至3Mpa，待濃縮液達(dá)到8波美時，收取濃縮液。
6)噴霧干燥納濾濃縮液噴霧干燥。
7)滅菌包裝將過篩后的干粉置滅菌室中紫外滅菌包裝。
權(quán)利要求
1.一種從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征是以鮮羅漢果為原料，以水為提取溶媒，采用微濾、超濾、納濾為主要提取工藝，其中微濾膜采用0.05μm～0.3μm孔徑的微孔濾膜；超濾膜采用截流相對分子量為20000～80000的超濾膜；納濾采用截流相對分子量為100～400的納濾膜或RO反滲透設(shè)備進(jìn)行濃縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于所述微濾膜為0.08μm～0.12μm孔徑的微孔濾膜；超濾膜為30000～50000的中空纖維超濾膜；納濾膜為截流相對分子量為150～250的陶瓷膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于所述微濾膜為0.1μm孔徑的不銹剛微孔濾膜；超濾膜為40000的中空纖維超濾膜；納濾膜為截流相對分子量為100的陶瓷膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于提取次數(shù)為3～4次，溶媒用量為2～4倍，溫度為40～100℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于提取次數(shù)為2次，溶媒用量為3倍，溫度為70～80℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于提取溫度為80℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于微濾過程中溫度為20～60℃，操作壓力為0.4～1.0Mpa，料液流速為40～80 L/H/0.72M2；超濾過程的溫度為20～60℃，操作壓力為0.6～1.2Mpa，料液流速為30～70 L/H/0.72M2；納濾過程的溫度為20～60℃，操作壓力為0.6～1.2Mpa，料液流速為30～70 L/H/0.72M2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于微濾過程的溫度為30～50℃，操作壓力為0.8Mpa，料液流速為50～70 L/H/0.72M2；超濾過程的溫度為30～50℃，操作壓力為1.0Mpa，料液流速為40～60 L/H/0.72M2；納濾過程的溫度為30～50℃，操作壓力為1.0Mpa，料液流速為40～60 L/H/0.72 M2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，其特征在于微濾過程的溫度為40℃，操作壓力為0.8Mpa，料液流速為60L/H/0.72M2；超濾過程的溫度為30～50℃，操作壓力為1.0Mpa，料液流速為50 L/H/0.72M2；納濾過程的溫度為35℃，操作壓力為1.0Mpa，料液流速為50 L/H/0.72 M2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從羅漢果中提取羅漢果甜甙的方法，是以鮮羅漢果為原料，以水為提取溶媒，采用微濾、超濾、納濾為主要提取工藝，其中微濾膜采用0.05μm～0.3μm孔徑的微孔濾膜；超濾膜采用截流相對分子量為20000～80000的中空纖維超濾膜；納濾采用截流相對分子量為100～400的納濾膜或RO反滲透設(shè)備進(jìn)行濃縮。由于本方法是在低溫的條件下操作，因而產(chǎn)品色澤度、溶解性、澄清度和口味較好，另外，膜分離技術(shù)是高精度的分子篩選，避免了活性成分的損失，降低了能耗和成本，提高了產(chǎn)品收率和品質(zhì)，且本方法集成膜分離的微濾、超濾、納濾技術(shù)，以鮮果為原料，以水為提取溶媒，形成先進(jìn)的分離純化工藝流程，完成羅漢果甜甙的分離及濃縮，簡化了生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)周期。
文檔編號C07H1/00GK1436786SQ03117430
公開日2003年8月20日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者宋云飛, 季永賢, 李文慧, 李 杰, 文繼承, 黃夢蘭 申請人:桂林萊茵生物制品有限公司