本發(fā)明涉及植物提取技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種從咖啡果皮中提取可溶性膳食纖維的方法。

背景技術(shù)：

膳食纖維具有多種生理活性，目前已得到國內(nèi)外的認(rèn)可，如吸脂性、吸水性和溶脹性，有利于對肥胖癥的預(yù)防，對有毒害物質(zhì)的吸附可減少結(jié)腸癌的發(fā)生幾率，同時(shí)具有明顯降低血液中膽固醇濃度的作用，對預(yù)防和改善冠狀動脈因硬化造成的心臟病、飲食性高脂質(zhì)血癥具有重要的作用。除上述生理功能以外，膳食纖維的缺乏還與闌尾炎、靜脈血管曲張、腎結(jié)石和膀胱結(jié)石、十二指腸潰瘍、潰瘍性結(jié)腸炎、胃食道逆流、痔瘡和深靜脈管血栓形成等疾病的發(fā)病率與發(fā)病程度有很大關(guān)系，攝入高纖維食物可保護(hù)機(jī)體免受這些疾病的侵害。膳食纖維按其溶解性可分為不溶性膳食纖維(IDF)和可溶性膳食纖維(SDF)。很多的研究報(bào)道已經(jīng)證實(shí)，可溶性膳食纖維在預(yù)防便秘、結(jié)腸癌，降低血液膽固醇含量，清除對人體有害物質(zhì)即增加耐糖性等方面有著不溶性膳食纖維無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

咖啡果皮是咖啡初加工的副產(chǎn)物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國咖啡果皮年產(chǎn)40余萬噸，其后將以15萬噸/年增加，預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到100萬噸左右。有研究表明，咖啡果皮中纖維素含量超過60％，而且從中提取的可溶性膳食纖維具有良好的吸水、持水、吸附等功能特性。然而，目前我國咖啡果皮的綜合利用率極低，除少數(shù)作為肥料回田外，大部分堆積丟棄。

目前，現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于可溶性膳食纖維的提取方法有很多，如酶法、堿提取法(化學(xué)法)、化學(xué)-酶結(jié)合提取法和物理化學(xué)法等，但這些都集中在豆渣、小麥麩皮、玉米皮、玉米芯、米糠等原料，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些方法對咖啡果皮中可溶性膳食纖維的提取效果并不理想。申請人曾采用單因素及響應(yīng)面優(yōu)化纖維素酶法對咖啡果皮中可溶性膳食纖維的提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，但其公開的最佳工藝條件對可溶性膳食纖維的提取率也僅為9.72％，效果不盡人意，參見“響應(yīng)面法優(yōu)化咖啡果皮可溶性膳食纖維提取工藝和功能特性研究”一文的記載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠明顯提高咖啡果皮中可溶性膳食纖維提取率的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

步驟1：取咖啡干果皮進(jìn)行第一次粉碎，至粒度為20～40目后進(jìn)行第二次粉碎，至粒度為60～100目后進(jìn)行第三次粉碎，至粒度為100～150目，獲得咖啡干果皮粉；

步驟2：取所得咖啡干果皮粉與果膠酶混合進(jìn)行第一酶解，過濾后取濾渣，與胰酶和纖維素酶混合進(jìn)行第二酶解，離心，收集濾液，濃縮醇沉，得到可溶性膳食纖維。

作為優(yōu)選，所述第一次粉碎為打粉機(jī)粗打粉。

作為優(yōu)選，所述第二次粉碎為濕磨機(jī)研磨。

作為優(yōu)選，所述第三次粉碎為膠體機(jī)研磨。

作為優(yōu)選，步驟2中所述第一酶解和第二酶解的條件具體為：30℃～50℃，pH值為4～7條件下酶解1～3h。

作為優(yōu)選，以g/U計(jì)，步驟2中所述咖啡干果皮的干重與所述果膠酶、所述胰酶和所述纖維素酶的酶活力之比為1：(200-2000)：(200-2000)：(40-400)。

作為優(yōu)選，步驟2中所述離心步驟具體為室溫，5000r/min～10000r/min離心5～10min。

作為優(yōu)選，步驟2中所述濃縮醇沉具體為：按照濾液和乙醇體積比為1:2.5～6.5加入乙醇，進(jìn)行醇沉，過濾，收集沉淀。

作為優(yōu)選，所述步驟1前還包括取咖啡鮮果經(jīng)初加工得到咖啡果皮，然后脫水干燥成含水量≤12％的咖啡干果皮的步驟。

作為優(yōu)選，所述第一酶解、所述第二酶解之前還包括加水打漿，40℃～55℃條件下靜置0.5h～2h的步驟。

作為優(yōu)選，所述濃縮醇沉前還包括使用旋蒸儀減少濾液中水分含量至含水量為40-70％的步驟。

針對現(xiàn)有技術(shù)中可溶性膳食纖維的提取方法對咖啡果皮中可溶性膳食纖維提取率較低的缺陷，本發(fā)明采用粉碎粒度為20～40目，60～100目，100～150目的三段式物理剪切與胰酶、果膠酶和纖維素酶的復(fù)合酶法相結(jié)合對咖啡果皮中的可溶性膳食纖維進(jìn)行提取，相比現(xiàn)有技術(shù)的其他提取方法，該方法明顯提高了咖啡果皮中的可溶性膳食纖維的提取率(p<0.01)，且無化學(xué)污染，安全性高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為從咖啡果皮中提取可溶性膳食纖維的方法本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明公開了從咖啡果皮中可溶性膳食纖維的方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。

本發(fā)明提供的咖啡果皮中可溶性膳食纖維的提取方法中所用試劑、原料均可由市場購得。

下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明：

實(shí)施例1從咖啡果皮中提取可溶性膳食纖維

預(yù)處理：取咖啡鮮果經(jīng)初加工得到的咖啡果皮，脫水干燥成含水量為10％的咖啡干果皮；

三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉機(jī)進(jìn)行第一次粉碎，至粒度為20～40目后進(jìn)行第二次粉碎，第二次粉碎采用濕磨機(jī)研磨，至粒度為60～100目后進(jìn)行第三次粉碎，第三次粉碎采用膠體機(jī)研磨至粒度為100～150目，獲得咖啡果皮粉；

打漿：取咖啡果皮粉10g加水50ml打漿，45℃靜置1.5h；

酶解：加入0.45g果膠酶(20000u/g)45℃pH值為5.5條件下酶解1h，過濾，取濾渣加水50ml打漿，40℃靜置0.5h；然后加入0.45g纖維素酶(20000u/g)和0.25g胰酶(4000u/g)，40℃，pH值為5.5條件下酶解2h；

離心：將酶解液通過離心機(jī)室溫條件，6500r/min離心8min，棄濾渣，收集濾液；

旋蒸干燥：使用旋蒸儀減少濾液中水分含量至含水量為55％；

濃縮醇沉：按照濾液和乙醇體積比為1:4.5加入乙醇，進(jìn)行醇沉，過濾，收集沉淀，獲得可溶性膳食纖維。

實(shí)施例2從咖啡果皮中提取可溶性膳食纖維

預(yù)處理：取咖啡鮮果經(jīng)初加工得到的咖啡果皮，脫水干燥成含水量為8％的咖啡干果皮；

三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉機(jī)進(jìn)行第一次粉碎，至粒度為20～40目后進(jìn)行第二次粉碎，第二次粉碎采用濕磨機(jī)研磨，至粒度為60～100目后進(jìn)行第三次粉碎，第三次粉碎采用膠體機(jī)研磨至粒度為100～150目，獲得咖啡果皮粉；

打漿：取咖啡果皮粉6g加水50ml打漿，45℃靜置1h；

酶解：加入0.32g果膠酶(20000u/g)，45℃，pH值為6條件下酶解1h，過濾，取濾渣加水50ml打漿，45℃靜置0.5h；然后加入0.2g纖維素酶(20000u/g)和0.2g胰酶(4000u/g)，45℃，pH值為6條件下酶解1h；

離心：將酶解液通過離心機(jī)室溫，9500r/min離心4min，棄濾渣，收集濾液；

旋蒸干燥：使用旋蒸儀減少濾液中水分含量至含水量為40％；

濃縮醇沉：按照濾液和乙醇體積比為1:4加入乙醇，進(jìn)行醇沉，過濾，收集沉淀，獲得可溶性膳食纖維。

實(shí)施例3從咖啡果皮中提取可溶性膳食纖維

預(yù)處理：取咖啡鮮果經(jīng)初加工得到的咖啡果皮，脫水干燥成含水量為12％的咖啡干果皮；

三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉機(jī)進(jìn)行第一次粉碎，至粒度為20～40目后進(jìn)行第二次粉碎，第二次粉碎采用濕磨機(jī)研磨，至粒度為60～100目后進(jìn)行第三次粉碎，第三次粉碎采用膠體機(jī)研磨至粒度為100～150目，獲得咖啡果皮粉；

打漿：取咖啡果皮粉8g加水50ml打漿，42℃靜置1.5h；

酶解：加入0.45g/g果膠酶(20000u/g)，42℃，pH值為5.7條件下酶解1h，過濾，取濾渣加水50ml打漿，45℃靜置0.5h；然后加入0.45g纖維素酶(20000u/g)和0.3g胰酶(4000u/g)，45℃，pH值為5.7條件下酶解2h；

離心：將酶解液通過離心機(jī)室溫條件，5000r/min離心10min，棄濾渣，收集濾液；

旋蒸干燥：使用旋蒸儀減少濾液中水分含量至含水量為50％；

濃縮醇沉：按照濾液和乙醇體積比為1:4.5加入乙醇，進(jìn)行醇沉，過濾，收集沉淀，獲得可溶性膳食纖維。

實(shí)施例4從咖啡果皮中提取可溶性膳食纖維

預(yù)處理：取咖啡鮮果經(jīng)初加工得到的咖啡果皮，脫水干燥成含水量為9％的咖啡干果皮；

三段式物理剪切：取咖啡干果皮，采用打粉機(jī)進(jìn)行第一次粉碎，至粒度為20～40目后進(jìn)行第二次粉碎，第二次粉碎采用濕磨機(jī)研磨，至粒度為60～100目后進(jìn)行第三次粉碎，第三次粉碎采用膠體機(jī)研磨至粒度為100～150目，獲得咖啡果皮粉；

打漿：取咖啡果皮粉7g中加水50ml打漿，48℃靜置1h；

酶解：加入0.32g果膠酶(20000u/g)，48℃，pH值為5.4的條件下酶解1h，過濾，取濾渣加水50ml打漿，46℃靜置0.5h；然后加入0.2g纖維素酶(20000u/g)和0.2g胰酶(4000u/g)，46℃，pH值為5.4條件下酶解1h；

離心：將酶解液通過離心機(jī)室溫條件，9500r/min離心4min，棄濾渣，收集濾液；

旋蒸干燥：使用旋蒸儀減少濾液中水分含量至含水量為48％；

濃縮醇沉：按照濾液和乙醇體積比為1:4加入乙醇，進(jìn)行醇沉，過濾，收集沉淀，獲得可溶性膳食纖維。

實(shí)施例5比較不同剪切方式對咖啡果皮中可溶性膳食纖維的提取率

對比例1：在本發(fā)明實(shí)施例1提供的提取方法的基礎(chǔ)上，將實(shí)施例1記載的三段式物理剪切改為一段式物理剪切，具體地，采用膠體機(jī)研磨，粉碎粒度為100～150目。其他提取步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1相同。

對比例2：在本發(fā)明實(shí)施例1提供的提取方法的基礎(chǔ)上，將實(shí)施例1采用的三段式物理剪切改為兩段式物理剪切，第一段物理剪切：采用打粉機(jī)進(jìn)行粗打粉，粉碎粒度為20～40目；第二段物理剪切：采用膠體機(jī)研磨，粉碎粒度為100～150。其他提取步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1相同。

對比例3：在本發(fā)明實(shí)施例1提供的提取方法的基礎(chǔ)上，將實(shí)施例1記載的三段式物理剪切改為兩段式物理剪切，第一段物理剪切：采用濕磨機(jī)研磨，粉碎粒度為60～100目；第二段物理剪切：采用膠體機(jī)研磨，粉碎粒度為100～150目。其他提取步驟和工藝參數(shù)同實(shí)施例1相同。

表1比較不同物理剪切方式對咖啡果皮中可溶性膳食纖維提取率

注：采用Duncan's multiple range test方法分析，同一列不同字母表示顯著性差異，(小寫字母表示P<0.05，n＝3；大寫字母表示P<0.01，n＝3)

由表2的數(shù)據(jù)可知，與對比例1-3利用一段式(100～150目)和兩段式(20～40目，100～150目；60～100目，100～150目)將咖啡干果皮粉碎為100～150目的物理剪切方式相比，本申請采用三段式物理剪切(20～40目，60～100目，100～150目)將咖啡干果皮粉碎為100～150目的咖啡干果皮粉，與胰酶、果膠酶和纖維素酶的復(fù)合酶法相結(jié)合極顯著地提高了咖啡果皮中可溶性膳食纖維的提取率(p<0.01)。

采用實(shí)施例2-4記載的提取方法對咖啡果皮中可溶性膳食纖維的進(jìn)行提取，結(jié)果與實(shí)施例1的可溶性膳食纖維的提取率相近，無顯著差異(P＞0.05)。

實(shí)施例6比較不同提取方法對咖啡果皮中膳食纖維的提取率

現(xiàn)有技術(shù)中提取可溶性膳食纖維常用的方法有酶法、化學(xué)法、化學(xué)酶法、物理化學(xué)法以及物理化學(xué)酶法，具體提取工藝如下：

酶法：取樣品1g加入0.2mol/L pH 6.9的磷酸鹽緩沖液20mL，加入5ml復(fù)合酶(纖維素酶、果膠酶和胰酶)37℃下靜置2h。冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到10，靜置2h后過濾。加入過濾液200mL乙醇，靜置過夜，沉淀用乙醇洗滌至中性，冷凍干燥后即為可溶性膳食纖維。

化學(xué)法：取樣品1g加入2％醋酸20mL，隨后加入5％雙氧水10mL，混合液體在60℃下加熱2h，冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到10，靜置2h后過濾。加入過濾液200mL乙醇，靜置過夜，沉淀用乙醇洗滌至中性，冷凍干燥后即為可溶性膳食纖維。

化學(xué)酶法：取樣品1g加入2％醋酸20mL，隨后加入5％雙氧水10mL，混合液體在60℃下加熱2h，冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到6.9，加入5ml復(fù)合酶(纖維素酶、果膠酶和胰酶)37℃下靜置2h。冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到10，靜置2h后過濾。加入過濾液200mL乙醇，靜置過夜，沉淀用乙醇洗滌至中性，冷凍干燥后即為可溶性膳食纖維。

物理化學(xué)法：取樣品1g加入2％醋酸20mL，隨后加入5％雙氧水10mL，在室溫下超聲15min，混合液體在60℃下加熱2h，冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到10，靜置2h后過濾。加入過濾液200mL乙醇，靜置過夜，沉淀用乙醇洗滌至中性，冷凍干燥后即為可溶性膳食纖維。

物理化學(xué)酶法：取樣品1g加入2％醋酸20mL，隨后加入5％雙氧水10mL，在常溫下超聲15min，混合液體在60℃下加熱2h，冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到6.9，加入5ml復(fù)合酶(纖維素酶、果膠酶和胰酶)37℃下靜置2h。冷卻后混合液使用氫氧化鈉調(diào)整pH到10，靜置2h后過濾。加入過濾液200mL乙醇，靜置過夜，沉淀用乙醇洗滌至中性，冷凍干燥后即為可溶性膳食纖維。

采用上述酶法、化學(xué)法、化學(xué)酶法、物理化學(xué)法、物理化學(xué)酶法以及本發(fā)明提供的提取方法對咖啡果皮中的可溶性膳食纖維進(jìn)行提取，比較不同提取方法對咖啡果皮中膳食纖維的提取率，結(jié)果見表2。

表2比較不同提取方法對咖啡果皮中膳食纖維的提取率

注：采用Duncan's multiple range test方法分析，同一列不同字母表示顯著性差異，(小寫字母表示P<0.05，n＝3；大寫字母表示P<0.01，n＝3)

由表2記載的內(nèi)容可知，相比有技術(shù)公開的酶法、化學(xué)法、化學(xué)酶法、物理化學(xué)法、物理化學(xué)酶法，本發(fā)明提供的可溶性膳食纖維的提取方法極顯著地提高了對咖啡果皮中可溶性膳食纖維的提取率(P<0.01)，且無化學(xué)污染，安全性高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。