一种山楂黄酮的提取工艺及含山楂黄酮的饮料的制作方法与流程

1.本发明涉及饮料制备技术领域，尤其涉及一种山楂黄酮的提取工艺及含山楂黄酮的饮料的制作方法。


背景技术：

2.山楂是药食同源的健康食品原料，以山楂为主要原料生产的果汁饮料近年来发展迅速。山楂主要的健康功效成分之一是山楂黄酮，这是多种黄酮及类黄酮物质的混合物；山楂黄酮具有显著的降血脂、抗氧化、增强心肌功能、促消化等功能，这也是山楂饮料广受欢迎的原因之一。目前，目前市场上已有的山楂饮料是按照不同原果汁(浆)浓度调配的产品，以含原果汁(浆)60％的高浓度产品为例，每瓶350ml产品中山楂黄酮的含量约为190-230mg。根据科技文献，成年人每日摄取500mg以上的黄酮类成分，可以显效地降低心血管病及癌症的发病率。因此，按照平均饮用量计算，普通的山楂果汁中的山楂黄酮含量达不到健康功效的推荐量，可以适当添加山楂黄酮以达到强化的目的。
3.目前市场上可批量获得的山楂黄酮的来源基本上都是山楂树叶，而山楂树叶提取物尚未被国家卫生行政部门批准为食品原料，因而不可添加到食品饮料中。从山楂中提取山楂黄酮的方法较多，常见的包括利用有机溶剂如乙醇辅助超声波提取，利用大孔吸附树脂吸附提取山楂黄酮，还有最新的利用co2超临界萃取的工艺等，目前，这些方法基本上都停留在实验室阶段，工业化规模应用尚未实现。此外，以山楂为原料提取的山楂黄酮，由于得不到综合利用而成本过高，市场竞争力低。
4.本发明设计的一种山楂黄酮的提取工艺及含山楂黄酮的饮料的制作方法，建立在大孔吸附树脂吸附的核心工艺基础上，辅助酶技术、超滤、ro膜浓缩、有机溶剂洗脱、精馏等工艺，构成完整而得到实践验证的有效工艺组合。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种山楂黄酮的提取工艺及含山楂黄酮的饮料的制作方法。
6.本发明提供的一种山楂黄酮的提取工艺，包括如下步骤：
7.1)果浆制造：山楂拣选、清洗后，在85-90℃、7mins条件下预煮软化，再经过去籽、打浆、去渣及粗滤后得到含果肉的山楂原浆；
8.2)在所述山楂原浆中加入复配酶制剂，在50-52℃下酶解60-90min；酶解后的山楂原浆经95℃、30s条件下灭酶活性；
9.3)灭酶活性后的山楂原浆用离心分离设备初步分离出果渣不溶物，然后使用超滤设备精密过滤，得到山楂清汁；
10.4)山楂清汁经过大孔吸附树脂处理，吸附掉山楂清汁中的富含山楂黄酮的物质；完全吸附后的山楂清汁可以脱色至透明或半透明，可以利用分光光度计检测吸光度来控制吸附分离的程度，获得脱色的山楂清汁以及吸附在大孔吸附树脂上的山楂黄酮混合物；
11.5)用50-55％浓度的食品级乙醇洗脱大孔吸附树脂上吸附的山楂黄酮混合物；洗脱后的乙醇混合溶液，再使用反渗透膜分离乙醇溶液和富含山楂黄酮的浓溶液，将分离出的乙醇溶液返回大孔吸附树脂容器循环洗涤，直至将大孔吸附树脂洗涤至无色；获得富含山楂黄酮的乙醇浓溶液；
12.6)上述富含山楂黄酮的浓溶液含有乙醇及水，使用蒸馏塔，在78.5-79.5℃乙醇沸点下蒸馏，去除乙醇；去除乙醇后的浓溶液为富含山楂黄酮的提取物，其中含有39-42％的水分，占比为58-61％的可溶性固形物中山楂黄酮的含量为29-34％，该成分可以直接用于山楂饮料强化山楂黄酮时添加使用；
13.7)富含山楂黄酮的提取物，长期储存可以在-18℃进行冷冻保存；也可以进入三效真空浓缩蒸发器，浓缩为可溶性固形物75-77％的浓缩液，该浓缩液可以在4-10℃条件下长期储存；如果需要进一步的商品化产品，则可以使用真空喷雾干燥工艺，将浓缩液制成固体干燥粉末，该固体干燥粉末中山楂黄酮含量为51-58％。
14.优选的，步骤2)中的所述复配酶制剂为果胶酶、纤维素酶及淀粉酶组成，所述果胶酶、纤维素酶及淀粉酶的复配比例为8:1.5:0.5；所述果胶酶、纤维素酶及淀粉酶均以20000u活力单位的酶制剂为例；所述复配酶制剂按照山楂原浆重量的0.08-0.10％的重量份进行添加。
15.优选的，步骤3)中山楂原浆酶解后经离心分离的澄清汁，需要经过超滤设备精密过滤，降低不溶性固形物的含量，避免降低大孔吸附树脂吸附的效果；优选的，需要控制超滤设备精密过滤后的清汁的浊度小于5ntu。
16.优选的，步骤4)中利用大孔吸附树脂的吸附作用，将所述山楂清汁中的山楂黄酮混合物吸附到大孔吸附树脂上，剩余的山楂清汁被脱色至无色透明或半透明状态，含有机酸、糖分、矿物质及维生素等营养成分，可用于进一步加工配制其他饮料；优选的，为控制大孔吸附树脂吸附的程度，可以定量检测透过物清汁的吸光度，在500nm波长下，吸光度≤0.39，可以认为吸附达到预期效果。
17.优选的，步骤5)中所述大孔吸附树脂在吸附山楂清汁中的山楂黄酮混合物后，可以用乙醇溶液洗脱被吸附物，大孔吸附树脂可以循环使用；为降低高浓度乙醇的安全风险，可以将乙醇稀释到50-55％浓度使用。
18.优选的，为减少乙醇的使用量，采用反渗透浓缩技术，利用反渗透膜将上述洗脱液中的乙醇溶液进行脱除，即将洗脱液浓缩到原浓度的3倍；3倍浓缩液中可溶性固形物含量为16-18％；脱除的乙醇溶液浓度仍在50-55％范围，可以返回大孔吸附树脂柱循环使用。
19.优选的，所述大孔吸附树脂使用一段时间后，其吸附能力逐渐下降，用naoh溶液对大孔吸附树脂进行再生处理，恢复吸附性能后重复使用；具体的为，大孔吸附树脂使用量每处理400bv时可再生一次，用80℃，3bv体积的2％naoh溶液，以1-2bv/h流速冲洗树脂至树脂恢复原先的白色，然后水洗至ph＜9.0后用于下一个循环。
20.优选的，所述3倍浓缩液为含乙醇溶液的山楂黄酮提取物，需进一步通过精馏塔，在78.5-79.5℃范围内蒸馏去除乙醇，冷凝后获得92-95％浓度的乙醇；将该浓度的乙醇稀释到50-55％浓度，可返回大孔吸附树脂吸附塔循环使用；剩余的含可溶性固形物58-61％的山楂黄酮提取物，可以1-4℃冷藏，用于在山楂饮料中按指定含量添加；进一步的，该山楂黄酮混合物，可以使用真空喷雾干燥塔制作为便于常温长时间保存的固体干燥粉末。
21.一种含山楂黄酮的饮料的制作方法，将上述山楂黄酮提取物、浓缩液或固体干燥粉末，按照成人每日山楂黄酮摄取量大于500mg为依据进行测定并进行计算相应比例，按照计算的比例将山楂黄酮提取物、浓缩液或固体干燥粉末加入到山楂饮料中，得到目标含量的富含山楂黄酮的山楂饮料。
22.相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：
23.(1)本发明提取山楂黄酮的核心工艺是大孔树脂吸附分离技术；前处理工艺采用果胶酶、纤维素酶和淀粉酶的组合对山楂果浆进行分解，经酶解的山楂果汁经多级分离过滤特别是超滤技术，获得适合于大孔树脂吸附工艺要求的清汁；利用食品级乙醇溶液将大孔树脂吸附的山楂黄酮复合物洗脱，然后通过精馏工艺去除洗脱液中的乙醇，得到富集山楂黄酮的浓溶液；浓溶液还可进一步通过真空喷雾干燥工艺制成粉末状山楂黄酮复合物，成为商品，也便于长期储存；最后，现有的山楂饮料中添加一定浓度的上述来源的山楂黄酮，来实现强化饮料中的山楂黄酮的含量的目的。这种工艺方法有机组合了多项成熟的食品加工技术，并经过实践验证稳定可靠，具有较强的推广价值。
24.(2)在本技术的山楂黄酮的提取工艺中，大孔树脂吸附山楂黄酮后剩余的山楂清汁，富含有机酸、糖分、矿物质、维生素等营养成分，可以用于调配其他饮料，也可以脱酸后制作山楂果糖，应用面更广。由于全部原料得到综合利用，从而降低了以山楂为原料生产山楂黄酮的成本，制得的山楂黄酮商品具有较强的竞争力。
25.(3)本发明技术制造的山楂黄酮可用于山楂饮料以及其他食品强化山楂黄酮含量，从而获得已得到验证的健康功能，这类强化山楂黄酮的饮料、食品具有很好的卖点，市场前景广阔。
26.(4)鉴于山楂黄酮显著的保健功能，来源于山楂的山楂黄酮不存在食品安全的风险，利用本发明生产的山楂黄酮，今后还可用于研发保健食品，应用前景广阔。
27.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为本发明实施例提供的一种山楂黄酮的提取工艺及含山楂黄酮的饮料的制作方法的工艺流程示意图；
30.图2为lsa210树脂的主要参数性能表。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.请参考图1～图2，本发明的实施例提供了一种山楂黄酮的提取工艺，包括如下步骤：
34.1)果浆制造：山楂拣选、清洗后，在85-90℃、7mins条件下预煮软化，再经过去籽、打浆、去渣及粗滤后得到可溶性固形物7.5
±
0.5brix的含果肉的山楂原浆；山楂原浆依原果的品种、成熟度等不同，其ph范围为3.1-3.4；
35.2)果浆酶解：在山楂原浆中加入复配酶制剂，其成分包括果胶酶、纤维素酶及中温淀粉酶，优选的，酶活力均按照20000u计，复配比例为8.0:1.5:0.5，添加量为上述果浆重量的0.08-0.10％，搅拌均匀，在48-52℃下酶解60-90min；通过检测果胶含量小于0.1％(重量比)来判断酶解终点(参见农业行业标准ny-t 2016-2011水果及其制品中果胶含量的测定分光光度法)；酶解后的山楂果汁经离心机分离出清液，排出果渣；清液经95
±
1℃、30
±
1s条件下灭除酶活性；
36.3)清汁分离：灭酶后的山楂清汁进一步使用高速离心分离设备分离出果渣不溶物，优选的工艺是离心转速5000-7000转/分钟，离心后清汁中的不溶性固体比例小于1.5％。进一步的，高速离心后的清汁进入超滤设备进行精密过滤，调节超滤设备的进液压力和浓液比例，检测出口处山楂清汁的浊度小于5ntu时，收集精密过滤后的山楂清汁；
37.4)山楂黄酮分离：上述获得的山楂清汁，进入大孔吸附树脂柱，利用大孔树脂的吸附作用分离出以山楂黄酮为主要成分的山楂果汁中的复合成分，包括花青素等显色物质；优选的，流经树脂柱的山楂清汁流速不应超过3.6bv/h，以获得较好的吸附分离效果。完全吸附后的果汁可以脱色至透明至半透明，可以利用分光光度计检测其吸光度来判断吸附分离的程度；优选的，使用分光光度计在500nm波长检测，吸光度≤0.39时，可以认为得到预期效果的分离物，包括吸附在树脂上的山楂黄酮复合物，以及流出树脂柱的山楂果汁的剩余成分。
38.其中，大孔吸附树脂可使用西安蓝晓公司的lsa210树脂。
39.5)山楂黄酮的洗脱：用50-55％浓度的食品级乙醇溶液，以1-2bv的流速均匀流经大孔树脂柱，可以将树脂上吸附的山楂黄酮复合物洗脱下来；乙醇溶液流量达一定数量后，可以将大孔树脂上吸附的山楂黄酮复合物基本上去除，溶解到乙醇溶液中。洗脱后的大孔树脂，颜色基本上恢复白色，其吸附功能也基本上得到恢复，可循环应用于下一轮的山楂黄酮分离过程。
40.为减少乙醇溶液的使用量，本发明创造性地应用反渗透技术，将上述溶解了从大孔树脂洗脱物质的乙醇溶液，通过反渗透(ro)膜设备，使得大部分乙醇溶液透过反渗透膜汇集，浓液一侧是富含山楂黄酮的浓溶液(含乙醇)；优化的，调节进液压力和浓溶液比例，使得乙醇溶液脱除率为72-77％；分离出的乙醇溶液，浓度保持在50-55％范围，可以返回大孔吸附树脂柱循环洗涤，直至将树脂洗涤至无色。使用ro膜分离技术，可以将乙醇溶液的用量减少79-84％。
41.6)经多次乙醇洗脱后的大孔树脂，其吸附能力有所衰减。为保障吸附分离效率，需要定期对大孔树脂进行再生处理。优化的，大孔树脂累计处理400bv的山楂清汁后，可以使用用80℃的3bv的2.0％的氢氧化溶液循环冲洗，直至树脂积存的颜色完全消失，此时大孔树脂的吸附能力基本上恢复到原始状态；碱液处理后的大孔树脂，用纯净水按照1.0-2.0bv/h流速，直至出水的ph值小于9.0时备用。
42.7)蒸馏脱醇：上述步骤5)中，经ro膜组浓缩的山楂黄酮浓溶液，含有部分乙醇及水，需要将其中的乙醇去除。将上述浓溶液送入精馏塔，在乙醇的沸点78.5-79.5℃条件下蒸馏，去除乙醇；去除乙醇后的浓溶液，是富含山楂黄酮的提取物，其中含有39-42％的水分，该成分可以直接用于山楂饮料强化山楂黄酮时添加使用；蒸馏出的乙醇，经冷凝后收集起来，其浓度为92-95％，可以稀释到50-55％浓度返回大孔树脂柱洗脱用。
43.8)富含山楂黄酮的提取物，长期储存可以在-18℃冷冻；也可以进入三效真空浓缩蒸发器，浓缩为可溶性固形物75-77％的浓缩液，该浓缩液可以在4-10℃条件下长期储存；如果需要进一步的商品化产品，则可以使用真空喷雾干燥工艺，将浓缩液制成固体干燥粉末。
44.含上述山楂黄酮的山楂饮料的制作方法，具体的为将山楂黄酮提取物、浓缩液或固体干燥粉末，按照测定并计算好的比例加入到山楂饮料中，得到目标含量的富含山楂黄酮的山楂饮料。
45.本发明采用山楂打浆-酶解-过滤-灭酶-超滤-大孔树脂吸附-乙醇洗脱-反渗透浓缩-蒸馏脱醇-真空浓缩组合工艺提取山楂黄酮的方法，基于企业已经具备的设备和对山楂深加工的战略布局，从山楂果汁中提取山楂黄酮后，果汁剩余的部分因为富含糖分、水溶性营养成分，可以作为配制其他饮料的原料，山楂可以得到综合利用。因此，从山楂果实中提取山楂黄酮的生产成本可以降到比较低的程度，来源于山楂果实的山楂黄酮可以获得比较好的商业价值。
46.在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
47.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。