一种连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的方法

技术领域

本发明涉及一种连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的方法，属于食品加工技术领域。

背景技术

柑桔是大宗农产品，因此桔皮资源非常丰富。桔皮精油是目前香精香料市场上价格最昂贵的品种之一，桔皮精油主要存在于桔皮外果皮的油包层中，一般为果皮鲜重的0.5～2.0％，其主要成分为柠檬烯。桔皮中的果胶主要存在于桔皮细胞壁的中间层，它是一种杂多糖，主链结构为D-半乳糖醛酸通过α-1,4糖苷键连接而成，同时含有十多种中性糖构成的毛发支链。果胶在桔皮中的含量为20～30％(w/w，对干重)。桔皮中的橙皮苷(二氢黄酮苷)是桔皮中一种重要的黄酮类化合物，具有维生素P样效能，其在桔皮中的含量一般约为1％(w/w，对干桔皮)。

目前从桔皮中提取精油、果胶和橙皮苷的最常用方法，分别是水蒸汽蒸馏法、酸热提取法和碱溶酸沉法。水蒸汽蒸馏法，是利用精油与水不互溶的原理，将桔皮粉碎后与水混合，加热水进行蒸馏，在蒸馏过程中水蒸汽逐渐带走精油，最后在收集容器中分相收集精油。果胶的酸热提取，是在pH 1～2的水相环境中，利用H

目前提取桔皮精油、果胶和橙皮苷主要的问题是，三种提取方法互相独立，无法有效串联，一般都是各自独立提取。若要实现连续提取作业，则存在较大的能耗和污染问题。例如，水蒸气蒸馏能耗较大，酸热提取果胶产生较多酸性废水，而提取橙皮苷过程中调节pH需要加入大量酸和碱。因此，当前广泛采用的工艺存在成本高、污染大的问题。

发明内容

技术问题：

本发明要解决的技术问题是，提供一种成本低、绿色环保且可实现连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的方法，相比三种产品分别提取所用的现行技术方法，可以显著节省成本，缩短工艺流程，降低污染，并且精油、果胶和橙皮苷的提取率均达到或超过目前文献和专利公开报道的较优值。

技术方案：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将桔皮粉碎；

(2)精油的提取：采用乙醇为提取剂，与粉碎的桔皮原料混合后过滤，得到乙醇提取液，将乙醇提取液浓缩后，提取得到深棕色精油；

(3)果胶的提取：将步骤(2)过滤后剩余的固体与水混合得到反应液，将反应液在60～90℃条件下反应后，在18～25℃继续反应，反应结束后过滤，收集滤液即为果胶提取液；将果胶提取液浓缩后加入乙醇沉淀果胶，过滤后收集沉淀，干燥后即得到果胶产品；

(4)橙皮苷的提取：向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中加入甘油-乙醇混合溶剂进行反应，反应结束后过滤，收集滤液；用非极性大孔吸附树脂对滤液进行吸附，吸附结束后再用乙醇对非极性大孔吸附树脂进行解吸，所得乙醇溶液即为橙皮苷提取液，将乙醇浓缩去除，得到橙皮苷产品。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，将桔皮粉碎为粒径小于100微米的颗粒。

在本发明的一种实施方式中，采用超细粉碎机对干桔皮进行粉碎后收集原料。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，采用乙醇为提取剂，与粉碎的桔皮原料按料液比为1:5～1:10的比例混合，在18～25℃，100～300rpm转速下反应30～60min，将料液过滤收集乙醇提取液，将乙醇提取液浓缩后，制备得到深棕色桔皮精油。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，制备得到的乙醇提取液的浓缩方法为：减压蒸馏。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，过滤后剩余的固体与水按照料液比为(1:20)～(1:40)的比例混合得到反应液，将反应液在60～90℃、100～300rpm转速条件下反应10～60min，以使内源果胶酶钝化后，在18～25℃，100～300rpm转速条件下反应1～2h，过滤，收集果胶提取液；将果胶提取液浓缩后加入乙醇沉淀果胶，过滤后即得到果胶产品。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，将反应液在pH 5～6，80℃，100～300转速的条件下反应30min，以使内源果胶酶钝化后，在20℃，100～300rpm下反应2h，过滤并收集滤液，即为果胶提取液。

在本发明的一种实施方式中，所述水为纯水。

在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中，向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中加入甘油-乙醇混合溶剂，在18～25℃，100～300rpm转速条件下反应1～3h后过滤，收集滤液；向滤液中加入非极性大孔吸附树脂，在18～25℃下吸附1～3h后收集树脂，然后采用乙醇对树脂解吸1～3h，过滤收集滤液，即为橙皮苷提取液。

在本发明的一种实施方式中，步骤(4)中，向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中加入甘油-乙醇混合溶剂，在20℃下，200rpm转速条件下反应1小时后，过滤，收集滤液。

在本发明的一种实施方式中，向制备得到的滤液中加入非极性大孔吸附树脂，25℃吸附1小时后过滤回收树脂，然后将树脂加入到乙醇中解吸1小时，所得乙醇溶液即为橙皮苷提取液。

在本发明的一种实施方式中，所述非极性大孔吸附树脂为D101、AB-8或HD-100。

在本发明的一种实施方式中，所述甘油-乙醇混合溶剂是将甘油和乙醇按照体积比为(7:3)～(3:7)制备得到的。

在本发明的一种实施方式中，所述乙醇为无水乙醇。

本发明上述方法在制备含有桔皮精油的产品，或在制备含有桔皮果胶的产品、或在制备含有橙皮苷的产品中的应用。

有益效果

(1)本发明采用工业上已经成熟的超细粉碎技术破碎桔皮细胞壁，从而实现了精油、果胶和橙皮苷等物质从原来的细胞结构中充分暴露，因此能够在温和条件下，利用三种物质在不同介质中溶解度的显著差异，实现连续操作、依次提取桔皮精油、果胶和橙皮苷桔皮中主要的三个功能成分，即精油、果胶和橙皮苷，且每种产品的提取率均能达到或超过目前文献和专利公开报道的较优值。

(2)采用本发明提供的方法，在提取精油过程中，采用相对安全的乙醇，在常温下短时间内完成提取，相比传统的水蒸汽蒸馏方法，将水蒸汽蒸馏所需的10多个小时，缩短为1小时以内，明显缩短了提取时间，节省了水蒸气能耗。同时以无水乙醇作为提取剂还可以同时提取桔皮中的类胡萝卜素等天然色素，解决了后续果胶产品的脱色问题，并且采用本发明提供的方法对桔皮中的油脂成分提取得率大于40％(对总含量)。

(3)采用本发明提供的方法，在提取果胶过程中，由于超细粉碎对细胞壁的破坏作用，果胶分子得以充分暴露，因此实现了在体系自然pH下短时加热提取果胶。相比于传统酸热的桔皮果胶提取方法，本技术不额外添加酸试剂，不长时间加热，减少了污染和能耗，并且采用本发明提供的方法对桔皮中果胶的提取率大于20％(对干物质)。

(4)采用本发明提供的方法，由于橙皮苷不溶于无水乙醇或水，因此提取精油和果胶的过程中橙皮苷不会损失，尤其是提取精油和果胶后，橙皮苷的溶出效果由于传质阻力显著减少而更易于溶出。本技术通过选择橙皮苷的高安全性良好溶剂，实现常温提取。相比于目前公开技术需要采用强碱破坏桔皮细胞壁然后提取橙皮苷的方法，本技术明显减少了污染，并且采用本发明提供的方法对桔皮中橙皮苷的提取率为1～2％(对干物质)，纯度不低于97％。

附图说明

图1：本发明技术流程图。

图2：本发明提取的橙皮苷的HPLC图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中所涉及的检测方法如下：

精油提取率测定方法：

浓缩完全去除乙醇后得到的精油质量为m

精油中主要成分的检测方法：

通过气相色谱检测精油中的主要成分，操作参数按照ISO 3528:2012中所述。

果胶提取率测定方法：

果胶提取液中半乳糖醛酸含量，通过咔唑比色法测定。果胶提取率的计算公式为：果胶提取率(％)＝提取液中半乳糖醛酸质量/原料质量×100。

果胶的纯度检测方法：

果胶纯度按照国家标准GB25533-2010《食品安全国家标准食品添加剂果胶》，以总半乳糖醛酸含量计，具体检测方法按照国标中的A.4总半乳糖醛酸和酰胺化度的测定；酸不溶性灰分含量采用GB25533-2010中所述灼烧法测量。

果胶分子量检测方法：

采用高效液相色谱法测定果胶分子量，具体条件为：Shodex KS-802色谱柱和KS-804色谱柱联用，以0.1N NaNO

橙皮苷提取率测定方法：

采用比色法测定橙皮苷提取率。比色法操作为:样品300微升，加入45微升5％亚硝酸钠，震荡后静置6min，加入45微升10％硝酸铝，震荡、静置6min后加入600微升4％氢氧化钠，震荡后，静置20min，在340nm下比色，以40、80、120、160、200微克/毫升的橙皮苷标准品溶液作标准曲线。橙皮苷提取率的计算公式为：橙皮苷提取率(％)＝提取液中橙皮苷质量/原料质量×100。

橙皮苷的纯度检测方法：

根据《中国药典一部》(2015版)“佛手中橙皮苷的测定”，通过HPLC方法检测橙皮苷的纯度。具体条件为：色谱柱JADE-PAK ODS，以甲醇:水:冰醋酸(33:63:2)为流动相，检测波长284nm，柱温为室温，流速1.0mL/min。

实施例1：连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的工艺

具体工艺流程见图1，具体步骤如下：

(1)将桔皮粉碎为粒径范围80～100微米的颗粒；

(2)采用无水乙醇为提取剂，与步骤(1)制备得到的经粉碎的桔皮原料，按照料液比为1:5混合后，18～25℃下搅拌50分钟，过滤得到乙醇提取液，采用减压蒸馏技术浓缩去除乙醇后得到深棕色桔皮精油；

测得精油提取率为42％(对总含量)；精油中含有150种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比75％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比5％)、β-月桂烯(占比3％)、1,3-二羟基-丙酮(占比1.5％)、乙酸甲酯(占比1.2％)等。

(3)将步骤(2)过滤后剩余的固体残渣继续与纯水混合，料液比为1:30，得到反应液，在pH 5.5条件下，将反应液在70℃下搅拌30分钟，然后在25℃条件下继续搅拌2h，过滤收集滤液，即为果胶提取液；

将果胶提取液采用减压蒸发技术浓缩3倍，然后加入无水乙醇至乙醇比例为60％(按体积比)，得到果胶沉淀，过滤后，干燥沉淀并粉碎，得到果胶产品。经检测，果胶提取率为25％，果胶中半乳糖醛酸含量为82％，分子量为198kDa，不溶性灰分<0.5％。

(4)向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中添加甘油-无水乙醇混合溶剂得到混合溶剂进行反应，其中，甘油-无水乙醇混合溶剂是将甘油与无水乙醇按照体积比为7:3进行混合；将得到的混合液18～25℃搅拌1小时后，过滤收集滤液，然后加入D101非极性大孔吸附树脂，25℃吸附1小时后过滤回收树脂，然后将树脂加入到无水乙醇中解吸1小时，所得无水乙醇溶液即为橙皮苷提取液；

将无水乙醇浓缩完全去除后，得到橙皮苷产品，按前述分析方法(如图2所示)，测得橙皮苷提取率为1.5％，纯度为97％。

实施例2：连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的工艺

具体步骤如下：

(1)将桔皮粉碎为粒径范围200～300微米的颗粒；

(2)采用无水乙醇为提取剂，与步骤(1)制备得到的经粉碎的桔皮原料，按料液比1:5混合后，18～25℃下搅拌50分钟，过滤得到乙醇提取液，采用减压蒸馏技术浓缩去除乙醇后得到深棕色桔皮精油；

测得精油提取率为30％(对总含量)；精油中含有126种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比78％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比3％)、β-月桂烯(占比2％)、1,3-二羟基-丙酮(占比1％)、乙酸甲酯(占比1％)等。

(3)将步骤(2)过滤后剩余的固体残渣继续与纯水混合，料液比为1:30，得到反应液，在pH 5.2条件下，将反应液在70℃下搅拌30分钟，然后在25℃条件下继续搅拌2h，过滤收集滤液，即为果胶提取液；

将果胶提取液采用减压蒸发技术浓缩3倍，然后加入无水乙醇至乙醇比例为60％(按体积比)，得到果胶沉淀，过滤后，干燥沉淀并粉碎，得到果胶产品。经验侧，果胶提取率为8％，果胶中半乳糖醛酸含量为79％，分子量为223kDa，不溶性灰分<0.5％。；

(4)向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中添加甘油-无水乙醇混合溶剂得到混合液，其中，甘油-无水乙醇混合溶剂是将甘油与无水乙醇按照体积比为7:3进行混合；将得到的混合液18～25℃搅拌1小时后，过滤收集滤液，然后加入D101非极性大孔吸附树脂，18～25℃吸附1小时后过滤回收树脂，然后将树脂加入到无水乙醇中解吸1小时，所得无水乙醇溶液即为橙皮苷提取液；

将无水乙醇浓缩完全去除后，得到橙皮苷产品，按前述方法测得橙皮苷提取率为0.4％，纯度为98％。

实施例3：连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的工艺

具体步骤如下：

(1)将桔皮粉碎为粒径范围20～80微米的颗粒；

(2)采用无水乙醇为提取剂，与步骤(1)制备得到的经粉碎的桔皮原料，按料液比1:5混合后，18～25℃下搅拌50分钟，过滤得到乙醇提取液，采用减压蒸馏技术浓缩去除乙醇后得到深棕色桔皮精油；

测得精油提取率为50％(对总含量)；精油中含有153种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比74％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比6％)、β-月桂烯(占比4％)、1,3-二羟基-丙酮(占比2％)、乙酸甲酯(占比2％)等。

(3)将步骤(2)过滤后剩余的固体残渣继续与纯水混合，料液比为1:30，得到反应液，在pH 5.8条件下，将反应液直接在18～25℃条件下搅拌提取2h，过滤并取滤液，得到果胶提取液；

将果胶提取液采用减压蒸馏技术将其浓缩3倍，然后加入无水乙醇至乙醇比例为60％(按体积比)，几乎无明显沉淀，表明果胶已经被内源酶降解为低分子可溶性片段，分子量<5000Da，无法作为正常果胶使用；

(4)向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中添加甘油-无水乙醇混合溶剂得到混合液，其中，甘油-无水乙醇混合溶剂是将甘油与无水乙醇按照体积比为7:3进行混合；将得到的混合液18～25℃搅拌1小时后，过滤取液体部分，然后加入D101非极性大孔吸附树脂，18～25℃吸附1小时后过滤回收树脂，然后将树脂加入到无水乙醇中解吸1小时，所得无水乙醇溶液即为橙皮苷提取液；

将无水乙醇浓缩完全去除后，得到橙皮苷产品，按前述方法测得橙皮苷提取率为1.2％，纯度为97％。

实施例4：连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的工艺

具体步骤如下：

(1)将桔皮粉碎为粒径范围50～100微米的颗粒；

(2)采用无水乙醇为提取剂，与步骤(1)制备得到的经粉碎的桔皮原料，按料液比1:10混合后，18～25℃下搅拌60分钟，过滤得到乙醇提取液，采用减压蒸馏技术浓缩去除乙醇后得到深棕色桔皮精油；

测得精油提取率为50％(对总含量)；精油中含有148种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比81％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比4％)、β-月桂烯(占比3％)、1,3-二羟基-丙酮(占比1％)、乙酸甲酯(占比1％)等。

(3)将步骤(2)过滤后剩余的固体残渣继续与纯水混合，料液比为1:40，得到反应液，在pH 5.5条件下，将反应液在90℃下搅拌10分钟，然后在18～25℃条件下继续搅拌1.5h，过滤并取滤液，即为果胶提取液；果胶提取液采用减压蒸发技术浓缩3倍，然后加入无水乙醇至乙醇比例为60％(按体积比)，得到果胶沉淀，过滤后，干燥沉淀并粉碎，得到果胶产品。

测得果胶提取率为22％，果胶中半乳糖醛酸含量为84％，分子量为200kDa，不溶性灰分<0.5％。

(4)向步骤(3)收集果胶提取液后剩余的固体中添加甘油-无水乙醇混合溶剂得到混合液，其中，甘油-无水乙醇混合溶剂是将甘油与无水乙醇按照体积比为9:1进行混合；将得到的混合液18～25℃搅拌1小时后，由于体系粘度过大而无法顺利过滤分离，因此无法得到橙皮苷产品。

实施例5：连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的工艺

具体实施方式同实施例1，区别在于，选择树脂为HD-100非极性大孔树脂；

制备得到的深棕色桔皮精油，提取率为48％(对总含量)；精油中含有158种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比72％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比5％)、β-月桂烯(占比5％)、1,3-二羟基-丙酮(占比3％)、乙酸甲酯(占比2％)等。

制备得到的果胶产品，提取率为25％，果胶中半乳糖醛酸含量为82％，分子量为188kDa，不溶性灰分<0.5％。

橙皮苷的提取率为1.4％，纯度为98％。

实施例6：连续提取桔皮中精油、果胶和橙皮苷的工艺

具体实施方式同实施例1，区别在于，选择树脂为AB-8非极性大孔树脂；

制备得到的深棕色桔皮精油，提取率为54％(对总含量)；精油中含有143种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比76％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比8％)、β-月桂烯(占比3％)、1,3-二羟基-丙酮(占比3％)、乙酸甲酯(占比2％)等。

制备得到的果胶产品，提取率为21％，果胶中半乳糖醛酸含量为76％，分子量为204kDa，不溶性灰分<0.5％。

橙皮苷的提取率为1.3％，纯度为98％。

对比例1

具体实施方式同实施例1，区别在于，调整树脂为701阴离子交换树脂；

制备得到的深棕色桔皮精油，提取率为50％(对总含量)；精油中含有148种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比81％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比4％)、β-月桂烯(占比3％)、1,3-二羟基-丙酮(占比1％)、乙酸甲酯(占比1％)等。

制备得到的果胶产品，提取率为23％，果胶中半乳糖醛酸含量为78％，分子量为205kDa，不溶性灰分<0.5％。

橙皮苷的提取率为1.4％，但是得到的橙皮苷的纯度较底，仅为23％。

对比例2

具体实施方式同实施例1，区别在于，调整树脂为732阳离子交换树脂；

制备得到的深棕色桔皮精油，提取率为48％(对总含量)；精油中含有156种挥发性成分，其中柠檬烯含量占比78％，其他主要精油成分还包括芳樟醇(占比5％)、β-月桂烯(占比4％)、1,3-二羟基-丙酮(占比3％)、乙酸甲酯(占比1％)等。

制备得到的果胶产品，提取率为24％，果胶中半乳糖醛酸含量为80％，分子量为195kDa，不溶性灰分<0.5％。

橙皮苷的提取率为1.4％，但是得到的橙皮苷的纯度较底，仅为18％。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。