由亚麻籽或壳中提取亚麻木酚素的方法、所得提取物及其用途.pdf

本发明涉及一种由脱胶亚麻籽或壳中提取亚麻木酚素的方法，含有亚麻木酚素的提取物及其用途。所述的方法包括脱胶亚麻籽或壳粉碎、脱脂、超声波与微波协同提取、分离、减压浓缩、干燥得到含有亚麻木酚素的提取物。本发明的亚麻木酚素提取率高，工艺经济性佳，产品可广泛应用于焙烤制品、饮品和休闲食品等，市场潜力很大。

1、  一种由亚麻籽或壳中提取亚麻木酚素的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：
(1)脱胶亚麻籽经粉碎后用60目筛筛分，得到脱胶亚麻籽粉末；
(2)步骤(1)得到的脱胶亚麻籽粉末按照1重量份与10-20重量份的比与正己烷混合，然后在常温密闭容器中在搅拌下用正己烷进行脱脂1-3h，再进行离心分离，得到的残渣用正己烷进行洗涤，再进行离心分离，其残渣为脱脂脱胶亚麻籽粉，然后在减压下处理除去残留的正己烷；
(3)往步骤(2)得到的脱脂脱胶亚麻籽粉中按照每重量份为4-8重量份的比例加入30-60％(v/v)浓度的乙醇水溶液，混合均匀；在总超声功率50-300W/g，总微波输入功率为150-600W/g，微波功率50-1000W/s的条件下进行超声微波协同提取；
(4)步骤(3)的超声微波协同提取物进行离心，回收上清液，往离心残渣中加入乙醇水溶液进行洗涤，再进行离心，合并上清液，得到富含亚麻木酚素的清液；
(5)步骤(4)得到的富含亚麻木酚素清液进行减压浓缩，回收乙醇供循环使用；
(6)步骤(5)得到的减压浓缩残留物进行喷雾干燥得到一种含亚麻木酚素提取物。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于使用脱胶亚麻籽经砂轮磨破碎所得到的富壳部分提取亚麻木酚素。

3、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(2)中，得到的残渣按照每重量份残渣为5-20重量份正己烷用正己烷进行洗涤。

4、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的离心分离是在转速2500-3500r/m下进行离心15-25min。

5、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)进行超声微波协同提取10-30分钟。

6、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤(4)中，加入所述残渣重量3-6倍的30％-60％(v/v)乙醇溶液进行洗涤。

7、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的减压浓缩残留物在进风温度160-180℃与出风温度80-90℃的条件下进行喷雾干燥或使用温度80-90℃热风进行干燥。

8、  根据权利要求1-7中任一权利要求所述方法得到的含亚麻木酚素提取物，其特征在于它的亚麻木酚素含量是以所述提取物总重量计10％以上。

9、  根据权利要求8所述的含亚麻木酚素提取物在焙烤制品、饮品和休闲食品配料中的用途。

由亚麻籽或壳中提取亚麻木酚素的方法、所得提取物及其用途
【技术领域】
本发明涉及食品科学领域和油料作物加工技术领域。更具体地，本发明涉及以脱胶亚麻籽或脱胶亚麻籽的富壳部分为原料提取亚麻木酚素的方法，涉及含有亚麻木酚素提取物及其用途。
【背景技术】
亚麻(Linum usitatissimum L)又称胡麻，属于亚麻科亚麻属，是最古老的作物之一。亚麻籽是亚麻厢果内的种子，每个厢果含种子6-10粒。亚麻籽外壳坚硬，含壳率42％-50％，含仁率50％-58％。近几十年来，亚麻籽中的生物活性成分逐渐为研究者所发现和认识，食品工业界对亚麻籽的开发利用表现出越来越强的兴趣。首先是富含亚麻酸的亚麻籽油，它们对心血管疾病的防治有极大帮助。其次是亚麻籽中丰富的膳食纤维，其中最重要的部分是可溶性的膳食纤维——亚麻籽胶，它是一种天然杂多糖，具有高粘度、强持水性、优良的乳化性、发泡性及稳定性，可降低血脂，并具有减肥美容及营养保键作用。近十多年来，亚麻籽中富含的植物雌激素类成分，特别是开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷(SDG)受到研究者的关注。SDG在亚麻籽中的含量远高于其他作物，同时也是亚麻籽中最主要的木酚素，对缓解绝经期症状、抑制人体乳腺癌、前列腺癌、直肠癌，辅助治疗狼疮肾炎和糖尿病等方面均发挥有益的作用。此外，亚麻木酚素还是一种良好的天然抗氧化剂。由于亚麻籽中富含的多种生物活性成分，美国国家癌症研究所(NCI)已把亚麻籽列为6种抗癌植物研究对象之一，其开发利用已成为开发功能性食品和食品配料的热点。
然而，由于缺乏科学的认识和加工手段，我国亚麻籽的开发利用长期处于较原始的水平。迄今为止，亚麻籽多用作榨油原料，榨油后的饼粕常常用作饲料，利用率较低。如何充分利用亚麻籽中的三种主要生物活性物质-亚麻籽油、亚麻籽胶和亚麻木酚素，已经成为当前综合利用亚麻资源的热点。
从90年代末到本世纪初，加拿大萨斯卡通研究中心的农作物利用部、萨斯喀彻温大学、多伦多大学、美国的北达科他州立大学、瑞典农业科学大学和芬兰的赫尔辛基大学在亚麻籽加工和亚麻木酚素开发方面开展了广泛的研究，特别是在亚麻木酚素生物活性方面的研究，为其开发利用和膳食补充奠定了基础。
在亚麻木酚素的提取方面，Bakke和Klosterman最早在发现SDG的时候提出了一条采用95％乙醇和1，4-二氧杂环乙烷(1∶1，v/v)作为溶剂来提取SDG的工艺(Bakke J E and Klosterman H J.A new diglucoside fromflaxseed.Proceedings of the North Dakota Academy of Science，1956(10)：18-22)。此后，Muir和Westcott提出使用一种脂肪醇溶液(甲醇或乙醇)从亚麻籽脱脂粕中提取木酚素前体物质，然后采用碱水解释放木酚素，然后分离纯化得到SDG纯品(Muir A D and Westcott N D.Process for extractingand purifying lignans and cinnamic acid derivatives from flaxseed.CA 2216979.1996-10-03)。随后，Westcott与Paton采用类似的方法从亚麻籽中提取了SDG与HMGA及肉桂酸葡萄糖苷的复合物(Westcott N D and Paton D.Complex containing lignan，phenolic and aliphatic substances from flax andprocess for preparing.US 6,264,853.2001-07-24)。Dobbins与Wiley则采用丙酮水溶液来提取SDG，然后采用碱水解释放SDG的方法来获得亚麻木酚素(Dobbins T A and Wiley D B.A process for recovering secoisolariciresinoldiglycoside from de-fatted flaxseed.WO03084974 2003-10-16)。Heintzman与Bennett(Heintzman R and Bennett M L.Process for extraction and stabilizationof phytoestrogens from flaxseed and product therefrom.US 20030060420.2003-03-27)、Pihlava等(Pihlava J M，Hyvarinen H，Ryhanen E L，et al.Processfor isolating and purifying secoisolariciresinol diglcoside from flaxseed.US2004030108.2004-02-12)均采用乙醇溶液从脱脂的亚麻籽粉中提取得到SDG。Shukla等(Shukla R，Hilaly A K and Moore K M.Process for obtaininglignan.US 6,767,565 2004-07-27)也提出采用溶剂提取的方法制备SDG。Abe等(Abe K，Iino T，Fujii W，et al.Process for producing SDG and foods anddrinks containing the same.US2005158435 2005-07-21)则采用加碱的乙醇溶液来提取SDG。国内在SDG的提取纯化方面刚刚起步。吴美娟等(吴美娟，李玉林，汤洛湘等.由亚麻饼提取、分离和纯化SDG的方法.CN1162438.2003-02-05)研究了由亚麻饼提取、分离和纯化SDG的方法，提出一条与Muir和Westcott所用方法类似的SDG提取路线。汪豪等(汪豪，熊非，吴佳俊等.亚麻籽木脂素总糖苷提取物的制备方法及其应用.CN1749262.2006-03-22)同样采用低级醇溶液从亚麻籽粕或亚麻籽壳中提取了SDG，刘大川等(刘大川，庞美霞，吴波.亚麻籽木脂素——开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷提取工艺的研究.中国油脂，2002，27(5)：83-86)对SDG的溶剂法提取工艺进行了优化。本发明的发明人在有机溶剂提取、碱水解的基础上，还采用改性凝胶柱对提取产物进行了分离，获得高纯度的开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷(许时婴，王璋，张文斌，张晓鸣，钟芳.一种从亚麻籽中提取纯化开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷的方法.CN200610038634)。
上述研究均采用有机溶剂(低级醇或丙酮)提取SDG的方法。尽管搅拌提取法成本低，但耗时较长，溶剂用量较大，提取效率低。因此，研究者正在不断尝试一些新兴技术来提取SDG。Cacace等(Cacace J E and MazzaG.Pressurized low polarity water extraction of lignans from whole flaxseed.Journal of Food Engineering，2006，77：1087-1095)尝试采用亚临界水从脱脂亚麻籽粉中提取SDG，该加速溶剂提取方法避免了有机溶剂的使用，得率也令人满意，但是该方法的设备投入和操作条件要求较高，尚不适宜工业化应用。本发明的发明人曾采用微波辅助提取亚麻木酚素(张文斌，许时婴.亚麻木酚素的微波辅助提取工艺研究.天然产物研究与开发.2006，18：286-290)，取得了优于常规提取的结果，但溶剂耗量较大，提取效率仍有待提高。随后开展的研究表明将物料与提取溶剂混合至浓稠状态，然后进行超声微波协同提取，可以得到更为理想的结果。
此外，考虑到亚麻籽中各组分的分布和亚麻籽结构的特点，发明人提出一种综合利用亚麻籽，特别是亚麻籽壳的工艺路线，即：采用适当工艺将亚麻籽胶、亚麻籽油、亚麻籽蛋白和亚麻籽壳部分分离或富集，然后分别加以回收利用(亚麻籽壳的综合开发利用，鉴字[教SW2008]第082号)。将亚麻籽湿法脱粘后，得到亚麻籽粘质物，可以制取亚麻籽胶。脱粘后的亚麻籽可以采用湿法分离仁壳，所得富仁部分可以作为水酶法提取亚麻籽油的原料，富壳部分可作为提取亚麻木酚素的原料。这种综合利用亚麻籽的工艺方法兼顾了亚麻籽主要的三种生物活性成分，对亚麻籽综合利用具有重要参考价值。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的提供一种由亚麻籽或壳中提取亚麻木酚素的方法。
本发明的另一个目的提供一种含有亚麻木酚素的提取物。
本发明的另一个目的提供所述的含有亚麻木酚素提取物的用途。
[技术方案]
本发明的目的是提供一种超声微波协同提取亚麻木酚素的方法，为亚麻籽资源的综合开发利用提供有效途径。本发明以脱胶亚麻籽或脱胶亚麻籽的富壳部分为原料，在超声微波协同萃取条件下，采用乙醇溶液将亚麻籽壳中的木酚素类物质快速提取出来，经浓缩和喷雾干燥后得到高木酚素含量的粉末产品(见附图1)。本发明木酚素提取率高，工艺经济性佳，产品可广泛应用于焙烤制品、饮品和休闲食品等，市场潜力很大。
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种由亚麻籽或壳中提取亚麻木酚素的方法。该方法包括下述步骤：
(1)脱胶亚麻籽经粉碎后用60目筛筛分，得到脱胶亚麻籽粉末。
在本发明中，所述的脱胶亚麻籽应该理解是采用通常的湿法脱胶法，亚麻籽在温度70℃、pH 6.0、料水比1∶7(g/mL)条件下浸泡60min，重复多次脱胶，将亚麻籽表层存在的胶质脱去。一般而言，所述的脱胶亚麻籽的残留胶含量应该控制在1～2％(占亚麻籽总质量)，这样有利于下一步仁壳分离和富仁部分及富壳部分的开发利用。
在这个步骤使用的粉碎设备是目前市场上大量销售的各种中药粉碎机，例如浙江温岭机械厂以商品名“中草药粉碎机”销售的产品、郑州长兴机械厂以商品名“超细微粉机”销售的产品、嵊州市新世纪粉碎设备有限公司以商品名“超微水产饲料粉碎机”销售的产品或福建丰力机械科技有限公司以商品名“热敏性物料超微粉碎机”销售的产品。
(2)步骤(1)得到的脱胶亚麻籽粉末按照1重量份与10-20重量份的比与正己烷混合，然后在常温密闭容器中在搅拌下用正己烷进行脱脂1-3h，再进行离心分离，得到的残渣用正己烷进行洗涤，再进行离心分离，其残渣为脱脂脱胶亚麻籽粉，然后在减压下处理除去残留的正己烷。
在本发明中，所述的密闭容器是不锈钢反应锅。例如无锡市锡山雪浪化工设备厂以商品名“不锈钢反应锅”销售的产品、无锡市清泉化工设备厂以商品名“不锈钢反应锅”销售的产品、无锡市政海石化设备有限公司以商品名“电加热反应釜”销售的产品或上海法孚莱能源技术有限公司公司以商品名“搅拌反应釜”销售的产品。
所述的离心分离使用目前在市场上销售的转速在2500r/m以上的离心机，例如湘仪离心机仪器有限公司、江苏省金坛市医疗仪器厂、天美科技有限公司和上海安亭科学仪器厂以商品名“台式高速离心机”销售的产品。
通常，所述的脱脂脱胶亚麻籽粉的残留脂含量应该控制在1～2％，这样有利于下一步仁壳分离和富仁部分及富壳部分的开发利用。
所述的在减压下处理系指正己烷本身在压力1～5kPa下通过挥发被除去的这样一种处理。
(3)往步骤(2)得到的脱脂脱胶亚麻籽粉中按照每重量份为4-8重量份的比例加入30-60％(v/v)浓度的乙醇水溶液，混合均匀；在总超声功率50-300W/g，总微波输入功率为150-600W/g，微波功率50-1000W/s的条件下进行超声微波协同提取。
在本发明中，所述的超声波微波协同处理使用目前在市场上销售的功率在90W以上的超声微波协同萃取设备，例如上海新拓微波溶样测试技术有限公司以商品名“超声-微波协同萃取/反应仪”销售的产品、法国PROLABO公司以商品名“MAXIDIGEST MX 350”销售的产品和美国Hach公司以商品名“Digesdahl消解仪”销售的产品。
在本发明中，所述的超声微波协同提取应该理解是同时采用超声和微波作用从原料中萃取目标物质。
(4)步骤(3)的超声微波协同提取物进行离心，回收上清液，往离心残渣中加入乙醇水溶液进行洗涤，再进行离心，合并上清液，得到富含亚麻木酚素的清液。
该步骤使用的离心设备与前面所述的离心设备相同。
(5)步骤(4)得到的富含亚麻木酚素清液进行减压浓缩，回收乙醇供循环使用。
在本发明中，所述的减压浓缩系指在压力1～5kPa下除去富含亚麻木酚素清液溶剂所进行的浓缩。
所述的减压浓缩设备是目前在市场上销售的设备，例如杭州惠合机械设备有限公司以商品名“真空减压浓缩罐”销售的产品、江阴金发干燥设备有限公司、江阴市苏新干燥设备有限公司或温州市利宏轻工机械有限公司以商品名“球形真空浓缩罐”销售的产品。
(6)步骤(5)得到的减压浓缩残留物进行喷雾干燥得到一种含亚麻木酚素提取物。
根据本发明的一种优选实施方式，可以使用脱胶亚麻籽经砂轮磨破碎所得到的富壳部分提取亚麻木酚素。使用所述的富壳部分提取亚麻木酚素的步骤与前面所述使用脱胶亚麻籽提取亚麻木酚素的步骤是相同的。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤(2)中，得到的残渣按照每重量份残渣为5-20重量份正己烷用正己烷进行洗涤。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的离心分离是在转速2500-3500r/m下进行离心15-25min。
优选地，所述的离心分离是在转速3000r/m下进行离心20min。
根据本发明的另一种优选实施方式，步骤(3)进行超声微波协同提取10-30分钟。优选地，步骤(3)进行超声微波协同提取20分钟。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤(4)中，加入所述残渣重量3-6倍的30％-60％(v/v)乙醇溶液进行洗涤。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的减压浓缩残留物在进风温度160-180℃与出风温度80-90℃的条件下进行喷雾干燥或使用温度80-90℃热风进行干燥。
采用本发明所述方法可以得到含亚麻木酚素提取物，它的亚麻木酚素含量是以所述提取物总重量计10％以上(见附图2)。
亚麻木酚素含量是采用HPLC进行测定的，例如使用Waters2690液相色谱仪，选择Symmetry C8(150mm×2.1mmi.d.，5μm)反相色谱柱，PAD的扫描范围设定在200～400nm，柱温30℃，进样体积10μL。流动相由两种溶液组成：(A)1％醋酸溶液(v/v)，(B)甲醇。采用线性梯度洗脱(A∶B，v/v)，0 min，5∶95；40min，55∶45；60min，5∶95。流速0.5mL/min。质谱分析同时采用正离子和负离子模式，运行参数为：
离子方式      EIS^-    EIS⁺    单位
毛细管电压    3.88    3.87    kV
锥孔电压      25      24      V
离子源温度    120     120     ℃
脱溶剂气温度  300     300     ℃
质量范围      300-800 300-800 m/z
光电倍增器电压650     650     V
分析室压力    2.6e-3  2.6e-3  Pa
载气速度      4.2     4.2     L/h
本发明还涉及所述的含亚麻木酚素提取物在焙烤制品、饮品和休闲食品配料中的用途。
[有益效果]
本发明以超声微波协同的方法提取亚麻木酚素，其有益效果如下：
(1)采用超声微波协同提取亚麻木酚素，得率高，比现有微波提取方法相比提高1 0％以上，时间短，随着工业化规模设备的开发，本发明的工业化应用前景明朗；
(2)采用较低的溶剂/物料比，目标产物提取率高且节省溶剂，一举两得；
(3)采用脱胶亚麻籽或脱胶亚麻籽富壳部分，特别是脱胶亚麻籽富壳部分为原料，兼顾了亚麻籽中其他组分的利用，实现亚麻籽高效综合利用，有利于提高经济效益和保护环境。
(4)本发明提出的方法可为其他食品功能因子的提取提供有益参考。
【附图说明】
图1、超声微波协同提取亚麻木酚素工艺流程图
图2、含有亚麻木酚素提取物的HPLC分析谱图
【具体实施方式】
实施例1
采用湿法脱胶法，在温度70℃、pH 6.0、料水比1∶7(g/mL)的条件下浸泡60min、重复脱胶4次，得到脱胶亚麻籽。经60℃热风干燥后，采用浙江温岭机械厂以商品名“中草药粉碎机”销售的粉碎机进行粉碎，用60目筛进行筛分。称取500g脱胶亚麻籽粉，加入正己烷6000mL，常温下在无锡市锡山雪浪化工设备厂以商品名“不锈钢反应锅”销售的密闭容器中搅拌2h，使用上海安亭科学仪器厂以商品名“台式高速离心机”销售的离心机以3000r/m进行离心分离20min，得到的残渣再用5000mL正己烷进行洗涤，再以3000r/m进行离心分离20min，回收残渣，得到的脱脂脱胶亚麻籽粉在温度70℃下通风1h，挥发去除其中的正己烷，此时脱脂脱胶亚麻籽粉末质量为300g。往脱脂脱胶亚麻籽粉中加入1200mL 40％(v/v)浓度的乙醇水溶液，混匀。在上海新拓微波溶样测试技术有限公司以商品名“超声-微波协同萃取/反应仪”销售的装置中，在超声功率300W、微波功率1000W的条件下协同作用15min。然后再以3000r/m进行离心分离20min，回收上清液，向残渣中加入1200mL 40％(v/v)乙醇水溶液，洗涤残渣，再以3000r/m进行离心分离20min，合并上清液，得到富含亚麻木酚素的清液。该合并清液在压力2kPa下进行减压浓缩，回收乙醇供循环使用。残留物使用无锡林洲喷雾干燥机厂以商品名“高速离心喷雾干燥机”销售的喷雾干燥器，在进风160℃、出风90℃的条件下进行喷雾干燥，得到32g亚麻木酚素提取物，采用HPLC分析法，在说明书中说明的条件下测定亚麻木酚素提取物的SDG含量为10.8％。
实施例2
采用湿法脱粘，温度70℃、pH 6.0、料水比1∶7(g/mL)、每次浸泡60min、脱粘次数4次，得到脱胶亚麻籽。经砂轮磨破碎和水力漩涡分级后得到富壳部分。回收富壳部分在60℃下热风干燥，然后采用福建丰力机械科技有限公司以商品名“热敏性物料超微粉碎机”的粉碎机粉碎，过60目筛。称取100g脱胶亚麻籽壳粉，加入正己烷1000mL，常温下在无锡市锡山雪浪化工设备厂以商品名“不锈钢反应锅”销售的密闭容器中搅拌3h，采用湘仪离心机仪器有限公司以商品名“台式高速离心机”销售的离心机中离心(3000r/m，20min)分离，再用500mL正己烷洗涤残渣，离心(3000r/m，20min)，回收残渣，获取脱脂脱胶亚麻籽粉，70℃下通风1h，挥发去除其中的正己烷，此时粉末质量为75g。向脱脂脱胶亚麻籽粉中加入40％(v/v)浓度的乙醇溶液600mL，混匀。在超声功率90W、微波功率为200W的条件下，采用上海新拓微波溶样测试技术有限公司以商品名“超声-微波协同萃取/反应仪”销售的装置中作用500s。离心(3000r/m，20min)，回收上清液，向残渣中加入500mL 40％(v/v)乙醇溶液，洗涤残渣，再次离心(3000r/m，20min)，合并上清液，得到富含亚麻木酚素的清液。在江阴市苏新干燥设备有限公司以商品名“球形真空浓缩罐”销售的装置中减压浓缩，回收乙醇供循环使用。80℃热风干燥，得到亚麻籽壳粉10.5g，采用HPLC分析，确定其中含有开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷15.6％。