一種柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源高值化利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源高值化利用的方法，特別是以廢棄柚果及柚皮等為原料獲取多穗柯甜茶成分三葉苷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沙田柚是我國(guó)南方規(guī)模種植的特色農(nóng)作物，柚子人工種植過(guò)程中產(chǎn)生的大量自然落果(生理性或氣候影響掉落柚果)、人工疏果(為了提高優(yōu)質(zhì)果比例而進(jìn)行的人工疏果產(chǎn)生的柚果)，成熟殘次果等，以及食用鮮果后的果皮等廢棄物，絕大部分都被視為垃圾扔掉。而這些廢棄物含有豐富的生物活性成分，其中柚子黃酮就是其中一個(gè)可利用的成分，合理地將其資源化利用，不但保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境，還可充分開(kāi)發(fā)其附加值。
[0003]多穗柯是一種藥、食兩用，兼有茶糖藥三種功能的珍貴植物，多穗柯甜茶在民間作為保健飲料已有上千年歷史，安全無(wú)毒，藥理活性研究表明具有降糖、抗過(guò)敏、抗氧化、抗菌和改善記憶等多種作用。多穗柯嫩葉的甜味主要成分是三葉苷。
[0004]三葉苷(即根皮素-4’ - β -葡萄糖苷、P-根皮苷)甜度為蔗糖的300倍，作為甜味劑被世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(JECFA)收錄(#2171)，也被美國(guó)食用香料與提取物制造者協(xié)會(huì)(FEMA)列為公認(rèn)安全物質(zhì)(GRAS) (#4674)，具有天然及安全性。三葉苷同時(shí)具有著良好的藥理生理活性；張毅等在文獻(xiàn)(非專利文獻(xiàn)I)中描述三葉苷具有抑制糖尿病關(guān)鍵酶(α -葡萄糖苷酶和α -淀粉酶)活性和抗氧化性；AmolGupte等在文獻(xiàn)(非專利文獻(xiàn)2)中實(shí)驗(yàn)證明三葉苷對(duì)核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有抑制作用，而且對(duì)Hcnt3 (人類富集型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的選擇性比hENTl (人類平衡型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)好，顯示其在抗癌、抗病毒、心血管和神經(jīng)保護(hù)領(lǐng)域中的潛在前景；三葉苷也有顯示抗血管收縮作用(非專利文獻(xiàn)3)。顧書(shū)華等在CN101874824 (專利文獻(xiàn)4)中，進(jìn)行了三葉苷提取物治療糖尿病腎病、肝水腫的藥效研究，結(jié)果表明:三葉苷有保護(hù)腎臟、肝細(xì)胞和降血糖、血脂及蛋白尿的作用。
[0005]制備三葉苷的傳統(tǒng)方法是應(yīng)用植物提取技術(shù):顧書(shū)華等(專利文獻(xiàn)4)用5~95%的乙醇水溶液作為溶劑，從殼斗科多穗石柯植物或其它含有三葉苷的植物中提取，然后用大孔樹(shù)酯或聚酰胺精制得到產(chǎn)物。其它方法還有:Amol gupte等(非專利文獻(xiàn)2)用根皮素作原料，用2，3，4，6-四乙酰氧基- a -D-吡喃葡萄糖溴化物、氧化銀、喹啉、甲醇鈉等試劑，半合成制備三葉苷。Pandey Ramesh Prasad等(非專利文獻(xiàn)5)用根皮素作原料,利用HJI糖基轉(zhuǎn)移酶接上糖苷基，生物轉(zhuǎn)化制備三葉苷。聞?dòng)琅e等(專利文獻(xiàn)6)把黃酮新橙皮糖苷吸附分散固化在大孔子樹(shù)脂表面，再形成縮酮化學(xué)水解獲得三葉苷。
[0006]但多穗柯植物資源逐步減低而其它植物的三葉苷的含量很低，加上精制工藝操作性不強(qiáng)使主源于植物提取的三葉苷供應(yīng)量極低。而其它化學(xué)法或生物轉(zhuǎn)化法的工業(yè)化實(shí)踐的難度較大。三葉苷的商業(yè)化程度不高，也說(shuō)明了該化合物的產(chǎn)業(yè)化瓶頸并末真正突破，其中原料來(lái)源性，工藝可操作性等，是重要的原因；尋找更簡(jiǎn)單易行，真正將三葉苷產(chǎn)業(yè)化的方法，對(duì)三葉苷的應(yīng)用開(kāi)發(fā)具有極大的意義。
[0007]本發(fā)明人常年致力于柚子廢棄物的資源化利用研究，在深入地柚子產(chǎn)業(yè)的廢棄資源時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)其居然能夠緩解甜茶資源的緊缺狀況。柚子與甜茶在植物分類學(xué)上相距甚遠(yuǎn)，多穗石柯甜茶屬殼斗科植物，柚子屬蕓香科植物。，令人驚喜的是，本發(fā)明人不但發(fā)明了一種利用柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源獲取多穗柯甜茶成分三葉苷的方法，還通過(guò)不斷試驗(yàn)，達(dá)到產(chǎn)業(yè)規(guī)模。該方法以廉價(jià)易得的天然原料，經(jīng)提取氫化及生物催化方法，令人喜地獲得了一種保持天然來(lái)源、操作簡(jiǎn)單、成本低的三葉苷的生產(chǎn)工藝。不但變廢為寶，引導(dǎo)了廢棄柚果的應(yīng)用，活化了農(nóng)業(yè)廢棄物，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源高效利用，高值化生產(chǎn)三葉苷，同時(shí)很好地解決三葉苷的產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題，使三葉苷良好應(yīng)用得到真正的實(shí)現(xiàn)，解決了三葉苷的市場(chǎng)需求，也極好的利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)使資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
[0008]非專利文獻(xiàn)1:張毅，寧正祥，董華強(qiáng).多穗柯三葉苷的抑制糖尿病關(guān)鍵酶活性和抗氧化性[J].食品科學(xué)，2011,32 (5):32
9 (3), icinal Chemistry Letters, 非專利文獻(xiàn) 2:AmoI Gupte, John K.Buolamwin1.Synthesis and b1logical evaluat1n of phloridzin analogs as humanconcentrative nucleoside transporter 3 (hCNT3) inhibitors[J].B10rganic &Medicinal Chemistry Letters, ,2009,19 (3): 917-921
非專利文獻(xiàn) 3:Duge de Bernonvi lie, Thomas; Guyot, Sylvain; Paul in,Jean-Pierre; et.Dihydrochalcones:1mplicat1n in resistance to oxidativestress and b1activities against advanced glycat1n end-products andvasoconstrict1n[ J ].Phytochemistry (Elsevier), 2010, 71(4):443-452
專利文獻(xiàn)4:顧書(shū)華，孫偉新，趙維民，等.一種三葉苷的活性提取物及其用途一種三葉苷的活性提取物及其用途[P].CN 101874824 A，2010
非專利文獻(xiàn) 5:Pandey Ramesh Prasad, Li, Tai Feng, Kim, Eun-Hee, etal.Enzymatic synthesis of novel phloretin glucosides [J].Applied andEnvironmental Microb1logy, 2013, 79(11): 3516 - 3521
專利文獻(xiàn)6:聞?dòng)琅e，申秀麗.黃酮蕓香糖苷或新橙皮糖苷選擇水解鼠李糖[P].CN103819520A, 2014-05-28。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源高值化利用的方法。
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供一種保持天然來(lái)源、環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)單、成本低的三葉苷的生產(chǎn)工藝。
[0011]本發(fā)明的目的是通過(guò)下面的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種利用柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源高值化利用的方法，特別是以廢棄柚果及柚皮等為原料制備三葉苷的方法，其特征在于，包括如下步驟:
柚子農(nóng)業(yè)廢棄物用60~95%乙醇水溶液提取，所得柚子黃酮提取液，用氫氧化鈉堿化后，在中壓以及常溫或加熱下進(jìn)行鈀碳加氫催化氫化，然后從反應(yīng)體系中收集柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物，在鼠李糖苷酶作用下水解，冷卻得到三葉苷粗品。
[0012]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柚子農(nóng)業(yè)廢棄物包括但不限于沙田柚、西柚等含柚苷黃酮的農(nóng)作物的自然落果、人工疏果、成熟殘次果、果皮的濕品及干品。
[0013]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的柚子黃酮提取液包括多次提取液或濃縮后所得提取液。
[0014]根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鼠李糖苷酶包括但不限于液體酶、固體酶和固定化酶，優(yōu)選固定化酶。
[0015]本發(fā)明采用大量易得的柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源為原料，方法環(huán)境友好，操作簡(jiǎn)單，成本低，產(chǎn)品質(zhì)量高，可以很好的滿足三葉苷的市場(chǎng)需求及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)使用。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于下列實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例1
將250公斤粉碎的干燥沙田柚次果加入2噸的提取罐中，加入1500L75%乙醇，加熱回流I小時(shí)；過(guò)濾出料，提取液重復(fù)提取三次。將提取液注入2T的加氫反應(yīng)罐，加入150公斤NaOH和23公斤商品化的瑞尼鎳作為催化劑，抽真空后換入氮?dú)猓磸?fù)3次后通入氫氣，氫氣壓力為I個(gè)大氣壓。后室溫氫化20小時(shí)。過(guò)濾，濾液在中和罐用鹽酸調(diào)至中性，過(guò)濾收集固體，得到濕的柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物200公斤。
[0018]實(shí)施例2
上述所得濕的柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物7公斤投入酶反應(yīng)罐中，加入PH6.8的磷酸鹽緩沖溶液和5 L鼠李糖苷酶，在30 °C，緩慢攪拌100 r /min條件下反應(yīng)12 h，然后將溶液加熱到80度，加入活性碳攪拌0.5小時(shí)，過(guò)濾后冷凍析晶。得到三葉苷粗品4公斤，乙醇水重結(jié)晶后得含量為99%的精制品。
[0019]ES1-MS (m/z): 435 [ (M-1)+].1H NMR (300 MHz, (CD3)2CO) δ: 2.87 (2Η, t)，3.32-3.54 (7H, m)，3.67 (m,1H), 3.87 (1H, d), 4.35 (2H, s)，4.68 (s, 1H)，4.99 (1H, d)，6.11 (s, 2H)，
6.71 (2H, d), 7.06 (2H, d)，8.09 (1H, s)，12.36(2H，s)。
[0020]實(shí)施例3
上述所得濕的柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物7公斤投入反應(yīng)罐中，加入20%乙醇水溶解，600C下，與20公斤固體鼠李糖苷酶反應(yīng)4h。所得反應(yīng)液放出后過(guò)濾除去固體物質(zhì)，冷卻析晶，SP得三葉苷4.3公斤，含量96%。
[0021]實(shí)施例4
上述所得濕的柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物7公斤投入反應(yīng)罐中，加入PH5的檸檬酸鹽緩沖液40°C加熱成溶液，保持溫度與固體鼠李糖苷酶30公斤反應(yīng)6h。過(guò)濾除去固體物質(zhì)，冷卻析晶，得三葉苷40公斤，乙醇水重結(jié)晶后得含量98.5%的精制品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源高值化利用的方法，特別是以廢棄柚果及柚皮等為原料制備三葉苷的方法，其特征在于，包括如下步驟: 柚子農(nóng)業(yè)廢棄物用60~95%乙醇水溶液提取，所得柚子黃酮提取液，用氫氧化鈉堿化后，在中壓以及常溫或加熱下進(jìn)行鈀碳加氫催化氫化，然后從反應(yīng)體系中收集柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物，在鼠李糖苷酶作用下水解，冷卻得到三葉苷粗品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柚子農(nóng)業(yè)廢棄物包括但不限于沙田柚、西柚等含柚苷黃酮的農(nóng)作物的自然落果、人工疏果、成熟殘次果、果皮的濕品及干品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的柚子黃酮提取液包括多次提取液或濃縮后所得提取液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鼠李糖苷酶包括但不限于液體酶、固體酶和固定化酶，優(yōu)選固定化酶。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備柚子農(nóng)業(yè)廢棄物資源高值化利用的方法，特別是以廢棄柚果及柚皮等為原料制備三葉苷的方法。包括如下步驟，柚子產(chǎn)業(yè)廢棄物（包括廢棄柚果及柚皮等）用乙醇水提取柚子黃酮，在堿性條件下，用稀有金屬催化劑進(jìn)行氫化；收集柚子黃酮堿性氫化產(chǎn)物，通過(guò)酶法生物轉(zhuǎn)化，在一定溫度和條件下，得到三葉苷。本發(fā)明提供了一種三葉苷工業(yè)化生產(chǎn)的新方法。此外，本發(fā)明所用原料為廢棄的柚果及柚皮，既活化保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)資源，又能充分地利用廢棄物高效轉(zhuǎn)化得到具有多種用途的活性物質(zhì)三葉苷。該方法綠色環(huán)保，適于工業(yè)應(yīng)用，對(duì)三葉苷產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。
【IPC分類】C12P19-44
【公開(kāi)號(hào)】CN104711307
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510164973
【發(fā)明人】周金林, 黃寶華, 盧宇靖, 林麗薇
【申請(qǐng)人】佛山市金駿康健康科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日