以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103622134 A(43)申请公布日 2014.03.12

(21)申请号 201310567410.X(22)申请日 2013.11.13

(71)申请人华南理工大学

地址5100 广东省广州市天河区五山路

381号(72)发明人孟赫诚 陈明舜 于淑娟 扶雄

管永光 唐强(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有

限公司 44245

代理人蔡茂略(51)Int.Cl.

A23L 3/3472(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页权利要求书1页 说明书4页

()发明名称

以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法(57)摘要

本发明公开了以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法。该方法先将糖蜜原料与夹带剂进行超声波预处理，超声波功率为100～500W，温度为10℃～70℃，时间为1min～30min；夹带剂为无毒易挥发有机溶剂；夹带剂用量为糖蜜原料体积的30%～90%；预处理后的物料装入超临界流体萃取装置中；超临界CO2流体萃取的萃取釜压力为5MPa～50Mpa，精馏塔压力为1MPa～15Mpa，萃取时间为20min～120min；萃取釜温度为20℃～90℃，精馏塔温度为10℃～150℃；本发明制得的食品防腐剂得率高、品质好，属于天然提取物，无溶剂残留，食用安全，香气浓郁纯正，具有抗氧化和抑菌的功效。CN 103622134 ACN 103622134 A

权 利 要 求 书

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1.以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）先将糖蜜原料与夹带剂进行超声波预处理，所述超声波预处理的超声波功率为100～500W，温度为10℃～70℃，时间为1min～30min；所述夹带剂为无毒易挥发有机溶剂；夹带剂用量为糖蜜原料体积的30%～90%；

（2）预处理后的物料装入超临界流体萃取装置中；设置超临界CO2流体萃取的萃取釜压力为5MPa～50Mpa，精馏塔压力为1MPa～15Mpa，萃取时间为20min～120min；萃取釜温度为20℃～90℃，精馏塔温度为10℃～150℃；

（3）萃取完成后，用接收器从精馏塔中收集糖蜜食品防腐剂，将接收的物料进行浓缩，得到可抗氧化和抑菌的食品防腐剂。

2.根据权利要求1所述的以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法，其特征在于：所述的糖蜜原料为甘蔗、甜菜、大豆或淀粉提取糖分后的浓稠状液体副产物。

3.根据权利要求1所述的以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法，其特征在于：所述夹带剂为乙醇和/或乙酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法，其特征在于：所述夹带剂为石油醚。

5.根据权利要求1所述的以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法，其特征在于步骤（3）的物料浓缩是将精馏塔中的物料经冷冻浓缩或减压浓缩。

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说 明 书

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以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法

技术领域

本发明涉及糖蜜，特别涉及一种以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐

剂的方法，属于食品绿色加工领域。

[0001]

背景技术

天然抗氧化剂和防腐剂是食品、保健品中的常用添加剂，虽然其用量较小，但其功效和附加值十分可观。糖蜜是制糖工业的副产物，其物理性状为一种粘稠、深褐色、呈半流动态的膏状体。糖蜜成分复杂，除含30%～50%蔗糖和还原糖外，还含有胶体、无机灰分、黄酮、多酚类和大分子香气物质等成分。中国是产糖大国，糖料种植在农业经济中占有重要地位，仅次于粮食、油料、棉花。国内可供利用的糖蜜年产量约480万吨。目前普遍采用发酵方法制备酒精、酵母、乳酸、柠檬酸、赖氨酸等产品。生产上述发酵制品仅利用了废糖蜜中的糖分，其它有机物质如酚类色素、氨基酸、蛋白质以及芳香族物质都留在废醪液中，使糖蜜发酵制备的下游产品废水的COD和BOD值极高，成为我国的五大污染源之一。如从糖蜜中提取出高品质天然抗氧化剂和食品防腐剂，不仅食用安全而且味觉美好，可大大提高糖蜜附加值。

[0003] 传统提取天然产物的方法是有机溶剂萃取法，此方法虽相对容易，但溶剂残留量大，为了使产品不含有毒成分，导致后续处理工艺复杂，而且还带来排放污染问题。中国发明专利CN102499459A公开了一种天然植物精油及其制备方法和在卷烟中的应用，将植物洗净后干燥，经粉碎得到植物粉，将植物粉在氯化钠水溶液中于80℃‐100℃下蒸馏8小时‐12小时，收集挥发物得到淡黄色精油,经后处理得到植物精油。中国发明专利CN101455326公布了以糖蜜为原料制备香精油的方法，采用热酸法酸解，添加磷酸，用石灰乳调pH值，絮凝，离心，添加氨基酸，再调pH值进行羰氨反应，提取低沸点的挥发性香味成分、再对提取液进行浓缩，得所述的香精油。上述两种制备方法虽能制备天然产物，但工艺较为复杂，且需添加大量溶剂。另外，上述两种方法均采用长时间高温处理，制备时间长，不仅消量，而且容易破坏食品防腐剂中抗氧化和抑菌性等有效成分。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于提供一种产品得率高、制备时间短，提取效率高，环保的利以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法。

[0005] 超临界CO2萃取技术在一些化学化工行业应用成熟，但用在糖蜜萃取中由于其组分复杂，提取效率低，过程的电耗和夹带剂用量高。本发明采用超声辅助超临界CO2萃取技术，利用超声空化作用改变萃取装置中糖蜜的形态与体积结构，使挥发性组分易于从粘性物质中分离，从而强化提取过程。超声辅助超临界CO2萃取通过调节超声功率、温度，超临界体系的温度和压力，使流体处于超临界状态，大大增加某些有机物的溶解度。超声辅助超临界CO2萃取具有萃取收率高、产品品质好，节省能耗，保护环境等特点，适合于分离含热敏

[0004]

性组分的物质和生理活性物质。

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说 明 书

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本发明采用超声辅助超临界CO2流体萃取技术，通过改变萃取条件，从糖蜜原料中

萃取得到抗氧化和抑菌性物质。本发明的特点是提高产品得率、缩短制备时间，提高提取效率，增强食用安全性、避免环境污染。本发明方法工艺流程短、方法简单；以CO2为溶剂，既不污染环境，又可保持产品的纯天然特性，且CO2可循环使用。[0007] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0008] 以糖蜜为原料制备具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂的方法，包括如下步骤：[0009] （1）先将糖蜜原料与夹带剂进行超声波预处理，所述超声波预处理的超声波功率为100～500W，温度为10℃～70℃，时间为1min～30min；所述夹带剂为无毒易挥发有机溶剂；夹带剂用量为糖蜜原料体积的30%～90%；[0010] （2）预处理后的物料装入超临界流体萃取装置的萃取釜中；设置超临界CO2流体萃取的萃取釜压力为5MPa～50Mpa，精馏塔压力为1MPa～15Mpa，萃取时间为20min～120min；萃取釜温度为20℃～90℃，精馏塔温度为10℃～150℃；[0011] （3）萃取完成后，用接收器从精馏塔中收集糖蜜食品防腐剂，将接收的物料进行浓缩，得到可抗氧化和抑菌的食品防腐剂。[0012] 为进一步实现本发明目的，所述的糖蜜原料为甘蔗、甜菜、大豆或淀粉提取糖分后的浓稠状液体副产物。

[0013] 所述夹带剂为乙醇和/或乙酸乙酯。或者所述夹带剂为石油醚。[0014] 步骤（3）的物料浓缩是将精馏塔中的物料经冷冻浓缩或减压浓缩。[0015] 本发明超声辅助超临界CO2流体萃取过程为：糖蜜在萃取釜中被CO2流体萃取；萃

并在精馏塔中进行CO2流体分离从而从精馏取完成后，被萃取组分和CO2流体进入精馏塔，

塔得到糖蜜中具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0017] （1）采用超声辅助超临界CO2流体萃取提取糖蜜中抗氧化和抑菌性食品防腐剂，其制备时间不超过120min，比传统蒸馏法的8～12小时的制备时间缩短了3～5倍；[0018] （2）超声辅助超临界CO2流体提取温度相对较低，不会导致抗氧化和抑菌性成分被破坏或产生有毒有害物质，且节能降耗；[0019] （3）超声辅助超临界CO2流体提取糖蜜中抗氧化和抑菌性物质有效去除糖蜜中的重金属和胶体，简化分离与纯化过程；[0020] （4）由于制备过程中不加入其它化学试剂，避免了产品有毒有害物质残留和分离纯化的污染排放。

[0016]

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明做进一步描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的。[0022] 实施例1：

[0023] 选择南通华安超临界萃取设备有限公司生产的HA120‐50‐02型超临界流体萃取仪作为超临界CO2流体萃取装置，该装置的萃取釜容积为2L；高压泵最大压力为60Mpa；萃取釜、精馏塔加热器最高加热温度均为90℃。[0024] 取广东东糖集团提供的甘蔗糖蜜1L，装入超声波提取装置中，加入甘蔗糖蜜质量

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说 明 书

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50%的乙醇作为夹带剂，充分摇匀，制成混合溶液。将该混合溶液进行超超声波提取，设置超声波条件如下：（1）超声波功率：300W；（2）温度：40℃；（3）时间：5min。将该超声完的混合溶液进行超临界CO2流体萃取，设置萃取条件如下：（1）萃取釜压力：25Mpa，精馏塔压力：6Mpa；（2）萃取时间：60min；（3）萃取釜温度：40℃，精馏塔温度：40℃。超临界CO2流体萃取完成后，在精馏塔中得到液态物料，经旋转蒸发浓缩，即得具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂。

[0025] 经检测，所得食品防腐剂抗氧化值为5500ORAC单位；将其冷冻干燥并溶解于生理盐水中，并经K‐B纸片法测定抑菌圈，发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和沙门氏菌抑菌圈均大于15mm。糖蜜提取的防腐剂提取率为82%。[0026] 实施例2：

[0027] 选择辽宁宏宇生物科技有限公司生产的SFE240‐40‐30型超临界流体萃取仪作为超临界CO2流体萃取装置，该装置的萃取釜容积为20L；高压泵最大压力为60Mpa；萃取釜、精馏塔加热器最高加热温度均为90℃。

[0028] 取博天糖业有限公司提供的甜菜糖蜜10L，装入超声波提取装置中，加入甜菜糖蜜质量30%的乙酸乙酯作为夹带剂，充分摇匀，制成混合溶液。将该混合溶液进行超超声波提取，设置超声波条件如下：（1）超声波功率：100W；（2）温度：20℃；（3）时间：20min。将该超声完的混合溶液进行超临界CO2流体萃取，设置萃取条件如下：（1）萃取釜压力：20Mpa，精馏塔压力：5Mpa；（2）萃取时间：30min；（3）萃取釜温度：70℃，精馏塔温度：70℃。超临界CO2流体萃取完成后，在精馏塔中得到液态物料，经旋转蒸发浓缩，即得具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂。[0029] 经检测，所得食品防腐剂抗氧化值为2300ORAC单位；将其冷冻干燥并溶解于生理盐水中，并经K‐B纸片法测定抑菌圈，发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和沙门氏菌抑菌圈在12mm左右。糖蜜提取的防腐剂提取率为75%。[0030] 实施例3：

[0031] 选择开原化工机械集团有限公司生产的SFE430‐40‐150型超临界流体萃取仪作为超临界CO2流体萃取装置，该装置的萃取釜容积为35L；高压泵最大压力为50Mpa；萃取釜、精馏塔最高加热温度均为85℃。

[0032] 取广东遂溪县南建糖业有限公司提供的甘蔗糖蜜10L，装入超声波提取装置中，加入甘蔗糖蜜质量50%的石油醚作为夹带剂，充分摇匀，制成混合溶液。将该混合溶液进行超超声波提取，设置超声波条件如下：（1）超声波功率：500W；（2）温度：50℃；（3）时间：3min。将该超声完的混合溶液进行超临界CO2流体萃取，设置萃取条件如下：（1）萃取釜压力：15Mpa，精馏塔压力：4Mpa；（2）萃取时间：120min；（3）萃取釜温度：30℃，精馏塔温度：30℃。超临界CO2流体萃取完成后，在精馏塔中得到液态物料，经旋转蒸发浓缩，即得具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂。[0033] 经检测，所得食品防腐剂抗氧化值为1100ORAC单位；将其冷冻干燥并溶解于生理盐水中，并经K‐B纸片法测定抑菌圈，发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和沙门氏菌抑菌圈大小约为10mm。糖蜜提取的防腐剂提取率为70%。[0034] 实施例4：

[0035] 选择南通华兴石油仪器有限公司生产的SFE420‐50‐200型超临界流体萃取仪作

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说 明 书

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为超临界CO2流体萃取装置，该装置的萃取釜容积为50L；高压泵最大压力为50Mpa；萃取釜、精馏塔加热器最高加热温度均为90℃。

[0036] 取广西南宁糖纸厂有限公司提供的甘蔗糖蜜15L，装入超声波提取装置中，加入甘蔗糖蜜质量分数70%的按体积比1：1配制的乙醇‐乙酸乙酯作为夹带剂，由于乙醇与乙酸乙酯可以按任意体积比混溶作为夹带剂，而夹带剂的加入可提高流体的极性，根据相似相溶原理，提高流体的极性可在萃取过程中得到相对较高极性的萃取产物，因此选择体积比1：1的乙醇‐乙酸乙酯作为夹带剂。加入夹带剂后，充分摇匀，制成混合溶液。将该混合溶液进行超超声波提取，设置超声波条件如下：（1）超声波功率：400W；（2）温度：45℃；（3）时间：10min。将该超声完的混合溶液进行超临界CO2流体萃取，设置萃取条件如下：（1）萃取釜压力：35Mpa，精馏塔压力：6Mpa；（2）萃取时间：100min；（3）萃取釜温度：45℃，精馏塔温度：45℃。超临界CO2流体萃取完成后，在精馏塔中得到液态物料，经旋转蒸发浓缩，即得具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂。[0037] 经检测，所得食品防腐剂抗氧化值为7800ORAC单位；将其冷冻干燥并溶解于生理盐水中，并经K‐B纸片法测定抑菌圈，发现其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和沙门氏菌抑菌圈大小在18mm左右。糖蜜提取的防腐剂提取率为90%。[0038] 从以上实施例可以看出，经不同条件的超声波辅助超临界CO2流体萃取处理糖蜜物料，可制备出能够满足工业生产的具有抗氧化和抑菌性食品防腐剂产品，扩大了糖蜜的使用范围。与传统蒸馏法处理技术相比，采用超临界CO2流体萃取提取糖蜜中抗氧化和抑菌性食品防腐剂，其制备时间不超过120min，比传统蒸馏法的8～12小时的制备时间缩短了3～5倍。超声波辅助超临界CO2流体萃取温度在30℃～70℃，不会导致抗氧化和抑菌性成分被破坏，同时节约能源。超声波辅助超临界CO2流体萃取提取糖蜜中抗氧化和抑菌性食品防腐剂有效去除糖蜜中的重金属和胶体。其抗氧化和抑菌性性能的食品防腐剂主要成分通过GC‐MS检测，为棕榈酸和2,2'‐亚甲基双‐(4‐甲基‐6‐叔丁基苯酚)，其抗氧化值可高达7800ORAC单位，高于蓝莓的5200ORAC单位，其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌和沙门氏菌抑菌圈可达18mm，属于高敏抑菌性。由于制备过程中不加入其它化学试剂，避免了产品有毒有害物质残留和分离纯化的污染排放。

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