一种香蕉皮细胞水的提取方法和得到的香蕉皮细胞水的应用
阅读说明：本技术 一种香蕉皮细胞水的提取方法和得到的香蕉皮细胞水的应用 (Extraction method of banana peel cell water and application of obtained banana peel cell water ) 是由 张文云 何健 容宝珊 许显 艾勇 张智婷 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种香蕉皮细胞水的提取方法,不需添加任何溶剂,通过低温-真空(减压)技术对香蕉皮进行初步提取,得到一部分香蕉皮细胞水和香蕉皮残渣,向初提香蕉皮细胞水中加入一定量的纤维素酶和果胶酶后再倒回初提香蕉皮残渣中,再次通过低温-真空(减压)技术进行提取,收集得到香蕉皮细胞水。通过本发明方法得到的香蕉皮细胞水,无色澄清透明,富含20多种挥发性活性成分,气味甜香柔和,安全性高,具有一定的保湿功效；利用价值高,可应用于食品、保健品、药品及化妆品等领域。(The invention discloses a method for extracting banana peel cell water, which comprises the steps of primarily extracting banana peel by a low-temperature-vacuum (reduced pressure) technology without adding any solvent to obtain a part of banana peel cell water and banana peel residues, adding a certain amount of cellulase and pectinase into the primarily extracted banana peel cell water, pouring the primarily extracted banana peel cell water back into the primarily extracted banana peel residues, extracting by the low-temperature-vacuum (reduced pressure) technology again, and collecting the banana peel cell water. The banana peel cell water obtained by the method is colorless, clear and transparent, is rich in more than 20 volatile active ingredients, has sweet, fragrant and soft smell and high safety, and has a certain moisturizing effect; has high utilization value, and can be applied in the fields of food, health products, medicines, cosmetics and the like.)
技术领域
本发明涉及农产品处理技术领域，特别是涉及一种香蕉皮细胞水的提取方法和得到的香蕉皮细胞水的应用。
背景技术
香蕉皮为香蕉果实的表皮，约占果实总重30％，未成熟时呈绿色，成熟之后变黄，香蕉细胞中含有氧化酵素，在空气中放置时间长会被氧化成黑色。香蕉皮营养成分丰富，富含蛋白质、脂肪、糖以及K、Ca、Mg、S、Fe、Zn等十几种元素。青绿色的香蕉皮内含有高量的5-HT，煮过后可以转化成血清素，可以舒缓忧郁情绪。除此之外，香蕉皮富含的钾及维生素A、C有很好的美容功效，捣碎后外敷具有美白保湿等功效。香蕉皮中的蕉皮素能够抑制真菌跟细菌的滋生对细菌或者真菌引起的脚气病或者肌肤瘙痒有很好的疗效。香蕉皮中富含多酚、多糖，研究证实这两种物质均具有良好的抗氧化性及抑菌性质，可抑制大肠杆菌等细菌增殖，清除自由基，明显降低血脂，降低癌症等疾病的发生率。
香蕉皮有很大的利用价值。然而，一般香蕉皮都是直接丢弃，很少被利用，造成资源浪费和环境污染。目前阶段对香蕉皮的的利用主要是集中在对果胶、膳食纤维、多酚和多糖方面的提取研究，也因其丰富的营养成分而作为生产饲料添加剂使用。但其有效成分的提取大多为实验室进行的小试，因复杂的操作程序不适用于工业生产。因此，开发适合量产的新工艺，充分提取香蕉皮中有效活性成分，提升对废物的有效利用，具有非常重要的意义。新鲜香蕉皮水分多，可以将其用来提取香蕉皮细胞水加以利用。
对于植物细胞水的提取，中国专利申请CN109730948A公开一种将超声低温旋蒸法和酶法相结合制备牡丹鲜花细胞水的方法：首先通过压榨法得到榨汁和残渣1，再将残渣1旋蒸得到细胞水1和残渣2，最后将残渣2进行酶解后再旋蒸得到细胞水2。将榨汁、细胞水1和细胞水2混合后得到牡丹花细胞水。该方法具有较高的提取效率，但是具有如下缺陷：(1)采用压榨法，后与真空提取法得到的液体混合，这样会带入多糖、色素和刺激气味，导致防腐和脱色问题；细胞水的应用会受到一定的限制；(2)工艺后期配合其他植物一起蒸馏，解决防腐问题，但是容易改变原有的牡丹花细胞水成分和气味，后期生产也无法控制品质。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种香蕉皮细胞水的提取方法，能够提取出高利用价值的香蕉皮细胞水，提取率高。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种香蕉皮细胞水的制备方法，包括以下步骤：不加入溶剂，将香蕉皮在温度30℃～65℃、压力-60kPa～-101kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5～2.5小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入初始香蕉皮总重量为基准的0.2％～0.4％的纤维素酶和0～0.1％的果胶酶后再倒回初提香蕉皮残渣中，在温度35℃～50℃、压力-80kPa～-101kPa条件下再次提取，4～7小时提取结束后，收集得到香蕉皮细胞水。
优选的，所述初步提取的温度为35℃～50℃，压力为-80kPa～-101kPa。优选的温度与压力，细胞水能更好的渗出以及蒸发，同时又能够在较低温度下保留挥发出来的细胞水的活性。
本发明通过在初提细胞水中加入一定量的酶，再次投入容器中对香蕉皮残渣进行提取，具有如下有益优点：第一、初提细胞水表面张力低，渗透性好；第二、初提细胞水pH为3～7，无需额外调节pH，有利于提高酶活性；第三、酶解能够加速破壁；第四、低温真空技术。通过四种效应的协同，能够在较低温度(30～45℃)下控制酶解速度，加快细胞液流出速度。再次提取步骤中的前1小时左右会先蒸除掉倒回容器内的初提细胞水，在这期间酶解速度快，通过初提液体的量与再次提取的工艺条件来控制酶解的时长(此时初提液体的多少就至关重要，多了会延长酶解时间，使酶解过度；少了会缩短酶解时间，酶解不充分)，避免了传统酶解法需要加入大量水而稀释细胞液以及酶解过度带来刺激气味的问题。因此，初步提取时间是关键参数之一，如果时间太短，提取出的香蕉皮细胞水过少，加入酶后细胞水很难浸润香蕉皮残渣，导致酶解不能正常进行。如果初步提取时间过长，细胞水流出过多，增长了酶解时间，带来过度酶解的风险；同时也降低了后续提取效率。
关于初提香蕉皮细胞水的渗透性，通过实验发现，以溶剂法提取香蕉皮残渣时，采用香蕉皮细胞水相比采用纯水作为溶剂，能够多提取出25％以上的黄酮和多糖。
优选的，纤维素酶的加入量为0.25％～0.35％，果胶酶加入量为0.02％～0.06％。酶是大分子蛋白质，在上述加入量范围下，能够吸附在香蕉皮残渣细胞表面，难以在低温真空条件挥发出来，无需进行后续处理。
在提取过程中进行搅拌，搅拌速度为1～150转/分钟。防止香蕉皮黏连或紧贴容器壁而阻碍细胞水的提取，同时使香蕉皮均匀受热，防止局部高温；而且再次提取步骤中通过搅拌可以使加入酶的初提细胞水与香蕉皮残渣混匀，充分浸润所有香蕉皮残渣，保证酶解的进行。
一般香蕉皮剥离果肉后已撕开成长条状，香蕉皮本身比较软，在搅拌下容易断开，故不需切割，洗净沥干后可直接对其进行提取。
收集过程中进行冷凝，冷凝温度为-10℃～8℃。
本发明所述的香蕉皮为新鲜的香蕉皮，即未腐烂和未霉变的香蕉皮。
本发明的提取方法不需添加其他溶剂，得到的提取液100％来自于植物体内，绿色天然。
通过本发明的方法提取得到的香蕉皮细胞水，可应用于用于食品、保健品、药品及化妆品领域。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明将低温-真空(减压)技术与酶解技术进行有机结合，通过低温-真空(减压)提取技术对香蕉皮进行初步提取，利用初提细胞水的高渗透性，将其作为酶解溶剂，对香蕉皮残渣进行再次提取。相比于单一的低温-真空提取技术，细胞液的提取率更高且能得到更多的挥发性活性成分；同时解决了传统酶解法容易酶解过度使提取液具有杂味的问题。
通过本发明方法提取得到的香蕉皮细胞水，无色透明；富含20多种挥发性活性成分；气味甜香柔和，安全性高，具有保湿功效；利用价值高，能够应用于食品、保健品、药品及化妆品等领域。
附图说明
图1为实施例1香蕉皮细胞水安全性测试数据柱状图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例和对比例采用无腐烂和无霉变的新鲜香蕉皮，洗净、沥干，进行提取实验。
实施例1：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-100kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入140g纤维素酶和25g果胶酶后再倒入初提香蕉皮残渣中，在35℃、压力-100kPa下再次提取，5.5小时提取结束；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-8℃；收集得到35.2kg香蕉皮细胞水，无色澄清透明，气味甜香柔和。提取率为70.4％。
实施例2：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在50℃，压力-90kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入125g纤维素酶和30g果胶酶后再倒入初提香蕉皮残渣中，在40℃、压力-90kPa下再次提取，7小时提取结束；全程搅拌为45转/分，冷凝温度为-8℃；收集得到36.1kg香蕉皮细胞水，无色澄清透明，气味甜香柔和。提取率为72.2％。
实施例3：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在65℃，压力-75kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入175g纤维素酶和20g果胶酶后再倒入初提香蕉皮残渣中，在50℃、压力-80kPa下再次提取，4小时提取结束；全程搅拌为60转/分，冷凝温度为-8℃；收集得到33.7kg香蕉皮细胞水，无色澄清透明，气味甜香柔和。提取率为67.4％。
实施例4：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-100kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取1.5小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入175g纤维素酶和20g果胶酶后再倒入初提香蕉皮残渣中，在40℃、压力-90kPa下再次提取，5.5小时提取结束；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-8℃；收集得到34.3kg香蕉皮细胞水，无色澄清透明，气味甜香柔和。提取率为68.6％。
实施例5：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-100kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取2.5小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入140g纤维素酶和25g果胶酶后再倒入初提香蕉皮残渣中，在35℃、压力-100kPa下再次提取，7小时提取结束；全程搅拌为30转/分，冷凝温度为-8℃；收集得到36.9kg香蕉皮细胞水，无色澄清透明，气味甜香柔和。提取率为73.8％。
对比例1：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃、-100kPa下提取，细胞水形成蒸气后冷凝收集液体，提取7.5小时，全程搅拌为30转/分，冷凝温度-8℃，得到28.8kg香蕉皮细胞水，液体无色澄清透明，香味淡。提取率为57.6％。
对比例2：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，与5kg水、140g纤维素酶和25g果胶酶混合后在35℃下搅拌7.5小时，搅拌速度为30转/分，结束后过滤(双重过滤：先离心机过滤，再采用0.22μm滤膜过滤)后收集得到37.6kg香蕉皮细胞水(含有额外添加的5kg水)，液体为棕色，香味淡且异味重。提取率为65.2％(除去5kg水的重量)。
对比例3：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，与5kg水、140g纤维素酶和25g果胶酶混合后在35℃搅拌50分钟，后在35℃、-100kPa下提取，香蕉皮细胞水形成蒸气后冷凝收集液体，全程搅拌为30转/分，冷凝温度-8℃，提取7.5小时，收集得到37.4kg香蕉皮细胞水(含有额外添加的5kg水)，无色澄清透明，香味较淡，有杂味。提取率为64.8％(除去5kg水的重量)。
对比例4：
将50kg香蕉皮投入150L低温提取设备，不加入任何溶剂，在35℃，压力-100kPa下初步提取，香蕉皮细胞水形成蒸气并冷凝收集液体，提取0.5小时，得到初提细胞水和初提香蕉皮残渣，在初提细胞水中加入140g纤维素酶和25g果胶酶后再倒入初提香蕉皮残渣中，在35℃、压力-100kPa下再次提取，5.5小时提取结束；全程搅拌为45转/分，冷凝温度为-8℃；收集得到31.8kg香蕉皮细胞水，无色澄清透明，香味较淡。提取率为63.6％。
各项测试方法：
1、香蕉皮细胞水挥发性活性成分分析：在80℃进样温度下进行顶空气质检测。(1)仪器信息：Agilent 7980A GC；MS:5975C；50/30μm CAR/PDMS/DVB萃取纤维头，美国SUPELCO公司。
(2)GC-MS条件：色谱柱为HP-INNOWAX毛细管柱子(30m×0.25mm×0.25μm)；载气为He，流速1mL/min，分离比5:1；进样温度为250℃；升温程序为起始温度为40℃，保持5min，以8℃/min，升至250℃，保持5min。
质谱条件：EI电离源，能量70eV；离子源温度230℃，四极杆温度150℃，接口温度250℃，扫描范围30-400m/z。
(3)样品前处理：将5mL样品、1g NaCl置于20ml顶空瓶中，拧紧瓶盖。于搅拌模式80℃下平衡5min后，用固相微萃取针80℃下萃取5min，然后于进样口解析5min。
表1：实施例1香蕉皮细胞水挥发性活性成分分析结果(匹配度和相对含量低的成分不列出)
2、香蕉皮细胞水的保湿功效测试
测试仪器：德国CK皮肤角质层水分含量测试仪。
测试方案：将不同浓度的香蕉皮细胞水制备成乳液样品(乳液配方如表2)，同时将香蕉皮细胞水替换成去离子水作为空白对照。对参加测试的受试者筛选合格后，对受试部位(前手臂内侧)先用清水清洗，统一用干的面巾纸擦试干净。用3cm*3cm的定位卡片做好测试部位标识，在恒温恒湿的环境休息20min后取1mL样品涂抹于相应的测试部位，再用手指打圈按摩60s后在恒温恒湿室里静坐，分别测试皮肤角质层在涂抹样品前0h、涂抹样品后1h、2h、4h后含水量。
受试者筛选条件：皮肤健康成年人；工作环境有空调；受试者对常用化妆品不敏感；现在或最近三个月受试部位未参加其他临床试验者；
限制事项：试用期间，禁止对被测试部位进行影响测试的治疗；禁止使用其他护肤产品及其他影响测试的产品。
对实施例1的香蕉皮细胞水进行保湿功效测试，测试结果见表3，其中，增加了未使用乳液的测试作为结果对照。
表2：乳液配方：
原料
含量
黄原胶
1％
菜籽油
10％
卵磷脂
1％
植酸钠
1％
生育酚乙酸酯
0.2％
乙基己基甘油
1％
香蕉皮细胞水
余量
精氨酸
调节PH＝6～7
表3：实施例1香蕉皮细胞水的保湿功效测试结果数据
通过表3数据可以看出，在使用了添加香蕉皮细胞水的乳液后皮肤角质层含水量明显提升，且香蕉皮细胞水浓度在0～50％时，添加的香蕉皮细胞水浓度越高，效果越好；说明香蕉皮细胞水具有一定的保湿功效。
3、香蕉皮细胞水安全性测试
HaCaT细胞为人永生表皮细胞系，对HaCaT细胞的细胞毒性，可作为对皮肤安全性的参考数据。正常细胞代谢旺盛，其线粒体内的琥珀酸脱氢酶，可将四唑盐类物质还原为带颜色的结晶状物质，沉积在细胞周围，该变化可通过酶标仪读取OD值，通过OD值与空白对照组的比较，可以得知细胞的相对生长情况。实施例1香蕉皮细胞水的安全性测试结果见附图1。
由图1说明了香蕉皮细胞水对人体表皮细胞基本无毒性。
实施例和对比例工艺结果分析：
表1：实施例和对比例所提取香蕉皮细胞水的主要挥发性活性成分含量表
续表1：
综合分析实施例和对比例，本发明通过将低温-真空(减压)技术与酶解技术有机结合提取香蕉皮细胞水，提取率高，挥发性活性成分含量高，应用价值高。
具体的，由对比例1可知，采用单一的低温真空提取技术，提取率较低，且成分较少，香味淡。由对比例2可知，由单一的酶提取法，由于额外加入了5kg水作为酶解液，提取得到的细胞水被稀释，挥发性活性成分含量少、浓度低；同时会提取出较多的异味杂质，细胞水香味淡且异味重，应用价值不高。由对比例3可知，先加入一定量的酶与水对香蕉皮进行酶解后，再采用低温-真空(减压)技术提取，会有酶解过度产生杂味的问题；而且由于水的渗透性差，且外加的水会稀释提取液，导致了提取率较低、细胞水香味淡等缺陷。由对比例4可知，由于初提时间过短导致初提细胞液少，导致酶解程度过低，相对于实施例1提取率较低，并且活性成分含量较少导致香味较淡。
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