一种槐花浸膏的制备方法
阅读说明：本技术 一种槐花浸膏的制备方法 (Preparation method of sophora flower extractum ) 是由 曹佳玮 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种槐花浸膏的制备方法,其特征在于,包括如下步骤：步骤一：将槐花原料与水混合研磨成浆,加入外源酶进行预处理酶解,所述外源酶包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶中的任意一种或多种。步骤二：酶解并灭酶后的槐花浆液冷却至所需反应温度,加入专用酶制剂进行酶法改性反应,所述专用酶制剂包括环糊精葡萄糖基转移酶、呋喃果糖苷酶、葡萄糖苷酶、半乳糖苷酶中的任意一种或多种。步骤三：反应液灭酶冷却后自然沉降,取上层清液过滤后减压蒸馏浓缩得槐花浸膏。本发明在不使用有机溶剂的同时提高槐花最终出膏率可高达5.0％以上。(The invention discloses a preparation method of sophora flower extractum, which is characterized by comprising the following steps: the method comprises the following steps: mixing and grinding the sophora flower raw material and water into slurry, adding exogenous enzyme for pretreatment enzymolysis, wherein the exogenous enzyme comprises any one or more of cellulase, hemicellulase and pectinase. Step two: cooling the sophora flower serous fluid after enzymolysis and enzyme deactivation to the required reaction temperature, and adding a special enzyme preparation to carry out enzyme method modification reaction, wherein the special enzyme preparation comprises any one or more of cyclodextrin glucosyltransferase, fructofuranosidase, glucosidase and galactosidase. Step three: deactivating enzyme, cooling, naturally settling, filtering supernatant, distilling under reduced pressure, and concentrating to obtain flos Sophorae extract. The method improves the final cream yield of the sophora japonica up to more than 5.0% without using organic solvents.)
技术领域
本发明属于天然香料提取领域，具体属于一种槐花浸膏的制备方法。
背景技术
槐花，是豆科(Leguminoase)蝶形花亚科(papilionatae)刺槐属植物刺槐(Robinia Pseudoacacia L.)的干燥花、花蕾以及成熟果实，被纳入原***于2002年公布的《既是食品又是药品的物品名单》中，在药材商品中通常将花称为槐花、花蕾称为槐米、果实称为槐角，其味苦、性微寒，具有止血、促血凝、利尿、抗真菌、清热泻火、清肝明目的作用。
槐树在我国种植非常广泛，由于槐花口感鲜嫩、清甜甘香，备受人们的喜爱，是制作美食的上好原料。槐花除了制作美食外，其另一重要用途是作为天然植物香料，提取成槐花浸膏并广泛用于食品和日化等领域。槐花浸膏，具有清鲜的花香，尾香略带玫瑰甜香气，天然的花香气较浓，可用于调配各类花香型香精，能增加其天然感。
目前，我国槐花浸膏的生产主要采用传统的溶剂提取法，即以新鲜或者干燥的槐花为原料，用石油醚等有机溶剂进行提取，但传统的有机溶剂提取普遍具有溶剂易燃不安全、使用量大、操作步骤多、溶剂残留等缺点，而且有机溶剂的使用会影响操作人员的健康并污染周围环境。另外，通过有机溶剂提取获得的槐花浸膏含有较多腊质(高碳烃)，外观膏质粗而较硬，需经脱除蜡质后才能适用于调配香精。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种不使用有机溶剂，而是使用生物酶法催化替代传统溶剂提取工艺制备槐花浸膏的方法。采用该方法可以有效提高槐花浸膏的得率，相比于有机溶剂提取，该方法获得的槐花浸膏易溶于水，其产品价值和应用范围也大大增加。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案如下：
一种槐花浸膏的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将槐花原料与水混合研磨成浆，加入外源酶进行预处理酶解，所述外源酶包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶中的任意一种或多种。
步骤二：酶解并灭酶后的槐花浆液冷却至所需反应温度，加入专用酶制剂进行酶法改性反应，所述专用酶制剂包括环糊精葡萄糖基转移酶、呋喃果糖苷酶、葡萄糖苷酶、半乳糖苷酶中的任意一种或多种。
步骤三：反应液灭酶冷却后自然沉降，取上层清液过滤后减压蒸馏浓缩得槐花浸膏。
在本发明的一个优选实施例中，所述外源酶以纤维素酶为主酶，所述纤维素酶占总外源酶的60％-100％。
在本发明的一个优选实施例中，所述槐花原料包括新鲜槐花或干燥槐花中的任意一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤一当中槐花与水按照质量比1:5-1:15的质量比进行混合并研磨成浆。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤一当中外源酶的添加量为槐花重量的0.1-1.0％。
在本发明的一个优选实施例中，所述预处理酶解的反应PH范围为4-7，反应温度范围为30-60℃，反应时间范围为2-10小时。
在本发明的一个优选实施例中，所述酶法改性反应PH范围为4-9，反应温度范围为40-80℃，反应时间范围为10-60小时。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤三当中的过滤工序是将自然沉降后的反应液上层清液进行压滤机过滤。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤三当中的浓缩工序，是根据需求减压蒸馏浓缩，得到浸膏状提取物。
本发明所述的酶法改性反应包括环糊精葡萄糖基转移酶法、呋喃果糖苷酶法、葡萄糖苷酶法、半乳糖苷酶法，可以用任何适合的酶进行，目的是为了提高槐花中脂溶性的天然成分在水中的溶解度，专用酶制剂可单一使用，也可复配使用。
本发明的有益效果在于：
在不使用有机溶剂的同时提高槐花最终出膏率可高达5.0％以上。
具体实施方式
原理解释：
植物细胞的细胞壁多由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成。植物提取过程中，往往包裹在细胞壁内的天然成分向提取溶剂扩散时，必须克服细胞壁及细胞间质的传质阻力。传统的提取方法(如煎煮、有机溶剂浸出等)提取温度高，溶剂用量大，选择一些适当的酶类对中药材进行处理，可以较温和地分解细胞壁及细胞间质的纤维素、半纤维素、果胶质等成分，破坏细胞壁的致密结构，引起细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减少细胞壁及细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，从而有利于有效成分的溶出，提高提取效率，缩短提取时间。
纤维素酶是一类能够水解纤维素β-1,4-葡萄糖苷键生成葡萄糖的多组分酶总称，半纤维素酶是一种能够使构成植物细胞壁的多糖类(纤维素和果胶物质除外)水解的酶，果胶酶是一种以裂解或消除作用切断果胶质中的糖苷键，并使果胶质裂解成为多聚半乳糖醛酸的复合酶。槐米中纤维素含量较高，因此在预处理酶解时，外源酶优选以纤维素酶为主酶，占总外源酶的60％-100％。
酶法改性中使用到的专用酶制剂可以用任何适合的酶进行，目的是为了提高槐花中脂溶性的天然成分在水中的溶解度。其中，环糊精葡萄糖基转移酶属于α-淀粉酶家族，除了用于生产环糊精外，还可以通过其歧化作用对天然成分进行酶法改性。呋喃果糖苷酶、葡萄糖苷酶、半乳糖苷酶同时兼具水解和转苷能力，通过酶促反应改变天然成分的组成结构从而改善其水溶性，达到酶法改性作用。
实施例1(纤维素酶酶解+酶法改性)：
将市售的脱水槐花干100g加入800g温水(文中指的20-50摄氏度的水)，浸泡30min，研磨成浆，调节浆液PH至5.0，添加0.5g纤维素酶，开始反应，将其在PH5.0、45℃的条件下保持4小时，之后95℃灭酶20min，冷却至60℃，调节PH至6.0，向其中加入4g环糊精葡萄糖基转移酶开始反应，将其在PH6.0、60℃保持36小时，之后95℃灭酶20min。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，得槐花浸膏9.6g。
对比例1(煎煮提取)：
将市售的脱水槐花干100g加入800g温水，浸泡30min，研磨成浆，加热至100℃，回流提取2小时。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，得槐花浸膏0.8g。
对比例2(单一纤维素酶酶解)
将市售的脱水槐花干100g加入800g温水，浸泡30min，研磨成浆，调节浆液PH至5.0，添加0.5g纤维素酶开始反应，将其在PH5.0、45℃的条件下保持4小时，之后95℃灭酶20min。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，得槐花浸膏2.0g。
对比例3(乙醇提取)
将新鲜采摘的槐花鲜花100g，装入三口烧瓶中，加入75％乙醇1000ml，75℃恒温条件下搅拌8h，分离，过滤，先在80℃下常压蒸馏，后减压蒸馏浓缩，得槐花浸膏2.5g。
对比例4(石油醚提取)
将新鲜采摘的槐花鲜花100g，装入烧瓶中，加入(沸点：60-90℃)石油醚600ml，室温条件下搅拌7h，分离，过滤，浓缩蒸馏，得槐花浸膏2.1g。
实施案例1和对比实施案例1、2、3、4制备的槐花浸膏的进行实验结果对照如下表1所示：
A.出膏率：
出膏率＝(所得浸膏的质量-额外加入的水溶性物质的质量)/槐花投料的质量*100％。
表1
从对比结果来看，相比煎煮提取、单一纤维素酶酶解、传统溶剂提取，该方法的出膏率有倍数级增加，高达5.0％以上，主要是因为酶法改性工序增加了槐花中脂溶性成分的水溶性，从而提高了产品的提取率。而从对比实施案例1、2可以发现，以纤维素酶为例的预处理酶解能提高提取率。
B.感官评价如下表2所示：
表2
从对比结果来看，通过该方法制得的槐花浸膏外观呈现黄棕色粘稠状膏体，而普通的煎煮提取或是单一纤维素酶酶解呈现的是棕色膏体，乙醇和石油醚溶剂提取制得的是棕色蜡质膏体，这与制备方法有直接关系。从香气上来看，水做溶剂提取制备的槐花浸膏清新感强，溶剂提取的花香较浓郁。
C.溶解性及稳定性如下表3所示：
表3
从对比结果来看，该方法制得的槐花浸膏易溶于水，而且久置后几乎无明显变化，煎煮提取和单一纤维素酶酶解提取同样易溶于水，但久置后会有微量的沉淀，而传统溶剂方法提取的浸膏因为含有腊质，几乎不溶于水，久置后会有沉淀析出，而且颜色也会变深。
从上述的几项实验对照结果来看，根据本发明的制备方法制得的槐花浸膏，提取率比传统提取方法增加2-5倍，出膏率高达5％以上，具有香甜的槐花香气，清新自然，易溶于水，适合作为香料加入饮料中，而且最终产品不易出现沉淀现象。
而本发明当中，为了进一步提高出膏率，对预处理酶解的外源酶进行优化选择：
实施案例2(半纤维素酶解+酶法改性)
将市售的脱水槐花干100g加入800g温水，浸泡30min，研磨成浆，调节浆液PH至5.0，添加0.5g半纤维素酶，开始反应，将其在PH5.0、45℃的条件下保持4小时，之后95℃灭酶20min，冷却至60℃，调节PH至6.0，向其中加入4g环糊精葡萄糖基转移酶开始反应，将其在PH6.0、60℃保持36小时，之后95℃灭酶20min。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，分别得槐花浸膏8.3g，出膏率为3.8％
实施案例3(果胶酶酶解+酶法改性)
将市售的脱水槐花干100g加入800g温水，浸泡30min，研磨成浆，调节浆液PH至5.0，添加0.5g果胶酶，开始反应，将其在PH5.0、45℃的条件下保持4小时，之后95℃灭酶20min，冷却至60℃，调节PH至6.0，向其中加入4g环糊精葡萄糖基转移酶开始反应，将其在PH6.0、60℃保持36小时，之后95℃灭酶20min。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，分别得槐花浸膏7.7g，出膏率为3.2％
表4
从对比情况来看，纤维素酶的酶解效果要明显优于半纤维素酶和果胶酶，这主要是由于槐米中纤维素含量较高。但槐米中仍含有一定量的半纤维素和果胶，因此在复配外源酶时，选择以纤维素酶为主酶，占总外源酶的60％-100％，并以纤维素酶和果胶酶作为辅助酶制剂协同酶解。
实施案例4(干槐花制备槐花浸膏)：
将市售的脱水槐花干100g加入800g温水，浸泡30min，研磨成浆，调节浆液PH至5.0，添加0.5g半纤维素酶、0.05g纤维素酶、0.05g果胶酶，开始反应，将其在PH5.0、45℃的条件下保持4小时，之后95℃灭酶20min，冷却至60℃，调节PH至6.0，向其中加入4g环糊精葡萄糖基转移酶开始反应，将其在PH6.0、60℃保持36小时，之后95℃灭酶20min。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，分别得槐花浸膏10.5g，出膏率为5.9％。
实施案例5(新鲜槐花制备槐花浸膏)：
将新鲜采摘的槐花鲜花100g加入500g温水，研磨成浆，调节浆液PH至5.0，添加0.45g纤维素酶、0.05g半纤维素酶、0.1g果胶酶，开始反应，将其在PH5.0、45℃的条件下保持2小时，之后95℃灭酶20min，冷却至60℃，调节PH至6.0，向其中加入4g环糊精葡萄糖基转移酶开始反应，将其在PH6.0、60℃保持48小时，之后95℃灭酶20min。冷却，自然沉降48小时，沉降后取上层清液，用压滤机进行500目过滤，减压蒸馏浓缩，得槐花浸膏9.9g，出膏率为5.3％。
本发明的优点是：
(1)整个制备过程中，尤其是提取环节，没有引入有害的有机溶剂(如甲醇、石油醚、丙酮等)，不会产生溶剂残留、环境污染等问题；同样也没有用到乙醇提取，避免了醇易燃、操作困难的麻烦，适用于清真产品。
(2)本发明利用外源酶对槐花的细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶质等降解，引起细胞壁及细胞间质结构发生局部疏松、膨胀等变化，提高细胞壁的通透性，减小有效成分向提取介质扩散的传质阻力，从而促进传质过程，从而提高槐花成分的提取率。尤其是纤维素酶中的β-葡萄糖苷酶还可以释放槐花中以键合态存在的香气前体物质，芳香物质的提取率也能有效的提高。
(3)槐花中部分天然物质水溶性差，传统的溶剂提取制备而得的浸膏一般为脂溶性，且稳定性也较差。本发明通过酶法改性反应，改性修饰平面组成结构，减少疏水基团相互作用及氢键作用，提高槐花中的天然成分的水溶性和稳定性。
(4)外源酶酶解提高了槐花浸膏的提取率，酶法改性提高了槐花中脂溶性成分在水中的溶解度和稳定性。两种方式的协同作用得到的槐花浸膏，香味物质和营养活性物质均被有效的保留，最终得到的槐花浸膏含有挥发油、黄酮类、氨基酸、多糖类、微量元素等，且易溶于水，且作为香料加入饮料中，最终产品不易出现沉淀现象。相对于传统溶剂法提取率低的问题，使用该方法制得的槐花最终出膏率可高达5.0％以上。