(一)本發(fā)明涉及一種南瓜皮綜合利用方法及用于減肥與抗結(jié)腸炎的南瓜皮色素與膳食纖維。

背景技術(shù)：

0、(二)背景技術(shù)

1、南瓜是葫蘆科、南瓜屬(cucurbita?moschata)一年生蔓性草本植物，依性狀種類不同，其栽培種屬常分為三大類：中國(guó)南瓜(c.moschata?duch)，印度南瓜(c.maxima?duch)和美洲南瓜(c.pepo?l.)。南瓜在世界各地都有種植，其栽培面積以亞洲最多，其次為歐洲和南美洲。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(fao-stat)數(shù)據(jù)，2021年全球南瓜總產(chǎn)量為2378.39萬(wàn)t，我國(guó)南瓜產(chǎn)量738.76萬(wàn)t，占世界當(dāng)年總產(chǎn)量的31.06％，居世界第一，可利用資源非常豐富。

2、南瓜果肉是用于加工和消費(fèi)的主要原料，而占南瓜重量18～21％的南瓜皮由于不可食用，在加工過(guò)程中被作為加工廢棄物而被舍棄，不僅造成資源浪費(fèi)，還污染環(huán)境。為促進(jìn)南瓜皮渣的研究發(fā)展，亟需新型綠色對(duì)南瓜皮渣進(jìn)行綜合利用的方法。南瓜皮中富含果膠、可溶性糖、纖維素、類胡蘿卜素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。據(jù)報(bào)道，100g南瓜皮粉中含有42.09g膳食纖維(df)，主要為粗纖維，結(jié)合水力、膨脹力等理化特性不佳，而傳統(tǒng)酸法或堿法改性膳食纖維，往往存在環(huán)境污染、工序復(fù)雜等弊端，急需綠色改性技術(shù)。

3、此外，南瓜皮中還含有多種天然抗氧化劑類胡蘿卜素，包括α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、葉黃素、β-隱黃素等，可以作為va的前體，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。因此，如何提高南瓜皮色素的溶出量、優(yōu)化南瓜皮色素的提取工藝及并探索其生物活性，是亟待解決的問(wèn)題。目前已有南瓜果肉色素提取以及穩(wěn)定性方面的研究報(bào)道，并逐漸開(kāi)展南瓜果肉色素分離純化及抗氧化性方面的研究。但南瓜皮中含有蠟質(zhì)成分及不溶性粗纖維，適用于果肉色素的提取方式不一定適合果皮色素。將南瓜加工副產(chǎn)品——南瓜皮回收利用，不僅解決污染及浪費(fèi)問(wèn)題，還能提高南瓜的綜合開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。

4、炎癥性腸病(ibd)是一種慢性、易復(fù)發(fā)的非特異性炎性疾病，包括潰瘍性結(jié)腸炎與克羅恩病。潰瘍性結(jié)腸炎是一種慢性炎癥疾病，主要癥狀有腹痛、血性腹瀉、血便等。nature子刊報(bào)道抗氧化劑能減輕ibd患者的氧化dna損傷。c.elegans是一種在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的模式生物，具有生命周期短、繁殖能力強(qiáng)、全基因組已知以及飼喂簡(jiǎn)單等等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)際上公認(rèn)在抗氧化、抗衰老等領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)的模式生物。icr小鼠源自瑞士白化小鼠，是1926年洛克菲勒研究所從洛桑引進(jìn)的雄性與雌性白化的非近交小鼠。這些小鼠的后代分布在全球，1948年，美國(guó)癌癥研究所建立了ha/icr品系。因其性格溫順、繁殖性能高、生長(zhǎng)快、對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性較好而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究，是國(guó)際通用的封閉群小鼠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、(三)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明目的是提供一種南瓜皮綜合利用方法及功能性色素與膳食纖維，以南瓜皮為原料，在真空冷凍干燥與粉碎處理基礎(chǔ)上，采用超聲輔助酶法對(duì)南瓜皮進(jìn)行預(yù)處理，再利用超聲輔助天然酸-醇雙相萃取工藝制備功能性色素，萃取色素后的濾渣進(jìn)行綠色改性處理得到膳食纖維，不僅提高了南瓜皮色素提取得率，解決了常規(guī)溶劑提取的殘留問(wèn)題，而且所得南瓜皮色素具有抗氧化應(yīng)激、熱應(yīng)激的活性，同時(shí)還具有減肥與抗小鼠結(jié)腸炎的能力；所得膳食纖維的膨脹力、結(jié)合水力、膽酸鈉吸附能力等理化特性有明顯提高，能夠用于制備焙烤食品，實(shí)現(xiàn)南瓜皮加工的新利用。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供一種南瓜皮綜合利用方法，所述方法包括如下步驟：

4、(1)將南瓜皮粉加入去離子水中形成料漿，加入果膠酶，混勻，在40～60℃、ph3.0-4.0(1m鹽酸調(diào)ph)、150-240w條件下超聲輔助酶解處理40～60min后，煮沸100s，冷卻后調(diào)ph至中性(優(yōu)選用1m的naoh水溶液調(diào)節(jié))，真空冷凍干燥，得到酶解混合物；

5、(2)步驟(1)酶解混合物中，加入含體積濃度20-80％乙醇的天然酸，在40-60℃、180-300w條件下超聲輔助提取50～90min，離心(8000rpm，30min)，得到上清液和濾渣，上清液濃縮至原體積的3/5，得到南瓜皮色素；所述天然酸是將正辛酸與正癸酸混合，在60℃加熱20～30min(優(yōu)選25min)后制成，所述正辛酸與正癸酸摩爾比為2-3:1，優(yōu)選2.6:1；

6、(3)取步驟(2)濾渣，于60℃熱風(fēng)烘干后粉碎過(guò)150-200目篩，以質(zhì)量濃度0.5-2％的雙氧水為綠色改性劑，采用超聲破壁機(jī)破壁改性處理180-720s，離心(優(yōu)選8000rpm離心15min)，料渣用去離子水沖洗3次后60℃熱風(fēng)烘干，粉碎過(guò)篩，得到南瓜皮膳食纖維。

7、進(jìn)一步，步驟(1)果膠酶的活力為3萬(wàn)u/g，可常規(guī)商購(gòu)獲得，果膠酶用量以南瓜皮粉質(zhì)量計(jì)為0.9％-1.5％(優(yōu)選0.9％)。

8、進(jìn)一步，步驟(1)去離子水體積用量以南瓜皮粉重量計(jì)為20-30ml/g，優(yōu)選25ml/g。

9、進(jìn)一步，步驟(1)中超聲輔助酶解條件為：超聲功率150w、溫度55℃，超聲處理53min。

10、進(jìn)一步，步驟(1)中真空冷凍干燥方法為：初始溫度為-30℃，當(dāng)真空度為80pa時(shí)開(kāi)始加熱，加熱至-20℃時(shí)保持1h，然后溫度每升高10℃保持1h，一直升溫至20℃，保持24h以上至樣品含水量在8％以下。

11、進(jìn)一步，步驟(1)南瓜皮粉按如下步驟制備：黃狼南瓜洗凈，削皮，南瓜皮切絲后，置于真空冷凍干燥機(jī)中，初始溫度為-30℃，當(dāng)真空度為80pa時(shí)開(kāi)始加熱，加熱至-20℃時(shí)保持1h，然后溫度每升高10℃保持1h，一直升溫至20℃，保持24h至含水量在8％以下，粉碎后過(guò)200目篩，獲得南瓜皮粉。

12、進(jìn)一步，步驟(2)含體積濃度20-80％乙醇的天然酸體積用量以酶解混合物質(zhì)量計(jì)為10-50ml/g，優(yōu)選30ml/g。

13、進(jìn)一步，步驟(2)中超聲輔助提取條件優(yōu)選為：超聲功率180w、溫度50℃，超聲時(shí)間64min。

14、進(jìn)一步，步驟(3)中所述雙氧水體積用量以南瓜皮粉質(zhì)量計(jì)為20-50ml/g，優(yōu)選30ml/g。

15、進(jìn)一步，步驟(3)中雙氧水濃度1.46％，改性處理368s。

16、進(jìn)一步，步驟(3)粉碎過(guò)篩是指過(guò)300目、200目、150目和100目篩，分別得到>300目、200-300目、150-200目與100-150目的不同粒度的南瓜皮膳食纖維。

17、本發(fā)明還提供一種所述方法制備的南瓜皮色素在制備抗氧化應(yīng)激或熱應(yīng)激制劑中的應(yīng)用，所述制劑為秀麗隱桿線蟲(chóng)抗氧化應(yīng)激或熱應(yīng)激的制劑。

18、本發(fā)明南瓜皮色素作為天然功能色素，能夠用于抗秀麗隱桿線蟲(chóng)(c.elegans)氧化應(yīng)激與熱應(yīng)激；所述氧化應(yīng)激指顯著延長(zhǎng)過(guò)氧化氫(200μl,4mm)應(yīng)激環(huán)境下c.elegans的存活率，所述的抗熱應(yīng)激指顯著延長(zhǎng)35℃熱應(yīng)激環(huán)境下c.elegans的存活率。

19、本發(fā)明還提供一種所述方法制備的南瓜皮色素在制備抗結(jié)腸炎制劑中的應(yīng)用，所述制劑能使硫酸葡聚糖鈉鹽(dss)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠抗氧化物酶sod的活力顯著增強(qiáng)，小鼠結(jié)腸組織中炎癥因子tnf-α與il-6水平顯著降低。

20、本發(fā)明還提供一種方法制備的南瓜皮色素在制備減肥藥物中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明還提供一種所述方法制備的功能性的南瓜皮色素，所述功能性是指所述南瓜皮色素具有抗氧化應(yīng)激活性、抗結(jié)腸炎活性、降低體重的能力。

22、本發(fā)明還提供一種所述方法制備的南瓜皮膳食纖維，所述南瓜膳食纖維能夠用于制備焙烤食品。

23、本發(fā)明以南瓜皮為原料，經(jīng)真空冷凍干燥與粉碎處理后，采用超聲輔助果膠酶預(yù)處理后，通過(guò)特定提取劑結(jié)合優(yōu)化的超聲提取參數(shù)，對(duì)南瓜皮色素進(jìn)行提取。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)在于，原料南瓜皮的真空冷凍干燥處理，可以避免高溫烘干過(guò)程中的溫度對(duì)南瓜皮色素的破壞，提高生物活性；低溫超聲協(xié)同果膠酶的前處理工藝，可以使南瓜皮中粗纖維與蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，有助于細(xì)胞內(nèi)的色素溶出；超聲輔助特殊提取劑的提取工藝，可以使南瓜皮中的色素充分有效溶出，且充分保持其功能活性，包括抗氧化應(yīng)激、熱應(yīng)激能力、抗結(jié)腸炎活性與減肥活性。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：

25、1、超聲輔助果膠酶預(yù)處理有助于提高南瓜皮色素提取率。針對(duì)南瓜皮中不溶性纖維質(zhì)含量高且蠟質(zhì)表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，超聲輔助果膠酶的預(yù)處理能使原料同時(shí)受到酶的高效酶解作用以及超聲的空化作用與機(jī)械作用，改善南瓜皮堅(jiān)韌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使南瓜皮原料形成疏松多孔的狀態(tài)，有利于下一步提取時(shí)色素的有效溶出，避免南瓜皮色素結(jié)構(gòu)與活性的破壞；同時(shí)超聲輔助酶法處理確保后續(xù)制備的產(chǎn)品無(wú)異味、感官性狀好。

26、2、超聲輔助果膠酶預(yù)處理與天然酸-醇雙相體系提取工藝顯著提高了南瓜皮色素提取得率。本發(fā)明在超聲輔助果膠酶預(yù)處理之后，采用天然酸-醇雙相體系結(jié)合超聲的提取工藝，具有綠色天然、低成本、低毒性、易制備等優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)破壞南瓜皮色素的活性，可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)對(duì)熱不穩(wěn)定色素的高效提取，可使南瓜皮色素的提取得率達(dá)4mg/g以上。南瓜皮色素提取得率比傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥預(yù)處理提高了20.94％，比南瓜皮粗粉提取的南瓜皮色素提高了45.97％，比不經(jīng)超聲輔助酶法預(yù)處理得到的果皮色素提高了32.71％，比不經(jīng)超聲輔助預(yù)處理得到的果皮色素提高了30.71％，比不經(jīng)酶法預(yù)處理得到的南瓜皮色素提高了36.90％；比乙醇、丙酮、甲醇、正丁醇、異丙醇、乙酸乙酯與正已烷提取分別提高了14.45％、52.10％、65.65％、110.49％、101.39％、47.75％與98.81％。該工藝條件溫和，綠色環(huán)保，符合保健食品的生產(chǎn)要求。

27、3、本發(fā)明方法提取的南瓜皮色素具有抗氧化應(yīng)激、抗熱應(yīng)激能力，能顯著延長(zhǎng)35℃熱應(yīng)激狀態(tài)下c.elegans的存活率，平均存活率達(dá)73％(陰性對(duì)照組僅為45％)，增加62.22％(p<0.05)。顯著延長(zhǎng)過(guò)氧化氫(h2o2)氧化應(yīng)激下c.elegans的生長(zhǎng)曲線右移，且taver延長(zhǎng)至169.3min以上。

28、4、本發(fā)明方法提取的南瓜皮色素具有減肥功能。與模型組比較，南瓜皮色素使小鼠體重顯著下降22.41％(p<0.05)。

29、5、本發(fā)明方法提取的南瓜皮色素具有抗結(jié)腸炎活性。南瓜皮色素顯著增強(qiáng)dss誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠肝臟抗氧化物酶sod活力，顯著降低小鼠結(jié)腸組織中炎癥因子tnf-α與il-6水平，能使dss誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠肝臟抗氧化物酶sod活力增強(qiáng)114.81％(p<0.05)，小鼠結(jié)腸組織中炎癥因子tnf-α與il-6水平分別顯著降低116.29％與121.2％(p<0.05)。

30、6、本發(fā)明超聲破壁輔助雙氧水綠色改性南瓜皮渣得到的膳食纖維，無(wú)異味、感官性狀好，無(wú)需脫色等后處理，掃描電子顯微鏡(sem)下改性膳食纖維細(xì)胞壁形成疏松多孔的狀態(tài)，有利于結(jié)合水力、膨脹力及吸附能力的增強(qiáng)；改性操作在中性條件下進(jìn)行，沒(méi)有酸堿等化學(xué)試劑的引入。改性操作中所使用的雙氧水濃度低，操作結(jié)束后易分解成水與氧氣，在整個(gè)單元操作過(guò)程中不會(huì)留下任何殘留物。

31、本發(fā)明方法得到的南瓜皮df膨脹力與結(jié)合水力，比南瓜皮粗粉得到的df分別提高了354.70％與211.40％，比不經(jīng)超聲輔助酶法預(yù)處理得到的df分別提高了25.77％與3.03％，比不經(jīng)超聲輔助預(yù)處理得到的df分別提高了16.16％與17.36％，不經(jīng)酶法預(yù)處理得到的df分別提高了28.50％與27.93％。

32、7、本發(fā)明南瓜皮色素綜合利用方法，整個(gè)操作過(guò)程不引入雜質(zhì)、無(wú)污染、對(duì)設(shè)備要求低且能耗少，工藝條件溫和，綠色環(huán)保，符合保健食品的生產(chǎn)要求。