一種板栗苞聯產多酚、色素、單寧、原花青素及木粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物化工技術領域，涉及天然生物質資源綜合利用技術，特別涉及一種利用廢棄的板栗苞資源(含粟殼、粟衣)聯產多酚、色素、單寧、原花青素及木粉的新方法。
【背景技術】
[0002]板栗是殼斗科粟屬經濟喬木的果實，味美且富含對人體有益的營養成份及微量元素，是人們喜愛的堅果之一。我國板栗資源居世界首位，年產量已超過100萬噸，占世界總產量的75%以上，板栗苞是板栗的帶刺外殼，板栗殼是板栗的內層硬殼，板栗衣是板栗果仁的種皮，三種合計約占板栗總重的3/5以上，板栗采收季及加工時被視為廢棄物而拋于荒野，數量巨大，既污染環境又浪費資源。
[0003]板栗苞、殼、衣除木質纖維素等組份外，還富含天然多酚及棕色素、單寧酸、原花青素等多元酚類組織成份。植物多酚是廣泛存在于植物體內的次生代謝物，為天然多元酚結構，是植物生長和自身防御及種子保護等所需的重要物質，具有清除自由基、抗氧化衰老、抑菌消炎、促進生長和免疫調節等功效，提取后有極其寬廣的用途;植物色素是一種天然著色劑，具多酚的共同特性，可廣泛用于食品、藥品、保健品、化妝品、紡織品的染色;植物單寧除多酚共性外，尚有獨特的理化性質，可廣泛用于醫藥、食品、制革、日化、選礦、污水處理、尾氣處理等方面;原花青素具有很強的清除自由基和抗氧化生物活性，能改善心血管疾病，抗癌抗輻射抗病毒，有很好的醫療效果。隨著社會的進步，純天然多酚及色素、單寧、原花青素的用途越來越廣，需求量也越來越大，僅靠原有的植物資源明顯不足，因此對數量巨大的廢棄板栗苞、殼、衣資源(以下簡稱板栗苞)加以更深入廣泛的研究開發，相信我國將成為板栗苞新材料及其制品的首要產出大國。
[0004]傳統提取植物功效成份的方法，如浸漬法、滲漉法、蒸煮法等，目前仍在一定范圍內沿用，但存在溶劑用量大，生產周期長，收效低，有機溶劑殘留等問題，亟待改進提高;近些年來出現的超聲法、微波法、膜分離等新技術，在植物提取方面顯示出廣泛的應用前景和優越性，但大多屬實驗室階段，或只是在生產的某些環節點上有所試用，仍需大量的實踐積累，修驗提高，方能適應現代化生產的需要;另外如超臨界法效果較好，但存在設備投資大，運行成本高的缺點;酶解法收效高，但用時長，精準控制難，生產效率較低。
[0005]現今大部分進行植物功效成份提取的企業，都遭遇使用化學溶劑易造成環境污染和自身生產過程安全性低、以及提取后的大量植物殘渣處理難的問題，困擾著企業的發展及使用木質廢棄原料的積極性。隨著現代科技的進步，純粹以水為溶劑耦合其他手段，在水溶性溶質提取方面的收率及純度，已不亞于使用化學溶劑的收率及純度，而板栗苞中的多酚類產物恰是水溶性的，經水解提取后的產品及殘渣沒有化學殘留，屬安全生產過程;況且隨著純天然物質的用途不斷擴展，纖維質木粉的需求量也日益增大，如木塑地板、纖維板、雞蛋托、機制炭、紙質內包裝等均以木粉為主要原料，而經水提后的板栗苞殘渣，成了更為純凈的理想木質纖維材料，稍加干燥處理即成商品木粉。
[0006]從目前的專利及文獻報導來看，對于板栗苞的利用還停留在某些單一產品的開發層面，尚未形成真正意義上的綜合利用，現在每逢板栗采收季節，大量的板栗苞被拋于荒野，造成污染和浪費，因此，建立板栗苞資源清潔高效無污染的生態產業鏈，實現板栗苞資源最大化利用，利國利民，意義重大。
【發明內容】
[0007]本發明針對數量巨大的板栗苞資源被廢棄的現狀，整合多種植物提取方法的優點，提供了一種板栗苞聯產多酚、色素、單寧、原花青素及木粉的方法，其特征包括以下步驟。
[0008](I)將干燥板栗苞去雜粉碎至30?80目，按固液比1:10與PH值8?12的去離子水共入罐中，室溫攪拌浸提20?30分鐘。
[0009](2)之后在攪拌狀態下，用輻射功率密度50W/g的微波向罐內輻射，使罐內物料迅速升溫至55°C，保溫攪拌10?20分鐘后出罐固液分離。
[0010](3)濾渣重新入罐，按固液比1:8注入新的堿性去離子水，設定罐內溫度60°C，重復以上微波輻射升保溫及固液分離過程。
[0011](4)濾渣與又一批新的去離子水按1: 5第三次入罐，罐內溫度設定為65°C，再次重復以上微波輻射升保溫及固液分離過程。
[0012](5)該板栗苞經三次提取后，欲提成份基本提盡，殘渣經干燥處理成為商品木粉(夏季自然瞭曬，冬季烘干)。
[0013](6)合并上述三次的提取液，用平均孔徑Ium的陶瓷膜進行微濾澄清分離，以去除其中淀粉、蛋白質、果膠、油脂等懸浮物及各種微粒雜質。
[0014](7)將微濾澄清后的透過液用平均孔徑200nm的陶瓷膜進行超濾初提分離，截留液成為多酚溶液。
[0015](8)將超濾透過液用相對分子量范圍1200的卷式超濾膜進行脫色分離，其中的相對大分子成份被截留成為色素溶液，相對小分子成份透膜成為單寧溶液。
[0016](9)將上述多酚、色素、單寧三種溶液分別用相對分子量范圍500的卷式納濾膜進行濃縮分離，其中大量的溶劑裹同細微溶質透膜成為多酚、色素、單寧清液，而被濃縮的多酚、色素、單寧溶液的固含量均被提至8%左右，成為多酚、色素、單寧濃液。
[0017](10)合并上述三種清液，用相對分子量范圍200的卷式納濾膜進行提取分離，截留液成為低聚原花青素溶液，透過液經去離子處理，所得去離子水可繼續回用、循環浸提。
[0018](11)將上述多酚、色素、單寧濃液及原花青素溶液分別經減壓蒸發濃縮，使固含量進一步提至50%以上，再經干燥處理(噴霧或冷凍)，即得多酚、色素、單寧、原花青素干粉。
[0019]本方案以去離子水為溶劑，采用微波破壁，濾膜篩分，濃縮干燥的純物理提取方法，對板栗苞資源進行了多層次多產品的綜合開發利用，并以盡可能簡潔的生產工藝、盡可能簡約的設備投入，來實現生物量全利用和無污染安全生產，綜合效益大幅提升。
[0020]價廉易得的去離子水耦合生物堿，對板栗苞多酚的溶解率已不亞于有機溶劑;微波破壁省時節能效率高;數道膜裝置構成分子層面的分離提取機型，實行多品種一條線產出，減少、縮短了生產線，降低運行成本;減壓濃縮和冷凍或噴霧干燥，完整保留了提取產物的原有純天然結構和性能及功效。
[0021]現今，高品質的純天然多酚類產品多為國外所把持，價格居高不下，而國產品種多為低端產品，價位較低且生產成本偏高。究其原因，除工藝流程、生產設備低下外，綜合利用不足、產品單一、物耗高可能是更為現實的因素，且浪費資源易造成污染。生物量全利用可以增加品種、加大產出，形成高低檔產品全覆蓋，從而極大提高整體綜合經濟效益。
[0022]本方案中的多酚粗提物，是為確保色素的高品質而在較大質量分子段范圍內進行提取的，設定為低品位多酚產品。該多酚以低價位作為飼料添加劑，具有促進動物生長，抗菌消炎，提高免疫力，改善肉、蛋品質并利于保鮮等作用。特別是在規模化畜禽養殖中，濫用抗生素不僅造成動物體內的殘留和毒素蓄積、致病菌產生耐藥性、動物免疫力下降，甚至嚴重威脅到人體健康。迄今實踐證明，植物多酚沒有殘留和毒副作用及不產生耐藥性現象，是抗生素理想的替代品，因此多酚作為飼料添加劑應是行業發展的趨勢。本方案中由于進行了多酚的適當提取，從而確保了色素在較適宜段分子量范圍內進行提取，由此該色素是高品質的。同理，色素下段位的單寧也是在較適宜的分子量范圍內進行提取的，也是高品質的。而最后段的小分子成份活性最強，歸入單寧之中作用不大且有拖累品質之嫌，但棄之可惜，按其本來面目獨自提為原花青素，成就了高品質高價位產品。經上述水解提取后的板栗苞殘渣，木質素及次生物大為減少，纖維素含量得到提高且較為疏松，屬高質量木粉。可見，運用本方案可以實現廢棄板栗苞資源全生物量綜合利用，是一種生態模式的現代化工業生產。
[0023]本方案相較于已有的化學提取方法，有以下有益效果。
[0024]1，去離子水價廉易得易回用，降低了生產成本，生產過程安全無隱患，對環境無污染，所得產品無任何化學殘留和毒害，屬純天然產品。
[0025]2，工藝流程短而精，生產設備投入小，運行和維護費用少，并有效縮短了提取的時間，減少了溶劑的用量，節能降耗成本低。
[0026]3，廢棄板栗苞資源的全部生物量轉化為多個產品，綜合利用率高，整體效益高。
【具體實施方式】