專利名稱：以芥菜籽為原料提取辣根素的方法
技術領域：
本發明涉及一種以芥菜籽為原料提取辣根素的方法。
背景技術：
異硫氰酸烯丙酯(AITC)是辣根素的主要成分，可以用作調味劑、倉儲防腐劑、殺 蟲劑、殺菌劑、精細化工中間體及醫療用品，在食品、化工、農藥和醫藥等行業有著廣泛應 用。目前制備異硫氰酸烯丙酯的方法主要有化學工業合成法和生物提取法。其中的生物提 取法隨著人們對食品安全，工業生產環境問題的日益重視，使得生物提取法有著不可取代 的地位。 異硫氰酸烯丙酯的生物提取法是以十字花科蕓薹屬芥菜籽、辣根和山崳菜 等植物為加工原料，原料中所含的硫代葡萄糖苷(Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶 (Myrosinase)催化下，水解產生異硫氰酸酯(ACTI)和葡萄糖(Glucose)，其中異硫氰酸烯 丙酯(AITC)被公認為芥末油、芥末醬、青芥辣和葉芥制品的主要呈味物質。天然芥末油因 其口感好，公認安全等優點，在人們的日常飲食生活中普遍使用。經文獻檢索，《食品與機 械》1990年第4期192-201 ;《中國調味品》1991年第4期251 ;《中國調味品》2008年第4 期20-24 ;專利CN1050896 ;CN02141664. 8等報道，辣根素植物的生物提取工藝主要有兩種 一種是采用蒸餾酒原理及設備，將芥末籽粉碎，炒拌，靜態蒸餾，取其精油，用植物油勾兌， 即得到成品。但是這種工藝具有能耗大，產率低，成本高，難以形成規模生產的缺點。另一 種是將芥末籽粉碎，經水發制，放在帶攪拌及冷凝器的不銹鋼反應釜中動態水蒸汽蒸餾，餾 出物用植物油萃取，精制后即為成品。這種方法生產異硫氰酸烯丙酯的過程耗時長，萃取率 低，產率也不高。
發明內容
本發明的目的在于提供一種易于操作，反應歷程短，萃取率高，產率高，綠色安全， 辣根素中異硫氰酸烯丙酯產品含量高的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法。
本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，包括如下步驟
A、準備原料芥菜籽，并將其粉碎； B、將粉碎后的芥菜籽加入反應釜中，用pH 4-6. 5、溫度30-80°C的酸性水 溶液浸泡粉碎后的芥菜籽l-4小時，采用現有技術將芥菜籽中所含的硫代葡萄糖苷 (Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶tyrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，其中水 溶液的酸性調節物為食用酸，芥菜籽與水的重量比為1 : 2-8，其水解方程式如下
3<formula>formula see original document page 4</formula> C、利用現有技術亞臨界水萃取法，在l-5Mpa、100-15(TC條件下，對反應釜中的物 質進行30-60min的萃取，然后分離反應釜中的物質，即得到含異硫氰酸烯丙酯的辣根素粗 產物。 本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其中所述步驟A中芥菜籽原料被粉 碎至20-40目，所述步驟B中浸泡芥菜籽的水為去離子水，食用酸為醋酸、乳酸、蘋果酸、檸 檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、延胡索酸或抗壞血酸，所述酸性水溶液浸泡粉碎后的芥菜籽1. 5-3 小時，酸性水溶液的溫度為40-6(TC，所述芥菜籽與水的重量比為l : 3-6;所述步驟C中通 過亞臨界水萃取法在1. 5-4Mpa、110-14(TC條件下，對反應釜中的物質進行35-60分鐘的萃 取。 本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其中所述步驟B中的酸性水溶液浸 泡粉碎后的芥菜籽1. 8-2. 5小時，酸性水溶液的溫度為45-55t:，所述芥菜籽與水的重量比 為l : 3. 5-5 ;所述步驟C中通過亞臨界水萃取法在1.8-3Mpa、115-13(TC條件下，對反應釜 中的物質進行38-50分鐘的萃取。 本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其中所述步驟B中的所述酸性水 溶液浸泡粉碎后的芥菜籽2小時，酸性水溶液的溫度為5(TC，所述芥菜籽與水的重量比為 1 : 4 ;所述步驟C中通過亞臨界水萃取法在2Mpa、12(TC條件下，對反應釜中的物質進行40 分鐘的萃取。 本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其采用獨特的工藝步驟，以十字花 科蕓薹屬芥菜籽為加工原料，先將原料粉碎后用水浸泡，然后通過亞臨界水萃取法快速、有 效地得到辣根素粗品。由于亞臨界水萃取技術是一種較新的不使用或少使用有機溶劑的綠 色萃取技術，當水處于亞臨界狀態時，對中極性和非極性有機物具有一定的溶解能力，通過 對亞臨界水溫度和壓力的控制，可以改變水的極性、表面張力和黏度，使得亞臨界水對有機 物的溶解能力大大增加，進而大大提高其萃取效率，辣根素中異硫氰酸烯丙酯產品含量高。 與現有技術相比，本發明的方法工藝路線簡單，工藝條件合理，反應操作簡單安全，反應時 間短，溶劑損耗小，工藝成本低、收率高，生產所用萃取劑為水，綠色經濟，生產和使用過程 均符合國家安全食品生產的要求，符合當前綠色食品產業發展趨勢，使其具備良好的工業 化前景，具有較大的實施價值和社會經濟效益。因此，本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素 的方法具有突出的實質性特點和顯著的進步。 下面對本發明以芥菜籽為原料提取辣根素的方法作進一步說明。
具體實施方式
實施例1 本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，包括如下步驟
A、準備原料芥菜籽，并將其粉碎至20-40目；
~ Glucose
/
R~C
、N — OSCN-
4
B、將粉碎后的芥菜籽加入反應釜中，用pH 4-6. 5、溫度30-8(TC的酸性水溶 液浸泡粉碎后的芥菜籽1-4小時，其中最佳值為酸性水溶液的溫度為50°C，浸泡2小 時，浸泡芥菜籽的水為最好是去離子水，采用現有技術將芥菜籽中所含的硫代葡萄糖苷 (Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶tyrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，其中水 溶液的酸性調節物為醋酸或乳酸或蘋果酸或檸檬酸或葡萄糖酸或酒石酸或延胡索酸或抗
壞血酸，芥菜籽與水的重量比為i : 2或i : 2.5或i : 3或i : 3.5或i : 4或i : 4.5或
6. 5或1 : 7或1
i : 5或i : 5.5或i : 6或i :
其水解方程式如下
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C、利用現有技術亞臨界水萃取法，在l-5Mpa、100-15(TC條件下，對反應釜中的物 質進行30-60min的萃取，其中最佳值為在2Mpa、 12(TC條件下，對反應釜中的物質進行40分 鐘的萃取，然后分離反應釜中的物質，即得到含異硫氰酸烯丙酯的辣根素粗產物，產物中異 硫氰酸烯丙酯含量為66. 5%，產油率為2. 3%。
實施例2 以芥菜籽為加工原料，先將芥菜籽粉碎成20-40目，然后加入反應釜，再加入去 離子水，芥菜籽與去離子水的重量比為1 : 6，用醋酸調節去離子水的酸堿度為pH4.5， 并使水的溫度為40°C，用該水溶液浸泡芥菜籽3小時，使芥菜籽中所含的硫代葡萄糖苷 (Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶tyrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，然后通 過亞臨界水萃取法在1Mpa、10(TC條件下萃取反應釜中產物50分鐘，再分離反應釜中產物， 可得到辣根素粗品，經檢測產物中異硫氰酸烯丙酯含量為68. 6%，產油率為1. 9%。
實施例3 以芥菜籽為加工原料，先將芥菜籽粉碎成20-40目，然后加入反應釜，再加入去 離子水，芥菜籽與去離子水的重量比為1 : 4，用檸檬酸調節去離子水的酸堿度為pH5， 并使水的溫度為5(TC，用該水溶液浸泡芥菜籽2小時，使原料中所含的硫代葡萄糖苷 (Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶(Myrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，然后通 過亞臨界水萃取法在2Mpa、12(TC條件下萃取反應釜中產物40分鐘，再分離反應釜中產物， 可得到辣根素粗品，經檢測產物中異硫氰酸烯丙酯含量為68. 2%，產油率為2. 2%。
實施例4 以芥菜籽為加工原料，先將原料粉碎成20-40目，然后加入反應釜，再加入去 離子水，芥菜籽與去離子水的重量比為1 : 2，用醋酸調節去離子水的酸堿度為pH6， 并使水的溫度為7(TC，用該水溶液浸泡芥菜籽1小時，使原料中所含的硫代葡萄糖苷 (Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶tyrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，然后通 過亞臨界水萃取法在5Mpa、15(TC條件下萃取反應釜中產物30分鐘，再分離反應釜中產物， 可得到辣根素粗品，經檢測產物中異硫氰酸烯丙酯含量為66. 5%，產油率為2. 3%。
實施例5 以芥菜籽為加工原料，先將原料粉碎成20-40目，然后加入反應釜，再加入去 離子水，芥菜籽與去離子水的重量比為1 : 8，用檸檬酸調節去離子水的酸堿度為pH4， 并使水的溫度為6(TC，用該水溶液浸泡芥菜籽4小時，使原料中所含的硫代葡萄糖苷 (Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶tyrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，然后通 過亞臨界水萃取法在3Mpa、14(TC條件下萃取反應釜中產物30分鐘，再分離反應釜中產物， 可得到辣根素粗品，經檢測產物中異硫氰酸烯丙酯含量為69. 5%，產油率為2. 2%。
本發明芥菜籽為加工原料，先將原料粉碎20-40目后，用水發制水解，然后通過亞 臨界水萃取法快速、得到含有異硫氰酸烯丙酯為主要成分的辣根素粗品。其中采用亞臨界 水萃取技術，以處于亞臨界狀態的水為萃取劑，可提高辣根素的萃取效率，符合當前綠色食 品產業發展趨勢，使其具備良好的工業化前景。與現有技術相比，本發明工藝路線簡單，工 藝條件合理，生產所用萃取劑為水，綠色經濟，生產和使用過程均符合國家安全食品生產的 要求。反應操作簡單安全，反應時間短，溶劑損耗小，工藝成本低、收率高，具有較大的實施 價值和社會經濟效益。 上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范 圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明技術方 案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其特征在于包括如下步驟A、準備原料芥菜籽，并將其粉碎；B、將粉碎后的芥菜籽加入反應釜中，用pH 4-6.5、溫度30-80℃的酸性水溶液浸泡粉碎后的芥菜籽1-4小時，采用現有技術將芥菜籽中所含的硫代葡萄糖苷(Thioglucosides)在硫代葡萄糖酶(Myrosinase)催化下水解為異硫氰酸烯丙酯，其中水溶液的酸性調節物為食用酸，芥菜籽與水的重量比為1∶2-8；C、利用現有技術亞臨界水萃取法，在1-5Mpa、100-150℃條件下，對反應釜中的物質進行30-60min的萃取，然后分離反應釜中的物質，即得到含異硫氰酸烯丙酯的辣根素粗產物。
2. 根據權利要求1所述的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其特征在于所述步驟 A中芥菜籽原料被粉碎至20-40目，所述步驟B中浸泡芥菜籽的水為去離子水，食用酸為 醋酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、延胡索酸或抗壞血酸，所述酸性水溶液浸泡 粉碎后的芥菜籽1. 5-3小時，酸性水溶液的溫度為40-6(TC，所述芥菜籽與水的重量比為 1 : 3-6;所述步驟C中通過亞臨界水萃取法在1.5-4Mpa、110-14(TC條件下，對反應釜中的 物質進行35-60分鐘的萃取。
3. 根據權利要求2所述的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其特征在于所述步 驟B中的酸性水溶液浸泡粉碎后的芥菜籽1. 8-2. 5小時，酸性水溶液的溫度為45-55°C， 所述芥菜籽與水的重量比為1 : 3. 5-5 ;所述步驟C中通過亞臨界水萃取法在1. 8-3Mpa、 115-13(TC條件下，對反應釜中的物質進行38-50分鐘的萃取。
4. 根據權利要求3所述的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，其特征在于所述步驟 B中的所述酸性水溶液浸泡粉碎后的芥菜籽2小時，酸性水溶液的溫度為50°C ，所述芥菜籽 與水的重量比為l : 4 ;所述步驟C中通過亞臨界水萃取法在2Mpa、12(TC條件下，對反應釜 中的物質進行40分鐘的萃取。
全文摘要
本發明的以芥菜籽為原料提取辣根素的方法，以十字花科蕓薹屬芥菜籽為加工原料，先將原料粉碎后用水浸泡，然后通過亞臨界水萃取法快速、有效地得到辣根素粗品。由于亞臨界水萃取技術是一種較新的不使用或少使用有機溶劑的綠色萃取技術，當水處于亞臨界狀態時，對中極性和非極性有機物具有一定的溶解能力，通過對亞臨界水溫度和壓力的控制，可以改變水的極性、表面張力和黏度，使得亞臨界水對有機物的溶解能力大大增加，進而大大提高其萃取效率，辣根素中異硫氰酸烯丙酯產品含量高。與現有技術相比，本發明的方法工藝路線簡單，工藝條件合理，反應操作簡單安全，反應時間短，溶劑損耗小，工藝成本低，具有較大的實施價值和社會經濟效益。
文檔編號C12P11/00GK101768611SQ20091024462
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者劉西莉, 劉鵬飛, 盧志軍, 曹永松, 李健強, 石尚柏, 羅來鑫, 鄭建秋, 鄭煒, 鄭翔 申請人:北京農鷹現代農業技術研究院;中國農業大學;北京市大興現代農業技術創新服務中心