專利名稱：香蕉莖桿的綜合利用方法
技術領域：
本發明涉及一種植物莖桿的利用技術，特別是香蕉莖桿綜合利用并進行深加工的 方法。
背景技術：
我國南方是香蕉原產地之一，香蕉主要分布在廣東、廣西、海南、福建、云南及臺灣 等省(區)。2008年，我國香蕉種植面積505. 29萬畝，總產量804. 51萬噸；2009年，估計 香蕉的產量廣東約350萬噸，廣西約210萬噸，海南約170萬噸。每年香蕉果實采收后，大量的香蕉莖桿便成為廢棄物堆在田間地頭，其數量可觀， 體積龐大，收果后的果柄堆放在路邊，日曬雨淋臭味沖天。由于含水量大，腐爛周期較長，不 僅占土地又招蟲害，土壤環境受到了嚴重的污染，有的還污染了河流和地下水，該問題已引 起政府部門的高度重視，已經到了非解決不可的地步，但由于技術問題遲遲未能有效推進。以廣西南寧市為例，2009年香蕉種植面積有30萬畝，按每畝種植香蕉果苗130株 計，每株莖桿40Kg，果柄2Kg，則130株X42KgX30萬畝=1638000(噸)。也就是說一年就 有一百六十三萬八千噸的香蕉莖桿被當作廢棄物任其在田間地頭腐爛，這實在是一個驚人 的數字。香蕉莖桿纖維較長，可以作為造紙原料，1638000噸香蕉莖桿磨成紙漿得率為10% 就是163800噸〔絕干紙槳〕，每噸紙漿按市場價為3000元，163800噸X 3000元=4. 914億 元；而香蕉莖桿汁液有90%，其中含有大量的單寧，隨意排放，會污染土壤，若能充分開發 利用香蕉莖桿的纖維和香蕉莖桿汁液中的單寧，變廢為寶，既提高香蕉生產的綜合效益又 起到凈化環境的作用。香蕉莖桿汁液除了大量水分，還含有氨基酸、維生素和部分植物蛋白，其中的單寧 十分豐富，大約含1 % -3%。單寧，也稱單寧酸、鞣質，是一種存在于植物中水溶性多酚類物 質的活性成份，鞣質是植物的次生代謝產物，屬于天然有機化合物，廣泛存在于植物、水果 和蔬菜中，大約70%天然植物中均含有鞣質。多年來，鞣質活性成分在醫藥領域被認為僅有 收斂及蛋白質凝固作用，臨床上用于各種止血，止瀉及抗菌抗病毒。近年應用新技術、新方 法對植物中鞣質的研究取得重大進展，除發現其有抗菌、抗炎、止血藥理活性外，還發現具 有抗突變、抗脂質過氧化、清除自由基、抗腫瘤與抗艾滋病等多種藥理活性。尤其在抗腫瘤 治療中顯示出了誘人的前景。根據文獻檢索，對香蕉莖桿汁液中單寧的提取，目前尚未見有工業化的提取方法。 主要是香蕉莖桿汁液單獨開發并不經濟，費工費力，并且莖桿榨汁液的褐變問題未能有效 解決，影響了香蕉單寧的利用價值。
發明內容
本發明的目的在于提供一種香蕉莖桿汁原液的工業化提取方法，該汁液主要含有 植物鞣質活性成份，具有穩定性高、不變色，可用于后續香蕉單寧精制及相關抗菌產品的制 備。
本發明的另一個目的在于解決香蕉莖桿廢棄物的腐爛污染土壤的難題，既得到有 用的產品，又保護了環境。本發明的目的還在于提供香蕉莖桿的綜合利用問題，在提取原液的同時，莖桿渣 還可以得到作為造紙原料的香蕉莖桿纖維。本發明技術方案如下將收獲以后的香蕉莖桿進行處理，包括清洗，破片，篩選，浸泡，壓榨，過濾，調配， 均質等步驟，得到香蕉莖桿汁原液，灌裝，或者直接將香蕉莖桿汁原液濃縮，精制提取鞣質 活性成份或制備相關抗菌產品。具體工藝過程如下1.清洗去除腐爛莖桿部位，用清潔水洗滌掉沾染的塵土和其它污垢。2.破片和篩選用破片機裁成一定規格的莖桿葉片，篩選中內層淺白色桿片。3.浸泡浸泡是將篩選中內層淺白色桿片加水浸泡，由于鞣質活性成份在空氣中容易氧 化變質，所以我們在浸泡過程加入鞣質活性保護劑。鞣質活性保護劑占汁液的重量為 0. 1% -2%。保護劑的成分的重量份數如下山梨酸鉀 10-15份；海藻糖 75-80份；食品乳化劑5-15份。保護劑中，食品乳化劑為月桂酸單甘油酯(GML)，蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、 月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油酯等其中一種或其復配品。浸泡過程用無機酸或有機酸調節pH:3. 5-4.0，浸泡過程溫度15_35°C，時間 0. 5-8小時。其中酸為無機酸硫酸、鹽酸、磷酸，或有機酸，如檸檬酸、醋酸、山梨酸中任一種 或其復配物。4.壓榨用壓榨機榨出香蕉莖桿汁液，一般采用甘蔗壓榨機效果最好。5.過濾過濾除去顆粒懸浮物、沉淀物。6.調配再次在榨汁中加入0. 1 % -1 %鞣質活性保護劑，原液pH調節到3. 0-4. 5。7.均質用高速均質機或超聲波乳化。8.灌裝用塑料桶灌裝、密封備后續加工。9、壓榨機榨出香蕉莖桿汁液以后，莖桿渣經過清潔制漿技術處理，得到造紙用纖 維。由于香蕉莖桿汁液鞣質活性成份在空氣中容易氧化變質(褐變)，所以我們加入
4鞣質活性保護劑，效果非常好，我們闡述其原理如下植物的鞣質活性成份褐變按其發生的機理分為酶促褐變(生化褐變)和非酶促褐 變(非生化褐變)兩大類。一、酶促褐變①概念酶促褐變發生在水果、蔬菜等新鮮植物性食物中。水果和蔬菜在采收后，當有機械 性損傷發生或處于異常環境時，果蔬中原有的氧化還原平衡被破壞，導致氧化產物積累，造 成果蔬變色，這類反應的速度非常快，一般需要和空氣接觸，由酶催化，因此稱為酶促褐變。②酶促褐變的機理催化酶促褐變的酶有酚酶、抗壞血酸氧化酶、過氧化物酶等。(1)酚酶植物體內的酚酶是一個寡聚體，可以催化兩類反應，一類是羥基化作 用，產生酚的鄰羥基；二是氧化作用，使鄰二酚氧化為醌，所以酚酶是一個多酶體系，一種是 酚氧化酶，又稱為甲酚酶，另一種是多酚氧化酶，又稱為兒茶酚酶。而被稱為酪氨酸氧化酶 的酚酶則同時能催化這兩類反應。不同的底物的酶促褐變的速度大不相同，鄰二酚>一元 酚>對位二酚> 間位二酚，間位二酚有一定的抗氧化作用，如愈創木酚。(2)抗壞血酸氧化酶。(3)過氧化物酶。二、非酶褐變① Mail lard 反應Maillard反應又稱為羰氨反應，指生物體系中含有氨基的化合物與含有羰基的化 合物之間發生反映而使產品顏色加深的反應。羰氨反應的過程復雜，可分為3個階段。(1)初始階段包括羰基縮合與分子重排，羰氨反應的第一步是含氨基的化合物 與含羰基的化合物之間縮合而形成SchifT并隨后環化成為N-葡萄糖基胺(①-③)，再經 Amadori分子重排生成果糖胺(④-⑦)，果糖胺進一步與一分子葡萄糖縮合生成雙果糖胺 (⑧)。(2)中間階段重排后地果糖胺進一步降解的過程。A果糖胺脫水生成羥甲基糠 醛，羥甲基糠醛積累后導致褐變(⑨-14) B果糖胺重排形成還原酮，還原酮不穩定，進一步 脫水后與氨類化合物縮合(15-18)。C氨基酸與二羰基化合物作用。(3)終止階段羥醛縮合與聚合形成褐色素。②焦糖化作用焦糖化作用是指在沒有含氨基化合物上午情況下將糖類物質加熱到起熔點以上 溫度，是其發焦變黑的現象。在高溫作用下糖類形成兩類物質，一類是糖的脫水產物，另一 類是糖的裂解產物，焦糖化作用有三個階段(1)從蔗糖熔融開始，有一段時間的起泡，蔗糖脫去一分子水形成異蔗糖酐，起泡 暫時停止，形成的產物無甜味有溫和的苦味；(2)繼續加熱，第二次起泡，持續時間更長，失水量約為9 %，形成焦糖酐，平均分 子式為C24H36018，熔點為138°C，有苦味；(3)焦糖酐進一步脫水生成焦糖烯，繼續加熱形成難溶性的深色物質焦糖素。焦糖 素有一定的等電點，PH3. 0-6. 9。
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③抗壞血酸褐變抗壞血酸氧化形成脫氫抗壞血酸，再水合形成2，3- 二酮古洛糖酸，脫水，脫羧后 形成糠醛，再形成褐色素。④非酶褐變對食品的影響(1)顏色；(2)營養價值氨基酸、蛋白質和抗壞血酸。本發明加入鞣質活性保護劑，可以同時抑制酶促褐變和非酶褐變，其原因是加入 的山梨酸鉀、海藻糖、食品乳化劑能夠很好地阻止酚酶、抗壞血酸氧化酶、過氧化物酶等酶 的反應，特別是海藻糖，根據文獻介紹，海藻糖(trehalose，相對分子質量Mr = 378)又稱酵 母糖，是由兩個葡萄糖分子經《，a-1，1_糖苷鍵構成的非還原性糖，廣泛存在于動植物體 和微生物體內，海藻糖不帶可游離的醛基，具有不同于其它雙糖的獨特的生物學特性.特 性非常穩定，能夠在高溫、高寒、干燥失水等惡劣的條件下在細胞表面形成特殊的保護膜， 有效保護生物分子結構不被破壞，從而維持生命體的生命過程和生物特征。許多外界惡劣 環境表現出的非凡抗逆耐受力的物種，都與它們體內存在的大量的海藻糖有直接的關系。 而蔗糖、葡萄糖等其他糖類不具備這一功能。海藻糖具有非還原性、保濕性、凍結和干燥抗 性、低甜度、優質甜味、防齲齒和低熱值等特性，使得它可以應用于食品工業和保健，是一種 優良的甜味劑和保健糖類。生物體內的海藻糖對生物體和生物大分子具有非特異性保護 作用。這種非特異性保護作用主要體現在當生物細胞處于饑餓、干燥、高溫、低溫冷凍、輻 射、高滲透壓及有毒試劑等各種脅迫環境時，細胞內海藻含量迅速上升，對多種生物大分子 保護，從而保護生命本身。真正使海藻糖身價百倍的主要原因是，研究表明體外海藻糖同樣 具有穩定生物膜和蛋白質結構的特性，有良好的非特異性的保護作用。近年來，海藻糖作為 生物活性物質的穩定劑和保護劑，在食品、保健品、化妝品、醫藥、分子生物學和農業等領域 已有了廣闊的應用。食品和保健品等都可以加入海藻糖保藏以保存其活性和提高貨架期。 過去，海藻糖的獲得是以海藻為原料，采用有機溶劑提取，或者采用超聲波提取、二氧化碳 臨界提取等方法得到，近年來，海藻糖已經可以從淀粉中經過微生物發酵取得。本發明選用 的海藻糖不需要經過處理，直接將食品級或醫藥級的海藻糖應用于鞣質活性保護劑即可。山梨酸鉀(化學名稱2，4-己二烯酸鉀)分子式C6H7K02)能有效地抑制霉菌，酵 母菌和好氧性細菌的活性，還能防止肉毒桿菌、葡萄球菌、沙門氏菌等有害微生物的生長和 繁殖，但對厭氧性芽孢菌與嗜酸乳桿菌等有益微生物幾乎無效，其抑止發育的作用比殺菌 作用更強，從而達到有效地延長食品的保存時間，并保持原有食品的風味。本發明的有益效果1、解決了香蕉果實采收后，大量的香蕉莖桿便成為廢棄物堆在田間地頭，日曬雨 淋臭味沖天，土壤、河流和地下水受到嚴重的污染的問題。2、回收了植物鞣質活性成份，可用于后續香蕉單寧精制及相關抗菌產品的制備。 特別是加入鞣質活性保護劑，可以同時抑制酶促褐變和非酶褐變，具有穩定性高、不變色。3、在提取原液的同時，莖桿渣還可以得到作為造紙原料的香蕉莖桿纖維，緩解了 目前我國需要大量砍伐木材，破壞自然生態的問題，一舉三得，利國利民。
具體實施例方式實施例一一、流程香蕉莖桿砍伐一清洗一破片一篩選一浸泡一壓榨一過濾一調配一均質一灌裝二、工藝條件1.清洗原料新砍莖桿500Kg(約10根)，去除腐爛莖桿部位，用清潔水洗滌掉沾染的塵 土和其它污垢。2.破片、篩選用破片機裁成一定規格的莖桿葉片。去皮去芯，篩選中內層淺白色桿片約300Kg。3.浸泡上述中內層淺白色桿片約300Kg，加入鞣質活性保護劑占汁液的重量為0. 5%。保護劑的成分的重量份數如下山梨酸鉀 10份；海藻糖 75份；食品乳化劑 12份。保護劑中，食品乳化劑為月桂酸單甘油酯(GML)，蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、 月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油酯等其中一種或其復配品。浸泡過程用硫酸調節pH 3. 5-4. 0，浸泡過程溫度15_35°C，時間0. 5小時。浴比1 15。4.壓榨用甘蔗壓榨機榨出香蕉莖桿汁液可得汁液250Kg。5.過濾用80目尼龍網過濾除去顆粒懸浮物、沉淀物。6.調配在榨汁中加入0. 6%鞣質活性保護劑，原液pH調節到3. 0。7.均質用高速均質機或超聲波乳化。8、壓榨機榨出香蕉莖桿汁液以后，莖桿渣經過清潔制漿技術處理，得到造紙用纖維。實施例二三、流程香蕉莖桿砍伐一清洗一破片一篩選一浸泡一壓榨一過濾一調配一均質一灌裝四、工藝條件1.清洗原料新砍莖桿lOOOKg (約20根)，去除腐爛莖桿部位，用清潔水洗滌掉沾染的塵 土和其它污垢。2.破片、篩選用破片機裁成一定規格的莖桿葉片。去皮去芯，篩選中內層淺白色桿片約600Kg。3.浸泡
上述中內層淺白色桿片約600Kg，加入鞣質活性保護劑占汁液的重量為0. 3%。保護劑的成分的重量份數如下山梨酸鉀 12份；海藻糖 78份；食品乳化劑 10份。保護劑中，食品乳化劑為月桂酸單甘油酯(GML)，蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、 月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油酯等其中一種或其復配品。浸泡過程用鹽酸調節pH 3. 5-4. 0，浸泡過程溫度15_35°C，時間5小時。浴比1 154.壓榨用甘蔗壓榨機榨出香蕉莖桿汁液可得汁液500Kg。5.過濾用80目尼龍網過濾除去顆粒懸浮物、沉淀物。6.調配在榨汁中加入0. 6%鞣質活性保護劑，原液pH調節到3. 0-4. 0。7.均質用高速均質機或超聲波乳化。8、壓榨機榨出香蕉莖桿汁液以后，莖桿渣經過清潔制漿技術處理，得到造紙用纖 維。實施例三五、流程香蕉莖桿砍伐一清洗一破片一篩選一浸泡一壓榨一過濾一調配一均質一灌裝六、工藝條件1.清洗原料新砍莖桿2000Kg (約40根)，去除腐爛莖桿部位，用清潔水洗滌掉沾染的塵 土和其它污垢。2.破片、篩選用破片機裁成一定規格的莖桿葉片。去皮去芯，篩選中內層淺白色桿片約1200Kg。3.浸泡上述中內層淺白色桿片約1200Kg，加入鞣質活性保護劑占汁液的重量為0. 2%。保護劑的成分的重量份數如下山梨酸鉀 15份；海藻糖80份；食品乳化劑 15份。保護劑中，食品乳化劑為月桂酸單甘油酯(GML)，蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、 月桂酸單甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、聚甘油酯等其中一種或其復配品。浸泡過程用檸檬酸調節pH 3. 5-4. 0，浸泡過程溫度15_35°C，時間8小時。浴比1 154.壓榨
用甘蔗壓榨機榨出香蕉莖桿汁液可得汁液lOOOKg。5.過濾用80目尼龍網過濾除去顆粒懸浮物、沉淀物。6.調配在榨汁中加入0. 3%鞣質活性保護劑，原液pH調節到3. 0-4. 0。7.均質用高速均質機或超聲波乳化。8、壓榨機榨出香蕉莖桿汁液以后，莖桿渣經過清潔制漿技術處理，得到造紙用纖 維。
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權利要求
一種香蕉莖桿的綜合利用方法，其特征在于將收獲以后的香蕉莖桿進行處理，包括清洗，破片，篩選，浸泡，壓榨，過濾，調配，均質的步驟，得到香蕉莖桿汁原液，灌裝，或者直接將香蕉莖桿汁原液濃縮，精制提取鞣質活性成份或制備相關抗菌產品；所述的清洗是去除腐爛莖桿部位，用清潔水洗滌掉沾染的塵土和其它污垢；所述的破片和篩選是用破片機裁成一定規格的莖桿葉片，篩選中內層淺白色桿片；所述的浸泡是將香蕉莖桿的內層淺白色桿片加入鞣質活性保護劑浸泡；所述的壓榨是用壓榨機榨出香蕉莖桿汁液；所述的過濾除去顆粒懸浮物、沉淀物；所述的調配是再次在榨汁中加入0.1％ 1％鞣質活性保護劑，原液pH調節到3.0 4.5；所述的均質是用高速均質機或超聲波乳化。
2.根據權利要求1所述的香蕉莖桿的綜合利用方法，其特征在于所述的鞣質活性保 護劑的成分的重量份數如下山梨酸鉀 10-15份；海藻糖 75-80份；食品乳化劑5-15份；浸泡過程用酸酸調節PH 3. 5-4. 0，浸泡過程溫度15-35°C，時間0. 5-8小時，鞣質活 性保護劑占香蕉莖桿汁液的重量為0. -2% ；
3.根據權利要求1所述的香蕉莖桿的綜合利用方法，其特征在于用壓榨機榨出香蕉 莖桿汁液以后，莖桿渣經過清潔制漿技術處理，得到造紙用纖維。
全文摘要
本發明提供一種香蕉莖桿的綜合利用方法，是將收獲以后的香蕉莖桿，先清洗，經破片，篩選，浸泡，壓榨，過濾，調配，均質，得到香蕉莖桿汁原液，灌裝，或者直接將香蕉莖桿汁原液濃縮，精制提取鞣質活性成份或制備相關抗菌產品。本發明回收了植物鞣質活性成份，解決了大量的香蕉莖桿便成為廢棄物堆在田間地頭污染的問題，香蕉莖桿纖維還可以作為造紙原料，一舉三得，利國利民。
文檔編號A61P35/00GK101897839SQ20101023149
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者丁紹敏, 劉永華, 毛鐘警, 蘇靖, 莫凱琳, 鄭文武, 鄭頌, 陸丹, 陳海紅, 韋忠定, 黃克 申請人:鄭文武