CN101029320B - 纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法 - Google Patents

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Abstract

纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法，包括如下步骤：将大豆豆粕粉碎，过筛；称取一定量的豆粕，加入5％的纤维素酶和4-5倍重的水，混合均匀；用HCL调节pH值至4.0-5.0，恒温40-50℃，30-50分钟；用NaOH调节pH值至6.8-7.5；再加入10-15倍的85％酒精，混合均匀；20-25℃条件下恒温，30-50分钟；采用超声波发生器处理6-8分钟，其功率为800-1000W，频率为20-25KHz，超声波强度为2-5W/cm2，作用于混合料液；最后将上述处理后的提取液过滤、并经负压蒸发即可得到异黄酮粗品。本发明方法大大缩短提取时间，减少能耗，降低污染，提高豆粕异黄酮提取率，保证异黄酮生物活性。

Description

纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法
技术领域
本发明涉及从大豆豆粕中分离并提取异黄酮的方法，具体涉及一种用纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法，属于生物工程技术领域。
背景技术
大豆异黄酮是一类重要的生理活性物质，在豆粕中含量较高。据国内外病理学、免疫学、动物体内外实验证明，大豆异黄酮具有抗癌、防骨质疏松、改善妇女更年期症状、防止心血管疾病、防止脂质过氧化、预防糖尿病、抗菌、雌激素作用等多方面的生理功能。
鉴于此，有关大豆异黄酮提取工艺的研究成为所属领域技术人员的研究热点。如中国专利公开的ZL00120879.9“从大豆豆粕中分离并精制大豆异黄酮的方法”，ZL200510045071.4“豆粕异黄酮的制备方法”和ZL200510008536.9“从低温豆粕制备大豆异黄酮的方法”等等。这些提取方法主要是采取乙醇、乙酸乙酯等有机溶剂提取或层析法等工艺，普遍存在工艺过程复杂，工艺原理陈旧，使用设备和工艺条件繁琐，耗能多，耗时费事，成本高，难以适应工业化扩大生产的问题。
酶工程技术是近年来用于天然植物有效成分提取的一项重要的生物工程技术，选用适当的酶，可在温和条件下将植物组织分解，加速有效成分的释放，而且不破坏其生物活性。超声波热学机理、超声波机械机制和空化作用是超声技术协助提取植物有效成份的三个理论依据。超声波的空化作用能加速植物细胞壁破裂，促进活性物质释放，提取效率高，时间短，杂质少，而且常温常压下不会使提取物质失去生物活性，可用于植物活性成分的提取。但是，目前对超声波或酶提取植物活性成分的研究，特别是酶法与超声波协同作用下提取豆粕异黄酮的方法未见实质性进展。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种缩短提取时间，减少能耗，降低污染，提高豆粕异黄酮提取率的纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法。
本发明的目的是这样实现的：纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法，包括如下步骤：
(1)原料的处理：将大豆豆粕粉碎，过60目筛，备用；
(2)豆粕组织细胞酶解：称取一定量的豆粕，加入5％(重量比)的纤维素酶(每克豆粕需要纤维素酶的活力单位为500U)和4-5倍重的水，混合均匀；用HCL调节pH值至4.0-5.0，恒温40-50℃，30-50分钟；用NaOH调节pH值至6.8-7.5；再加入10-15倍重量的85％酒精，混合均匀；在20-25℃条件下恒温，30-50分钟；
(3)超声波协同提取：采用超声波发生器，其功率为800-1000W，频率为20-25KHz，超声波强度为2-5W/cm2，作用于混合料液，处理6-8分钟；即将豆粕细胞破碎，破碎率大于90％；
(4)减压浓缩：将上述处理后的提取液过滤、并经负压蒸发即可得到异黄酮粗品。
本发明将酶学生物工程与新兴的超声波工艺技术结合起来，大大缩短提取时间，减少能耗，降低污染，提高豆粕异黄酮提取率，保证异黄酮生物活性。尤其是采用纤维素酶与超声波共同处理豆粕提取豆粕异黄酮，在协同作用下，豆粕异黄酮提取量增加幅度较大，相对无酶、无超声波提取法增加51.63％。
超声波协助提取作为一种有效提取方法，因其简单、方便、快速和安全等优点，在植物的有效成分提取中将会得到广泛的应用。
具体实施方式
纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法，包括如下步骤：
实施例1：
(1)原料的处理：将大豆豆粕粉碎，过60目筛，备用；
(2)豆粕组织细胞酶解：称取60目的豆粕粉3.0克，加入5％(重量比)的纤维素酶(每克豆粕需要纤维素酶的活力单位为500U，活力大于10000U.g-1)0.15克和水13克，混合均匀；用10％(重量比)盐酸调节pH值至4.5，50℃水浴恒温水解30分钟；用20％(重量比)氢氧化钠调节pH值至7.0；再加入85％(体积比)的酒精35ml，混合均匀；在25℃条件下恒温，30分钟；所述pH值即酸碱度值。
(3)超声波协同提取：采用超声波发生器，其功率为800W，频率为20KHz，处理10秒，间隙5秒，反复25次，作用于混合料液，将豆粕细胞壁破碎，破碎率大于90％；
(4)减压浓缩：将上述处理后的提取液过滤、并经负压蒸发即可得所需异黄酮粗品。经测每克豆粕提取异黄酮可达到8.34mg/g。
实施例2：
(1)原料的处理：将大豆豆粕粉碎，过60目筛，备用；
(2)豆粕组织细胞酶解：称取60目的豆粕粉2.5千克，加纤维素酶(每克豆粕需要纤维素酶的活力单位为500U，活力大于10000U.g-1)0.10千克(上海生化制品有限公司)和12千克水，混合均匀；用10％(重量比)盐酸调节pH值至5.0，恒温50-55℃，30-40分钟；用20％(重量比)氢氧化钠调节pH值至7.0；再加入30千克85％的酒精，混合均匀；在25℃条件下恒温，25-30分钟；
(3)超声波协同提取：采用超声波发生器，其功率为800-1000W，频率为20-25KHz，超声波强度为2-5W/cm2，作用于混合料液6-8分钟，将豆粕细胞壁破碎，破碎率大于90％；
(4)减压浓缩：将上述处理后的提取液过滤、并经负压蒸发即可得所需异黄酮粗品。经测每克豆粕提取异黄酮可达到8.30mg/g。
实施例3：
(1)原料的处理：将大豆豆粕粉碎，过60目筛，备用；
(2)豆粕组织细胞酶解：称取60目的豆粕粉30千克，加纤维素酶(活力大于10000U.g-1)1.0千克和140千克水，混合均匀；用10％(重量比)盐酸调节pH值至5.0，恒温50-55℃，30-40分钟；用20％(重量比)氢氧化钠调节pH值至7.0；再加入380千克85％的酒精，混合均匀；在25℃条件下恒温，30-35分钟；
(3)超声波协同提取：采用超声波发生器，其功率为800-1000W，频率为20-25KHz，超声波强度为2-5W/cm2，作用于混合料液6-8分钟，将豆粕细胞壁破碎，破碎率大于90％；
(4)减压浓缩：将上述处理后的提取液过滤、并经负压蒸发即可得所需异黄酮粗品。取样测量异黄酮的提取量，经测每克豆粕提取异黄酮可达到8.50mg/g。
按上述步骤进行多次小试和中试，其结果基本一致，说明其工艺路线和条件完全适于规模化生产。
同时，通过对无酶、超声波处理，单一酶处理，单一超声波处理以及酶、超声波共同处理之间进行比较，无酶、超声波处理与单一超声波处理之间没有显著性差异，它们与单一酶处理、酶和超声波共同处理之间存在显著性差异，也就是说酶处理、酶和超声波共同处理能明显地提高豆粕异黄酮提取量。通过试验数据的分析，超声波、纤维素酶都能提高豆粕异黄酮提取量，单一使用酶、超声波处理，作用效果有限，特别是单一使用超声波，效果不理想。
而且，先用超声波后用酶处理的效果比先用酶后用超声波的效果要差一些，因为在酶作用后，细胞壁上的纤维素有部分降解，甚至有些细胞会破裂，有利于超声波的进一步作用，促进异黄酮的释放；而先用超声波时，细胞壁由于有纤维素的保护作用，超声波的破碎作用有限。由此可见，先酶处理然后超声波协同使用，其效果明显，作用较大，能显著地提高豆粕异黄酮提取量，提取豆粕异黄酮工艺中使用这种方法是可行的。

Claims (2)

1.纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法，包括如下步骤：
(1)原料的处理：将大豆豆粕粉碎，过60目筛，备用；
(2)豆粕组织细胞酶解：称取一定量的豆粕，加入5％的纤维酶素和4-5倍重的水，混合均匀；用HCL调节pH值至4.0-5.0，恒温40-50℃，30-50分钟；用NaOH调节pH值至6.8-7.5；再加入10-15倍重量的85％酒精，混合均匀；在20-25℃条件下恒温，30-50分钟；其中，每克豆粕需要纤维素酶的活力单位为500U；
(3)超声波协同提取：采用超声波发生器，其功率为800-1000W，频率为20-25KHz，超声波强度为2-5W/cm2，作用于混合料液，处理6-8分钟；即将豆粕细胞破碎，破碎率大于90％；
(4)减压浓缩：将上述处理后的提取液过滤、并经负压蒸发即可得到异黄酮粗品。
2.根据权利要求1所述的纤维素酶协同超声波提取豆粕异黄酮的方法，其特征在于所述豆粕组织细胞酶解过程中，在50℃条件下恒温，30-35分钟。
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