CN101120776A - 用膜分离技术从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用膜分离技术从谷物麸皮中分离β-葡聚糖的方法,该方法利用蛋白质在碱性、近常温时溶解度最大,并可在酸性条件下析出的原理,分别用乙醇和水提取谷物籽粒中的醇溶蛋白和水溶蛋白,提取液经离心分离,滤液采用膜分离技术进行富集后酸沉后,再进行醇沉,离心分离,并将沉淀进行脱溶后采用滤膜过滤,得精制β-葡聚糖。本发明制备的β-葡聚糖纯度高(一般在60~80%),得率高(一般在5~15%)。本发明的工艺简单,操作易于控制,成本低,易于工业化;而且膜分离滤液可作为工艺用水循环使用,大大降低了耗水量和废水处理量。

Description

用膜分离技术从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法
技术领域
本发明属于生物化工技术领域,涉及一种β-葡聚糖的提取方法,尤其涉及一种采用膜分离技术从青稞、莜麦和燕麦等谷物的麸皮中提取β-葡聚糖的方法。
背景技术
研究表明,β-葡聚糖具有调解血糖、提高免疫力、抗肿瘤等作用。目前生物医学界及营养学界普认为β-葡聚糖的生理作用主要有4个方面:清肠作用、调解血糖、降低胆固醇、提高免疫力。
据资料介绍,青稞/燕麦/莜麦等谷物的籽粒均中含有大量的蛋白质和β-葡聚糖,其中青稞的蛋白质含量10~15%左右,β-葡聚糖含量3.5~8.6%左右;燕麦的蛋白质含量最高可达17.92%,最低为8.7%,多数在10%~15%之间,β-葡聚糖含量为2.0%~7.5%;莜麦蛋白质含量在11.35%~19.94%,β-葡聚糖含量为3%~6%。β-葡聚糖主要存在于谷物得麸皮中,其化学名称为:(1-3)(1-4)-β-D-葡聚糖,是一种非淀粉多糖,按其溶解性分可为水溶性和水不溶性两类。
目前工业制备β-葡聚糖的方法,多为化学法、酶法提取水溶性β-葡聚糖,而水不溶性β-葡聚糖随废料弃去,造成了水不溶性β-葡聚糖得流失;同时耗水量较大,废水处理量大。
膜分离是一种很新的分离方法,其具有能耗低,单级分离效率高,分离过程简单,不污染环境等优点,被广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用膜分离技术从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法。
本发明采用膜分离技术从青稞、莜麦和燕麦等谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法,包括以下步骤:
①将谷物麸皮用2~10倍体积的50%~90%乙醇,在50℃~80℃下回流提取2~4个小时,使谷物麸皮中醇溶β-葡聚糖溶解,同时灭活谷物麸皮中各种酶;冷却至25~35℃,过滤,收集滤液1;过滤后的湿麸皮用2~10倍体积量的无水乙醇继续提取5~20分钟,过滤,收集滤液并与滤液1合并;滤渣于10℃~60℃下减压干燥10~35小时,使麸皮中的乙醇完全挥发而达到脱溶目的。
②将脱溶的谷物麸皮加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,并用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10℃~60℃下搅拌10~40分钟,使谷物麸皮中水溶β-葡聚糖溶解;冷却至10~40℃,离心分离,收集滤液2;将离心分离所得沉淀继续加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,冷却、离心分离,并将滤液与滤液2合并。
③合并步骤①和②的滤液,采用膜浓缩分离设备浓缩滤液至原体积的1/8~1/15,再用0.5~5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2~5,离心分离,沉淀于10℃~60℃下减压干燥10~35小时以达到脱溶的目的;然后过100~500μm筛,得粗β-葡聚糖;
④将粗β-葡聚糖加入到5~10倍体积的去离子水中,加热至30℃~50℃,搅拌溶解,然后加入同体积的异丙醇,于30℃~50℃搅拌10~30分钟,离心分离;沉淀于10℃~60℃下减压脱容10~35小时,过100~500μm筛,得精制β-葡聚糖。
本发明所采用的谷物麸皮为青稞、燕麦或莜麦等β-葡聚糖含量较大的麸皮。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明利用β-葡聚糖在碱性、近常温时,溶解度最大,并可在酸性条件下析出的原理,分别用乙醇和水提取谷物麸皮中的醇溶β-葡聚糖和水溶β-葡聚糖,提取液经离心分离,滤液采用膜分离技术进行富集后酸沉后,再进行醇沉,离心分离,并将沉淀进行脱溶后采用滤膜过滤,得精制β-葡聚糖。本发明制备的β-葡聚糖纯度高,用“燕麦、大麦和纤维样品中混联β-葡聚糖含量测定方法”测定,β-葡聚糖的含量在60~90%,得率较高(为5%~15%)。
2、本发明的膜分离滤液可作为工艺用水循环使用,大大降低了耗水量和废水处理量。
3、本发明的工艺简单,操作易于控制,成本低,易于工业化。
具体实施方式
实施例1:从青稞中提取β-葡聚糖的方法:
①将青稞籽粒净选,淘洗,去除杂质及泥沙后,进行干燥,并控制水分在<8%;
②将干燥后的青稞籽粒采用物理方法使麸皮从籽粒表面脱离,并收集青稞麸皮;
③将青稞麸皮用2~10倍体积的50%~90%乙醇,在50℃~80℃下回流提取2~4个小时,使青稞麸皮中醇溶β-葡聚糖溶解,同时灭活麸皮中各种酶;冷却至25~35℃,过滤,收集滤液1;将离心分离所得湿麸皮继续用体积2~10倍量的无水乙醇提取5~20分钟,过滤,滤液与与滤液1合并;滤渣于10~30℃下减压干燥10~35小时,使麸皮中的乙醇完全挥发而达到脱溶目的。
④将脱溶的青稞麸皮加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,并用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,使青稞麸皮中水溶性β-葡聚糖溶解;冷却至10~40℃,离心分离(1000~5000转/分),收集滤液2;将离心分离所得沉淀继续加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,冷却、离心分离(1000~5000转/分),提取液与滤液2合并。
⑤合并滤液1、滤液2,采用膜浓缩分离设备(滤膜的孔径为200~500μm)浓缩滤液至原体积的1/8~1/15,再用0.5~5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2~5,离心分离,沉淀于10℃~60℃下减压干燥10~35小时以达到脱溶的目的;然后过100~500μm筛,得粗β-葡聚糖;
⑥将粗β-葡聚糖加入到5~10倍体积的去离子水中,加热至30~50℃,搅拌溶解,然后加入同体积的异丙醇,于30~50℃搅拌10~30分钟,离心分离(1000~5000转/分);沉淀于10℃~60℃下减压脱容10~35小时,过100~500μm筛,得精制β-葡聚糖。
经“燕麦、大麦和纤维样品中混联β-葡聚糖含量测定方法”分析,测定该精制β-葡聚糖的纯度为60~90%,得率为5~15%。
实施例2、从莜麦中提取β-葡聚糖的方法:
①将莜麦籽粒净选,淘洗,去除杂质及泥沙后,进行干燥,并控制水分在<8%;
②将干燥后的莜麦籽粒采用物理方法使麸皮从籽粒表面脱离,并收集莜麦麸皮;
③将莜麦麸皮用2~10倍体积的50%~90%乙醇,在50℃~80℃下回流提取2~4个小时,使莜麦麸皮中醇溶β-葡聚糖溶解,同时灭活麸皮中各种酶;冷却至25~35℃,过滤,收集滤液1;将离心分离所得湿麸皮继续用体积2~10倍量的无水乙醇提取5~20分钟,过滤,滤液与滤液1合并;滤渣于10~30℃下减压干燥10~35小时,使麸皮中的乙醇完全挥发而达到脱溶目的。
④将脱溶的莜麦麸皮加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,并用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,使莜麦麸皮中水溶性β-葡聚糖溶解;冷却至10~40℃,离心分离(1000~5000转/分),收集滤液2;将离心分离所得沉淀继续加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,冷却、离心分离(1000~5000转/分),提取液与滤液2合并。
⑤合并滤液1、滤液2,采用膜浓缩分离设备(滤膜的孔径为200~500μm)浓缩滤液至原体积的1/8~1/1 5,再用0.5~5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2~5,离心分离,沉淀于10℃~60℃下减压干燥10~35小时以达到脱溶的目的;然后过100~500μm筛,得粗β-葡聚糖;
⑥将粗β-葡聚糖加入到5~10倍体积的去离子水中,加热至30~50℃,搅拌溶解,然后加入同体积的异丙醇,于30~50℃搅拌10~30分钟,离心分离(1000~5000转/分);沉淀于10℃~60℃下减压脱容10~35小时,过100~500μm筛,得精制β-葡聚糖。
经“燕麦、大麦和纤维样品中混联β-葡聚糖含量测定方法”分析,测定该精制β-葡聚糖的纯度为60~90%,得率为5~15%。
实施例3:从燕麦中提取β-葡聚糖的方法:
①将燕麦籽粒净选,淘洗,去除杂质及泥沙后,进行干燥,并控制水分在<8%;
②将干燥后的燕麦籽粒采用物理方法使麸皮从籽粒表面脱离,并收集谷物麸皮;
③将燕麦麸皮用2~10倍体积的50%~90%乙醇,在50℃~80℃下回流提取2~4个小时,使燕麦麸皮中醇溶β-葡聚糖溶解,同时灭活麸皮中各种酶;冷却至25~35℃,过滤,收集滤液1;将离心分离所得湿麸皮继续用体积2~10倍量的无水乙醇提取5~20分钟,过滤,滤液与与滤液1合并;滤渣于10~30℃下减压干燥1 0~35小时,使麸皮中的乙醇完全挥发而达到脱溶目的。
④将脱溶的燕麦麸皮加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,并用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,使燕麦麸皮中水溶性β-葡聚糖溶解;冷却至10~40℃,离心分离(1000~5000转/分),收集滤液2;将离心分离所得沉淀继续加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH 8~10,于10~60℃下搅拌10~40分钟,冷却、离心分离(1000~5000转/分),提取液与滤液2合并。
⑤合并滤液1、滤液2,采用膜浓缩分离设备(滤膜的孔径为200~500μm)浓缩滤液至原体积的1/8~1/15,再用0.5~5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2~5,离心分离,沉淀于10℃~60℃下减压干燥10~35小时以达到脱溶的目的;然后过100~500μm筛,得粗β-葡聚糖;
⑥将粗β-葡聚糖加入到5~10倍体积的去离子水中,加热至30~50℃,搅拌溶解,然后加入同体积的异丙醇,于30~50℃搅拌10~30分钟,离心分离(1000~5000转/分);沉淀于10℃~60℃下减压脱容10~35小时,过100~500μm筛,得精制β-葡聚糖。
经“燕麦、大麦和纤维样品中混联β-葡聚糖含量测定方法”分析,测定精制β-葡聚糖的纯度为60~90%,得率为5~15%。

Claims (4)

1.一种采用膜分离技术从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法,包括以下步骤:
①将谷物麸皮用2~10倍体积的50%~90%乙醇,在50℃~80℃下回流提取2~4个小时,冷却至25~35℃,过滤,收集滤液1;滤渣于10℃~60℃下减压脱溶10~35小时;
②将脱溶的谷物麸皮加入到2~10倍体积量的水中搅拌混匀形成溶液,并用0.5~5mol/L氢氧化钠溶液调至pH8~10,于10℃~60℃下搅拌10~40分钟,冷却至10~40℃,离心分离,收集滤液2;
③合并滤液1、滤液2,采用膜浓缩分离设备浓缩滤液至原体积的1/8~1/15,再用0.5~5mol/L盐酸溶液调节滤液pH至2~5,离心分离,沉淀于10℃~60℃下减压脱溶10~35小时,过100~500μm筛,得粗β-葡聚糖;
④将粗β-葡聚糖加入到5~10倍体积的去离子水中,加热至30℃~50℃,搅拌溶解,然后加入同体积的异丙醇,于30℃~50℃搅拌10~30分钟,离心分离;沉淀于10℃~60℃下减压脱容10~35小时,过100~500μm筛,得精制β-葡聚糖。
2.如权利要求1所述从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法,其特征在于:所述谷物麸皮为青稞、燕麦或莜麦的麸皮。
3.如权利要求1所述从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法,其特征在于:步骤③所述得膜浓缩分离设备滤膜的孔径为200~500μm。
4.如权利要求1所述从谷物麸皮中提取β-葡聚糖的方法,其特征在于:所述离心分离的转速为1000~4000转/分。
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Address after: 851400 No. 11, Linqionggang Road, Lhasa Economic and Technological Development Zone, Tibet Autonomous Region

Patentee after: Tibet Qizheng Highland Barley Health Technology Co., Ltd.

Address before: 730010 Zhangsutan 808, Chengguan District High-tech Development Zone, Lanzhou City, Gansu Province

Patentee before: Tibet Tianmaili Health Food Co., Ltd.

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