CN101433282B - 一种从谷物中富集并提取β-葡聚糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新的从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法以及利用所述方法获得的β-葡聚糖提取物。本发明方法的特征在于，所述的谷物经过高温加热处理。
Description
技术领域
本发明涉及新的从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法以及利用所述方法获得的β-葡聚糖提取物。本发明方法的特征在于，所述的谷物经过高温加热处理。
背景技术
β-葡聚糖是一种可溶性食物纤维，β-1.3，β-1.4糖昔键连接起来的粘性多聚葡聚糖，在禾本科植物，如大麦、燕麦、青稞中，β-葡聚糖是种子构成胚乳细胞壁的主要成分，而且几乎在整个种子中分布。动物和人体试验表明，β-葡聚糖具有调节血糖、降低胆固醇、提高免疫力、抗肿瘤等作用。不同的生物材料由于其结构成分的差异，导致提取的质量和效率不同，而其中某些大麦品种如西藏青稞中具有比燕麦、水稻、小麦、玉米、等高很多的β-葡聚糖含量。
对于从谷物中提取β-葡聚糖，已经对包括大麦的这些谷物的分馏进行多种实验室和试生产规模的研究。通常，惯用方法利用水、酸化水和/或碱溶液(意即NaOH、Na2CO3或NaHCO3)作为溶剂将全部碾碎的大麦、大麦粗粉(经碾磨的全大麦)或大麦粉(滚磨大麦粉或微粒化大麦粉)制浆，接着通过诸如过滤、离心和乙醇沉淀的技术来处理这些浆液以将浆液分成各种组分。
中国专利97199439.0公开了一种β-葡聚糖产物及从谷物中提取β-葡聚糖的方法，主要是将谷物与水混合，形成料浆，然后将水溶液与固体残渣分离，从水溶液中回收β-葡聚糖，且在该方法中没有使一种或多种酶失活的步骤。中国专利99812477.x公开了一种从燕麦粉组分生产水溶性p-葡聚糖组合物的方法，其中组合物具有高葡聚糖/葡萄糖的重量比，较佳的为15∶1或更高。
美国专利5106640描述了一种用冷水和乙醇溶液提取燕麦葡聚糖的方法，美国专利6797307B2描述了一种复杂的碾磨和分筛技术提取葡聚糖的方法。
上述方法在商业化可行性方面特别在用于食品工业时已受到产品成本的限制。
发明内容：
本发明基于如下令人惊奇的发现：经加热处理后的谷物或其加工产物，在相同的提取工艺条件下其β-葡聚糖的收率较未经高温加热处理的对应物明显提高。利用本发明的方法，可以获得意外的效果，即与现有技术相比，在工艺减化的前提下，β-葡聚糖的收率高，从而改善现有技术中工艺复杂，成本高、等不利因素，大大有利于β-葡聚糖提取技术的发展。
一方面，本发明涉及新的从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法，所述方法的特征在于，所述的谷物或其加工产物经过加热处理。优选地，所述加热处理的温度为80-300℃，例如，所述温度为160℃。所述的加热可通过本领域技术人员已知的各种方法进行，只要达到如下的能量即可：80-300℃并可维持0.05-20小时或更长时间。
具体地，本发明涉及从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法，包括以下步骤：
(1)对谷物或其加工产物进行加热，加热温度为80-300℃，时间为0.05-20小时或更长时间，例如在160℃加热30分钟；
(2)将经加热的谷物或其加工产物混悬于5倍体积的溶剂中，所述溶剂的温度为0-25℃，例如16℃，搅拌使混悬液均质化，立即使所述混悬液过筛；从而获得富集了β-葡聚糖的固形物。
其中，任选地，对经步骤(1)处理后的谷物或其加工产物进行磨粉处理，所述的磨粉处理可在步骤(1)之前或步骤(1)和(2)之间进行。此外，步骤(2)中所述的溶剂优选为水或5％-80％的乙醇。并且，为了提高所得β-葡聚糖的纯度，可以重复进行筛洗步骤(2)一次以上，例如可重复筛洗3次或更多次。
本发明所述的筛洗步骤是指将待筛洗物混悬于适量的溶剂中，搅拌均质化，然后使混悬液过筛的步骤。
根据本领域的技术，可以在上述方法的步骤(1)之前对所述的谷物或其加工产物进行其他处理，例如利用物理方法碾磨等进行处理，从而进一步提高β-葡聚糖的收率。此外，还可以对本发明方法所得的含β-葡聚糖的固形物进行进一步的加工或处理，例如干燥和/或溶解以进一步纯化。
更具体地，本发明涉及从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法，包括以下步骤：
(1)在160℃加热谷物或其加工产物30分钟；
(2)对经步骤(1)处理后的谷物或其加工产物进行磨粉处理，并使所得谷粉通过100筛，获得保留在筛上的谷粉；
(3)将保留在筛上的谷粉混悬于5倍体积的0-25℃水中，搅拌使混悬液均质化，立即将所述混悬液过300目筛，重复上述筛洗过程，一共筛洗3遍。
本发明术语“谷物”的含义为广义的谷物，其包括所有种类的谷物及其种子，例如青稞，燕麦，大麦，小麦，高梁及其种子等。本发明中谷物的加工产物包括例如谷粉，粗谷粒或其混合物等。一个实施方案中，本发明方法中所用的谷物为青稞粉。另一实施方案中，本发明所用谷物为青稞或燕麦。
另一方面，本发明涉及利用本发明的方法获得的含β-葡聚糖的固形物，所述的固形物可用于进一步提纯获得β-葡聚糖。
本发明将通过以下实施例具体说明。本领域技术人员应理解，所述的实施例仅仅意图举例说明，而并非限制本发明的范围。此外，可对本发明进行修饰和改变，而不偏离本发明的精神和范围。
实施例
以下实施例中所用材料青稞粉产自西藏，青稞产自西藏，燕麦产自河北。
实施例1
取青稞粉100g，研磨并过100目筛，之后用葡聚糖检测试剂盒MIXED-LINKAGE BETA-GLUCAN(货号：K-BGLU，MEGAZYME公司)检测其中的β-葡聚糖含量。检测结果为6.37％。
取一式两份100g的青稞粉，一份作为对照，一份为受试样品。随后，将100g受试青稞粉在160℃加热30min。分别对两份青稞粉(对照和受试样品)进行如下筛洗处理：将青稞粉混悬于500ml、16℃的水中，搅拌均质化，使得所述混悬液迅速通过300目筛，在振动下进行筛选。收集筛上固形物，重复上述的筛洗过程，其中每次都将所得固形物溶于500ml水中，一共筛洗3遍。100℃干燥过夜。称重，并利用葡聚糖检测试剂盒MIXED-LINKAGE BETA-GLUCAN(货号：K-BGLU，MEGAZYME公司)检测其中的β-葡聚糖含量。检测结果见下表1和2。利用检测结果计算β-葡聚糖收率。
表1
| 受试青稞粉样品(100g) | 对照青稞粉(100g) | |
| 初始β-葡聚糖含量 | 6.37％ | 6.37％ |
| 160℃ 30分 | + | - |
| 16℃ 500ml水悬混 搅拌清洗300目筛迅速筛洗3遍 | + | + |
| 筛上固形物干重 | 19.8 | 16.3 |
| 固形物中的β-葡聚糖含量 | 26.2％ | 25.8％ |
| 固形物中的β-葡聚糖量 | 5.18 | 4.21 |
| β-葡聚糖收率 | 81.3％ | 66.1％ |
表2
| 受试青稞粉样品(100g) | 对照青稞粉样品(100g) | |
| 初始β-葡聚糖含量 | 6.37％ | 6.37％ |
| 160℃ 30分 | + | - |
| 25℃ 500ml水悬混搅拌清洗300目筛迅速筛洗3遍 | + | + |
| 筛上固形物干重 | + | + |
| 固形物中的β-葡聚糖含量 | 17.2 | 13.8 |
| 固形物中的β-葡聚糖量 | 26.8％ | 25.9％ |
| β-葡聚糖收率 | 4.61 | 3.57 |
| 72.4％ | 56.0％ |
实施例2
利用青稞和燕麦样品分别重复实施例1中所述的实验，不同指出在于，加热之后，对所述样品进行磨粉处理并过100目筛。结果分别见表3和表4。
表3
| 受试青稞样品(100g) | 对照青稞样品(100g) | |
| 初始β-葡聚糖含量 | 6.62％ | 6.62％ |
| 160℃ 30分 | + | - |
| 磨粉并过100目筛 | + | + |
| 25℃ 500ml水悬混搅拌清洗300目筛迅速筛洗3遍 | + | + |
| 筛上固形物干重 | 18.3 | 14.7 |
| 固形物中的β-葡聚糖含量 | 26.9％ | 25.3％ |
| 固形物中的β-葡聚糖量 | 4.92 | 3.72 |
| β-葡聚糖收率 | 74.3％ | 56.2％ |
表4
| 受试燕麦样品100克 | 对照燕麦样品100克 | |
| 初始β-葡聚糖含量 | 4.78％ | 4.78％ |
| 160℃ 30分 | + | - |
| 磨粉并过100目筛 | + | + |
| 16℃ 500ml水悬混搅拌清洗300目筛迅速筛洗三遍 | + | +无法过筛 |
| 筛上固形物干重 | 13.5 | / |
| 固形物中的β-葡聚糖含量 | 26.2％ | / |
| 固形物中的β-葡聚糖量 | 3.54 | / |
| β-葡聚糖收率 | 74.0％ | / |
结论
从以上实验可以看出，预先对青稞或燕麦进行加热，在相同提取条件下可以明显提高β-葡聚糖收率。本发明的发明人还发现，经过所述的加热处理，提取β-葡聚糖的方法变得更加容易进行。其原因可能是由于所述的加热处理使得β-葡聚糖在提取过程中的溶解性质发生了变化，由此有利于所述的提取过程。这是本发明人的新发现，以往的现有技术文献中均没有过类似的报道。利用本发明的新的方法，可改善现有技术中工艺复杂、成本高等不利因素，大大有利于β-葡聚糖提取技术的发展。
Claims (17)
1.从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法，所述方法的特征在于，其中的谷物或其加工产物是经过加热处理的谷物或其加工产物，所述加热处理的温度为80-300℃，加热的时间为0.05-20小时。
2.权利要求1的方法，其中加热处理的温度为160℃。
3.权利要求1的方法，其包括以下步骤：
(1)对谷物或其加工产物进行加热，加热温度为80-300℃，时间为0.05-20小时；
(2)将经加热的谷物或其加工产物混悬于5倍体积的溶剂中，并且所述溶剂的温度为0-25℃，搅拌使混悬液均质化，立即使所述混悬液过筛；
从而获得包含β-葡聚糖的固形物。
4.权利要求3的方法，其中步骤(1)为在160℃加热30分钟。
5.权利要求3的方法，其中所述溶剂为水或5％-80％的乙醇。
6.权利要求3的方法，其中所述溶剂的温度为16℃。
7.权利要求1-6之一的方法，包括对所述的谷物或其加工产物进行磨粉处理，所述的磨粉处理在步骤(1)之前或步骤(1)和(2)之间进行。
8.权利要求3-7之一的方法，其中重复进行步骤(2)所述的筛洗步骤3次。
9.从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法，包括以下步骤：
(1)在160℃加热谷物或其加工产物30分钟；
(2)对经步骤(1)处理后的谷物或其加工产物进行磨粉处理，并使所得谷粉通过100筛：
(3)将保留在筛上的谷粉混悬于5倍体积的0-25℃水中，搅拌使混悬液均质化，立即将所述混悬液过300目筛，重复上述筛洗过程，一共筛洗3遍，
从而获得包含β-葡聚糖的固形物。
10.权利要求1-9之一的方法，其中所述的谷物为选自青稞，燕麦，大麦，小麦，高梁及其种子组成的组中的一或多种谷物，所述的谷物加工产物选自谷粉，粗谷粒和其混合物。
11.从谷物或其加工产物富集并提取β-葡聚糖的方法，包括对已经在80-300℃以0.05-20小时进行加热过的谷物或其加工产物进行以下筛洗步骤：将经加热的谷物或其加工产物混悬于5倍体积的溶剂中，并且所述溶剂的温度为0-25℃，搅拌使混悬液均质化，立即使所述混悬液过筛，从而获得包含β-葡聚糖的固形物。
12.权利要求11的方法，其中所述溶剂为水或5％-80％的乙醇。
13.权利要求11的方法，其中所述溶剂的温度为16℃。
14.权利要求11的方法，包括对所述的谷物或其加工产物进行磨粉处理，所述的磨粉处理在加热之前或之后进行。
15.权利要求14的方法，其中重复所述筛洗步骤三次。
16.利用权利要求1-15之一的方法获得的含β-葡聚糖的固形物。
17.权利要求16所述的固形物用于进一步提纯获得β-葡聚糖的用途。
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