CN101906399B - 一种麸皮细胞湿法粉碎破壁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种麸皮细胞湿法粉碎破壁的方法，属于工业生物化工领域技术。本发明的技术要点在于将麸皮、水、降解麸皮细胞壁的酶混合后进行湿法球磨粉碎，得到超细破壁粉体。本发明将超微粉碎法、水、降解麸皮细胞壁的酶三者联合，对麸皮细胞进行湿法球磨的破壁处理，与单纯超微粉碎相比，能耗大幅度降低，且方法简单，对操作设备的要求也随之降低；相对于单纯的酶降解而言，结合了湿法球磨，有机结合了化学作用和机械力作用，其产生的技术效果在于其一方面大幅节省了高温处理所需的能耗，避免了高温下处理酶失活的缺陷，另一方面能够消除纤维素晶体结构，提高酶解效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种麸皮细胞湿法粉碎破壁的方法，属于工业生物化工领域技术。
背景技术
麸皮中含有如木质体、异类黄酮等天然植物雌激素，这类天然植物雌激素物质有抑癌和降低胆固醇作用，而麸皮中的植物雌激素可经肠道细菌“再加工”使得植物雌激素的总量可增加约10倍左右。因此，开展麸皮深层次加工和植物雌激素作用研究具有重要意义。但是，麸皮中的营养成分主要集中在麸皮细胞壁内，而麸皮细胞壁又高度纤维化且十分坚韧，因此要想利用麸皮的上述营养成分，必须首先解决充分分解麸皮细胞壁的结构。
植物细胞壁的主要成分为纤维素、半纤维素和果胶，纤维素酶可以降解纤维素得到六碳糖，半纤维素酶可以降解半纤维素得到五碳糖，果胶酶可分离植物原生质体，去除果胶质，因此纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶可在一定程度上破坏植物的细胞壁，改变细胞壁的通透性，提高中效成分的溶出率，降低有效成分的破坏率。但是，酶解破壁效果与原料纤维结晶度密切相关，高度结晶的麸皮细胞壁往往很难通过单纯的酶作用被破坏、降解。
超微粉碎技术是近年来迅速发展起来的一项新细胞破壁技术，植物细胞经超微粉碎破壁后，可提高有效成分的释放速度，提高生物利用率。现有技术的超微粉碎技术主要采用高速气流粉碎加研磨等方法进行细胞壁的破壁，但是该粉碎方法的缺点在于能耗大，效率低；粉碎过程升温较高，对有效成分的影响较大；细胞破壁率低，细胞质溶出不充分。
发明内容
本发明的技术目的是，改进现有超微粉碎破壁技术破壁率低、能耗大等不足，提供一种麸皮细胞湿法粉碎破壁的新方法，实现低能耗，麸皮破壁效率高的目的。
为了实现本发明的技术目的，本发明的技术方案为：
一种麸皮细胞湿法粉碎破壁的方法，其特征在于将麸皮、水、降解麸皮细胞壁的酶混合后进行湿法球磨粉碎，得到超细破壁粉体。
本发明技术方案中所述的降解麸皮细胞壁的酶为纤维素酶，半纤维素酶，纤维素和半纤维素酶混合的复合酶，纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，半纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，或者纤维素，半纤维素酶和果胶酶混合的复合酶。
本发明技术方案中所述的液料质量比为2～9，粉碎时间为1～5 h，球磨转速为350～500 rpm，酶用量2～20 u/g，粉碎过程中控制温度不超过50℃。
本发明技术方案中所述的麸皮是燕麦麸、大麦麸、小麦麸等各种纤维类物质。
本发明的有益效果在于：
1、 单纯的超微粉碎法主要是对材料进行气流粉碎或干磨，这样的操作往往粉碎时间长，能耗较大，且对于麸皮细胞壁等纤维化严重的物料而言，其粉碎破壁效果不好；本发明的技术方案，将超微粉碎法、水、降解麸皮细胞壁的酶三者联合，对麸皮细胞进行湿法球磨的破壁处理，与单纯超微粉碎相比，能耗大幅度降低，且方法简单，对操作设备的要求也随之降低；
2、本发明的技术方案相对于单纯的酶降解而言，结合了湿法球磨，有机结合了化学作用和机械力作用，其产生的技术效果在于其一方面避免了高温下处理酶失活的缺陷，另一方面能够消除纤维素晶体结构，提高酶解效率；
3、麸皮经过本发明所述的湿法破壁粉碎处理后，中位径在5 μm以下，破壁率达到99%，有效成分能充分溶出。
具体实施方式
本发明所述的原材料来源：
纤维素酶：购自肇东国科北方酶制剂有限公司，酶活为10,000 U/g；
半纤维素酶：购自肇东国科北方酶制剂有限公司，酶活为10, 000 U/g；
果胶酶：购自肇东国科北方酶制剂有限公司，酶活为50, 000 U/g；
其中，处理后对麸皮细胞壁中位径的测量方法为：采用粒度分布仪（2000，MALVERN，Britain）测定麸皮的中位粒度；
细胞壁破壁率的检测计算方法为：采用细胞计数法进行细胞破壁率检测，即通过目视法，以过100目麦麸细粉为参照物，通过对麦麸微粉完整细胞计数，进行细胞破壁率测定。
实施例一
取100 g的小麦麸（购自句容市恒祥面粉厂）于玛瑙罐中，加入物料质量2倍水，加入纤维素酶2 u/g，于行星式球磨机（XQM-20 L, 南京科析试验仪器研究所）中球磨，球磨转速为500 rpm，粉碎过程中控制温度不超过50℃，粉碎5 h后，将小麦麸与玛瑙球分离后，无需干燥，制得小麦麸破壁粉。 测得中位径为4.75 μm，细胞壁的破破壁率为99.2%。
实施例二
取100 g的小麦麸（购自句容市恒祥面粉厂）于玛瑙罐中，加入物料质量5倍水，加入半纤维素酶10 u/g，于行星式球磨机（XQM-20 L, 南京科析试验仪器研究所）中球磨，球磨转速为425 rpm，粉碎过程中控制温度不超过50℃，粉碎3 h后，将小麦麸与玛瑙球分离后，无需干燥，制得小麦麸破壁粉。测得中位径为3.55 μm，细胞壁的破破壁率为99.2%。
实施例三
取100 g的小麦麸（购自句容市恒祥面粉厂）于玛瑙罐中，加入物料质量9倍水，加入纤维素和半纤维素酶混合的复合酶，纤维素酶和半纤维素酶的用量分别为10 u/g，于行星式球磨机（XQM-20 L, 南京科析试验仪器研究所）中球磨，球磨转速为350 rpm，粉碎过程中控制温度不超过50℃，粉碎1 h后，将小麦麸与玛瑙球分离后，无需干燥，制得小麦麸破壁粉。得中位径为3.05 μm，细胞壁的破破壁率为99.7%。
实施例四
取100 g的大麦麸（购自句容市恒祥面粉厂）于玛瑙罐中，加入物料质量9倍水，加入纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，纤维素酶和果胶酶的用量分别为5 u/g，于行星式球磨机（XQM-20 L, 南京科析试验仪器研究所）中球磨，球磨转速为350 rpm，粉碎过程中控制温度不超过50℃，粉碎1 h后，将大麦麸与玛瑙球分离后，无需干燥，制得大麦麸破壁粉。 测得中位径为4.15 μm，细测得中位径为3.55 μm，细胞壁的破破壁率为99.8%。
实施例五
取100 g的小麦麸（购自句容市恒祥面粉厂）于玛瑙罐中，加入物料质量5倍水，加入半纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，半纤维素酶和果胶酶的用量分别为5 u/g，于行星式球磨机（XQM-20 L, 南京科析试验仪器研究所）中球磨，球磨转速为450 rpm，粉碎过程中控制温度不超过50℃，粉碎3 h后，将小麦麸与玛瑙球分离后，无需干燥，制得小麦麸破壁粉。 测得中位径为4.55μm，细胞壁的破破壁率为99.5%。
实施例六
取100 g的燕麦麸（购自句容市恒祥面粉厂）于玛瑙罐中，加入物料质量9倍水，加入纤维素、半纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶的用量分别为5 u/g，于行星式球磨机（XQM-20 L, 南京科析试验仪器研究所）中球磨，球磨转速为500 rpm，粉碎过程中控制温度不超过50℃，粉碎5 h后，将燕麦麸与玛瑙球分离后，无需干燥，制得燕麦麸破壁粉。测得中位径为3.65 μm，细胞壁的破破壁率为99.6%。
Claims (2)
1. 一种麸皮细胞湿法粉碎破壁的方法，其特征在于将麸皮、水、降解麸皮细胞壁的酶混合后进行湿法球磨粉碎，得到超细破壁粉体；所述的降解麸皮细胞壁的酶为纤维素酶，半纤维素酶，纤维素酶和半纤维素酶混合的复合酶，纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，半纤维素酶和果胶酶混合的复合酶，或者纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶混合的复合酶；所述的麸皮和水的液料质量比为2～9，粉碎时间为1～5 h，球磨转速为350～500 rpm，酶用量2～20 u/g，粉碎过程中控制温度不超过50℃。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的麸皮是燕麦麸、大麦麸、或者小麦麸。
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