CN102585026A

CN102585026A - 一种连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法

Info

Publication number: CN102585026A
Application number: CN2012100384144A
Authority: CN
Inventors: 王辉; 樊书旗; 张景峰; 魏顺金; 王威; 田利英
Original assignee: HEBEI FOOD ADDIITIVE CO Ltd
Current assignee: Hebei Zehua Biotechnology Co. Ltd.
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: CN102585026B

Abstract

本发明公开了一种连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖方法，在豆渣中加水后，连续逆流超声提取后分离得到浸提液，浸提液加澄清剂絮凝后分离得到澄清液，将澄清液导入树脂脱色后得到脱色液，将脱色液浓缩后加入乙醇，分离得到大豆多糖沉淀，沉淀物洗涤干燥后得到本发明产品。连续逆流方法浸提水溶性大豆多糖，使用较少的溶剂得到较大的溶解度，提高了提取效果，减少了溶剂用量，可实现连续化作业，提高了生产效率。产品含量可达70％以上，提取过程不超过4小时，缩短了提取周期，有效防止了多糖水解。分子量在2000以上的类白色水溶性大豆多糖产品其总收率可达50％以上，树脂使用寿命达300次以上，同时所用溶剂毒性低、用量少且易于回收。

Description

一种连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法

技术领域

本发明属于植物化学技术领域，具体涉及利用连续逆流提取方法从豆渣中制备高纯度水溶性大豆多糖的方法。

背景技术

大豆是一种来源广、成份价值高的农作物。我国对大豆的利用率较低，通常是用来制作豆制品或作为油料、饲料作物。因此大豆中很多具有很高营养价值的成分不能得到充分利用，造成了资源浪费。水溶性大豆多糖是一种从大豆中提取和精制的水溶性多糖，其英文全称为water-soluble soybeanpolysaccharides，缩写成SSPS。SSPS主要由半乳糖(Gal)、阿拉伯糖(Ara)、半乳糖醛酸、鼠李糖(Rha)、岩藻糖((Fuc)、木糖(Xyl)和葡萄糖(Glc)等组成，结构类似果胶，含有由半乳糖醛酸组成的酸性糖主链和阿拉伯糖基组成的中性糖侧链，其分子量范围在5000～1000000之间(Maeda H.Soluble soybeanpolysaccharide[M].Japan：Fujioil Co.，Ltd.1999：309～319)。其结构模型如下：

注：Rha：鼠李糖；Fuc：岩藻糖；Ara阿拉伯糖；Xyl：木糖；Gal：半乳糖；Glc：葡萄糖

构成SSPS的糖类分子，如鼠李糖(Rha)、半乳糖(Gal)、阿拉伯糖(Ara)等具有较强的极性，并且其结构多糖分子较为稳定，在水中，尤其是热水中有很高的溶解度，而在醇溶液中溶解度较低。另一方面，SSPS分子结构近于球状，这与其它糖类分子相比，具有较低粘性的特点，能将其配制成高浓度((30％)的溶液(赵国志，刘喜亮，刘智锋。水溶性大豆多糖类开发与应用[J]。粮油与食品，2006，16(8)：15～17)。

SSPS具有多种生物活性，是一种天然的功能成分，可抑制脂类氧化(Matsumura Y，Egami M，Satake C，et al.Inhibitory effects of peptide～bound polysaccharides on lipid oxidation in emulsions[J].Food chemistry，2003(83)：107～119)和防止酸性饮料中蛋白质的沉降(Nakamura A，Furuta H，Koto M，et al.Effect of soybean soluble polysaccharides on the stabilityof milk protein under acidic conditions[J].Food Hydrocolloids，2003(17)：333～343)，它可以改善食品的食用品质、加工特性和外观特性(Furuta H，Nakamura A，Ashida H，et aL.Properties of rice cooked withcommercial water～soluble soybean polysaccharides extracted underweakly acidic conditions from soybean cotyledons[J].Biosci.Biochem.，2003，67(4)：677～683)；它粘度低，可制成高浓度溶液，其溶液的粘度几乎不受盐类影响。

SSPS具有不同的功能，例如作为分散剂、乳化剂、稳定剂、粘附剂(MaedaH.Soluble soybean polysaccharide：Properties and applications ofSOYAFIBE-S[J].The Food Industry，1994，37(12)：71～74)。因而它不仅仅可以作为纤维强化食物的膳食粗原料，也可作为制药、食品等工业上的添加剂。

现有技术当中，美国专利US2001031306报道了用乙醇和热酸水从豆渣中提取水溶性异黄酮和大豆多糖的方法，浸提液膜过滤后70℃浓缩得到糖液。美国专利US5710270用pH12.0的碱水在60℃下提取1小时，离心，上清液加入盐酸调节pH值至5.0，120℃下提取1小时，离心，干燥获得水溶性大豆多糖。这些方法具有以下缺点：浸提液未经过澄清絮凝这一除杂步骤，因而含蛋白质等杂质较多，粘性大，该方法所制备的水溶性大豆多糖含水溶液在长期储存或冷藏后，会产生水不溶性悬浮物或沉淀物。

中国专利CN200910041357公开了一种大豆多糖的脱色方法，将制备得到的大豆多糖浸提液通过硅藻土层后直接用超大网格阴离子交换树脂柱脱色后喷雾干燥，得到大豆多糖产品。该方法得到的浸提液未经过澄清絮凝这一除杂步骤，含杂质较多，直接使用树脂吸附，对下游树脂造成的损伤大，缩短了树脂的使用寿命，由此造成水溶性大豆多糖的生产成本较高。

中国专利CN200710164546还公开了一种从豆粕、豆渣中提取水溶性大豆多糖的方法，将豆渣用石油醚脱脂、NaOH二次脱蛋白后，用酸或碱提取多糖、活性炭脱色、真空浓缩、乙醇醇沉干燥等步骤得到水溶性大豆多糖产品。该方法使用石油醚脱脂，由于石油醚为混合芳烃，使用后产品容易有苯类物质残留，造成大豆多糖产品中也会有苯类溶剂检出，影响水溶性大豆多糖产品在食品、保健食品及医药方面的应用。

中国专利CN200610046245以豆粕或豆渣为原料，在碱性条件下脱除蛋白，所得豆渣经强碱处理，压榨得到水溶性大豆多糖溶液，通过分离、干燥、粉碎后得到粉末状水溶性大豆多糖，提取率在7％以上。由于碱对多糖具有降解作用，导致碱提多糖收率较低，且提取过程需酸碱中和，操作繁琐，多糖颜色较重。

日本专利JP188301和JP43756公开了水溶性大豆多糖的制备方法，在豆渣中用pH5.0的酸水在120℃加热2小时，离心分离。上清液中分别加入三种淀粉酶A、B、C，分别加热120分钟，经过三次离心，得到水溶性大豆多糖。该发明解决了大豆多糖含水溶液在长期储存或冷藏后有沉淀物生成的问题，但是该方法需多次进行淀粉酶酶解，灭活，离心，工序操作复杂。

综上所述，目前水溶性大豆多糖的提取均为传统的提取罐间歇式提取方式，耗时长，需要的温度高，使用的提取剂用量大，批处理量小，且一次提取率不高，这些提取过程一般要求多次重复操作，工艺复杂且耗时耗力，使得多糖的进一步开发利用受到制约。

发明内容

本发明提供一种利用连续逆流提取的方法从豆渣中制备高纯度水溶性大豆多糖的方法，以克服现有技术不足。

为实现本发明目的，这种连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法包括下述步骤：

a.在豆渣中加入2～10倍量的水后，用有机酸调节pH值为3.0～6.0，然后在60℃～90℃、20～80KHz下连续逆流超声提取1～4小时后固液分离，得到大豆多糖浸提液；

b.在上述大豆多糖浸提液中加入澄清剂，然后在40～60℃，絮凝2～4小时后经固液分离得到大豆多糖澄清液；

c.将大豆多糖澄清液导入脱色树脂脱色后，得到大豆多糖脱色液，其中脱色树脂用量为大豆多糖澄清液体积的0.01～0.1倍；

d.将大豆多糖脱色液在50～70℃，-0.08～-0.1Mpa下浓缩后得到含固量在20％～30％的水溶性大豆多糖浓缩液；

e.在大豆多糖浓缩液中加入2～3倍量的乙醇，沉淀3～5小时后经固液分离得到大豆多糖沉淀；

f.大豆多糖沉淀经洗涤后在50～60℃，-0.08～-0.1Mpa下干燥10～16小时后得到水溶性大豆多糖产品。

所述有机酸采用乙酸、柠檬酸、乳酸或苹果酸。

所述澄清剂选用ZTC II型天然澄清剂。

所述脱色树脂选用D151、D303、S-8、D-309、LX-700、D290或XDA-7树脂，其中优选D303、D290或LX-700树脂；所述脱色树脂柱高径比为5∶1～10∶1，其中优选6∶1～8∶1。

所述乙醇采用95％的食用乙醇或无水乙醇。

所述沉淀洗涤所用溶剂选用无水乙醇、丙酮或乙酸乙酯中的一种或多种，其中优选无水乙醇或乙酸乙酯。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用连续逆流方法从豆渣中浸提水溶性大豆多糖，使用较少的溶剂得到较大的溶解度，提高了提取效果，与现有专利CN200610046245相比，收率提高了7倍。可显著减少溶剂用量，与现有专利200710164546比较溶剂用量可减少50％～90％，并可实现连续化作业，从而提高了生产效率。所得产品可供食品或作为保健食品，得到的水溶性大豆多糖产品含量可达70％以上，整个提取过程不超过4小时，缩短了提取周期，有效防止了多糖水解且环保节能。与现有专利CN200710164546、CN200610046245和JP188301和JP43756比较，省去4～6个化工单元操作，工艺流程缩短，批处理量大。所使用的ZTC II型天然澄清剂可去除浸提液中80％～90％的杂蛋白，制备得到含量达到70％以上，分子量在2000以上，类白色的水溶性大豆多糖产品其总收率可达到50％以上。提取成本低于中国专利CN200610046245的80％，适用于工业化生产。

2、由于采用天然澄清剂对浸提液进行净化，因而可有效去除提取液中的蛋白等杂质，反应条件温和、选择性好，降低了浸提液的粘度并提高了浸提液的澄清度，从而有效保护了下游树脂，使树脂的使用寿命达300次以上，同时所用溶剂毒性低、用量少且易于回收。

3、本发明水溶性大豆多糖含水溶液性能稳定，在长期储存或冷藏后，无浑浊或沉淀物生成，为可溶性大豆多糖的工业化和大规模生产奠定了基础，对开发我国具有浓厚地方特色的农作物深加工产品，丰富国内生化医药及功能性食品的种类，以及繁荣地区经济等都具有非常积极的现实意义。

具体实施方式

下述实施例仅用于阐述实现本发明的方法，不应理解为对本发明的限制。

本发明所用豆渣为：将脱过油脂、提取过大豆分离蛋白的豆渣烘干后，粉碎成20～60目的颗粒。

ZTC II型天然澄清剂为北京正天成澄清技术有限公司产品。该澄清剂使用方法：A组份：为淡黄色或白色粉末，用水配成1％溶液后使用。B组份：为淡黄色或白色粉末，用1％醋酸配成1％溶液后使用。

大孔脱色树脂D151、S-8，为安徽三星公司生产；大孔树脂D303树脂，为上海华中树脂有限公司；D290树脂，为上海华震公司生产；大孔树脂D309、XDA-7，为西安电力树脂厂生产；大孔树脂LX-700，为西安蓝晓公司生产。乙醇、甲醇等试剂均为市售。

紫外可见光分光光度计：ULTRASPEC 2000，安玛西亚公司。

本发明所涉及的百分比浓度，均指质量百分比浓度。

实施例1：在60℃下，取50kg豆渣颗粒，从连续逆流超声提取管头部进料口进料，从连续逆流超声提取管尾部溶剂加入口加入100L pH值为3.0的乙酸水溶液，进行连续逆流超声提取，超声波频率为20KHz，连续逆流超声提取4小时，压滤，洗涤滤饼，得到100L水溶性大豆多糖浸提液。40℃下，在浸提液中先加入1％的B组份2L，每30分钟左右间隔搅拌一次，2小时后，再加入1％的A组份1L，搅拌，放置2小时后离心分离，得到103L水溶性大豆多糖澄清液。将澄清液导入高径比为5∶1的D303树脂柱进行脱色，树脂装量为10L，流速为1000mL/h。澄清液脱色完毕后，用50L水洗涤残留在脱色柱中的大豆多糖，洗涤液并入脱色液。脱色液在50℃，真空度为-0.1Mpa条件下真空浓缩，得到含固量为20％的浓缩液128.3L。在浓缩液中加入95％的食用乙醇260L，沉淀3小时后离心分离，得到大豆多糖沉淀。用无水乙醇洗涤大豆多糖沉淀，在50℃，真空度为～0.08Mpa条件下干燥16小时，最后得到36.5kg类白色的水溶性大豆多糖产品，含量为70.2％(用紫外可见光分光光度计按照行标LS/T 3301-2005测定)，分子量在2000以上(HPLC，示差检测器，按照行标LS/T 3301-2005测定)的类白色的水溶性大豆多糖产品，总收率为51.3％。

实施例2：本实施例与实施例1不同之处是，在80℃下，取500kg豆渣，从连续逆流超声提取管头部进料口进料，从连续逆流超声提取管尾部溶剂加入口加入3吨pH值为4.5的乙酸水溶液，进行连续逆流超声提取，超声波频率为50KHz，连续逆流超声提取2小时，压滤洗涤滤饼，得到3.1吨水溶性大豆多糖浸提液。50℃下，在浸提液中先加入1％的B组份90L，每30分钟左右间隔搅拌一次，2小时后，再加入1％的A组份45L，搅拌，放置2小时后离心分离，得到3450L水溶性大豆多糖澄清液。将澄清液以300L/h的流速导入高径比为8∶1，装量为150L的LX-700树脂柱进行脱色。澄清液脱色完毕后，用450L水洗涤残留在脱色柱中的大豆多糖，洗涤液并入脱色液。脱色液在60℃，真空度为-0.09Mpa条件下真空浓缩，得到含固量为25％的浓缩液1000L。在浓缩液中加入无水乙醇2500L，沉淀4小时后离心分离，得到大豆多糖沉淀。用丙酮洗涤大豆多糖沉淀，在55℃，真空度为～0.09Mpa条件下干燥13小时，最后得到349.9kg类白色的水溶性大豆多糖产品，含量为72.6％(用紫外可见光分光光度计按照行标LS/T 3301-2005测定)，分子量在2000Da以上(HPLC，示差检测器，按照行标LS/T 3301-2005测定)的类白色的水溶性大豆多糖产品，总收率达到50.8％以上。

实施例3：本实施例与实施例1不同之处是，在90℃下，取1.0吨豆渣，从连续逆流超声提取管头部进料口进料，从连续逆流超声提取管尾部溶剂加入口加入10吨pH值为6.0的柠檬酸水溶液，进行连续逆流超声提取，超声波频率为80KHz，连续逆流超声提取1小时，压滤，压滤洗涤滤饼，得到10.1吨水溶性大豆多糖浸提液。60℃下，在浸提液中先加入1％的B组份400L，每30分钟左右间隔搅拌一次，2小时后，再加入1％的A组份200L，搅拌，放置2小时后离心分离，得到10600L水溶性大豆多糖澄清液。将澄清液以450L/h的流速导入高高径比为10∶1，装量为150L的D290树脂柱进行脱色。澄清液脱色完毕后，用450L水洗涤残留在脱色柱中的大豆多糖，洗涤液并入脱色液。脱色液在70℃，真空度为-0.08Mpa条件下真空浓缩，得到含固量为30％的浓缩液1740L。在浓缩液中加入无水乙醇5200L，沉淀5小时后离心分离，得到大豆多糖沉淀。用丙酮洗涤大豆多糖沉淀，在60℃，真空度为-0.1Mpa条件下干燥10小时，最后得到724.6kg类白色的水溶性大豆多糖产品，含量为71.9％(用紫外可见光分光光度计按照行标LS/T 3301-2005测定)，分子量在2000以上(HPLC，示差检测器，按照行标LS/T 3301-2005测定)的类白色的水溶性大豆多糖产品，总收率达到52.1％以上。

Claims

1.一种连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法，其特征在于包括下述步骤：

b.在上述大豆多糖浸提液中加入澄清剂，然后在40～60℃下絮凝2～4小时后经固液分离得到大豆多糖澄清液；

2.根据权利要求1所述的连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法，其特征在于所述有机酸采用乙酸、柠檬酸、乳酸或苹果酸。

3.根据权利要求1所述的连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法，其特征在于所述澄清剂选用ZTC II型天然澄清剂。

4.根据权利要求1所述的连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法，其特征在于所述脱色树脂选用D151、D303、S-8、D-309、LX-700、D290或XDA-7树脂，其中优选D303、D290或LX-700树脂；所述脱色树脂柱高径比为5∶1～10∶1。

5.根据权利要求1所述的连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法，其特征在于所述乙醇采用95％的食用乙醇或无水乙醇。

6.根据权利要求1所述的连续逆流超声提取高纯度水溶性大豆多糖的方法，其特征在于所述沉淀洗涤所用溶剂选用无水乙醇、丙酮或乙酸乙酯中的一种或多种。