CN103772527A - 一种从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，该方法将燕麦麸皮粉先后进行①乙醇回流灭酶；②热水搅拌提取；③离心收集上清液；④酶解、等电点沉淀；⑤醇沉；⑥离心收集沉淀；⑦硫酸铵沉淀；⑧透析除杂；⑨冷冻干燥这些提取步骤最终获得燕麦β-葡聚糖。该提取方法采用温和的水提法，并通过酶解、等电点沉淀、醇沉、硫酸铵沉淀、透析等提取处理步骤得到高纯度的燕麦β-葡聚糖，该燕麦β-葡聚糖对油脂具有一定的抗氧化作用，可用来添加到酸奶中来改善酸奶的质构特征及营养成分。
Description
技术领域：
本发明涉及食品加工与处理，特别涉及一种从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法。
背景技术：
众所周知，燕麦β-葡聚糖的提取和纯化应该尽可能的保持它原有的结构和生物活性，并且注意其得率和纯度。利用燕麦β-葡聚糖溶于水、酸、碱、盐溶液，而不溶于醇、醚、酮等有机溶剂的特点进行提取。当前一般将原料灭酶、脱脂，再根据分子大小和形状差异，或根据分子所带基团性质的不同进行分级，最后经分步沉淀进行分离。由于所得粗提物不是纯化合物，还含有蛋白质、淀粉、其它多糖等杂质，还需对该粗提物加沉淀剂进行沉淀，再对得到的燕麦β-葡聚糖进行纯度鉴定以确定其利用价值。
由上述可知，燕麦β-葡聚糖提取的主要方法有水提法、酸法和碱法。其中，水提法反应条件温和，提取β葡聚糖纯度高，是目前常用的方法。酸法可完全提取β-葡聚糖，但易使谷物淀粉水解过度，大量葡萄糖混入β-葡聚糖产品中，造成产品纯度低，而且用酸法提取时要考虑制冷，给分离工序增加了一定的难度，同时增加了生产成本。碱法在提取过程极易造成β-葡聚糖分子的降解。
因此，燕麦β-葡聚糖的提取应该尽可能的保持它的原有结构和生物活性，并且注意其得率和纯度两方面的问题。在确保β-葡聚糖的纯度和活性的前提下，尽量提高其得率，确保β-葡聚糖的纯度和活性成为分离提纯的关键。
不同的提取方法，对β-葡聚糖的得率、纯度、分子量都有影响，继而影响到β-葡聚糖的应用和生理功能的发挥。因此在β-葡聚糖的应用中，需要对它的分子量及纯度做出选择。燕麦β-葡聚糖的纯度和相对分子量是影响其生物活性的主要因素，目前的提取方法所得的燕麦β-葡聚糖纯度较低，且只是单一的追求纯度和得率，忽视了分子量对β-葡聚糖应用的影响。
发明内容：
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法。该提取方法采用温和的水提法，并通过酶解、等电点沉淀、醇沉、硫酸铵沉淀、透析等提取处理步骤得到高纯度的燕麦β-葡聚糖，该燕麦β-葡聚糖对油脂具有一定的抗氧化作用，可用来添加到酸奶中来改善酸奶的质构特征及营养成分。
本发明的具体技术方案如下：
一种从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，该方法将燕麦麸皮粉先后进行①乙醇回流灭酶；②热水搅拌提取；③离心收集上清液；④酶解、等电点沉淀；⑤醇沉；⑥离心收集沉淀；⑦硫酸铵沉淀；⑧透析除杂；⑨冷冻干燥这些提取步骤最终获得燕麦β-葡聚糖。
上述方案中，所述步骤①中将燕麦麸皮粉加入到10-20倍体积75％-85％(v／v)乙醇溶液中，在80-95℃下回流灭酶；冷却后过滤，并干燥滤渣。
上述方案中，所述步骤②中在料水比1∶10-1∶20，pH5.0-7.0、50-70℃、提取时间2-6h的条件下进行热水提取β-葡聚糖。
上述方案中，所述步骤④中酶解是在收集的上清液内加入淀粉酶酶解，淀粉酶酶活力480KNU-B/g，加入量为0.1％-0.3％(干基)，60℃-80℃反应0.5h-2h，以去除滤液中的淀粉，将其降解为小分子的寡糖。
上述方案中，所述步骤④中等电点沉淀将酶解后的上清液冷却至20℃-30℃，调整pH为4.5-5.0，搅拌后静置，沉淀去除蛋白。
上述方案中，所述步骤⑤中醇沉是离心得上清液，调节pH为6.0-7.0，高速搅拌下加入乙醇至浓度40％-60％(v／v)，静置。
上述方案中，所述步骤⑦中硫酸铵沉淀是将离心收集沉淀后将沉淀加水复溶，再用20％-30％硫酸铵沉淀。
上述方案中，所述步骤⑧中采用透析法去除杂质。
上述方案中，所述燕麦麸皮粉其物质颗粒为60-80目。
本发明所述β-葡聚糖的提取方法以目前反应条件温和的水提法为基础，结合酶解、等电点沉淀、醇沉、硫酸铵沉淀、透析等提取处理步骤得到高纯度的燕麦β-葡聚糖。
当然，该所获燕麦β-葡聚糖对油脂具有一定的抗氧化作用，还可用来添加到酸奶中来改善酸奶的质构特征。具体参见以下实验案例及结论。
实验案例1：
空白猪油保质期的测定：分别称取4g空白猪油，加入试管中，密封。选择测定温度点为110℃、120℃、130℃，立即放入加热好的油脂稳定性测定仪中，连接好管路，开始测量。.
添加0.5％燕麦β-葡聚糖后猪油保质期的测定：分别称取4g空白猪油，加入试管中，按照添加量为0.5％加入实施例中所得β-葡聚糖，密封，摇匀。选择测定温度点为100℃、110℃、120℃，立即放入加热好的油脂稳定性测定仪中，连接好管路，开始测量。
结果显示：当当猪油中不含任何抗氧化剂时，测定仪自动推算，在20℃的正常条件下，猪油保质期是21天。当在猪油中添加0.5％燕麦β-葡聚糖后，测定仪自动推算，在20℃时，猪油的保质期是2个多月。由此可见，燕麦β-葡聚糖的添加明显延长了猪油的保质期，具有较强的抗氧化能力。可作为天然的抗氧化剂添加到食品中。
实验案例2：
在酸奶的制作过程中，加入0.3％的实施例1所得燕麦β-葡聚糖，酸奶发酵结束后，从冰箱中取出酸奶样品，利用物性测试仪测量酸奶的质构特性。利用P／35探头和粘性测量方法测量酸奶产品的粘性和粘丝性；利用A／BE探头和下压方式测量酸奶产品的硬度、稀稠度和粘聚性。
结果表明，添加0.1％β-葡聚糖的酸奶质构数据为：粘性15.7g，粘丝性5.3mm，硬度77.4g，稀稠度1693.1gs，粘聚性-56.2g，粘度6923cP，感官评定9分。不添加β-葡聚糖的酸奶质构数据为：粘性12.4g，粘丝性4.0mm，硬度67.8g，稀稠度1541.1gs，粘聚性-48.1g，粘度5495cP，感官评定6分。
因此，β-葡聚糖的添加，增加了酸奶的的粘性、粘丝性、硬度、稀稠度、粘聚性、粘度，改善了酸奶的质构。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实验案例来进一步阐述本发明。
由上述方案可知本发明所述提纯方法的工艺流程如下：
燕麦麸皮粉(60-80目)→乙醇回流灭酶→热水搅拌提取→离心收集上清液→酶解、等电点沉淀→醇沉→离心收集沉淀→硫酸铵沉淀→透析除杂→冷冻干燥→β-葡聚糖。
以下通过3个典型实施例来具体分析阐述本发明的过程及结果，但本发明方法根据方案给出的处理条件不仅限于以下实施例。
实施例1；
1.灭酶：将燕麦麸皮粉加入到10倍体积80％(v／v)乙醇溶液中，在95℃下回流灭酶；冷却后过滤，并干燥滤渣；
2.提取：在料水比1∶10，pH7.0、60℃、提取时间4h的条件下进行热水提取β-葡聚糖；
3.酶解：提取后采用离心方法收集上清液加入淀粉酶酶解，淀粉酶酶活力480KNU-B／g，加入量为0.1％(干基)，60℃反应0.5h，以去除滤液中的淀粉，将其降解为小分子的寡糖；
4.等电点沉淀：冷却至25℃，调整pH为5.0，搅拌后静置，沉淀去除蛋白；
5.醇沉：离心得上清液，调节pH为7.0，高速搅拌下加入乙醇至浓度50％(v／v)，静置；
6.硫酸铵沉淀：离心收集沉淀将沉淀加水复溶，用20％硫酸铵沉淀；
7.透析：离心收集沉淀，加水复溶，用透析法去除杂质；
8.冷冻干燥：得β-葡聚糖。
本例中采用酶法与高效液相色谱法结合测定β-葡聚糖纯度，为96.67％；采用高效凝胶过滤色谱法(HPGPC)测定β-葡聚糖分子量分布，平均分子量为1109kDa。
实施例2；
1.灭酶：将燕麦麸皮粉加入到15倍体积80％(v／v)乙醇溶液中，在95℃下回流灭酶；冷却后过滤，并干燥滤渣；
2.提取：在料水比1∶14，pH5.0、60℃、提取时间3h的条件下进行热水提取β-葡聚糖；
3.酶解：提取后采用离心方法收集上清液加入淀粉酶酶解，淀粉酶酶活力480KNU-B／g，加入量为0.1％(干基)，60℃反应1h，以去除滤液中的淀粉，将其降解为小分子的寡糖；
4.等电点沉淀：冷却至25℃，调整pH为4.5，搅拌后静置，沉淀去除蛋白；
5.醇沉：离心得上清液，调节pH为7.0，高速搅拌下加入乙醇至浓度50％(v／v)，静置；
6.硫酸铵沉淀：离心收集沉淀将沉淀加水复溶，用25％硫酸铵沉淀；
7.透析：离心收集沉淀，加水复溶，用透析法去除杂质；
8.冷冻干燥：得β-葡聚糖。
本例中采用酶法与高效液相色谱法结合测定β-葡聚糖纯度，为95.42％；采用高效凝胶过滤色谱法(HPGPC)测定β-葡聚糖分子量分布，平均分子量为1391kDa。
实施例3
1.灭酶：将燕麦麸皮粉加入到18倍体积75％(v／v)乙醇溶液中，在95℃下回流灭酶；冷却后过滤，并干燥滤渣；
2.提取：在料水比1∶17，pH6.0、68℃、提取时间2h的条件下进行热水提取β-葡聚糖；
3.酶解：提取后采用离心方法收集上清液加入淀粉酶酶解，淀粉酶酶活力480KNU-B／g，加入量为0.2％(干基)，60℃反应1h，以去除滤液中的淀粉，将其降解为小分子的寡糖；
4.等电点沉淀：冷却至25℃，调整pH为5.0，搅拌后静置，沉淀去除蛋白；
5.醇沉：离心得上清液，调节pH为6.5，高速搅拌下加入乙醇至浓度50％(v／v)，静置；
6.硫酸铵沉淀：离心收集沉淀将沉淀加水复溶，用20％硫酸铵沉淀；
7.透析：离心收集沉淀，加水复溶，用透析法去除杂质；
8.冷冻干燥：得β-葡聚糖。
本例中采用酶法与高效液相色谱法结合测定β-葡聚糖纯度，为94.73％；采用高效凝胶过滤色谱法(HPGPC)测定β-葡聚糖分子量分布，平均分子量为1230kDa。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，该方法将燕麦麸皮粉先后进行①乙醇回流灭酶；②热水搅拌提取；③离心收集上清液；④酶解、等电点沉淀；⑤醇沉；⑥离心收集沉淀；⑦硫酸铵沉淀；⑧透析除杂；⑨冷冻干燥这些提取步骤最终获得燕麦β-葡聚糖。
2.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤①中将燕麦麸皮粉加入到10-20倍体积75％-85％(v／v)乙醇溶.液中，在80-95℃下回流灭酶；冷却后过滤，并干燥滤渣。
3.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤②中在料水比1∶10-1∶20，pH5.0-7.0、50-70℃、提取时间2-6h的条件下进行热水提取β-葡聚糖。
4.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤④中酶解是在收集的上清液内加入淀粉酶酶解，淀粉酶酶活力480KNU-B/g，加入量为0.1％-0.3％(干基)，60℃-80℃反应0.5h-2h，以去除滤液中的淀粉，将其降解为小分子的寡糖。
5.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤④中等电点沉淀将酶解后的上清液冷却至20℃-30℃，调整pH为4.5-5.0，搅拌后静置，沉淀去除蛋白。
6.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤⑤中醇沉是离心得上清液，调节pH为6.0-7.0，高速搅拌下加入乙醇至浓度40％-60％(v／v)，静置。
7.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤⑦中硫酸铵沉淀是将离心收集沉淀后将沉淀加水复溶，再用20％-30％硫酸铵沉淀。
8.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤⑧中采用透析法去除杂质。
9.根据权利要求1的从燕麦麸皮中提取高纯度β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述燕麦麸皮粉其物质颗粒为60-80目。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140507 |