CN103864945B - 一种强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法。该方法对北虫草培养基超微粉碎，经过超高压处理后，进行超声强化闪式提取，提取液加入淀粉酶酶解，酶解液浓缩后加入聚乙二醇，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后沉淀用食用酒精洗涤，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。本发明依据北虫草大米培养基所具有的资源优势，突出促进多糖成分有效溶出的工艺的配置导向，技术选型体现清洁生产理念，采用新型物理及生物集成技术手段，实现了以“快速、高效、省时、低耗、绿色”为特点的多糖回收技术产出，从生产环节保证了所提取多糖的食用安全性。

Description

一种强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法

技术领域

本发明属于多糖类物质的制备技术领域，具体而言，涉及一种强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法。

背景技术

北虫草，又称蛹虫草，是一种传统的名贵滋补中药材，与天然人参、鹿茸并列为三大滋补品。它药性温和，一年四季均可食用，老、少、病、弱、虚者皆宜，比其他种类的滋补品有更广泛的药用价值。自古以来人们都把其作为滋补品和药用品。天然的野生虫草主要生长在高海拔、高寒地区，生长环境的构成十分苛刻和复杂，加之人们对虫草的需求量不断增加及不合理的采挖，致使天然的冬虫夏草自然资源逐步减少。

由于野生虫草资源的短缺与消费者对相关虫草资源旺盛需求，因此促进了利用大米等为主要原料的人工栽培虫草生产规模大幅增长，而以大米或碎大米为原料的北虫草子实体被采收后，残留了大量的培养基副产物-即培养基和北虫草菌丝体的混合物。研究表明，大米培养基的虫草多糖并不低于子实体或菌丝体。近年来，随着农业资源综合利用和农产品加工技术的快速发展，针对虫草培养基的开发利用日益成为业界热点，能否对其中的多糖物质进行有效提取及规模化开发，是当前北虫草产业进一步转型升级所面临的亟待解决的主要问题之一，因此促进北虫草大米培养基副产物多糖高值化利用具有较高的经济和社会效益。

就北虫草大米培养基多糖开发利用的现状及存在的问题而言，可以归纳为以下三点：（1）现有所涉及的虫草培养基多糖开发和利用的方式及渠道有限。如中国专利（CN102578370B）“以虫草培养基下脚料为主要原料制备生物饲料”可知，培养基经过EM发酵制备为饲料；2003年第3期《食品科学》杂志中车振明等发表“利用人工蛹虫草培养基酿制功能型酱油的研究”从中可知研究了酱油酿制过程中添加一定比例的人工蛹虫培养基残基后对所酿制的酱油品质的影响。总的来说，针对丰富的北虫草大米培养基资源而言，从多糖利用的模式、开发的广度和深度上来说还远远不够，因此，其应用及开发潜力巨大。（2）所涉及的培养基多糖提取及纯化工艺大多简单且缺乏创新，且提取率虚高。如2006年第4期《特产研究》杂志中娄虹等发表“蛹虫草大米培养基中活性多糖的提取及免疫调节功能研究”文中可知，培养基经水水浴煎煮提取后，离心去沉淀，加入氯仿一正丁醇除杂，醇沉，烘干得多糖；2011年梁晨等发表的硕士论文“蛹虫草培养基中多糖和虫草素的提取及纯化研究”中可知，蛹虫草固体培养基采用了水浴法、超声波法和微波三种方法提取多糖；2010年第12期《食品研究与开发》杂志中梁晨等发表“蛹虫草培养基多糖的超声波提取及抗氧化性研究”文中可知，研究了超声波提取蛹虫草培养基中粗多糖的工艺条件。结合现有发表的文献资料中可知，所涉及虫草培养基多糖提取等工艺的缺点是技术含量低，能耗较高，某些环节还引入较多的有机有毒化学试剂，其中最突出的缺点是提取过程中未考虑淀粉等杂质因素，造成了所测多糖值得虚高。（3）从现有关于虫草培养基多糖的文献报道来看，其采用的提纯技术可归纳水提法，水提醇沉法，醇提法、柱层析（树脂吸附、活性炭吸附、粒子交换吸附等）、膜分离纯化等，其缺点表现为：有些技术重点不突出，提取多糖的同时，兼顾其他活性成分（如虫草素）；有些提取手段简单单一，投入和能耗较大，不注意绿色清洁生产工艺的实施，需用大量的有机等化学试剂，并且带来废气废水，造成环境污染，不利于多糖活性的保留；其共同的缺点就是没有针对虫草培养基所具有的菌丝缠绕包裹所形成的宏观团块以及多糖成分位于细胞壁内进行适用性破壁溶出技术优化，使得提取不够充分，有效成分损失大，最终造成很大的浪费与损失。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现状，在全面分析北虫草大米培养基的物性及结构特点的基础上，以促进多糖成分的快速溶出为导向，合理配置实用有效的强化提取技术手段，遵循绿色清洁生产技术理念，采用新型多糖助溶沉析技术，通过优化工艺流程，提供一种利用新型强化技术加快提取北虫草大米培养基中多糖的方法，旨在保持较高的多糖提取率的同时，有效的缩短工艺周期，降低能耗，实现绿色清洁生产。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究和不懈探索，最终获得了如下技术方案：

一种强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，该方法包括如下步骤：

（1）原料粉碎：收集北虫草大米培养基原料，超微粉碎至平均粒径10-20μm左右；

（2）超高压处理：在粉碎后的培养基中加水使料液比为1：5-8（w/w），然后进行超高压处理，超高压处理的条件为：压力160-300MPa，处理时间4-12min；得处理液；

（3）超声强化闪式提取：对步骤（2）所得处理液进行超声强化闪式提取，超声强化闪式提取条件为：超声频率：40-120kHz，超声功率30-80W，提取时间为4-8min，提取电压为100V；得到提取液；

（4）酶解：在步骤（3）所得提取液中加入α淀粉酶进行酶解，去除提取液中的淀粉物质，酶灭活后得到酶解液；

（5）沉淀：在酶解液中加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量与北虫草大米培养基原料的质量比为1:3-6，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后取沉淀；

（6）制备多糖：将沉淀用乙醇洗涤，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。

优选地，如上所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其中步骤（1）中北虫草大米培养基原料的中药成分为大米及其副产物和北虫草菌丝体的混合物。

优选地，如上所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其中步骤（1）中的北虫草大米培养基原料在粉碎前于60℃热风干燥至含水率低于5%。

优选地，如上所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其中步骤（4）中α-淀粉酶的酶解条件为：每千克北虫草大米培养基原料的加酶量为100-200U，酶解温度55-62℃，时间1-3h。

优选地，如上所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法：其中步骤（5）中的聚乙二醇的分子量为10000。

优选地，如上所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其中步骤（6）中乙醇的浓度为60%-100%（v/v）。

与现有技术相比，本发明涉及的多糖强化提取方法具有如下优点和显著进步：

（1）在充分分析虫草大米培养基组成的物质基础上，以突出多糖快速溶出为导向，通过对“三超（超微粉碎、超高压和超声波）一闪（闪式提取）”快速提取工艺的合理配置及优化，实现了多糖成分快速高效的溶出。超微粉碎技术体现在对细胞壁的有效切割和破碎，超高压实现了溶剂对培养基超微粉的全方位强力渗透，超声波协同强化闪式提取（高速搅拌、振动、负压渗滤）避免了超细颗粒在溶剂中的聚集，促进了溶质成分的快速平衡溶出。

（2）生产工艺中采用了酶解技术，充分降低淀粉等物质对多糖得率所带来的虚高影响。

（3）生产工艺中采用新型多糖助溶沉析技术，引入了聚乙二醇10000，实现绿色清洁生产，同时尽可能减少有机溶剂的使用及后续处理对环境造成的不良影响。

具体实施方式

本发明的工艺步骤包括：对北虫草培养基超微粉碎，超高压处理后，放入超声强化闪式提取装置中进行提取，提取液加入淀粉酶酶解，酶解液浓缩后加入聚乙二醇，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后沉淀用食用酒精洗涤后，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

取北虫草培养基1kg超微粉碎至10μm，加入纯化水配置料液比为1：5，放入超高压处理装置，设置压力160MPa，处理时间4min，处理完毕后，放入超声强化闪式提取装置中进行提取，设置超声频率：120kHz，超声功率80W，提取时间为4min，提取电压为100V，得到提取液后，提取液中加入α淀粉酶，加酶量100U，温度62℃，处理时间3h后灭酶，得到酶解液，酶解液经碘－碘化钾试剂检测已无颜色反应，酶解液中加入聚乙二醇，加入量与处理原料的质量比为1:6，聚乙二醇的分子量为10000，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后沉淀，沉淀用60%食用酒精洗涤后，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖物质110g，苯酚硫酸法测定多糖含量为62.3%。

实施例2

取北虫草培养基1kg超微粉碎至20μm，加入提取用水配置料液比为1：5，放入超高压处理装置，设置压力300MPa，处理时间12min，处理完毕后，放入超声强化闪式提取装置中进行提取，设置超声频率：120kHz，超声功率30W，提取时间为4min，提取电压为100V，得到提取液后，提取液中加入α淀粉酶，加酶量200U，温度55℃，处理时间3h后使酶失活，得到酶解液，酶解液经碘－碘化钾试剂检测已无颜色反应，酶解液中加入聚乙二醇，加入量与处理原料的质量比为1:6，聚乙二醇的分子量为10000，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后沉淀，沉淀用无水乙醇洗涤后，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖物质125g，苯酚硫酸法测定多糖含量为67.7%。

实施例3

取北虫草培养基1kg超微粉碎至16μm，加入提取用水配置料液比为1：8，放入超高压处理装置，设置压力180MPa，处理时间8min，处理完毕后，放入超声强化闪式提取装置中进行提取，设置超声频率：40kHz，超声功率60W，提取时间为8min，提取电压为100V，得到提取液后，提取液中加入α淀粉酶，加酶量160U，温度60℃，处理时间1h后使酶失活，得到酶解液，酶解液经碘－碘化钾试剂检测已无颜色反应，酶解液中加入聚乙二醇，加入量与处理原料的质量比为1:3，聚乙二醇的分子量为10000，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后沉淀，沉淀用80%食用酒精洗涤后，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖物质121g，苯酚硫酸法测定多糖含量为65.1%。

Claims (6)

1.一种强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

（1）原料粉碎：收集北虫草大米培养基原料，超微粉碎至平均粒径10-20μm；

（2）超高压处理：在粉碎后的培养基中加水使料液比为1：5-8（w/w），然后进行超高压处理，超高压处理的条件为：压力160-300MPa，处理时间4-12min；得处理液；

（3）超声强化闪式提取：对步骤（2）所得处理液进行超声强化闪式提取，超声强化闪式提取条件为：超声频率：40-120kHz，超声功率30-80W，提取时间为4-8min，提取电压为100V；得到提取液；

（4）酶解：在步骤（3）所得提取液中加入α淀粉酶进行酶解，去除提取液中的淀粉物质，酶灭活后得到酶解液；

（5）沉淀：在酶解液中加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量与北虫草大米培养基原料的质量比为1:3-6，充分搅拌溶解，静置过夜，离心后取沉淀；

（6）制备多糖：将沉淀用乙醇洗涤，加入热水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。

2.根据权利要求1所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其特征在于：步骤（1）中北虫草大米培养基原料的中药成分为大米及其副产物和北虫草菌丝体的混合物。

3.根据权利要求1所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其特征在于：步骤（1）中的北虫草大米培养基原料在粉碎前于60℃热风干燥至含水率低于5%。

4.根据权利要求1所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其特征在于：步骤（4）中α淀粉酶的酶解条件为：每千克北虫草大米培养基原料的加酶量为100-200U，酶解温度55-62℃，时间1-3h。

5.根据权利要求1所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法：其特征在于：步骤（5）中的聚乙二醇的分子量为10000。

6.根据权利要求1所述强化提取北虫草大米培养基中多糖的方法，其特征在于：步骤（6）中乙醇的浓度为60%-100%（v/v）。