CN104177483B - 一种同步高效制备川明参蛋白和多糖的方法 - Google Patents

一种同步高效制备川明参蛋白和多糖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种从川明参渣中同步高效提取蛋白和多糖的方法。将乙醇提取后的川明参渣脱脂后，按液料比20:1加碱溶液（用氢氧化钠调pH12.5），在超声功率225W、超声时间38min、超声温度49℃超声波辅助提取条件下提取两次，合并上清液，用盐酸调pH至2.0沉淀蛋白，离心得沉淀物和上清液，沉淀物洗涤中和后冷冻干燥，得川明参蛋白粉。上清液减压浓缩，醇沉，离心，洗涤沉淀，冷冻干燥，得川明参碱提多糖。采用本发明所述的方法，川明参蛋白和多糖提取率分别为（2.42±0.84）%和（25.92±0.67）%。本方法具有提取时间短，操作简单，生产成本低的优点。

Description

一种同步高效制备川明参蛋白和多糖的方法
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种从川明参中同步超声波辅助提取蛋白和多糖的方法。
背景技术
川明参又名明参、明沙参、土明参，是伞形科(Umbelliferae)植物川明参属“chuanminshen violaceum Sheh et Shan”的根，是我国特有的单种属植物，是四川产道地药材。主产区为四川（青北江、金堂、简阳、苍溪、威远、北川、平武、巴中、南川）、湖北（宜昌、当阳）等地。具有滋阴补肺，健脾等功效，主治热病伤阴，肺热咳嗽，脾虚食少，病后体弱。川明参中含有多糖、蛋白质、香豆素、萜类、甾醇、类脂、苷类、游离有机物或酚性化合物和鞣质等成分。川明参中多糖含量最高，高达80%以上，具有抗突变作用，镇咳、祛痰，免疫调节作用，抗疲劳、抗氧化作用以及抗病毒作用等。粗蛋白含量高达5%以上，其水解氨基酸总含量超过3%，各类氨基酸达13种以上，尤其是人体必需的7种氨基酸，占总氨基酸含量的40%以上，它们可能是川明参的主要功能成分之一。可广泛应用于医药和保健食品领域，市场前景广阔，因此高效提取川明参蛋白和多糖具有重要意义。
目前，川明参多糖和川明参蛋白多数被单独提取，但由于川明参中的蛋白的总量较低，单独提取必然增加产品开发的成本。而川明参多糖含量较高，可分类提取，采用碱提法，可以将川明参蛋白和碱性多糖同时提取出来，剩余残渣仍可用于提取水溶性多糖。而用95%乙醇提取川明参有效成分后的残渣含有大部分多糖及几乎全部的蛋白，因此，以95%乙醇提取川明参有效成分后的残渣为原料，采用超声波辅助碱提法同步提取川明参中蛋白和多糖有利于川明参资源综合利用和进一步开发。
我国工业提取分离蛋白质和多糖主要采用碱提酸沉和水提（碱提）醇沉的方法，目前除了研究更多新的分离方法外，各种辅助分离技术逐渐受到人们的重视，超声波在化学领域的广泛应用使其在应用于各种组分分离中显示了许多突出优势。本发明在碱提酸沉法结合水提（碱提）醇沉法的基础上，采用超声波辅助提取法对川明参渣中蛋白和多糖进行同步提取，并对提取工艺进行优化，最终确定最佳工艺条件。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种简单、高效的从川明参渣中同步提取蛋白的有效方法。
本发明采用以下技术方案来实现：
在结合碱提酸沉和碱提醇沉的基础上采用超声波辅助法方法从川明参中同步提取川明参蛋白和多糖。
本发明川明参蛋白和多糖的制备方法如下：
将乙醇提取后的川明参渣石油醚索氏回流脱脂2次，每次6小时，50℃恒温烘干至质量恒定，粉碎，过80目筛。
取适量上述川明参粉，碱溶均匀，超声提取，离心，二次超声提取，合并上清液，酸沉，离心得沉淀物和上清液，取沉淀物，醇洗，水洗，真空冷冻干燥，得川明参蛋白粉；取上清液浓缩，醇沉，醇洗，真空冷冻干燥，得川明参碱提多糖。所剩固体残渣用蒸馏水提取可得川明参水提多糖。
本发明优选的川明参蛋白和多糖制备条件为：
川明参粉按液料比20:1加碱溶液（用氢氧化钠调pH12.5），超声提取，离心，二次超声提取，合并上清液，用盐酸调pH至2.0沉淀蛋白，离心得沉淀物A和上清液B，取A，用95%乙醇洗涤2次，再用超纯水洗，调pH7.0，300Pa，-70℃冷冻干燥，川明参蛋白粉。取B减压浓缩至原体积1/4，加无水乙醇至含醇量80%，4℃静置过夜使沉淀析出，离心，沉淀用乙醇洗涤3次，300Pa，-70℃冷冻干燥，得川明参碱提多糖。
超声波辅助同步提取川明参蛋白和多糖的最佳条件为：超声功率225W、超声时间38min、液料比20:1、超声温度49℃。
蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝染色法。蛋白提取率采用公式（1）计算：
蛋白提取率Ｙ1（%）＝（蛋白干品质量×干品蛋白纯度/原料质量）×100％ （1）
多糖含量的测定采用苯酚-硫酸法以葡萄糖为标准品制作标准曲线测定多糖含量。多糖提取率采用公式（2）计算：
多糖提取率Ｙ2（%）＝（多糖干品质量×干品多糖纯度/原料质量）×100％ （2）
采用本发明所述的方法，川明参蛋白和多糖提取率分别为（2.42±0.84）%和（25.92±0.67）%。本方法具有提取时间短，操作简单，生产成本低的优点。
发明内容
图1川明参蛋白等电点的确定
图2碱液 pH对川明参蛋白和多糖提取率的影响
图3超声功率对川明参蛋白和多糖提取率的影响
图4超声时间对川明参蛋白和多糖提取率的影响
图5液料比对川明参蛋白和多糖提取率的影响
图6超声温度对川明参蛋白提取率的影响
实验例
实验例1
川明参蛋白等电点的确定。称取10g川明参粉固定其他提取条件（碱液pH12.5、超声功率200W、超声时间30min、液料比20:1、超声温度60℃）制备川明参蛋白提取液，离心（8000r/min、20min）得上清液，分别取上清液6份各10mL，加盐酸调节pH值至1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0，静置30min，离心（8000r/min、20min），测定上清液中蛋白质的含量，并计算蛋白沉淀率，由结果（图1）可知，川明参蛋白在pH2.0时沉淀率最高，为79.63%。因此，确定川明参蛋白的等电点为pH2.0。
实验例2
碱液 pH对川明参蛋白和多糖提取率的影响。固定其他条件，考察不同碱液pH对川明参蛋白和多糖提取率的影响，由实验结果（图2）可知，pH在10~13之间时，蛋白和多糖的提取率均呈先增加后下降趋势，蛋白提取率在pH值12.5时达到最大，之后提取率变化不大。后续试验选择pH12.5进一步优化提取条件。
实验例3
超声功率对川明参蛋白和多糖提取率的影响。固定其他条件，考察不同超声功率对川明参蛋白和多糖提取率的影响，由结果（图3）可知，随着超声功率的增加，川明参蛋白和多糖的提取率逐渐增加，功率达到200W和225W时，多糖和蛋白提取率分别达到最大值，随后提取率开始下降。因此超声功率以175~225W为宜。
实验例4
超声时间对川明参蛋白和多糖提取率的影响。固定其他条件，考察不同超声时间对川明参蛋白和多糖提取率的影响，由结果（图4）可知，在10~30 min时，蛋白和多糖的提取率随着超声时间的增加而明显提高，随后提取率呈下降趋势。因此超声波作用时间以30min为宜。
实验例5
液料比对川明参蛋白和多糖提取率的影响。固定其他条件，考察不同液料比对川明参蛋白和多糖提取率的影响，由结果（图5）可知，液料比20:1时，川明参蛋白和多糖提取率均达到最大值，随后提取率明显下降，因此料液比应不大于20:1。
实验例6
超声温度对川明参蛋白和多糖提取率的影响。固定其他条件，考察不同超声温度对川明参蛋白和多糖提取率的影响，由结果（图6）可知，随着温度的升高，川明参蛋白和多糖的提取率均呈先升高后下降的趋势。综合蛋白和多糖提取率，超声温度应控制在40~60℃之间。
实验例7
响应面法优化川明参蛋白和多糖超声提取工艺参数。在单因素试验的基础上，根据Box-Behnken设计原理，采用四因素三水平，选择超声功率（X1）、超声时间（X2）、液料比（X3）、和超声温度（X4）为自变量，以蛋白提取率（Y1）和多糖提取率（Y2）为响应值，对超声波辅助同步提取川明参蛋白和碱溶性多糖的工艺参数进行优化。对表1中数据进行多元回归拟合，得超声辅助提取川明参蛋白和多糖提取率对超声功率（X1），超声时间（X2），液料比（X3）与 温度（X4）的二次多项式回归模型分别为：
Y1=23.14+1.87X1+0.60X2+0.65X3-1.52X4-0.21X1X2-0.80X1X3+0.24X1X4+0.35X2X3-0.46X2X4-0.10X3X4-1.20X1 2-0.62X2 2-1.54X3 2-2.09X4 2
Y2=25.26+1.78X1+0.49X2+0.81X3-0.34X4-0.045X1X2-0.91X1X3+0.86X1X4+0.175X2X3-0.37X2X4+0.1X3X4-1.34 X1 2-0.068X2 2-0.94X3 2-1.13X4 2
运用Design Expert 8.0.5b数据统计分析软件可以预测出蛋白和多糖提取率两个响应值均达到最大时各因素的最佳值，得到最佳超声辅助提取工艺条件组合为：超声功率225W、超声时间38min、液料比20:1、超声温度49℃。采用上述优化条件进行3次验证实验，川明参蛋白和多糖提取率实测值分别为（2.42±0.84）%和（25.92±0.67）%。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
川明参粉，以pH12.5碱溶液为提取剂，在超声功率225W、超声时间38min、液料比20:1、超声温度49℃条件下超声提取。提取液过滤调pH2.0沉淀蛋白，离心，沉淀洗涤300pa，-70℃冷冻干燥得川明参蛋白；上清液减压浓缩原体积1/4，加无水乙醇至含醇量80%，4℃静置过夜使沉淀析出，离心，沉淀用乙醇洗涤3次，300Pa，-70℃冷冻干燥，得川明参碱提多糖。所得川明参蛋白和多糖提取率分别为（2.42±0.84）%和（25.92±0.67）%。

Claims (3)

1.一种以川明参渣同步提取蛋白和多糖的有效方法，采用如下步骤：
将乙醇提取后的川明参渣石油醚索氏回流脱脂2次，每次6小时，50℃恒温烘干至质量恒定，粉碎，过80目筛；取适量粉碎过筛后的川明参粉，碱溶均匀，超声提取，离心，二次超声提取，合并上清液，酸沉，离心得沉淀物和上清液，取沉淀物，醇洗，水洗，真空冷冻干燥，得川明参蛋白粉；取上清液浓缩，醇沉，醇洗，真空冷冻干燥，得川明参碱提多糖；所剩固体残渣用蒸馏水提取得川明参中性多糖；所述碱溶中所使用的碱为NaOH溶液，pH10～13，超声功率125～250W，超声时间10～50min，液料比10:1～50:1，超声温度30～80℃。
2.根据权利要求1中所述的以川明参渣同步提取蛋白和多糖的有效方法，其特征在于，所述的超声波条件为：
超声功率225W、超声时间38min、液料比20:1、超声温度49℃。
3.根据权利要求1中所述的一种以川明参渣同步提取蛋白和多糖的有效方法，其特征在于，该方法如下：
步骤一：将川明参经乙醇提取药效成分后残渣60℃干燥至恒重，粉碎得川明参粉A；
步骤二：将川明参粉A按液料比20:1加入pH12.5的NaOH溶液混合均匀，超声辅助提取，提取液离心后得上清液B及下层残渣C；
步骤三：下层残渣C按步骤二操作，超声辅助提取，提取液离心后得上清液D及下层残渣E；
步骤四：合并上清液B和上清液D，使用盐酸调pH至2.0沉淀蛋白，离心后得沉淀物F和上清液G；
步骤五：沉淀物F经95％乙醇清洗真空冷冻干燥后即得川明参蛋白粉；
步骤六：上清液G减压浓缩至原体积1/4，加无水乙醇至含醇量80％，4℃静置过夜使沉淀析出，离心，沉淀用乙醇洗涤3次，300Pa，-70℃冷冻干燥，得川明参碱提多糖；
步骤七：残渣E用蒸馏水超声辅助提取，提取液过滤后操作同上清液G得川明参中性水提多糖。
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