CN104313086A - 一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多糖提取技术领域，具体涉及一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法。一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：（1）原料预处理；（2）酶解；（3）非水溶性多糖转化；（4）离心分离；（5）可溶性多糖提取。采用酶作用条件温和，采用各种不同的酶将大豆粕中的脂肪、纤维素酶解，将其中的多糖提取出来，提高了大豆粕的利用率，采用本发明的方法得到大豆多糖不仅得率高，而且纯度也高。
Description
技术领域
本发明属于多糖提取技术领域，具体涉及一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法。
背景技术
大豆的营养成分全面而且含量丰富，这使得我国乃至世界各国的大豆加工业都方兴未艾，并且随着对大豆功能性成分的深入研究，大豆的综合开发利用价值也越来越受到世界各国的关注。大豆蛋白，大豆多肽，大豆异黄酮、大豆磷脂及大皂甙等功能成分也都得到了较深入的研究。但是作为大豆蛋白加工业最大的副产物——豆渣，却在相当长的一段时间内被人们所忽视，对其研究也只停留在一般性应用上。一些企业对豆渣的不良处理还给环境造成了很大的污泥。大豆中含有丰富的蛋白，脂肪、膳食纤维，还含有大量纤维素，这是很好的糖来源，利用这些纤维素可以得到大量的特性优良的水溶性大豆多糖。水溶性大豆多糖主要是以大豆分离蛋白、豆腐和腐竹等生产加工的副产物豆渣纤维为主要原料，经预处理、酶解（纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶等）、分离、脱色、灭菌、干燥等工艺精制而成。大豆多糖为白色至淡黄色粉末、水溶液粘度低、口感好。大豆多糖除了是一种优良的水溶性膳食纤维外，更是一种高性能的蛋白饮料乳化稳定剂，尤其是在酸性环境下更具有独特的乳化稳定蛋白性能。大豆多糖与其它生物多糖相比粘性较低，并具有分散性、稳定性、乳化性和黏着性等特点。食品行业中常被用作食物纤维强化剂、持泡剂和食品特性改善剂。此外，可溶性多豆多糖还具有调节血糖值和血液脂质、促进肠道有害物质的吸附与排泄、抗癌、促进矿物质吸收利用性等生物学活性，在抗氧化、抗菌、抗病毒及免疫调节等方面也有一定功效。
早在1961年Kawamura和Narasaki就在碱性条件下提取了大豆多糖，Morita于1965年在100℃热水中提取了大豆多糖，Aspinall等人于1967年从大豆中提取了多糖类物质，并对其结构进行了初步研究，此后国外陆续报道过一些大豆多糖的提取方法。但是国内在这方面研究还较少，且在实际应用中得率不高，工艺比较复杂，成本也较高。
不论是从国际市场上来看还是从国内市场上来看，可溶性大豆多糖都十分具有发展前景。现阶段国内使用的可溶性大豆多糖主要是依赖进口，价格较高，以至于国内许多企业对可溶性大豆多糖的了解程度不够，因此研究适合我国国情的可溶性大豆多糖制不仅可以解决豆渣所引起的环境问题和商业难题，还可以带动相关产业的发展，这也是大豆加工的发展需求。如果进一步提高其性能，就可以进一步扩大可溶性大豆多糖的应用领域，产生巨大的经济效益。
因此需对上述的方法进行改进，研究一种可以最大限度的将大豆粕利用起来，提取大豆粕中所含的大豆多糖的方法。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种得率和纯度较高的生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法。
本发明生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法是通过下述的技术方案来实现的：
一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为2-4%，再粉碎至80目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1：6-12，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.3-0.5％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.4-0.6％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为0.5-1.2%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h，酶解后在95℃下灭酶5-10min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1.0-1.2％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.5-2.0h后，95℃灭酶5-10min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在60-70℃下浓缩，浓缩至其浓度为60-70%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置10-20小时、离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为4-6%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
优选的，脂肪酶的用量为0.4%。
优选的，纤维素酶的用量是0.5%。
优选的，菠萝蛋白酶的添加量为0.8%。
优选的，淀粉酶的添加量为1.0%。
优选的，一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为3%，再粉碎至120目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1：9，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.4％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.5％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为0.8%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h，酶解后在95℃下灭酶8min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，100℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
酶解脂肪、纤维顺序也是本发明的创新之处，由于将脂肪酶解以后，油脂不会包裹在大豆粕外，从而有利于各种成分与酶相接触，从而提高酶解的效率；因此，先酶解脂肪再酶解纤维素有利于脂肪和纤维的去除；
普通方法中对脂肪的处理方法一般是采用加有机溶剂的方式，有机溶剂虽然对油脂的去除也较为彻底，但是其作用的条件较强烈，而且后续的回收过程也较复杂，另外还容易造成有机溶剂危害环境的问题；另外采用有机溶剂去除油脂其成本也较高；
本发明采用酶作用于残留在大豆粕中的油脂上，作用条件温和，而且对油脂的去除也较为彻底，并且不存在后续的有机溶剂回收及带来环境污染的问题；
再加入纤维素酶将大豆粕中的纤维素降解生成溶于水的葡萄糖；
将非可溶性的多糖酶解为可溶性多糖之后，糖类溶于水中，再取上清液，过滤，浓缩，醇沉，将其中的多糖提取出来。
本发明的酶的种类及用量的选择及酶解顺序的选择并不是偶然的，而是发明人付出了创造性的劳动得到的，酶及各种比例的调整均会影响最终多糖的提取效果，只有采用本发明所给的酶及酶的相应比例对大豆粕进行处理，而且按照本发明的顺序进行，才能得到本发明的结果，将酶进行替换或者是加酶顺序替换，均得不到最大的多糖提取率。
本发明的有益效果在于，采用酶作用条件温和，采用各种不同的酶将大豆粕中的脂肪、纤维素酶解，同时从大豆粕中提取多糖，最大限度的利用大豆粕，而且采用本发明的方法得到的多糖，其得率和纯度高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
以下的检测方法，如无特殊说明，采用苯酚-硫酸法测多糖的含量。
实施例1
一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为3%，再粉碎至120目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1：9，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.4％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.5％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为0.8%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h，酶解后在95℃下灭酶8min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，95℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
多糖的得率为： 14.31%，纯度为97.5%。
实施例2
一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为2%，再粉碎至80目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1：6，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.3％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400W，频率为800MHZ，酶解0.1h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.4％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400W，频率为800MHZ，酶解0.1；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为0.5%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400W，频率为800MHZ，酶解0.1h，酶解后在95℃下灭酶5min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为0.8％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，95℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
多糖的提取率为：13.05%，纯度为95.9%。
实施例3
一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为4%，再粉碎至200目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1： 12，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.5％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.6％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为600W，频率为800MHZ，酶解0.5h；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为1.2%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为600W，频率为800MHZ，酶解0.5h，酶解后在95℃下灭酶10min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1.2％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，95℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
多糖的得率为： 13.71%，纯度为96.6%。
Claims (6)
1.一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为2-4%，再粉碎至80-200目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1：6-12，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.3-0.5％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.4-0.6％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为0.5-1.2%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h，酶解后在90-95℃下灭酶5-10min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为0.8-1.2％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.5-2.0h后，100-105℃灭酶5-10min；将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h，酶解后在90-95℃下灭酶5-10min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在60-70℃下浓缩，浓缩至其浓度为60-70%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置10-20小时、离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为4-6%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
2.如权利要求1所述一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，其特征在于，所述的脂肪酶的用量为0.4%。
3.如权利要求1所述的一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，其特征在于，所述的纤维素酶的用量是0.5%。
4.如权利要求1所述的一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，其特征在于，所述的菠萝蛋白酶的添加量为0.8%。
5.如权利要求1所述的一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，其特征在于，所述的淀粉酶的添加量为1.0%。
6.如权利要求1-4中任一项所述的一种生物酶法从大豆粕中提取大豆多糖的方法，其特征在于，所述的方法包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.大豆粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的大豆粕是大豆初榨后剩下的残留豆渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到大豆油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得大豆粕；
将步骤d中的大豆粕经烘干至其水分含量为3%，再粉碎至120目；
（2）酶解
将粉碎后的大豆粕，加水混匀，大豆粕与水的重量比例为1：9，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.4％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.5％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入菠萝蛋白酶，菠萝蛋白酶的添加量为0.8%，酶解温度为50℃，pH值6.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h，酶解后在95℃下灭酶8min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，95℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的大豆粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占粉碎后的大豆粕的重量百分比。
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