CN104846031B - 一种利用发酵法提取燕麦β-葡聚糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用发酵法提取燕麦β‑葡聚糖的方法。本方法包括以下步骤：1）燕麦籽粒磨碎过筛，取筛上麸皮并水浴回流灭酶；2）霉菌孢子悬浮液的制备；3）接种霉菌孢子悬浮液发酵；4）热水提取燕麦β‑葡聚糖；5）离心取上清液；6）浓缩，乙醇沉淀纯化；7）水浴复溶；8）冷冻干燥，得到纯化的β‑葡聚糖产品。本发明方法操作简单，无需使用酶制剂，成本低，在发酵过程中可达到纯化β‑葡聚糖的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用发酵法提取燕麦β-葡聚糖的方法。
背景技术
(1→3)(1→4)-β-D-葡聚糖，简称β-葡聚糖，属于水溶性膳食纤维，是由D-葡萄糖以连续的β-(1→4)糖苷键和单个的β-(1→3)糖苷键连接而成的线性多糖，β-(1→4)糖苷键与β-(1→3)糖苷键的比例约为7:3，β-葡聚糖主要存在于燕麦、大麦等谷物中，并以燕麦麸中含量较高，是燕麦中重要的功能成分。研究发现，燕麦β-葡聚糖具有多种生理功能，能够降低胆固醇水平，预防心脑血管疾病，具有调节血糖、改善便秘及调理肠道等功能。
目前，国内外常用的燕麦β-葡聚糖的提取方法包括三个步骤，首先对燕麦原材料进行粉碎过筛、灭酶等预处理，然后通过中性、碱性或酸性水溶液进行浸提，得到富含燕麦β-葡聚糖的溶液，再通过加酶去除溶液中的淀粉和蛋白质等杂质，最后根据燕麦β-葡聚糖不溶于醇、醚、酮等有机溶剂的特点采用分步沉淀的方法进行分离纯化。近年来，研究人员不断探索新的提取方法，利用超声波、微波、冻融等方法来提取制备燕麦β-葡聚糖，但现有方法存在成本高、提取率低等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用发酵法提取燕麦β-葡聚糖的方法，步骤简单，易操作，且降低了成本。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
1) 燕麦籽粒磨碎后过40-60目筛，取筛上燕麦麸皮，以固液比1:3-1:10 (W/V)加入质量分数70%-90%乙醇，80-90 °C水浴回流1-3 h，1000-4000 r/min离心5-20 min去乙醇保留沉淀，在40-60 °C鼓风干燥箱中烘干8-15 h，即得燕麦麸皮；
2) 制备5×105-5×107个/mL的黑曲霉或米根霉的孢子悬浮液，4 °C保藏；
3) 称取适量燕麦麸皮高压灭菌，无菌条件下以固液比1:10-1:20 (W/V)加入无菌水，并接种霉菌孢子悬浮液发酵。发酵条件：发酵时间4-24 h，接菌量5-25 mL，发酵温度25-50 °C，转速90-240 r/min；
4) 收集发酵产物，在40-60 °C水浴中以200-600 r/min机械搅拌条件下提取1-3h；
5) 4000-12000 r/min离心5-20 min去沉淀保留上清液；
6) 浓缩上清液，加入1-3倍体积的乙醇沉淀纯化燕麦β-葡聚糖；
7) 收集燕麦β-葡聚糖，加适量去离子水在70-90 °C水浴中以200-600 r/min机械搅拌复溶0.5-1 h；
8) 重复6)-7)步骤1-3次；
9) 冷冻干燥，得到纯化的β-葡聚糖产品。
本发明的优点在于：
1) 不使用酶制剂，成本低。
2) 步骤简单，易操作。
3) 产品得率高，纯度高，得率在3-6%，纯度在84%以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1、黑曲霉发酵提取燕麦β-葡聚糖
具体实施步骤如下：
1) 燕麦籽粒磨碎后过50目筛，取筛上燕麦麸皮，以固液质量体积比1:5加入82%乙醇，85 °C水浴回流2 h，1000 r/min离心5 min去乙醇保留沉淀，在40 °C鼓风干燥箱中烘干12 h，即得燕麦麸皮；
2) 制备5×106个/mL的黑曲霉孢子悬浮液，4 °C保藏；
3) 称取燕麦麸皮5g高压灭菌，以固液比1:10(W/V)加入无菌水，并接种黑曲霉孢子悬浮液发酵。发酵条件：发酵时间10.30 h，接菌量12 mL，发酵温度42 °C，转速180 r/min；
4) 收集发酵产物，在52 °C水浴中以400 r/min机械搅拌提取1 h；
5) 4000 r/min离心20 min去沉淀保留上清液；
6) 浓缩上清液，加入2倍体积的乙醇沉淀纯化燕麦β-葡聚糖；
7) 收集燕麦β-葡聚糖，加适量去离子水在80 °C水浴中以400 r/min机械搅拌复溶0.5 h；
8) 重复6)-7)步骤2次；
9) 冷冻干燥，得到纯化的β-葡聚糖产品，经刚果红法测定产品纯度为84.7%，得率为4.55%。
实施例2、发酵时间对黑曲霉发酵法提取燕麦β-葡聚糖的影响
为了比较发酵时间对燕麦β-葡聚糖得率的影响，将实例1中步骤3)的发酵时间改为8、12、16 h，其余步骤同实例1。
不同发酵时间下燕麦β-葡聚糖得率如表1所示：
表1 不同发酵时间下燕麦β-葡聚糖的得率
实施例3、接菌量对黑曲霉发酵法提取燕麦β-葡聚糖的影响
为了比较接菌量对燕麦β-葡聚糖得率的影响，将实例1中步骤3)的接菌量改为5、10、15 mL，其余步骤同实例1。
不同接菌量下燕麦β-葡聚糖得率如表2所示：
表2 不同接菌量下燕麦β-葡聚糖的得率
实施例4、米根霉发酵提取燕麦β-葡聚糖
具体实施步骤如下：
1) 燕麦籽粒磨碎后过50目筛，取筛上燕麦麸皮，以固液质量体积比1:5加入82%乙醇，85 °C水浴回流2 h，1000 r/min离心5 min去乙醇保留沉淀，在40 °C鼓风干燥箱中烘干12 h，即得燕麦麸皮；
2) 制备5×106个/mL的米根霉孢子悬浮液，4 °C保藏；
3) 称取燕麦麸皮5g高压灭菌，以固液比1:10(W/V)加入无菌水，并接种米根霉孢子悬浮液发酵。发酵条件：发酵时间14.50 h，接菌量10.50 mL，发酵温度42 °C，转速150 r/min；
4) 收集发酵产物，在52 °C水浴中以400 r/min机械搅拌提取1 h；
5) 4000 r/min离心20 min去沉淀保留上清液；
6) 浓缩上清液，加入2倍体积的乙醇沉淀纯化燕麦β-葡聚糖；
7) 收集燕麦β-葡聚糖，加适量去离子水在80 °C水浴中以400 r/min机械搅拌复溶0.5 h；
8) 重复6)-7)步骤2次；
9) 冷冻干燥，得到纯化的β-葡聚糖产品，经刚果红法测定产品纯度为84.8%，得率为5.15%。
实施例5、发酵温度对米根霉发酵法提取燕麦β-葡聚糖的影响
为了比较发酵温度对燕麦β-葡聚糖得率的影响，将实例4中步骤3)的发酵温度改为35、40、45 °C，其余步骤同实例4。
不同发酵温度下燕麦β-葡聚糖得率如表3所示：
表3 不同发酵温度下燕麦β-葡聚糖的得率
实施例6、转速对米根霉发酵法提取燕麦β-葡聚糖的影响
为了比较转速对燕麦β-葡聚糖得率的影响，将实例4中步骤3)的转速改为120、150、180 r/min，其余步骤同实例4。
不同转速下燕麦β-葡聚糖得率如表4所示：
表4 不同转速下燕麦β-葡聚糖的得率
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (2)
1.一种利用发酵法提取燕麦β-葡聚糖的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）燕麦籽粒磨碎过筛，取筛上麸皮并水浴回流灭酶；2）霉菌孢子悬浮液的制备；3）接种霉菌孢子悬浮液发酵；4）热水提取燕麦β-葡聚糖；5）离心取上清液；6）浓缩，乙醇沉淀纯化；7）水浴复溶；8）冷冻干燥，得到纯化的β-葡聚糖产品；
所述方法具体包括以下步骤：
1) 燕麦籽粒磨碎后过40-60目筛，取筛上燕麦麸皮，以固液质量体积比1:3-1:10加入70%-90%乙醇，80-90 ℃水浴回流1-3 h，1000-4000 r/min离心5-20 min去乙醇保留沉淀，在40-60 ℃鼓风干燥箱中烘干8-15 h，即得燕麦麸皮；
2) 制备5×105-5×107个/mL的黑曲霉或米根霉的孢子悬浮液，4 ℃保藏；
3) 称取5g燕麦麸皮高压灭菌，无菌条件下以固液质量体积比1:10-1:20加入无菌水，并接种霉菌孢子悬浮液发酵；
4) 收集发酵产物，在40-60 ℃水浴中以200-600 r/min机械搅拌条件下提取1-3 h；
5) 4000-12000 r/min离心5-20 min去沉淀保留上清液；
6) 浓缩上清液，加入1-3倍体积的乙醇沉淀纯化燕麦β-葡聚糖；
7) 收集燕麦β-葡聚糖，加适量去离子水在70-90 ℃水浴中以200-600 r/min机械搅拌复溶0.5-1 h；
8) 重复6)-7)步骤1-3次；冷冻干燥，得到纯化的β-葡聚糖产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用发酵法提取燕麦β-葡聚糖的方法，其特征在于：步骤3）发酵条件：发酵时间4-24 h，接菌量5-25 mL，发酵温度25-50 ℃，转速90-240 r/min。
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