CN106496287B - 一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，属于农产品综合利用技术领域。其以河南偃师银条为原料，将新鲜银条洗净、干燥、超微粉碎，通过复合酶解预处理后，醇提获得水苏糖粗提液，银条水苏糖提取率超过了45％。银条水苏糖粗提取物通过透析除蛋白，硅藻土澄清，活性碳脱色脱盐，离心后浓缩，冷冻干燥等一系列工艺得到水苏糖粗品；DEAE纤维柱层析后，浓缩，冷冻干燥得纯度为95‑99.9％的水苏糖。采用本方法提取水苏糖工艺简单、生产成本低、为水苏糖保健食品的开发创造条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，属于农产品综合利用技术领域。
背景技术
水苏糖(stachyose)是天然存在的一种非还原性四糖，属于棉籽糖属半乳糖苷类低聚糖。它的生理功能主要有：提供较低能量、预防龋齿，改善人体消化道内环境，调节肠道微生态平衡，有益宿主健康。毒理学实验证实，水苏糖安全可靠，无任何毒副作用。一般条件下，水苏糖不与其他化学物质(如食品添加剂等)发生化学反应，也不影响其他物质的气味和味道，是一种优良的功能性食品基料，曾作为航天食品被宇航员食用。2010年中华人民共和国卫生部根据《中华人民共和国食品安全法》和《新资源食品管理办法》的规定，允许水苏糖可以作为普通食品生产经营。
水苏糖普遍存在于如蔬菜、中药材等高等植物中。在豆类产品中水苏糖含量仅为2％-4％，而中药地黄中提取的水苏糖有一定的苦味，限制了其在食品中的应用。但在传统蔬菜银条(Stachys floridana schutt.Ex benth)中，水苏糖含量高，品质也好，可作为天然植物来源。
银条是唇形科水苏属一年生草本植物，与它同类的有宝塔菜、地灵、罗汉菜、地溜儿等。这类蔬菜原产于我国，栽培历史悠久，我国产量占世界总产量的99％，是江苏扬州、河南偃师、湖北荆门等地的特产，其中河南偃师银条生长栽培特性特殊，营养价值高，受我国“原产地域保护”。但是，银条在开发利用上存在一定的问题。首先，银条产品种类单一，现在市场上只有软包装银条食品和银条罐头食品；其次，加工深度不够，科技含量不高，银条的价值没有得到充分利用。
目前报道中，水苏糖的来源主要是地黄和草石蚕，提取方法包括水提法，超滤膜法，醇提法等。由于水苏糖在医疗，功能性食品，保健品等领域应用的重要性逐渐增加，因此银条作为水苏糖提取的新型原料，其产量高、成本低、经济效益高，具有很好的开发前景。
关于银条水苏糖的提取的报道甚少，且仅报道了粗糖的醇提工艺条件，而关于银条水苏糖的纯化方法还未见报道。在水苏糖的纯化方法中主要以层析进行分离，这种技术广泛用于各种功能性成分的提取当中，但是根据目的不同和原料的不同，选取的层析材料和方法也不同。根据测定结果，每100g银条中约含蛋白质5.5g、脂肪0.3g，碳水化合物23.0g，纤维4.3g，因此在银条水苏糖提取纯化的过程中，蛋白质和纤维的去除是首要问题。
此外，银条中水苏糖的纯化还存在以下问题：1、没有得到有效的脱蛋白的方法，一般脱蛋白的过程中往往伴随有低聚糖的损失。2、没有使水苏糖从银条中有效释放，降低了水苏糖的得率。3、没有考虑银条中水苏糖活性的保留。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，可以得到97-99.9％纯度的银条水苏糖，实施工艺简单方便，成本低，可连续生产，应用范围广。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，将新鲜银条洗净、干燥、超微粉碎，在复合酶解处理液中进行预处理，然后向复合酶解处理液中加入乙醇，混合均匀后，在一定温度中回流一定时间，真空泵抽滤得提取液，再通过微孔膜过滤、透析除蛋白、澄清、脱色脱盐工艺，最终离心后浓缩，冷冻干燥得水苏糖粗品；粗品在经DEAE纤维柱层析后浓缩，冷冻干燥得到高纯度的银条水苏糖。
进一步，所述复合酶解处理液包括木瓜蛋白酶和植物复合酶，体积比是1:1。
进一步，所述乙醇为85％的乙醇，复合酶解处理液与乙醇体积比为1:1，pH＝11，温度为45℃，真空泵抽滤时间为95min。
进一步，所述透析除蛋白，是选用1KD的蛋白透析袋。
进一步，所述澄清工艺为：采用0.5％-2％质量分数的硅藻土，pH＝9.0，60℃下搅拌保温30min。
进一步，所述脱色脱盐工艺为：温度为50℃，活性炭用量为0.5g/L，pH＝9.0，脱色时间2h。
进一步，所述经DEAE纤维柱层析后浓缩为：采用DEAE纤维柱层析进行纯化水苏糖粗品，水苏糖粗品按40：1mg/mL溶于蒸馏水中，上样洗脱，洗脱液为8％的乙醇。
进一步，包括以下步骤：
(1)将新鲜银条洗净、干燥、超微粉碎；
(2)酶解：采用木瓜蛋白酶和植物复合酶(体积比1:1)进行酶解处理，料液比为1:30g/ml，酶添加量为混合料液质量的0.3％，酶解时间为2～3.5h，酶解温度为40～50℃，酶解后离心得到酶解处理液；
(3)醇提：酶解处理液中加入等体积，浓度为85％的乙醇，混合均匀后，然后在pH＝11，45℃条件下回流95min，此条件下，银条水苏糖的损失最少，为7.5-10.7％；
(3)过滤：真空泵抽滤后，采用0.45μm的微孔过滤膜过滤；
(4)透析除蛋白：选用1KD的蛋白透析袋，进一步除去提取液中的残留蛋白和酶蛋白，提取液装入处理好的透析袋中，用磁力搅拌器慢速搅拌，每12h换一次水，先用蒸馏水透析1d，再用超纯水透析1d，得到透析液；
(5)澄清：在透析液中添加其质量分数0.5％-2％硅藻土，调pH9.0，60℃下搅拌保温30min，过滤，离心得上清液。处理后水苏糖的收得率可达96.6％，损失较小，滤液在680nm处的透光率有较大提高，达78.6-87.5％。
(6)脱色脱盐；采用活性炭脱色脱盐，用量为0.5g/L，温度50℃，pH9.0，脱色时间2h；在此条件下，脱色率可达82.8-87.6％。
(7)浓缩，离心后收集提取液，将提取液在600-650mm Hg负压下进行浓缩，浓缩温度50℃，将提取液减压浓缩到Brix为60-70，得到浓缩液；冷冻干燥得水苏糖粗品；
(8)DEAE纤维柱层析后，将水苏糖粗品按40：1mg/mL溶于蒸馏水中，上样洗脱，洗脱液为8％的乙醇，洗脱流速为12mL/h，每隔5min收集一管，收集36-45管；
(9)进一步浓缩提取液，在600-650mm Hg负压下进行浓缩，浓缩温度50℃，将提取液减压浓缩到Brix为60-70，冷冻干燥得高纯度的水苏糖，纯度为96.5-99.8％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是一套完整的、紧密衔接的技术方案，每个环节采取的技术方法和工艺参数都是基于提高水苏糖的纯度、降低损失率和保留银条水苏糖活性的原则，通过大量的实验优化得到的。采用此方法银条水苏糖提取率超过了45％，可以得到97-99.9％纯度的银条水苏糖，实施工艺简单方便，成本低，可连续生产，应用范围广，其不仅为水苏糖保健食品的开发创造了条件，而且能够延长银条的产业链，为农产品综合利用提供了新途径。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
1、银条干粉的制备：以河南偃师银条为原料，新鲜银条经挑拣洗净后，于60℃烘10h，得银条干品，然后进行超微粉碎，最终得到银条干粉。
2、酶解：称取银条干粉1000.0g，采用木瓜蛋白酶和植物复合酶(体积比1:1)进行酶解处理，料液比为1：30g/ml，酶添加量为混合料液质量的0.3％，酶解时间为2h，酶解温度为50℃，酶解后离心得到银条酶解处理液；
3、水苏糖提取液的制备：酶解处理液中加入等体积浓度为85％的乙醇，混合均匀后转入旋转蒸发装置中，然后在45℃条件下回流95min，真空泵抽滤得提取液，提取液经0.45μm的微孔膜过滤。该步骤所得水苏糖的纯度为：49.12％。
4、透析、澄清、脱色脱盐：提取液装入处理好的透析袋中，用磁力搅拌器慢速搅拌，每12_h换一次水，先用蒸馏水透析1d，再用超纯水透析1d；在透析液中添加1g/100mL硅藻土，调pH_9.0，60℃下搅拌保温30min，过滤，离心得上清液，透光率达85.5％；上清液中加入活性炭0.5g/100mL，温度50℃，pH9.0，脱色时间2h，此时脱色率达85.6％,
5、离心后收集沉淀，冷冻干燥得水苏糖粗品，该步骤所得水苏糖的纯度为：86.79％；
6、将水苏糖粗品按40：1mg/mL溶于蒸馏水中，上样洗脱，洗脱液为8％的乙醇，洗脱流速为12_mL/h。每隔5min收集一管，收集36-45管。
7、进一步浓缩提取液，在600-650mm Hg负压下进行浓缩，浓缩温度50℃，将提取液减压浓缩到Brix为60-70，冷冻干燥得纯度为99.6％的水苏糖。
根据前期实验证明，不同的预处理方法和提取方法对银条水苏糖的得率和活性影响较大。因此，本专利在前期研究的基础上，根据银条的特殊成分组成，针对银条水苏糖提取过程中的关键问题，通过多次试验的筛选和优化，对比了多种提取和纯化技术，且在各个环节进行不同方法的对比研究，确定了整套的关键技术进行，最终得到了活性高、纯度高的银条水苏糖。
实施例2
1、银条干粉的制备：新鲜银条经挑拣洗净后，于60℃烘10h，得银条干品，然后进行超微粉碎，最终得到银条干粉。
2、酶解：称取银条干粉1000.0g，采用木瓜蛋白酶和植物复合酶(体积比1:1)进行酶解处理，料液比为1:30g/ml，酶添加量为0.3％，酶解时间为3h，酶解温度为45℃，酶解后离心得到银条酶解处理液；
3、水苏糖提取液的制备：酶解处理液中加入等体积，浓度为85％的乙醇，混合均匀后转入旋转蒸发装置中，然后在45℃条件下回流95min，真空泵抽滤得提取液，提取液经0.45μm的微孔膜过滤。该步骤所得水苏糖的纯度为：50.21％。
4、透析、澄清、脱色脱盐：提取液装入处理好的透析袋中，用磁力搅拌器慢速搅拌，每12h换一次水，先用蒸馏水透析1d，再用超纯水透析1d；在透析液中添加2g/100mL硅藻土，调pH9.0，60℃下搅拌保温30min，过滤，离心得上清液，透光率达86.98％；上清液中加入活性炭0.5g/100mL，温度50℃，pH_9.0，脱色时间2h，此时脱色率达87.06％,
5、离心后收集沉淀，冷冻干燥得水苏糖粗品，该步骤所得水苏糖的纯度为：87.18％；
6、将水苏糖粗品按40：1mg/mL溶于蒸馏水中，上样洗脱，洗脱液为8％的乙醇，洗脱流速为12mL/h。每隔5min收集一管，收集36-45管。
7、进一步浓缩提取液，在600-650mm Hg负压下进行浓缩，浓缩温度50℃，将提取液减压浓缩到Brix为60-70，冷冻干燥得纯度为97.5％的水苏糖。
银条水苏糖在各个处理环节中会造成不同程度的损失，且在酸性条件下稳定性会有所下降。因此，在提取纯化过程中，提取液pH值的控制以及水苏糖的损失控制尤为重要。本专利采用超微粉碎+低温复合酶解的预处理方法，使得银条中的水苏糖得以充分释放；采用蛋白酶酶解+透析+DEAE纤维柱层析的方法对蛋白进行三级清除；全程采用低温处理+pH控制保证水苏糖的活性，降低水苏糖的损失。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，将新鲜银条洗净、干燥、超微粉碎，在复合酶解处理液中进行预处理，然后向复合酶解处理液中加入乙醇，混合均匀后，在一定温度中回流一定时间，真空泵抽滤得提取液，再通过微孔膜过滤、透析除蛋白、澄清、脱色脱盐工艺，最终离心后浓缩，冷冻干燥得水苏糖粗品；粗品在经DEAE纤维柱层析后浓缩，冷冻干燥得到高纯度的银条水苏糖；
包括以下步骤：
(1)将新鲜银条洗净、干燥、超微粉碎；
(2)酶解：采用木瓜蛋白酶和植物复合酶，其体积比1:1，进行酶解处理，料液比为1:30g/ml，酶添加量为混合料液质量的0.3％，酶解时间为2～3.5h，酶解温度为40～50℃，酶解后离心得到酶解处理液；
(3)醇提：酶解处理液中加入等体积，浓度为85％的乙醇，混合均匀后，然后在pH＝11，45℃条件下回流95min；
(4)过滤：真空泵抽滤后，采用0.45μm的微孔过滤膜过滤；
(5)透析除蛋白：选用1KD的蛋白透析袋，进一步除去提取液中的残留蛋白和酶蛋白，提取液装入处理好的透析袋中，用磁力搅拌器慢速搅拌，每12h换一次水，先用蒸馏水透析1d，再用超纯水透析1d，得到透析液；
(6)澄清：在透析液中添加其质量分数0.5％-2％硅藻土，调pH9.0，60℃下搅拌保温30min，过滤，离心得上清液；
(7)脱色脱盐；采用活性炭脱色脱盐，用量为0.5g/L，温度50℃，pH9.0，脱色时间2h；
(8)浓缩，离心后收集提取液，将提取液在600-650mm Hg负压下进行浓缩，浓缩温度50℃，将提取液减压浓缩到Brix为60-70，得到浓缩液；冷冻干燥得水苏糖粗品；
(9)DEAE纤维柱层析后，将水苏糖粗品按40：1mg/mL溶于蒸馏水中，上样洗脱，洗脱液为8％的乙醇，洗脱流速为12mL/h，每隔5min收集一管，收集36-45管；
(10)进一步浓缩提取液，在600-650mm Hg负压下进行浓缩，浓缩温度50℃，将提取液减压浓缩到Brix为60-70，冷冻干燥得高纯度的水苏糖，纯度为96.5-99.8％。
2.根据权利要求1所述一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，所述复合酶解处理液包括木瓜蛋白酶和植物复合酶，体积比是1:1。
3.根据权利要求2所述一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，所述乙醇为85％的乙醇，复合酶解处理液与乙醇体积比为1:1，pH＝11，温度为45℃，真空泵抽滤时间为95min。
4.根据权利要求3所述一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，所述透析除蛋白，是选用1KD的蛋白透析袋。
5.根据权利要求4所述一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，所述澄清工艺为：采用0.5％-2％质量分数的硅藻土，pH＝9.0，60℃下搅拌保温30min。
6.根据权利要求5所述一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，所述脱色脱盐工艺为：温度为50℃，活性炭用量为0.5g/L，pH＝9.0，脱色时间2h。
7.根据权利要求6所述一种从银条中提取高纯度水苏糖的方法，其特征在于，所述经DEAE纤维柱层析后浓缩为：采用DEAE纤维柱层析进行纯化水苏糖粗品，水苏糖粗品按40：1mg/mL溶于蒸馏水中，上样洗脱，洗脱液为8％的乙醇。
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