CN106748923A - 一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域，涉及一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法。包括以下步骤：（1）、原料处理：将黑蒜绞碎，得到原料A；（2）、高低温交替处理；（3）、重复步骤（2）2～4次，得到原料B；（4）、浸提：按照1:1～5:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液离心后收集上清液；（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，采用阳离子交换树脂吸附其中的蒜氨酸，用氨水解析，收集解析液；（6）、调节解析液的pH，过滤，将滤液浓缩干燥得到蒜氨酸。本发明提供的一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法简单、高效、快捷，能够便捷高效地获取蒜氨酸，成本低廉，对设备要求低，填补了黑蒜中提取蒜氨酸的技术空缺。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法。
背景技术
黑蒜又名黑大蒜，发酵黑蒜，是用新鲜的生蒜，带皮放在发酵容器内发酵制成的食品。与生蒜相比黑蒜的营养保健功能和药用价值有了较大的提高，比如在抗氧化性、防癌抗癌、杀菌消炎、抗衰老、调节血糖水平、保肝护肝、增强免疫功能、治疗高血压和心脑血管疾病等方面。近几年来关于黑蒜药用价值的研究较多，尤其是黑蒜的防癌、抗癌功能更加受到科研工作者的重视。研究表明黑蒜水提液对肝癌肿瘤有明显的抑制生长作用，抑瘤有效率可大于 40%；采用黑蒜水提液联合放射治疗肝癌，降低了肿瘤标志物的表达，提高了患者的生存质量；黑蒜提取液联合放疗可明显抑制荷H22小鼠移植瘤的生长，其作用机制可能与其下调抗凋亡 Bcl－2蛋白及上调促凋亡Bax蛋白的表达和提高机体抗氧化能力有关。
蒜氨酸（Alliin），化学名S-烯丙基-L-半胱氨酸亚砜（S-Allyl-L-(+)-CysteineSulfoxid，SACS），是大蒜中主要生物活性物质之一，作为大蒜中独特的非蛋白类含硫氨基酸，占大蒜干重的0.6%-2%。在水中极易溶解，不溶于纯无水乙醇、氯仿、丙酮、乙醚和苯，以稀丙酮和乙醇结晶可得到白色针簇状结晶。现代医学表明：蒜氨酸具有抗肿瘤、协同降血压、抗菌杀毒、清除自由基、保肝护肝及抗糖尿病等多种药理功效。蒜氨酸无气味，未受损大蒜里面含量最丰富的有机硫化物。
目前，针对鲜蒜中蒜氨酸的提取工艺已有众多研究。例如中国专利申请03100420公开了一种从鲜蒜中提取蒜氨酸生产工艺，按以下步骤进行：第一步进行预处理：将蒜瓣进行微波杀酶处理；第二步进行有机物提取：将蒜瓣磨成蒜浆，并加入乙醇或酒精，分离得到提取液，并减压浓缩提取液；第三步用阳离子交换树脂吸附浓缩提取液中的蒜氨酸；第四步用氨水解析蒜氨酸；第五步得到结晶的蒜氨酸。中国专利申请201110139510公开了从大蒜中提取蒜氨酸的方法，其特征是包括如下步骤：(1)原料处理：将去皮鲜蒜灭酶，绞碎；(2)与水混合，浸提，过滤得滤液；(3)调pH值，保温，分离得上清液；(4)使pH值为7，保温分离得上清液，调节pH值；(5)将上清液采用离子交换树脂柱进行吸附；用氨水解析，收集解析液；(6)调节解析液的pH，过孔径为150Da 的纳滤膜，得到滤液；(7)将滤液浓缩干燥得到蒜氨酸。中国专利申请201210322853公开了一种一种脉冲超声辅助提取大蒜中蒜氨酸的方法，按照下述步骤进行：将鲜大蒜去皮、清洗后加入蒸馏水，采用水浴加热法对大蒜中的蒜氨酸酶进行灭活，再进行打浆破碎，浆液在一定条件下进行脉冲超声波处理，超声过的溶液经过离心得到上清液，再经超滤处理除去多糖、蛋白质等大分子杂质，收集滤液，冷冻干燥得到产品，测定产品的蒜氨酸含量并计算得率。
然而目前并没有从黑蒜中提取蒜氨酸的相关方法。鲜蒜中的蒜氨酸酶会将蒜氨酸转化成蒜辣素，因此从鲜蒜中提取蒜氨酸通常需要灭活蒜氨酸酶的步骤，通常采用微波或加热等方式，该步的加入使得蒜氨酸的提取工艺相对更为复杂，耗时更长，且如果蒜氨酸酶灭活不充分，在提取过程中会造成蒜氨酸的损失。此外鲜蒜中含有大量多糖和蛋白质等物质，在蒜氨酸提取过程中若处理不够彻底，将会造成制成品纯度相对较低的问题。
研究表明在黑蒜的生产过程中，蒜氨酸酶几乎完全被灭活，在制得的黑蒜成品中检测不到蒜氨酸酶的活性；且蛋白质和多糖等生物大分子被大量降解，因此从黑蒜中提取蒜氨酸将会比从鲜蒜中提取更加容易便捷。目前，仍未有从黑蒜中提取蒜氨酸的相关工艺，本发明将填补该领域的技术空缺。
发明内容
本发明的目的是提供一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法，以期更加高效地利用黑蒜资源。
一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法，包括以下步骤：
（1）、原料处理：将黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-10～-2℃冷冻2～6小时后，再于20～50℃下放置1～3小时；
（3）、重复步骤（2）2～4次，得到原料B；
（4）、浸提：按照1:1～5:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于2000～5000rpm下离心后收集上清液；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，采用阳离子交换树脂吸附其中的蒜氨酸，用氨水解析，收集解析液；
（6）、调节解析液的pH，过滤，得到滤液，将滤液浓缩干燥得到蒜氨酸。
所述的提取方法步骤（2）中冷冻的温度优选为-8～-4℃；进一步优选为-7～-5℃；更进一步优选为-6℃。
所述的提取方法步骤（2）中冷冻的时间优选为3～5小时；进一步优选为3.5～4.5小时；更进一步优选为4小时。
所述的提取方法步骤（2）中冷冻后放置的温度优选为25～45℃；进一步优选为30～42℃；更进一步优选为40℃。
所述的提取方法步骤（2）中冷冻后放置的时间优选为1.5～2.5小时；进一步优选为2小时。
所述的提取方法步骤（4）中的浸提液为体积浓度为5～15%的乙醇水溶液；优选为7～13%的乙醇水溶液；进一步优选为8～11%的乙醇水溶液；更进一步优选为9%的乙醇水溶液；所述的浸提液中还含有质量体积浓度为0.5～2.0%的氯化钠。
所述的提取方法步骤（4）中的液料比指体积质量比，优选为1.5：1～4.5：1；进一步优选为2:1～4:1；更进一步优选为3:1。
所述的提取方法步骤（5）中采用的阳离子交换树脂包括但不限于732型阳离子交换树脂、D001×7型阳离子交换树脂或D61型阳离子交换树脂；优选为D001×7型阳离子交换树脂。
如无特别说明，本发明中采用的水均为纯净水。
和现有技术相比，本发明提供的从黑蒜中提取蒜氨酸的方法的有益效果为：
（1）本发明填补了从黑蒜中提取蒜氨酸的技术空缺。
（2）黑蒜中的蒜氨酸酶几乎完全被灭活，从其中提取蒜氨酸，和从鲜蒜中提取蒜氨酸相比，不需要灭活蒜氨酸酶的步骤，也避免了由于酶灭活不完全造成蒜氨酸损失的情况，使得蒜氨酸的提取更加简便高效。
（3）现有技术通常从鲜蒜中提取蒜氨酸，由于鲜蒜中含有大量多糖蛋白质等大分子化合物，通常采用醇沉或超滤等方式分离蒜氨酸。醇沉法不能完全除去多糖；醇沉周期长，不但需要将提取液浓缩并降温到一定程度，而且所需的时间过长，一般需要至少8h，且需要多次醇沉；乙醇消耗量大，每次醇沉都需要大量的乙醇，且醇沉次数增多，乙醇用量也增大；排渣困难，一般需要加入热水使沉淀融化才可以将渣排出，不但浪费，而且操作麻烦。超滤法需要加压，在大规模工业生产中难以实现，且得到的浓度一般只有10%～ 50%，无法满足蒜氨酸工业制品的纯度要求。此外还有也相色谱等方法分离蒜氨酸，但由于对设备要求高、成本高等原因，均不适用于大规模生产要求。
本发明从黑蒜中提取蒜氨酸，黑蒜在制备过程中，鲜蒜中多糖以及蛋白质等生物大分子几乎完全降解，因此不需要分离多糖和蛋白这一步骤，采用简单的柱吸附方式即可获得高纯度的蒜氨酸。
（4）在常规鲜蒜中提取蒜氨酸通常需要浸提3-10小时，2-3次以达到尽可能完全浸提出蒜氨酸的目的。本发明的预处理步骤中，采用多次高低温交替处理，大大缩短了蒜氨酸的浸提时间，加入浸提液后直接打浆过滤即可。
（5）本发明提供的提取方法中采用的浸提液能够使得蒜氨酸高效的释放出来，不需要长时间浸泡或反复浸提。
（6）本发明提供的方法得到的蒜氨酸纯度比现有技术更高，经检测，蒜氨酸的质量含量大于 97.5％。
综上所述，本发明提供的一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法简单、高效、快捷，能够便捷高效地获取蒜氨酸，成本低廉，对设备要求低，填补了黑蒜中提取蒜氨酸的技术空缺。
具体实施方式
以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的下述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例中，而是可以应用于符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的更宽的范围。
除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
实施例1一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-10℃冷冻2小时后，再于50℃下放置1小时；
（3）、重复步骤（2）2次，得到原料B；
（4）浸提：按照1:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于2000rpm下离心20min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为15%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为2.0%的氯化钠；
（5）吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为1.8后，用732型阳离子交换树脂进行吸附，流速为1.2BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以1.2BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为97.9%。
实施例2一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-2℃冷冻6小时后，再于20℃下放置3小时；
（3）、重复步骤（2）4次，得到原料B；
（4）浸提：按照5:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于5000rpm下离心10min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为5%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为0.5%的氯化钠；
（5）吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为4.5后，用D61型阳离子交换树脂进行吸附，流速为1.8BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以1.8BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为97.5%。
实施例3一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-8℃冷冻3小时后，再于25℃下放置2.5小时；
（3）、重复步骤（2）3次，得到原料B；
（4）、浸提：按照1.5：1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于3000rpm下离心18min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为7%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为0.8%的氯化钠；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为5.5后，用D001×7型阳离子交换树脂进行吸附，流速为2.0BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以2.0BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）、采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为97.6%。
实施例4一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-4℃冷冻5小时后，再于45℃下放置1.5小时；
（3）、重复步骤（2）2次，得到原料B；
（4）、浸提：按照4.5:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于4000rpm下离心15min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为13%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为1.8%的氯化钠；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为5.5后，用D001×7型阳离子交换树脂进行吸附，流速为2.0BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以2.0BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）、采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为98.2%。
实施例5一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-7℃冷冻3.5小时后，再于30℃下放置1.5小时；
（3）、重复步骤（2）3次，得到原料B；
（4）、浸提：按照2:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于5000rpm下离心10min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为11%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为1.5%的氯化钠；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为5.5后，用D001×7型阳离子交换树脂进行吸附，流速为2.0BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以2.0BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）、采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为98.7%。
实施例6一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-5℃冷冻4.5小时后，再于42℃下放置1.5小时；
（3）、重复步骤（2）4次，得到原料B；
（4）浸提：按照4:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于4000rpm下离心12min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为8%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为0.8%的氯化钠；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为6.0后，用D001×7型阳离子交换树脂进行吸附，流速为2.0BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以2.0BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）、采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为98.5%。
实施例7一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
（1）、原料处理：将100g黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-6℃冷冻4小时后，再于40℃下放置2小时；
（3）、重复步骤（2）3次，得到原料B；
（4）、浸提：按照3:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于5000rpm下离心10min后收集上清液；其中浸提液为体积浓度为9%的乙醇水溶液，其中还含有质量体积浓度为1.4%的氯化钠；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，使用HCl溶液调节pH值为5.0后，用D001×7型阳离子交换树脂进行吸附，流速为1.6BV/h；吸附完成后用纯净水进行洗涤后，采用1M的氨水以1.6BV/h的流速进行解析，收集解析液；
（6）、采用HCl溶液调节解析液的pH值为6.0，在压力为0.5MPa，30℃下将解析液过孔径为150Da的纳滤膜，得到滤液，将滤液减压干燥既得蒜氨酸，经检测，蒜氨酸的质量含量为99.6%。
对比例1一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
基本同实施例7，与实施例7的差别为：去掉步骤（2）和（3）。
经检测料渣中仍残存24.6%的蒜氨酸，最终制得品蒜氨酸的质量含量为89.3%。
对比例2一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
基本同实施例7，与实施例7的差别为：去掉步骤（2）和（3），且将步骤（4）中浸提液换成9%的乙醇水溶液。
经检测料渣中仍残存13.1%的蒜氨酸，最终制得品蒜氨酸的质量含量为91.5%。
对比例3一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
基本同实施例7，与实施例7的差别为：去掉步骤（2）和（3），且将步骤（4）中浸提液换成纯净水。
经检测料渣中仍残存15.9%的蒜氨酸，最终制得品蒜氨酸的质量含量为92.8%。
对比例4一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法
基本同实施例7，与实施例7的差别为：去掉步骤（3）。
经检测料渣中仍残存10.8%的蒜氨酸，最终制得品蒜氨酸的质量含量为94.1%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种从黑蒜中提取蒜氨酸的方法，包括以下步骤：
（1）、原料处理：将黑蒜绞碎，得到原料A；
（2）、高低温交替处理：将原料A在-10～-2℃冷冻2～6小时后，再于20～50℃下放置1～3小时；
（3）、重复步骤（2）2～4次，得到原料B；
（4）、浸提：按照1:1～5:1的液料比向原料B中加入浸提液后，打浆、过滤，将滤液于2000～5000rpm下离心后收集上清液；
（5）、吸附分离：将步骤（4）得到的上清液减压浓缩后，采用阳离子交换树脂吸附其中的蒜氨酸，用氨水解析，收集解析液；
（6）、调节解析液的pH，过滤，得到滤液，将滤液浓缩干燥得到蒜氨酸。
2.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的步骤（2）中冷冻的温度为-8～-4℃；优选为-7～-5℃。
3.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的步骤（2）中冷冻的时间为3～5小时；优选为3.5～4.5小时。
4.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的步骤（2）中冷冻后放置的温度为25～45℃；优选为30～42℃。
5.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的步骤（2）中冷冻后放置的时间为1.5～2.5小时；优选为2小时。
6.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的所述的步骤（4）中的浸提液为体积浓度为5～15%的乙醇水溶液，所述的浸提液中还含有质量体积浓度为0.5～2.0%的氯化钠。
7.如权利要求6所述的提取方法，其特征在于：所述的浸提液为为7～13%的乙醇水溶液，所述的浸提液中还含有质量体积浓度为0.5～2.0%的氯化钠。
8.如权利要求7所述的提取方法，其特征在于：所述的浸提液为为8～11%的乙醇水溶液，所述的浸提液中还含有质量体积浓度为0.5～2.0%的氯化钠。
9.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的步骤（4）中的液料比为1.5：1～4.5：1；优选为2:1～4:1。
所述的浸提液中还含有质量体积浓度为0.5～2.0%的氯化钠。
10.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述的步骤（5）中采用的阳离子交换树脂为732型阳离子交换树脂、D001×7型阳离子交换树脂或D61型阳离子交换树脂。
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