CN106892998B - 一种糙米多糖及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种糙米多糖及其制备方法和应用，属于天然产物领域。该制备方法包括以下步骤：去除发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠；用非极性溶剂对糙米米糠进行脱脂，再经超声波提取，得到糙米多糖。该方法简单、易操作。经此方法制备出的糙米多糖具有较强的羟基自由基清除效果，可应用于抗氧化产品。

Description

一种糙米多糖及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及天然产物领域，且特别涉及一种糙米多糖及其制备方法和应用。

背景技术

自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。自由基反应在燃烧、气体化学、聚合反应、等离子体化学、生物化学和其他各种化学学科中扮演很重要的角色。外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。

体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏作用，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。众多医学研究及临床试验证明：人体细胞电子被抢夺是万病之源，自由基ROS是一种缺乏电子的物质(不饱和电子物质)，进入人体后到处争夺电子，如果夺去细胞蛋白分子的电子，使蛋白质接上支链发生烷基化，形成畸变的分子而致癌。该畸变分子由于自己缺少电子，又要去夺取邻近分子的电子，又使邻近分子也发生畸变而致癌。这样，恶性循环就会形成大量畸变的蛋白分子，基因突变形成大量癌细胞，最后出现癌症。而当自由基或畸变分子抢夺了基因的电子时，人就会直接得癌症。人体得到负离子后，由于负离子带负电有多余的电子，可提供大量电子，而阻断恶性循环，癌细胞就可防止或被抑制。目前用于清除自由基的药品种类较少且其中有些还具有副作用，因而从天然植物中寻找高效、副作用小的自由基抑制剂为目前国内外研究的热点。

糙米是稻谷去掉稻壳后保留胚芽、糠层和胚乳的全谷米粒。糙米含有多种对人体健康有益的生物活性物质，例如天然维生素E、植物甾醇、植酸、γ-氨基丁酸、神经酰胺、阿魏酸、多糖等，而以上活性物质主要存在于米糠中。但现有报道的米糠多糖的羟基自由基清除效果不高，也即抗氧化活性不高，远低于维生素C的抗氧化活性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种糙米多糖的制备方法，此制备方法操作简单，易于实现，制得的多糖物质含量较高且对羟基自由基的清除作用较强。

本发明的第二目的在于提供一种由上述制备方法制备而得的糙米多糖，该多糖具有很好的抗氧化作用。其原料为可食用性物质，安全无毒，且来源广、价格低廉。

本发明的第三目的在于提供一种糙米多糖的应用，即将糙米多糖作为抗氧化产品。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种糙米多糖的制备方法，其包括以下步骤：

去除发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠；用非极性溶剂对糙米米糠进行脱脂，再经超声波提取，得到糙米多糖。

本发明还提出一种由上述制备方法制备所得的糙米多糖。

本发明还提出了一种糙米多糖作为抗氧化产品。

本发明较佳实施例中糙米多糖的制备方法的有益效果是：选择发芽糙米作为原料，可使处于该阶段的糙米中的多种酶被激活，根据不同酶的酶解作用，进而使活性多糖的含量、结构及其种类有所改变，以利于提取并能够被人类进食。在超声波提取前对糙米米糠进行除胚乳和脱脂处理，可除去发芽糙米中所含的淀粉和脂类物质，避免上述非多糖类物质对提取多糖造成不利影响。多糖提取时采用超声波提取，成本较低、操作较易且提取率较高。因此，上述制备方法简单，易操作。经此方法制备而得的糙米多糖具有很好的羟基自由基清除效果。此外，鉴于糙米多糖所具有的较高羟基自由基清除效果，以及其安全无毒的特点，故可将其广泛应用于抗氧化产品中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为不同质量浓度的糙米多糖对羟基自由基的清除作用以及不同质量浓度的维生素C对羟基自由基的清除作用的对比图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的糙米多糖及其制备方法和应用进行具体说明。

本发明实施例提供的糙米多糖的制备方法，以糙米原料经脱脂和超声波提取而得。

糙米属于颖果，表面平滑有光泽，由果皮、种皮、外胚乳、胚乳和胚组成。胚乳是糙米中最大部分，包括糊粉层和淀粉细胞。糊粉层细胞中充满了微小的糊粉粒，含有蛋白质、脂肪等，不含淀粉。较普通白米而言，糙米含有更多的维他命、矿物质和膳食纤维，如维生素E是白米的10倍，钙是白米的1.7倍，铁是白米的2.75倍，而天然维生素E、植物甾醇、植酸、γ-氨基丁酸、神经酰胺、阿魏酸、多糖等活性物质大部分存在于米糠中。此外，糙米味甘性温，能够健脾养胃、补中益气、调和五脏、镇静神经以及促进消化吸收。

因多糖的抗氧化活性与组成多糖的单糖、单糖连接次序以及分子量等化学结构相关。通过化学修饰法引入化学官能团可以改善和提高多糖的抗氧化活性。但化学修饰法容易引入化学副产物而导致多糖不适合直接食用。

种子在萌发时可激活其所含的多种酶，被激活的酶进而催化种子中各种物质的代谢。作为可选地，本实施例中经稻谷去壳后得到糙米优选为发芽糙米，从而在糙米在发芽的过程中，经激活酶的酶解作用，可使多糖的含量、结构、种类及其生物活性都有所改变。

由于糙米中的胚乳含有较多的淀粉，为了避免对提取多糖造成影响，在制备多糖的前期，可去除发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。去除胚乳可以直接采用碾米机进行。

然后对糙米米糠进行脱脂，去除其所含有的脂溶物。较佳地，根据相似相溶及最大化原理，可以采用非极性溶剂，如正己烷、石油醚、乙烷等对糙米米糠浸提脱脂，得到脱脂后的糙米米糠，也即脱脂糙米米糠。脱脂过程中，可根据待脱脂的糙米米糠的量进行分批处理，以提高脱脂效果。又因本实施例中所制备的多糖可用于食品中，故上述非极性溶剂优选为食品级溶剂，以避免残留于多糖中的溶剂对人体造成不利影响。

接着，对脱脂糙米米糠进行多糖提取处理，得到糙米多糖。作为可选地，考虑提取的综合效益，选择成本较低、操作较易且提取率较高的超声波-水提取法。超声波提取法也即超声萃取技术，是由溶剂萃取技术与超声波技术结合而成的新技术，因超声场的存在，使其较单一的溶剂萃取技术提高了萃取效率。具体的，超声波提取技术主要是利用超声波的空化作用来增大物质分子的运动频率和速度，从而增加溶剂的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。其中，空化作用即不断产生无数内部压力达上千个大气压的微小气泡，并不断“爆破”产生微观上的强冲击波并作用于样品上。

多糖是由糖苷键结合的糖链，同样的，根据相似相溶原则，超声波提取中的溶剂优选为水溶性溶剂，例如水和醇类(乙醇、甲醇等)，可以是水和醇类中的任意一种，也可以是水和醇类的混合液。本实施例中例如可仅选择水为溶剂，既能保证多糖类物质浸出速度较快、浸出的纯度较高、杂质少，而且成本低。

作为可选地，超声波提取例如可以用水溶性溶剂以料液比1kg:5-30L在具有超声波的条件下，例如具有超声波的水浴条件下提取脱脂糙米米糠。超声波提取可在功率为80-180W的条件下进行，此功率范围内可使超声波有效将脱脂糙米米糠中的多糖物质溶解于溶剂中。因提取时间过短或提取温度过低会造成有效物质溶出率低，提取时间过长或提取温度过高又会使得糙米米糠中多糖以外的其它杂质过多的溶出，增大分离纯化的难度并降低糙米多糖的纯度，故本实施例在提取过程中，可将提取温度控制在20-80℃，提取时间控制在15-90min。

为降低提取而得的糙米多糖中杂质的含量，可在提取对糙米多糖溶液进行过滤，去除沉淀，然后浓缩滤液，以便于贮存和保藏。为避免高温条件下对多糖分子结构或性质造成改变，浓缩时的温度例如可以控制在38-42℃的范围内。

较佳地，在超声波提取多糖前，还可将脱脂糙米米糠进行粉碎，以增大脱脂糙米米糠与提取剂之间的接触面积，提高浸出速度。作为可选地，可将脱脂糙米米糠粉碎至40-60目，该粒度范围内脱脂糙米米糠中的多糖类成分溶出率较大。

值得说明的是，根据超声提取的结果以及便于实际操作，可对上述提取条件和过程进行适当调整，例如可增加提取次数并同时缩短提取时间等。

因经上述制备方法制备而得的糙米多糖具有较高的清除羟基自由基的能力，故在实际应用中，可将糙米多糖作为抗氧化产品。具体的，例如可将其用于制备抗氧化食品，如作为食品添加剂，或直接用于加工抗氧化的传统食品、功能食品、功能饮料、保健食品。此外，还可以用于制备化妆品，如具有抗氧化作用的保湿水、保湿霜、护手霜和面膜等。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂，得到脱脂糙米米糠。

用水作为溶剂，在20℃的水浴和超声功率为80W的条件下，按料液比1kg:5L对脱脂糙米米糠超声波提取90min，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖制备食品添加剂添加于食品中。

实施例2

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级石油醚对糙米米糠进行浸提脱脂，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至40目，然后用乙醇作为溶剂，在80℃且超声功率为180W的条件下下，按料液比1kg:30L对脱脂糙米米糠超声波提取15min，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖直接用于制备抗氧化的传统食品。

实施例3

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级乙烷对糙米米糠进行浸提脱脂，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至60目，然后用甲醇作为溶剂，在50℃且超声功率为130W的条件下，按料液比1kg:17.5L对脱脂糙米米糠超声波提取52.5min，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖直接用于加工抗氧化的功能食品。

实施例4

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至50目，然后用乙醇-水溶液作为溶剂，在30℃且超声功率为100W的条件下，按料液比1kg:10L对脱脂糙米米糠超声波提取80min，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖直接用于制备抗氧化的功能饮料。

实施例5

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂2次，合并2次脱脂后的糙米米糠，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至45目，然后用水作为溶剂，在40℃的水浴和超声功率为140W的条件下，按料液比1kg:10L对脱脂糙米米糠超声波提取60min。然后静置，过滤，去除沉淀，取滤液在40℃的条件下浓缩，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖直接用于制备抗氧化的保健食品。

实施例6

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级石油醚对糙米米糠进行浸提脱脂3次，合并3次脱脂后的糙米米糠，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至55目，然后用水作为溶剂，在60℃的水浴和超声功率为120W的条件下，按料液比1kg:15L对脱脂糙米米糠超声波提取70min。然后静置，过滤，去除沉淀，取滤液在38℃的条件下浓缩，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖用于制备具有抗氧化作用的保湿水中。

实施例7

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂3次，合并3次脱脂后的糙米米糠，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作为溶剂，在30℃的水浴和超声功率为160W的条件下，按料液比1kg:22L对脱脂糙米米糠超声波提取50min。然后静置，过滤，去除沉淀，取滤液在42℃的条件下浓缩，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖用于制备具有抗氧化作用的保湿霜中。

实施例8

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂3次，合并3次脱脂后的糙米米糠，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作为溶剂，在30℃的水浴和超声功率为160W的条件下，按料液比1kg:22L对脱脂糙米米糠超声波提取30min。然后静置，过滤，去除沉淀。重复超声提取步骤2次，合并2次提取后所得的滤液在40℃的条件下浓缩，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖用于制备具有抗氧化作用的护手霜中。

实施例9

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂3次，合并3次脱脂后的糙米米糠，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作为溶剂，在30℃的水浴和超声功率为160W的条件下，按料液比1kg:22L对脱脂糙米米糠超声波提取40min。然后静置，过滤，去除沉淀。重复超声提取步骤3次，合并3次提取后所得的滤液在40℃的条件下浓缩，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖用于制备具有抗氧化作用的面膜中。

实施例10

用碾米机去除食品级发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品级正己烷对糙米米糠进行浸提脱脂3次，合并3次脱脂后的糙米米糠，得到脱脂糙米米糠。

将脱脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作为溶剂，在30℃的水浴和超声功率为160W的条件下，按料液比1kg:22L对脱脂糙米米糠超声波提取40min。然后静置，过滤，去除沉淀。重复超声提取步骤2次，合并2次提取后所得的滤液在38℃的条件下浓缩，得到糙米多糖。

将所得的糙米多糖用于制备具有抗氧化作用的沐浴乳中。

试验例1

重复以上实施例1-10以制得足够多的糙米多糖，通过对比，经实施例5的制备方法所制备出的糙米多糖含量最多，具体的，即0.5公斤脱脂糙米米糠中提取出的多糖含量为17.3g，也即该多糖相对于脱脂糙米多糖原料的提取率为3.46％。

将实施例5制备而得的糙米多糖作为试验组，以维生素C作为对照组，比较二者对羟基自由基的清除效果。其结果如图1所示。

由图1可以看出，随糙米多糖质量浓度的增加，其对羟基自由基的清除率也随之增加，至到糙米多糖质量浓度达到80μg/mL后，其对羟基自由基的清除率趋于平稳。其中，当糙米多糖浓度为65μg/mL时，其对羟基自由基的清除率达到最大值，即57.25％。经计算，糙米多糖对羟基自由清除率的IC₅₀值为46.72μg/mL。此外，由图1还可以看出，经本实施例提取方法得到的糙米多糖较维生素C对羟基自由基的清除率明显更高，由此表明糙米多糖的确具有较强的羟基自由基清除效果。

经试验，经实施例1-4和实施例6-10的制备方法制备出的糙米多糖同样较维生素C对羟基自由基的清除率更高。说明本实施例提供的糙米多糖的制备方法简单有效。

综上所述，本发明实施例通过对发芽糙米进行去除胚乳和脱脂操作，有效避免了淀粉和脂类物质对多糖提取的影响。将脱脂糙米米糠进行粉碎，增加了脱脂糙米米糠与提取剂之间的接触面积，提高浸出速度。以水溶性溶剂为超声波提取剂，既能保证浸出速度快、浸出物的纯度高、杂质少，而且还能降低成本。以1kg:5-30L作为料液比可使发芽糙米中的多糖类物质提取效果较佳；将超声提取的温度、功率和时间分别控制在20-80℃、80-180W和15-90min，可避免因提取时间过短、温度过低或功率过低造成多糖类物质溶出率低，提取时间过长、温度过高或功率过高又会使得发芽糙米中的非多糖类杂质过多的溶出，增大分离纯化的难度等缺陷。该制备方法操作简单，易于实现，制备出的糙米多糖具有很好的自由基清除作用。由于该发明的原料为可食用的发芽糙米，安全无毒，故由其制备出的多糖物质可广泛应用于抗氧化产品中。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种糙米多糖的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

去除发芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠；用非极性溶剂对所述糙米米糠进行脱脂，再经超声波提取，得到糙米多糖；

超声波提取是用水溶性溶剂以料液比1kg:5-30L在超声波的条件下提取脱脂后的所述糙米米糠；

超声波提取的温度为20-80℃，超声波提取的功率为80-180W，超声波提取的时间为15-90min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，超声波提取前，将脱脂后的所述糙米米糠粉碎至40-60目。

3.一种糙米多糖，其特征在于，其由权利要求1-2任一项所述的制备方法制备而得。

4.如权利要求3所述的糙米多糖作为抗氧化产品的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述糙米多糖用于制备抗氧化食品。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述糙米多糖用于制备化妆品。