CN107011460A - 一种以黑青稞麸皮为原料提取β‑葡聚糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以黑青稞麸皮为原料提取β‑葡聚糖的方法。其工艺流程包括：黑青稞麸皮原料的预处理，淀粉、木聚糖的去除，碱性溶液的提取，蛋白质的去除，提取液的透析、浓缩及乙醇沉淀，沉淀的复溶和冷冻干燥，最后即得黑青稞麸皮β‑葡聚糖。本发明利用酶法及碱性溶液联合作用，有效提高了β‑葡聚糖的得率；采用透析、醇沉步骤，有效去除了小分子及低聚糖杂质。发明所述提取工艺有效提高了β‑葡聚糖的得率和纯度，乙醇可回收利用，降低提取成本；采用的原料为黑青稞生产加工时产生的废料‑黑青稞麸皮，实现了黑青稞麸皮的经济价值。

Description

一种以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法

技术领域

本发明涉及食品加工领域中谷物麸皮的深加工及综合利用，尤其涉及一种以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法。

背景技术

青稞(Hordeum vulgare Linn.var.nudum Hook.f.)是禾本科大麦属的一种禾谷类作物，因其内外颖壳分离，籽粒裸露，故又称裸大麦、元麦、米大麦。主要产自中国西藏、青海、四川、云南等高寒高海拔地区。青稞有着广泛的药用及营养价值，据《本草拾遗》记载，青稞入药“味咸性平凉”，下气宽中，壮精益力，除湿发汗、止泻。青稞中β-葡聚糖含量居于世界上麦类作物中首位，平均含量为6.57％，优良品种青稞中β-葡聚糖含量可高达8.6％。β-葡聚糖具有降血脂、降胆固醇和预防心血管疾病的作用。近来陆续发现β-葡聚糖还具有调节血糖、高免疫力、抗肿瘤的作用。

青稞麸皮作为青稞加工时的副产品，对其加工利用的方式较少。利用黑青稞麸皮进行β-葡聚糖的提取，不仅为β-葡聚糖提供了较好的原料来源，同时用废弃麸皮创造了经济价值，为当地人民创造财富。

另外，目前葡聚糖提取方法中存在提取率较低、纯化方法复杂等的缺陷。

因此，本领域技术人员致力于开发一种以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，明显提高葡聚糖提取率及简化纯化步骤，以用废弃麸皮创造经济价值，为生产β-葡聚糖提供较好的原料来源，为当地人民创造财富。

发明内容

有鉴于上述技术缺陷，本发明的主要目的在于提供一种明显提高葡聚糖提取率及简化纯化步骤的提取方法，用以解决目前葡聚糖提取率较低、纯化方法复杂的问题。

为达到上述目的，在一个具体实施方式中，采取的技术方案为：一种以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，包括以下步骤：

a)原料的预处理：将黑青稞麸皮放入高速粉碎机中粉碎，粉碎后过40～60目筛子，得到黑青稞麸皮粉，所述黑青稞麸皮粉用高浓度乙醇进行回流灭酶处理，干燥后得到预处理麸皮粉。乙醇回流灭酶处理可灭活原料中的内源葡聚糖酶，并起到脱脂、脱色、除小分子的作用。

b)除淀粉：向步骤a)所述预处理麸皮粉中加入去离子水，水浴加热，加入耐高温α-淀粉酶处理，至碘-碘化钾溶液检测不显蓝色。

c)除木聚糖：待步骤b)处理后的混合液温度降至室温后，调节pH值至5～6，向其中加入木聚糖酶，水浴加热，调节pH值至7。

d)碱液提取：补足去离子水至料液比为1:10～20，向除完淀粉、木聚糖的混合液，即步骤c)处理后的混合液中加入NaOH至其浓度为1％，常温提取1～4h，并不断搅拌。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。

e)除蛋白：调节上清液pH值至4.5，低温静置，经离心后，弃去残渣，取上清液备用。调节上清液pH值至7。

f)浓缩透析：对步骤e)的上清液进行适当浓缩后，进行透析。离心后，弃去残渣，取上清液备用。

g)乙醇沉淀：对步骤f)的上清液进行适当浓缩后，加入乙醇进行沉淀，低温静置过夜，经离心后，弃去上清液。向沉淀加水复溶，经离心后，弃去残渣，取上清液备用。

h)冷冻干燥：步骤g)中的上清液进行预冻后，冷冻干燥。即得到黑青稞麸皮β-葡聚糖。

优选地，步骤a)中，所述回流灭酶处理中使用的高浓度乙醇浓度为70％～90％，进行回流灭酶处理的时间为1h～4h。

优选地，步骤b)中，预处理麸皮粉和去离子水的料液比为1:8～1:15，水浴加热温度为90℃～95℃。

优选地，步骤c)中，用1M盐酸调节降温后的混合液的pH值至5～6，水浴加热温度为50℃～60℃，时间为20～40min，用1M NaOH调节pH值至7。

优选地，步骤e)中，用2M盐酸调节上清液pH值至4.5，在4℃下静置4～8h，经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。用1M NaOH调节上清液pH值至7。

优选地，步骤f)中，透析时，用去离子水透析2d。离心采用的转速4000r，离心时间为20min。

优选地，步骤f)和g)中，均使用旋转蒸发仪对上清液进行浓缩。

优选地，步骤g)中，进行沉淀时，加入乙醇的浓度为95％，体积为步骤f)得到的上清液的2～4倍。静置过夜温度为4℃，离心处理时转速均为4000r，时间均为20min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，将酶法与碱液提取法联合使用，可有效提高β-葡聚糖的提取率，透析过程可进一步除去提取液中的小分子杂质。

本发明利用黑青稞麸皮进行β-葡聚糖的提取，不仅为获得β-葡聚糖提供了较好的原料来源，同时让曾经废弃的麸皮创造了经济价值，为当地人民创造财富。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的一个优选实施例的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法的提取工艺流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1所示，本发明涉及的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法包括原料预处理：粉碎过筛，乙醇回流灭酶；除淀粉：耐高温α-淀粉酶处理；除木聚糖：木聚糖酶处理；碱液提取：NaOH调节碱液浓度；除蛋白：等电点法处理；浓缩透析；乙醇沉淀处理；冷冻干燥。通过上述方法可以得到较纯的、得率较高的黑青稞麸皮β-葡聚糖。

实施例1

称取50g黑青稞麸皮，粉碎后过60目筛，加入500ml乙醇(85％)，85℃回流处理2h。以达到灭活原料中的内源葡聚糖酶，并起到脱脂、脱色、除小分子的作用。40℃干燥过夜，得到黑青稞麸皮预处理粉。预处理过程初步排除了后续提取的黑青稞麸皮β-葡聚糖中的一些杂质，提高了β-葡聚糖的纯度。

称取40g黑青稞麸皮预处理粉，在黑青稞麸皮预处理粉中按照质量体积比即料水比(w/v)为1:10加入溶剂去离子水，即加入400ml的去离子水，90℃水浴加热，加入耐高温α-淀粉酶搅拌均匀，至碘-碘化钾溶液检测不显蓝色。以1M盐酸调节pH值至5，向其中加入木聚糖酶，50～60℃水浴30min，再以1M NaOH调节pH值至7。补足去离子水至料液比为1:10，向除完淀粉、木聚糖的混合液中加入NaOH至其浓度为1％，常温提取2h，并不断搅拌。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以2M盐酸调节上清液pH值至4.5，4℃静置6h，经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以1M NaOH调节上清液pH值至7。用旋转蒸发仪对上清液进行适当浓缩后，进行透析，去离子水透析2d。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液旋转蒸发浓缩，加入3倍体积的乙醇沉淀，4℃静置过夜。经转速4000r离心20min后，弃去上清液。沉淀加水复溶，经转速2000r离心10min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液进行预冻后，冷冻干燥，即得黑青稞麸皮β-葡聚糖2.06g。

实施例2

预处理黑青稞麸皮得到预处理粉的方法如实施例1所述。取预处理黑青稞麸皮粉30g，加入300ml的去离子水作为溶剂，90℃水浴加热，加入耐高温α-淀粉酶搅拌均匀，至碘-碘化钾溶液检测不显蓝。以1M盐酸调节pH值至5，向其中加入木聚糖酶，50～60℃水浴30min，再以1M NaOH调节pH值至7。补足去离子水至料液比为1:10，向除完淀粉、木聚糖的混合液中加入NaOH至其浓度为1％，常温提取2h，并不断搅拌。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以2M盐酸调节上清液pH值至4.5，4℃静置6h，经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以1M NaOH调节上清液pH值至7。用旋转蒸发仪对上清液进行适当浓缩后，进行透析，去离子水透析2d。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液旋转蒸发浓缩，加入3倍体积的乙醇沉淀，4℃静置过夜。经转速4000r离心20min后，弃去上清液。沉淀加水复溶，经转速2000r离心10min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液进行预冻后，冷冻干燥，即得黑青稞麸皮β-葡聚糖1.52g。

对比例1

预处理黑青稞麸皮得到预处理粉的方法如实施例1所述。取预处理黑青稞麸皮粉40g，加入400ml的去离子水作为溶剂，90℃水浴加热，加入耐高温α-淀粉酶搅拌均匀，至碘-碘化钾溶液检测不显蓝。以1M盐酸调节pH值至5，向其中加入木聚糖酶，50～60℃水浴30min，再以1M NaOH调节pH值至7。补足去离子水至料液比为1:10，60℃下提取2h，并不断搅拌。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以2M盐酸调节上清液pH值至4.5，4℃静置6h，经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以1M NaOH调节上清液pH值至7。用旋转蒸发仪对上清液进行适当浓缩后，进行透析，去离子水透析2d。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液旋转蒸发浓缩，加入3倍体积的乙醇沉淀，4℃静置过夜。经转速4000r离心20min后，弃去上清液。沉淀加水复溶，经转速2000r离心10min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液进行预冻后，冷冻干燥，即得黑青稞麸皮β-葡聚糖1.08g。

对比例2

预处理黑青稞麸皮得到预处理粉的方法如实施例1所述。取预处理黑青稞麸皮粉40g，加入400ml的去离子水作为溶剂，向混合物中加入NaOH至其浓度为1％，常温提取2h，并不断搅拌。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，留上清液备用。以2M盐酸调节上清液pH值至4.5，4℃静置6h，经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。以1M NaOH调节上清液pH值至7。用旋转蒸发仪对上清液进行适当浓缩后，进行透析，去离子水透析2d。经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液旋转蒸发浓缩，加入3倍体积的乙醇沉淀，4℃静置过夜。经转速4000r离心20min后，弃去上清液。沉淀加水复溶，经转速2000r离心10min后，弃去残渣，取上清液备用。上清液进行预冻后，冷冻干燥，即得黑青稞麸皮β-葡聚糖2.21g。

β-葡聚糖得率及含量测定方法如下：

(1)

式中，W1—冷冻干燥得到的β-葡聚糖重量，g；

W2—称取的预处理粉重量，g。

(2)β-葡聚糖含量采用酶法(Megazyme试剂盒)测定。具体步骤为：

(a)取10-20mg的样品放入离心管中，轻敲离心管使样品聚集在底部；

(b)加入0.2mL乙醇溶液(50％)，使样品充分润湿分散。加入4.0mL磷酸钠缓冲液(20mM，pH 6.5)，在漩涡仪上充分混合；

(c)混合均匀后，100℃水浴1min。快速在漩涡仪上震荡，然后继续在100℃下2min，再震荡；

(d)混合均匀后置于50℃水浴5min；

(e)加0.2mL地衣聚糖酶溶液，保鲜膜密封试管后50℃下水浴1小时。在此期间进行3-4次的强烈振荡搅拌；

(f)加入5mL醋酸钠缓冲液(200mM，pH 4.0)，充分振荡搅拌；

(g)室温放置5min后进行离心(1000g，10min)，取上清液备用；

(h)分别精确移取0.1ml样品液于3个试管中(2个反应组，一个空白组)。向空白组中加入0.1mL醋酸钠缓冲液(50mM，pH 4.0)，反应组中分别加入0.1mLβ-葡萄糖苷酶；

(i)将各个试管均置于50℃水浴锅中水浴10min；

(j)再向各个试管中加入3.0mLGOPOD，50℃水浴20min；

最后，在510nm条件下测定吸光度，利用公式计算β-葡聚糖含量。

式中，ΔA—除空白后的吸光值；

F—换算因子；

FV—终体积；

D—稀释倍数

W—进行测定的样品重量。

对实施例1、实施例2、对比例1、对比例2中黑青稞麸皮β-葡聚糖的得率及含量进行比较，如表1所示：

表1.经不同提取处理的黑青稞麸皮β-葡聚糖的得率及含量的比较

由表1可知，酶解后采用碱法提取(1M NaOH)，不仅明显提高了β-葡聚糖的得率，所得β-葡聚糖的含量也较其他处理明显提高。对比实施例1与对比例1可以看出，较之于热水提取，碱法提取的β-葡聚糖的得率和含量均较高。

对比实施例1与对比例2可以看出，碱法提取前若不进行高温淀粉酶与木聚糖酶的处理，所得多糖总量可能会较多，但其目标多糖(β-葡聚糖)含量则较低，因为其中可能存在淀粉、木聚糖等杂质。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)原料的预处理：粉碎过筛，乙醇回流灭酶处理；

b)除淀粉：耐高温α-淀粉酶处理；

c)除木聚糖：木聚糖酶处理；

d)碱液提取：加入NaOH调节碱液浓度，进行提取；

e)除蛋白：等电点法处理；

f)浓缩透析；

g)乙醇沉淀处理；

h)冷冻干燥。

2.如权利要求1所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，按照顺序地实施所述步骤a),b),c),d),e),f),g)和h)。

3.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述乙醇回流灭酶处理中使用的乙醇浓度为70％～90％，进行回流灭酶处理的时间为1h～4h。

4.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤b)为向预处理的麸皮粉中加入去离子水，所述预处理麸皮粉和所述去离子水的料液比为1:8～1:15，90℃～95℃水浴加热，加入耐高温α-淀粉酶处理，至碘-碘化钾溶液检测不显蓝色。

5.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤c)为，待步骤b)处理后的混合液温度降至室温后，调节pH值至5～6，向其中加入木聚糖酶，水浴加热，调节pH值至7。

6.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤d)为，向步骤c)处理后的混合液中补足去离子水至料液比为1:10～20，加入NaOH至其浓度为1％，常温提取1～4h，并不断搅拌,离心后弃去残渣，取上清液备用。

7.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤e)为，调节步骤d)处理后的混合液的pH值至4.5，低温静置，经离心后，弃去残渣，取上清液备用，调节上清液pH值至7。

8.如权利要求7所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，用2M盐酸调节步骤d)处理后的混合液的pH值至4.5，在4℃下静置4～8h，经转速4000r离心20min后，弃去残渣，取上清液备用，用1M NaOH调节上清液pH值至7。

9.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤f)为，对步骤e)处理后的混合液进行适当浓缩，加入乙醇进行沉淀，低温静置过夜，经离心后，弃去上清液，沉淀加水复溶，经离心后，弃去残渣，取上清液备用。

10.如权利要求1或2中任一权利要求所述的以黑青稞麸皮为原料提取β-葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤g)为，对步骤f)处理后的混合液进行预冻后，冷冻干燥。