CN107641160A - 利用多级逆流‑酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用多级逆流‑酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，属于海藻活性成分提取领域。为了克服现有技术中浒苔多的提取率较低，且产品生产过程中水用量高的技术不足，本发明提供一种以浒苔为原料利用多级逆流‑酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法。该方法首次将多级逆流‑酶解耦合技术应用于浒苔多糖的提取中，采用纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶中的一种或多种配合罐组式逆流提取工艺提取浒苔多糖，提取液超滤除杂后，浓缩干燥即可得到浒苔多糖，该制备方法的浒苔多糖的收率高，杂质低，且减少了废水排放，经济环保高效。

Description

利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法

技术领域

本发明涉及一种利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，具体涉及一种以浒苔为原料利用纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶中的一种或多种配合罐组式逆流提取工艺提取浒苔多糖的方法，属于海藻活性成分提取领域。

背景技术

浒苔是一种大型绿藻，俗称苔条、青海苔等，为绿藻门石莼目、石莼科、浒苔属的藻类植物，常生长于潮间带岩石上，广泛分布于我国沿海，资源丰富。浒苔中含有丰富的多糖成分，含量可达浒苔干重的40%以上，其中可溶性多糖主要由鼠李糖和葡萄糖组成。研究显示，浒苔多糖具有抗凝血、抗氧化、抗菌和增强免疫力等多种活性，具有很高的开发应用前景。

CN101869269B公开了一种凝胶性浒苔多糖的制备方法。该方法以浒苔为原料，采用热水浸提、盐凝聚、酸化脱盐、食用碱中和制备凝胶性浒苔多糖。所制备的凝胶性浒苔多糖口感好，制备的凝胶性浒苔多糖食用方便，加入热水溶解成凝胶状后即可食用，且可以利用添加不同的盐类，得到具有不同凝胶强度的凝胶制品。

CN103044570B公开了一种高效提取浒苔多糖的工艺。在浒苔加水提取步骤中，采用微波法、超声波法、酶法中至少两种方法协同进行浒苔多糖的提取，超声波频率为55-75KHz，提取时间1-3min，pH值为5.0-5.5；微波频率为3800-7500MHz，提取时间1-3min，pH值为5.0-5.5；所述的酶法中，酶添加量为0.8-2％，pH值为5.0-6.0，处理时间1.5-2h，反应温度25-37℃；在固液分离步骤中，采用150-250目的筛网对提取后的液体去渣。该发明可在较短的时间内，实现浒苔多糖高效提取。

CN103396499B公开了一种浒苔多糖及其提取方法和应用。该方法将洗净的浒苔烘干、打碎，并置于乙醇中浸泡10-24小时，过滤、风干；将风干的浒苔置于蒸馏水中，85℃-95℃下加热3-5小时，收集抽提液，干燥，待体积收缩至原体积的1/9-1/10时，将抽提液离心处理，取上清液；在上清液中加入乙醇，在0℃-4℃下保存10-15小时，离心处理，取沉淀物并洗涤，真空冷冻干燥后研磨至粉末状。该方法提取的浒苔多糖具有良好的抗氧化活性、吸湿保湿性及防晒效果，可应用于化妆品的制备中。

CN103421721B公开了一种浒苔青储的方法和制备浒苔粗多糖的方法。该发明利用包括植物乳杆菌、短乳杆菌、西姆芽孢杆菌、冷解糖芽孢杆菌混合的复合微生物菌剂进行浒苔青储，浒苔经过该发明所述青储方法后，坚固的纤维素结构变的容易分解利用，采用酸水解工艺，不仅可降低酸的用量，还提高了降解效率，提高了水解液中固形物含量，不需经过浓缩，可直接进行喷雾干燥，降低了生产成本。制备的粗浒苔多糖，能提高作物的免疫力和抗逆能力。

CN103478427B公开了一种浒苔多糖饲料添加剂及其制备方法和应用。经过预处理、浒苔多糖的提取、提取液的浓缩、载体吸附和喷雾干燥等步骤制得浒苔多糖饲料添加剂。通过实验证明该饲料添加剂可用作畜禽类和水产类的饲养添加剂。选用天然浒苔，提取浒苔中的有效成分，除了含有大量的浒苔多糖外，还极大地保留了浒苔中的其他天然活性组分，包括蛋白质、维生素、微量元素等，具有很高的生物活性，可以提高动物的机体免疫力，促进动物对饲料营养物质的吸收，提高饲料利用率；采用特定载体吸附浒苔多糖，提高了浒苔多糖的成胶浓度，提高了最终产品的浒苔多糖含量，采用的特定载体还可以与浒苔多糖产生协同作用，共同提高动物的机体免疫力。

上述现有技术表明，浒苔多糖是具有多种生物活性的浒苔提取组分，目前有多名研究者已经开始对其进行修饰并探索其新的生物活性潜力，目前其制备方法多采用热水提取和/或酶解的方式，但基于浒苔内复杂的生物组分以及酶的局限性，使得浒苔多糖的提取效率低下，废水排放量高，能源消耗量大，在现实生产过程中难以实施。因此，寻找一种提取效率高、能耗低的提取方法于浒苔多糖的制备工艺中具有重要的经济价值和现实意义。

发明内容

为了克服现有技术中浒苔多糖的提取效率低下，废水排放量高且能耗大的问题，本发明的目的在于提供一种以浒苔为原料利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法。该方法中首次将多级逆流-酶解耦合技术应用于浒苔多糖的制备方法中，采用酶解配合罐组式多级逆流提取工艺提取得到酶解提取液，然后通过超滤法得到超滤浓缩液，除去杂质，浓缩液经干燥即可得到浒苔多糖，该制备方法的浒苔多糖的收率高，杂质低，产品非常适合进一步加工功能型农业制品、饲料添加剂、食品添加剂和保健食品等。

为实现上述目的，本发明所述的一种以浒苔为原料利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，其包括浒苔预处理、多级逆流-酶解耦合提取、纯化、喷雾干燥四个步骤，所述的具体步骤如下：

1）预处理：将含水量70-90%的新鲜浒苔（如含水量过低，可加入适量自来水）打浆至呈糊状，投入多级逆流罐组中进行多级逆流-酶解耦合提取；或者将干浒苔粉碎至20目以下，加入6-10倍重量的自来水，投入多级逆流罐组中进行多级逆流-酶解耦合提取；

2）多级逆流-酶解耦合提取：设置3-5个浸泡提取罐连续逆流操作，在提取过程中，通过对提取水溶液的逆向转移实现提取相和提余相的逆向操作，将溶出的多糖及时移出，使各罐组之间形成多糖浓度梯度。逆向提取过程中保持罐内温度40-60℃，pH 6.0-8.0，反应0.5-2h，添加纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、蛋白酶、淀粉酶中的一种或多种的组合，通过酶解提高多糖溶出率，最终提取液由第一级即投料罐中排出，提余相即提取后的藻渣从最后一级即提取水的加入罐中排出，得到酶解提取液；

3）纯化：将酶解提取液过滤或离心，将得到的滤液或离心液通过截留分子量为2000-3500Da的超滤膜，并达到脱盐、脱蛋白的目的，得到超滤浓缩液；

4）干燥：超滤浓缩液进一步浓缩至固形物达到25-35%，喷雾干燥，即可得到浒苔寡糖。

优选地，所述步骤2）中纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶的加入量为每公斤干浒苔500个酶活力单位，所述纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶的最佳酶解条件为：提取罐内pH为6.0，酶解温度为50℃，保温时间为1小时。

优选地，所述步骤2）中淀粉酶的加入量为每公斤干浒苔450个酶活力单位，所述淀粉酶的最佳酶解条件为：提取罐内pH为7.0，酶解温度为55℃，保温时间为2小时。

优选地，所述步骤2）中蛋白酶的加入量为每公斤干浒苔200个酶活力单位，所述蛋白酶的最佳酶解条件为：提取罐内pH为8.0，酶解温度为45℃，保温时间为1小时。

优选地，所述步骤3）中的过滤操作中滤布的目数为600-1000目；所述步骤3）中的离心操作中离心转速为3500转/分，离心时间为10min。

申请人根据上述条件的组合对本发明的制备方法进行了深入研究，申请人发现，本发明最优选的一个实施方式中，所述的具体步骤如下：

1）预处理：将干浒苔粉碎后过20目筛，投入多级逆流浸泡罐，加入6倍重量的水，进行多级逆流-酶解耦合提取；

2）多级逆流-酶解耦合提取：设置3级逆流提取罐连续逆流操作，一级罐保持温度40℃，二级罐温度50℃，三级罐温度60℃，调节各罐pH为7.0，按每公斤干浒苔200-500个酶活力单位加入纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶，逆流提取1小时，升温至90℃以上，保温15分钟，灭酶活，最终提取液由第一级即投料罐中排出，藻渣从三级罐即提取水的加入罐中排出，得到浒苔多糖粗提液；

3）纯化：将粗提液过滤或离心，将得到的滤液或离心液通过截留分子量为2500Da的超滤膜，达到脱盐、脱蛋白及其它杂质的目的，得到超滤浓缩液；

4）干燥：超浓缩液进一步浓缩至固形物达到30%，喷雾干燥，即可得到浒苔多糖。

本发明效果实施例显示，按照本发明制备的浒苔多糖的提取效率高，用水量少，能耗低，且浒苔多糖产品的纯度高。与对比实施例1相比，本发明制备的浒苔多糖的收率显著提高，且杂质余量更低，生产过程中的用水量大幅降低，其中以实施例5所述的方法的制备的产品的收率最高，为本发明的最佳实施例。

本发明还请求保护按照上述方法制备得到的浒苔多糖。

上述浒苔多糖还可以进一步制备成功能型农业制品、饲料添加剂、食品添加剂以及保健食品和药品，其营养含量高，用于功能型肥料，可提高作物的抗逆性，促进作物生长，提高作物品质，用于食品添加剂或饲料添加剂时可以显著增强动物的免疫力。

本发明与现有技术相比技术优势在于：

1）浒苔多糖的收率高，从而大幅度降低生产成本。本发明效果实施例显示，按照本发明制备的浒苔多糖的收率高，其收率在40%-51%之间，远高于现有技术所制备的浒苔多糖，且本发明制备得到的浒苔多糖的纯度高，不低于现有技术所获得的浒苔多糖。

2）生产过程中用水量低，减少了废水的排放，降低能耗。本发明效果实施例显示，按照本发明制备1kg浒苔多糖，用水量在15-25kg之间，远低于现有技术制备浒苔多糖的用水量。

3）本发明浒苔多糖还可以进一步制备成功能型农业制品、饲料添加剂、食品添加剂以及保健食品和药品，其营养含量高，用于功能型肥料，可提高作物的抗逆性，促进作物生长，提高作物品质，用于食品添加剂或饲料添加剂时可以显著增强动物的免疫力。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步阐述：

实施例1：

脱水的干浒苔粉碎过20目筛，向3级逆流提取罐中分别投入50kg粉碎好的藻粉，向一级罐中加入1t水，调节pH至7.5，加入75kU纤维素酶和30kU木瓜蛋白酶，一级罐升温至40℃，二级罐温度50℃，三级罐温度60℃，按照3级逆流提取的操作规程依次进行逆流酶解提取操作，提取1小时后，升温至95℃并保温15min，灭酶活。提取液由一级罐排出，板框过滤，得到780L滤液，加入500kg自来水稀释，并通过截留分子量2500Da的纳滤膜，至浓缩液体积浓缩至500L，浓缩液再用三效浓缩器进一步浓缩至固形物30%，喷雾干燥，得到77.01kg浒苔多糖。

实施例2-实施例8

按照如表1所述参数制备浒苔多糖，除下述参数不同外，实施例2-实施例8制备方法同实施例1。

表1实施例2-实施例8中主要参数

对比实施例1 按照CN103044570B实施例1制备得到的浒苔多糖

分别测定按照本发明实施例1-实施例8所制备得到的浒苔多糖的收率，浒苔多糖纯度以及生产过程中的用水量。其测定结果如表2所示。浒苔多糖的收率=浒苔多糖/干浒苔×100%，或者浒苔多糖/（新鲜浒苔×(1-含水率)）×100%。浒苔多糖纯度=总糖含量/浒苔多糖×100%。总糖的测定方法按照现有技术中所公开的方法测定。用水量按生产1kg浒苔多糖的用水量计。

表2 实施例1-实施例8制备浒苔多糖的指标检测结果

浒苔多糖	浒苔多糖收率（%）	浒苔多糖纯度（%）	生产用水量（kg）
				实施例1	51.33	69.23	19.48
实施例2	43.88	67.84	22.00
				实施例3	49.81	70.58	24.07
实施例4	50.16	73.59	21.70
				实施例5	51.61	76.91	15.45
实施例6	42.92	71.32	16.16
				实施例7	48.55	74.02	14.98
实施例8	50.74	68.90	14.36
				对比实施例1	20.79	61.08	240.5

由表2可以看出，按照本发明制备的浒苔多糖的收率高，生产过程中用水量少，且产品的纯度高。与对比实施例1相比，本发明制备的浒苔多糖的收率显著提高，且多糖纯度更高，用水量也大大降低，其中以实施例5所述的方法的制备的产品的收率最高，为本发明的最佳实施例。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，其具体包括以下步骤：

1）预处理：将含水量70-90%的新鲜浒苔打浆至呈糊状，投入提取罐进行酶解反应；或者将脱水干燥的浒苔粉碎至20目以下，加入6-10倍重量的自来水，投入多级逆流提取罐组中进行酶解提取；

2）多级逆流提取：设置3-5个浸泡提取罐连续逆流操作，在提取过程中，通过对提取水溶液的逆向转移实现提取相和提余相的逆向操作，逐级接触传质，将溶出的多糖及时移出，使各罐组之间形成多糖浓度梯度；最终提取液由第一级即投料罐中排出，提余相即提取后的藻渣从最后一级即提取水的加入罐中排出；逆向提取过程中添加生物酶，通过酶解提高多糖溶出率，得到酶解提取液；

3）纯化：将步骤2）得到的酶解提取液过滤或离心，得到清液，通过截留分子量为2000-3500Da的超滤膜，除去小分子、蛋白等杂志，得到超滤浓缩液；

4）干燥：步骤3）得到的超滤浓缩液进一步浓缩至固形物含量为25-35%，喷雾干燥，即可得到浒苔多糖。

2.根据权利要求 1所述的利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，其特征在于，所述步骤2）中的多级逆流提取法为设置3-5个浸泡提取罐的罐组式多级逆流提取法。

3.根据权利要求 1所述的利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，其特征在于，所述步骤2）中酶解条件为：浸泡罐内pH为6.0-8.0，温度为40-60℃，保温时间为0.5-2小时。

4.根据权利要求 1所述的利用多级逆流-酶解耦合技术提取浒苔多糖的方法，其特征在于，所述步骤2）中加入的酶可以是纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶中的一种或多种的组合。

5.一种按照权利要求1-4任一所述的方法制备得到的浒苔多糖。

6.权利要求5所述的浒苔多糖在制备功能型农业制品、饲料添加剂、食品添加剂、保健食品及药品中的应用。