CN108753873A - 一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法 - Google Patents

一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低聚糖阿魏酸酯的制备方法。制备步骤包括：(1)将麦麸破碎至30‑80目，水洗过滤得到麦麸纤维原料，将预处理后的麦麸纤维原料制成4.5.％(w/v)匀浆；(2)调整匀浆pH为4.0后添加0.2～0.5％(w/v)的专一内切酶，混合均匀后在40℃保温酶解3～5小时，得到酶解混合液；(3)过滤酶解液，去除未降解的大分子后，将滤液经大孔吸附树脂吸附去除低聚糖，乙醇洗脱，洗脱液浓缩干燥，即得阿魏酸低聚糖酯；采用特定的内切酶和大孔树脂过滤制备的低聚糖阿魏酸酯纯度、得率均有较高的提升。

Description

一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法
技术领域
本发明涉及一种阿魏酸低聚糖酯的制备方法，特别是涉及一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸糖酯的方法，属于农产品深加工领域。
背景技术
阿魏酸低聚糖酯是细胞壁上的阿魏酸通过酯键与阿拉伯木聚糖上的阿拉伯糖残基相连接的结合型糖酯，广泛存在于麦麸、玉米和青稞等谷物皮层中。研究表明：阿魏酸低聚糖酯基于其低聚糖与阿魏酸羧基酯化的结合型结构特征，具有更好的生物利用度和生物活性。在自由基清除、油脂抗氧化、蛋白质非酶糖基化及细胞抗氧化等方面表现突出是一种潜在的优良的天然性抗氧化剂，在食品、药品和化妆品等领域的应用前景巨大。美国已在2010年以麦麸提取物的名义批准其作为食品添加剂使用(FDA,GRAS Notice 000343)。
阿魏酸低聚糖酯的制备常采用化学酸法和发酵法降解谷物皮层得到。其中化学法多采用盐酸、草酸、三氟醋酸等处理谷物皮层，水解纤维制备得到阿魏酸低聚糖酯。该法具有反应迅速、试剂易得等特点，但由于该法反应剧烈，水解产物成分复杂，不利于后续的分离纯化，且对生产条件要求较高，需要耐腐蚀、抗压力的设备和废水处理条件，因此不适用于工业化生产。生物法多采用液体深层发酵法利用黑曲霉发酵谷物麸皮制备阿魏酸低聚糖酯。该法具有反应条件温和、连续生产等特点，但由于该法产生的混合酶可以同时作用于酯键和糖苷键，目标成分含量不高，制备产物成分为包括阿魏酸、木聚糖和肌醇的混合物，后续分离纯化困难，因此限制了其在阿魏酸低聚糖酯制备方面的应用。
这些化学、生物方法存在制备效率低下、污染严重等问题，制约了其工业化生产应用。与传统的化学反应相比，酶催化降低了反应的活化能，反应条件极其温和，不需要高温高压等剧烈的反应条件。酶反应的分子转化率高、专一性强，可获得高纯度的产品。该法与化学法、发酵法相比，具有清洁环保、特异性高等优势。基于阿魏酸低聚糖酯的结构特征，采用定位酶切技术在不破坏阿魏酸低聚糖酯酯键条件下，通过协同处理水解木聚糖结构中的糖苷键，可以将阿魏酸阿拉伯木聚糖酯水解为寡糖、木二糖和拉伯木糖等低聚糖，从而高效制备阿魏酸低聚糖酯。该法反应条件温和、安全、污染小，是一种很有潜力成为工业化制备低聚糖阿魏酸酯的方法。
本发明就是采用特种酶类通过定位酶切，切断麦麸纤维木聚糖1-4糖苷键清洁、高效制备阿魏酸低聚糖酯。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法，这种方法制备阿魏酸低聚糖酯的反应条件温和、安全、污染小，阿魏酸低聚糖酯的制备得率达91％以上。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法：具体包括以下步骤：
(1)将麦麸破碎至30-80目，水洗过滤得到麦麸纤维原料，将预处理后的麦麸纤维原料制成4～5％(w/v)匀浆；
(2)调整匀浆pH为4.0后添加0.2～0.5％(w/v)的专一内切酶，混合均匀后在 40℃保温酶解3～5小时，得到酶解混合液；
(3)过滤酶解液，去除未降解的大分子后，将滤液经大孔吸附树脂吸附去除低聚糖，乙醇洗脱，洗脱液浓缩干燥，即得阿魏酸低聚糖酯。
一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法：所述专一内切酶为纤维素酶与木糖酶按照重量比为1:2混合而成。
一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法：所述大孔树脂吸附的步骤为：
(1)Amberlite D101大孔吸附树脂预处理：用95％乙醇浸泡大孔吸附树脂24h，再用95％乙醇洗至流出液与水1:5混合不浑浊，然后水洗至无醇味，用5％的盐酸通过树脂柱，浸泡2～4h，水洗至中性，2％氢氧化钠通过树脂柱，浸泡2～4h，水洗至中性备用；
(2)将经步骤(1)预处理的AmberliteD101树脂备用装柱，取适量粗低聚糖阿魏酸酯溶液样品，过0.45μm的微孔滤膜，滤液浓缩，浓缩液上样，柱预先用体积分数95％的乙醇洗涤，再用蒸馏水平衡，依次用12倍柱体积的蒸馏水、5 倍柱体积的体积分数50％的乙醇水溶液进行洗脱，将体积分数50％的乙醇水溶液洗脱组分浓缩，并进行冷冻干燥，其中吸附纯化条件为：上样量：30mL，玻璃层析柱：10mm×280mm，树脂量：10mL，流速：0.5mL/min，水洗量：120 mL，解吸液：50mL。
本发明的有益的技术效果：
(1)采用特定的D101树脂吸附提纯，本发明制备的低聚糖阿魏酸酯纯度高，在95％以上；
(2)反应条件极其温和，不需要高温高压等剧烈的反应条件；
(3)阿魏酸低聚糖酯的制备得率高，在91％以上。
具体实施方式
实施例1
一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法：具体包括以下步骤：
(1)将麦麸破碎至30-80目，水洗过滤得到麦麸纤维原料，将预处理后的麦麸纤维原料制成4.5.％(w/v)匀浆；
(2)调整匀浆pH为4.0后添加0.2～0.5％(w/v)的专一内切酶，混合均匀后在 40℃保温酶解3～5小时，得到酶解混合液；
(3)过滤酶解液，去除未降解的大分子后，将滤液经大孔吸附树脂吸附去除低聚糖，乙醇洗脱，洗脱液浓缩干燥，即得阿魏酸低聚糖酯。
所述专一内切酶为纤维素酶与木糖酶按照重量比为1:2混合而成。
所述大孔树脂吸附的步骤为：
(1)Amberlite D101大孔吸附树脂预处理：用95％乙醇浸泡大孔吸附树脂24h，再用95％乙醇洗至流出液与水1:5混合不浑浊，然后水洗至无醇味，用5％的盐酸通过树脂柱，浸泡2～4h，水洗至中性，2％氢氧化钠通过树脂柱，浸泡2～4h，水洗至中性备用；
(2)将经步骤(1)预处理的AmberliteD101树脂备用装柱，取适量粗低聚糖阿魏酸酯溶液样品，过0.45μm的微孔滤膜，滤液浓缩，浓缩液上样，柱预先用体积分数95％的乙醇洗涤，再用蒸馏水平衡，依次用12倍柱体积的蒸馏水、5 倍柱体积的体积分数50％的乙醇水溶液进行洗脱，将体积分数50％的乙醇水溶液洗脱组分浓缩，并进行冷冻干燥，其中上样量：30mL；玻璃层析柱：10mm× 280mm；树脂量：10mL；流速：0.5mL/min；水洗量：120mL；解吸液：50mL。
实施例2预处理后5％(w/v)的麦麸纤维原料pH为4.0后添加0.2％(w/v) 的专一内切酶，其余同实施例1。
实施例3预处理后4％(w/v)的麦麸纤维原料pH为4.0后添加0.5％(w/v) 的专一内切酶，其余同实施例1。
实施例4未采用大孔树脂吸附，其余同实施例1。
实施例5所采用的的酶为α淀粉酶和蛋白酶按比例为1:2混合而成，其余同实施例1。
实施例6采用的大孔树脂为D301型，其余同实施例1。
将实施例1-6制备的阿魏酸低聚糖酯，分别用紫外分光光度法计算其含量，并且分别将计算制得的阿魏酸低聚糖酯得率，结果见表1。
表1
纯度 得率
实施例1 97.3％ 92.3％
实施例2 96.8％ 92.0％
实施例3 97.0％ 91.1％
实施例4 72.2％ 90.21％
实施例5 66.3％ 57.8％
实施例6 81.5％ 89.8％
从上表分析可以得出，采用本发明的工艺发明之内的实施例1-3所制得的阿魏酸低聚糖酯其纯度和得率都要高于其他实施例，实施例4中未采用大孔树脂吸附制得的纯度明显要低，带有大量的杂质，实施例5中将内切酶替换为别的酶其纯度，得率均大幅下降，实施例6采用其他型号的树脂其纯度不如实施例1。

Claims (3)

1.一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)将麦麸破碎至30-80目，水洗过滤得到麦麸纤维原料，将预处理后的麦麸纤维原料制成4～5％(w/v)匀浆；
(2)调整匀浆pH为4.0后添加0.2～0.5％(w/v)的专一内切酶，混合均匀后在40℃保温酶解3～5小时，得到酶解混合液；
(3)过滤酶解液，去除未降解的大分子后，将滤液经大孔吸附树脂吸附去除低聚糖，乙醇洗脱，洗脱液浓缩干燥，即得阿魏酸低聚糖酯。
2.根据权利要求1所述的一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法，其特征在于：所述专一内切酶为纤维素酶与木糖酶按照重量比为1:2混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种基于定位酶切协同处理制备麦麸阿魏酸低聚糖酯的方法，其特征在于：所述大孔树脂吸附的步骤为：
(1)Amberlite D101大孔吸附树脂预处理：用95％乙醇浸泡大孔吸附树脂24h，再用95％乙醇洗至流出液与水1:5混合不浑浊，然后水洗至无醇味，用5％的盐酸通过树脂柱，浸泡2～4h，水洗至中性，2％氢氧化钠通过树脂柱，浸泡2～4h，水洗至中性备用；
(2)将经步骤(1)预处理的AmberliteD101树脂装柱，取适量粗低聚糖阿魏酸酯溶液样品，过0.45μm的微孔滤膜，滤液浓缩，浓缩液上样，树脂柱预先用体积分数95％的乙醇洗涤，再用蒸馏水平衡，依次用12倍柱体积的蒸馏水、5倍柱体积的体积分数50％的乙醇水溶液进行洗脱，将体积分数50％的乙醇水溶液洗脱组分浓缩，并进行冷冻干燥，其中吸附纯化条件为：上样量：30mL，玻璃层析柱：10mm×280mm，树脂量：10mL，流速：0.5mL/min，水洗量：120mL，解吸液：50mL。
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