CN109097403A - 一种褐藻提取物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种褐藻提取物的制备方法，属于食品加工技术领域。其主要解决了现有技术中褐藻提取物及其下游产品普遍存在重金属超标的技术缺陷。该制备方法包括：选用干海藻原料，经水洗、切割、研磨后制成匀浆，加入产褐藻胶裂解酶菌株进一步发酵降解和转化，发酵液经分离、吸附、灭菌后，通过喷雾干燥获得褐藻提取物干粉。本发明通过微生物发酵的方式实现活性物质的溶出、海藻多糖的降解及重金属离子的释放，富含褐藻寡糖、岩藻多糖、甘露醇等多种活性成分，同时采用活性炭吸附的方式有效降低了重金属含量，解决了传统工艺重金属残留高的问题，是一种高效环保、应用前景广阔的制备方法。

Description

一种褐藻提取物的制备方法
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种褐藻提取物的制备方法。
背景技术
褐藻是世界上资源最丰富的海藻，可用于提取海藻酸盐、岩藻多糖、甘露醇、碘等多种生物活性物质，具有营养、保健等多种功效，古代的医书典籍及近现代的科学研究对此均有详细的记载和论证，被广泛应用于食品、药品、化妆品等行业。
褐藻寡糖是褐藻中提取的海藻酸盐降解后的产物，与海藻多糖相比，它的水溶性强、稳定性高、活性基团多，表现出显著的抗氧化、抗辐射、抗肿瘤及免疫调节功效，在药物研发、功能食品、化妆品等领域具有广阔的应用前景。
目前传统的褐藻提取加工多以酸解或碱消化的方式来进行细胞破碎和多糖降解，如专利申请号201110446485.3公开了一种活性海藻提取物的制备方法，在pH2-4的稀酸溶液中研磨匀浆，再在121-135℃、1-5MPa的高温高压条件下降解多糖，这种工艺由于强酸、高温对活性基团的破坏，会导致产物稳定性差。近年来，随着生物技术的蓬勃发展，生物法降解以其反应条件温和、产物稳定性好的特点越来越受到行业的关注。如专利申请号201610815088.1公开了一种海带提取物的生产方法，添加脂肪酶、纤维素酶、蛋白酶及果胶酶对海带进行酶解，制得的海带提取物中海藻多糖含量在35％以上，但由于现有技术缺乏专一性的褐藻胶裂解酶对多糖进一步降解，导致所得产物仍为大分子海藻酸盐，因此，生物降解法在功能性和应用前景方面受限。另外，由于褐藻中的多糖具有富集水中重金属的功能，因此许多褐藻相关的提取物及其下游产品普遍存在重金属超标的问题，查阅相关资料发现，目前鲜有成熟工艺对海藻中的重金属进行有效祛除，严重影响了海藻加工行业的健康发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种褐藻提取物的制备方法，其通过接种专一性的产褐藻胶裂解酶的菌株，在生物发酵过程中实现活性物质的溶出、海藻多糖的降解及重金属离子的释放，并通过活性炭吸附祛除重金属。
其技术解决方案包括：
一种褐藻提取物的制备方法，依次包括以下步骤：
a水洗，对原料干海藻进行水洗以除去表面残留杂质；
b切割，对水洗后的原料海藻进行切割；
c研磨，将切碎的原料海藻与水按重量比1:5-30的比例过胶体磨研磨成海藻匀浆，研磨细度100-300目；
d发酵，将步骤c所得海藻匀浆与发酵培养基混合，向其中接种Pseudomonas.sp.HZJ216菌种进行发酵；
e分离，对步骤d所得发酵液进行离心分离，弃渣取上清液；
f吸附，向步骤e所得上清液中加入活性炭吸附柱进行吸附，以除去重金属；
g灭菌、喷雾干燥，将步骤f吸附后的上清液依次经灭菌、喷雾干燥即得褐藻提取物干粉。
上述方案直接带来的有益技术效果为：
通过向海藻匀浆与发酵培养基的混合物中加入Pseudomonas.sp.HZJ216菌种，该菌种的主要特征可产褐藻胶裂解酶，即其作为专一性的产褐藻胶裂解酶菌株，不仅可以有效降解大分子海藻多糖，而且可以有效转化和释放细胞中富集的重金属离子。
作为本发明的一个优选方案，上述干海藻为海带、昆布、羊栖菜、裙带菜、墨角藻、泡叶藻或马尾藻中的一种或几种的混合物。
作为本发明的另一个优选方案，步骤b中，原料海藻的切割尺寸为5-20mm。
进一步的，步骤d中，所述的Pseudomonas.sp.HZJ216菌种，保藏单位是中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉，武汉大学，邮政编码：430072，保藏编号：CCTCC NOM209241；保藏日期：2009年10月29日。
进一步的，步骤d中，发酵时间为16-24h。
进一步的，步骤e中，离心分离转速为15000-25000rpm，离心时间为10-30min。
优选的，步骤f中，采用活性炭吸附柱进行吸附时，进料速度为50-200kg/h，接触时间为30-60min。
优选的，步骤g中，喷雾干燥工艺中，进风温度为120-160℃，出风温度为60-75℃，进料速度为50-100kg/h。
本发明的另一任务在于提供上述褐藻提取物的制备方法制备得到的褐藻提取物，该褐藻提取物的特征性指标为：褐藻寡糖≥15％、砷(As)≤1ppm、铅(Pb)≤0.5ppm、镉(Cd)≤0.5ppm、汞(Hg)≤0.5ppm。
与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：
(1)采用胶体磨研磨的方式对藻体细胞初步破碎，避免传统高温蒸煮及化学消化工艺对活性成分的破坏。
(2)采用活性炭吸附的方式祛除重金属离子，成本低、效果好、可回收重复利用。
(3)通过巴氏杀菌及低温喷雾干燥工艺，在保证产物营养活性的前提下，有效防控微生物污染。
具体实施方式
本发明提出了一种褐藻提取物的制备方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
本发明所选取原料均可通过商业渠道购买获得。
实施例1：
一种褐藻提取物的制备方法，具体步骤如下
(1)选用食品级干海带原料，拣选出病烂海带弃掉，共准备50kg；
(2)在清洗罐中将海带原料用清水冲洗3遍，去除表面残留的泥沙等杂质，清洗水回收后用于提取海藻碘；
(3)将清洗干净的海藻原料用切菜机切碎，切割尺寸10mm，便于后续研磨；
(4)将切碎的海藻原料与750kg水混合，泡发15min后逐渐过胶体磨研磨成匀浆，研磨细度设置100目；
(5)将研磨获得得海藻匀浆投入发酵罐中，添加4kg酵母粉、0.4kg磷酸氢二钾、0.08kg硫酸镁，115℃、0.1MPa灭菌15min，然后接种活化好的Pseudomonas.sp.HZJ216菌种，搅拌转速100rpm、通风量30m3/h、培养温度37℃，发酵24h后停罐；
(6)发酵结束后采用高速管式离心机进行固液分离，离心机转速20000rpm，每次进料后离心时间15min，获得上清液。；
(7)将离心获得的上清液经过活性炭吸附柱，调节进料速度100kg/h，确保上清液吸附时间达到30min以上；
(8)将吸附处理后的上清液投入巴氏杀菌罐，70℃灭菌30min；
(9)提前开启喷雾干燥塔，设置进风温度150℃、出风温度70℃、负压10Pa，将灭菌后的上清液通过密闭管道输入喷雾干燥塔物料分配器，控制进料速度100kg/h，每隔2h收料，即可获得褐藻提取物干粉。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：选用食品级干海带、羊栖菜及裙带菜的混合物作为原料。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：选用裙带菜、墨角藻、泡叶藻或马尾藻的混合物作为原料。
对比例1：
与实施例1不同之处在于，去掉步骤(5)，其余均同实施例1。
对比例2：
与实施例1不同之处在于：去掉步骤(7)活性炭吸附柱的吸附过程，其余均同实施例1。
将实施例1、对比例1及对比例2中不同工艺所得的海带提取物干粉进行检测分析，测得如下表所述数据：
表1：产物特征性指标检测汇总表
检测指标 实施例1 对比例1 对比例2
褐藻寡糖/％ 22.4 4.5 21.3
砷(As)/ppm 0.216 3.162 4.265
铅(Pb)/ppm 0.053 2.031 2.541
镉(Cd)/ppm 未检出(＜0.001) 0.051 0.039
汞(Hg)/ppm 未检出(＜0.001) 未检出(＜0.001) 0.004
对表1数据进行对比分析可以看出，利用本发明制备方法，可以有效实现褐藻多糖的生物降解，获得高含量的褐藻寡糖，同时经过微生物转化及活性炭吸附，产物中的砷、铅等重金属含量明显下降，保证了提取物直接或作为添加剂用于食品、化妆品等领域的安全性，应用前景广泛。
上述未述及的部分借鉴现有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
a水洗，对原料干海藻进行水洗以除去表面残留杂质；
b切割，对水洗后的原料海藻进行切割；
c研磨，将切碎的原料海藻与水按重量比1:5-30的比例过胶体磨研磨成海藻匀浆，研磨细度100-300目；
d发酵，将步骤c所得海藻匀浆与发酵培养基混合，向其中接种Pseudomonas.sp.HZJ216菌种进行发酵；
e分离，对步骤d所得发酵液进行离心分离，弃渣取上清液；
f吸附，向步骤e所得上清液中加入活性炭吸附柱进行吸附，以除去重金属；
g灭菌、喷雾干燥，将步骤f吸附后的上清液依次经灭菌、喷雾干燥即得褐藻提取物干粉。
2.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述干海藻为海带、昆布、羊栖菜、裙带菜、墨角藻、泡叶藻或马尾藻中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤b中，原料海藻的切割尺寸为5-20mm。
4.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤d中，所述的Pseudomonas.sp.HZJ216菌种，保藏单位是中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉，武汉大学，邮政编码：430072，保藏编号：CCTCC NO M209241；保藏日期：2009年10月29日。
5.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤d中，发酵时间为16-24h。
6.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤e中，离心分离转速为15000-25000rpm，离心时间为10-30min。
7.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤f中，采用活性炭吸附柱进行吸附时，进料速度为50-200kg/h，接触时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的一种褐藻提取物的制备方法，其特征在于：步骤g中，喷雾干燥工艺中，进风温度为120-160℃，出风温度为60-75℃，进料速度为50-100kg/h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的褐藻提取物的制备方法制备得到的褐藻提取物，其特征在于，所述褐藻提取物的特征性指标为：褐藻寡糖≥15％、砷≤1ppm、铅≤0.5ppm、镉≤0.5ppm、汞≤0.5ppm。
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