CN109402073A - 一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，包括步骤：S1.大蒜预处理；S2.第一次固液分离：卧螺分离机分离得到液相和固相酶解底物；S3.SOD的制备：液相第一次膜分离截留液提取、精制SOD；S4.大蒜多糖的制备：第二次膜分离截留液提取、精制大蒜多糖；S5.蒜氨酸的制备：第二次膜分离透过液提取、精制蒜氨酸；S6.酶解过程：固相酶解底物加水调配后用复合蛋白酶酶解后灭酶，得到酶解产物；S7.第二次固液分离：卧螺分离机分离得到大蒜低聚肽液和固相；S8.无臭蒜粉的制备：固相制得无臭蒜粉；S9.大蒜低聚肽的制备：大蒜低聚肽液浓缩、精制大蒜低聚肽。本发明可以充分利用大蒜资源，避免资源浪费。

Description

一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法
技术领域
本发明涉及生物化学酶解提取领域，更具体地，涉及一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法。
背景技术
大蒜(garlic)，又称葫或康香草,属百合科葱属植物蒜的鳞茎,其栽培史至少已有2000多年。大蒜被认为是日常最佳保健食品之一，常食之具有祛湿抗毒、健脾强身的功效。现代医学研究表明大蒜具有抗菌消炎、提高机体免疫力、预防和治疗心血管疾病、防治肿瘤等多方面的功能，这些保健和药理功能与其中所含的功能成分有关。
其中，蒜氨酸是一种非蛋白类含硫氨基酸，具有抗肿瘤、协同降血压、抗菌杀毒、清除自由基、保肝护肝及抗糖尿病等多种药理功效；大蒜多糖属于聚糖类的果聚糖，具有抗氧化、抗病毒、调节血脂血糖、增强人体免疫力盒治疗病毒性心肌炎等功效；大蒜蛋白含有17种氨基酸，包括8种人体必需氨基酸，精氨酸含量最高，其次是谷氨酸，其酶解制备的大蒜肽具有调节血压、血脂，提高免疫力和延缓衰老的功能；大蒜中还含有数量可观的SOD，这是一种人体内最重要的酶之一，临床上可用SOD治疗和预防急性炎症和水肿、预防和治疗氧中毒、治疗自身免疫性疾病等方面。
目前国内进行大蒜中活性物质的集成提取方法为数不多，亦存在如下问题：如CN1087597C中介绍的大蒜综合利用工艺单一，并未将各项生物活性成分进一步分离提取；CN103598544B介绍的大蒜综合利用工艺中酶解制备方法为三步酶解法，工艺繁琐、耗时长，生产成本较高，且未分离其中重要活性成分SOD；大蒜蛋白肽类产品未经脱腥脱色等工艺，产品或存在味道和色泽及口感较差的缺陷。一种大蒜中生物活性成分的集成提取方法，可充分提取利用其中的各种生物活性物质，提高大蒜的利用率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，通过对大蒜的集成加工，充分提取大蒜中的大蒜低聚肽、大蒜多糖、蒜氨酸、SOD和无臭蒜粉，提高大蒜的利用率，避免资源浪费。
为实现上述目的，本发明提供了一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，所述方法包括以下步骤：
S1.大蒜预处理：将大蒜剥皮后清洗，得到的蒜瓣于55～65℃条件下热处理20min灭活其中的蒜酶，防止蒜臭味的产生，随后迅速冷却至0～5℃条件，将蒜瓣搅碎，添加适量预先冷藏于4℃的0.5M NaCl溶液用胶体磨磨浆、高压均质破壁处理，再添加0.5M NaCl溶液将蛋白质等盐析沉淀，直至固含量为7～15％，搅拌提取8～12h，得混合提取料液；
S2.第一次固液分离：将所述步骤S1中得的混合提取料液通过卧螺分离机分离得到液相和固相酶解底物；
S3.SOD的制备：将所述步骤S2中得到的液相通过孔径为20000Da的陶瓷膜(第一次膜分离)，透过液备用，收集截留液，按体积比1:1～1.2添加丙酮试剂，搅拌均匀后于0～5℃静置分离后冷冻干燥得到SOD；
S4.大蒜多糖的制备：将所述步骤S3中第一次膜分离得到的透过液通过孔径为5000Da的有机膜(第二次膜分离)，透过液备用，收集截留液，经活性炭柱脱色、减压浓缩后冷冻干燥制得大蒜多糖；
S5.蒜氨酸的制备：将所述步骤S4中第二次膜分离得到的透过液经减压浓缩至固含量为15％～30％，再向浓缩液添加95％的乙醇至含醇量为40％～60％，调pH5.5～6.5，静置分离10～24h，沉淀分离后用水溶解，乙醇重结晶，分离后冷冻干燥制得蒜氨酸；
S6.酶解过程：将所述步骤S1中得到的固相酶解底物经检测蛋白质含量，然后加水调配至固含量为10％～30％，调节料液pH为7～8.5。加入至少包括AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶的复合蛋白酶，其中AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶的重量比为1:0.3～3):(0.15～2):(0.08～1.5)。以料液中的蛋白质重量为100％计，所述复合蛋白酶的加入量为1.0～5.0％，于40～50℃条件下酶解2～5h，调节酶解后料液的pH为5.5～6.5，于70～90℃灭酶得到大蒜酶解产物；
S7.第二次固液分离：将所述步骤S6中得到的酶解产物经卧螺分离机分离得到大蒜低聚肽液和固相；
S8.无臭蒜粉的制备：将所述步骤S7中得到的固相经干燥、粉碎后制得无臭蒜粉；
S9.大蒜低聚肽的制备：将所述步骤S7中得到的大蒜低聚肽液，先后缓慢将向其中添加浓度为1％的HACC溶液1％～5％(v/v)和浓度为2％的CTS溶液1％～5％(v/v)，静置后将絮凝液卧螺分离机分离，取液相经活性炭柱脱色、脱腥剂脱腥得精制液，再将精制液通过80Da有机膜浓缩和减压浓缩装置，喷雾干燥制得大蒜低聚肽。
本发明提供的集成提取方法具有如下所述的优点：
(1)以液体中蛋白质为指标进行复合蛋白酶的精准投放，保证酶解条件最适，降低运行成本、保证工艺的稳定；
(2)所用复合蛋白酶经单酶筛选和优化组合，提高了酶解的效率，低聚肽产品收率超过4％，产品分子量<1000Da的低聚肽占总蛋白比例超过99％；
(3)产品均通过脱色、脱腥处理，口感好，不腥不苦；
(4)各产物分离设备以物理分离为主，分离条件温和，不引入新的物质，减少产品污染；有效成分损失极少，保持原有的风味，能耗极低。
(5)将大蒜低聚肽、大蒜多糖、蒜氨酸、SOD和无臭蒜粉全部分离，使大蒜资源得到充分利用，降低了这些产品的原料成本，大大提高了企业经济效益，同时又做到除清洗设备的少量废水外无废物排放，减轻了环境污染。
附图说明
图1是本发明的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法的流程示意图。
如图1所示，本发明的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，包括以下步骤：
1、一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.大蒜预处理：将大蒜剥皮后清洗，得到的蒜瓣于55～65℃条件下热处理20min灭活其中的蒜酶，防止蒜臭味的产生，随后迅速冷却至0～5℃条件，将蒜瓣搅碎，添加适量预先冷藏于4℃的0.5M NaCl溶液用胶体磨磨浆、高压均质破壁处理，再添加0.5M NaCl溶液将蛋白质等盐析沉淀，直至固含量为7～15％，搅拌提取8～12h，得混合提取料液；
S2.第一次固液分离：将所述步骤S1中得的混合提取料液通过卧螺分离机分离得到液相和固相酶解底物；
S3.SOD的制备：将所述步骤S2中得到的液相通过孔径为20000Da的陶瓷膜(第一次膜分离)，透过液备用，收集截留液，通过丙酮沉淀分离后冷冻干燥得到SOD；
S4.大蒜多糖的制备：将所述步骤S3中第一次膜分离得到的透过液通过孔径为5000Da的有机膜(第二次膜分离)，透过液备用，收集截留液，经脱色、减压浓缩后冷冻干燥制得大蒜多糖；
S5.蒜氨酸的制备：将所述步骤S4中第二次膜分离得到的透过液经减压浓缩至固含量为15％～30％，再经沉淀分离后用水溶解，乙醇重结晶，分离后冷冻干燥制得蒜氨酸；
S6.酶解过程：将所述步骤S1中得到的固相酶解底物经检测蛋白质含量，然后加水调配至固含量为10％～30％，调节料液pH为7～8.5。加入复合蛋白酶，以料液中的蛋白质重量为100％计，所述复合蛋白酶的加入量为1.0～5.0％，于40～50℃条件下酶解2～5h，调节酶解后料液的pH为5.5～6.5，于70～90℃灭酶得到大蒜酶解产物；
S7.第二次固液分离：将所述步骤S6中得到的酶解产物经卧螺分离机分离得到大蒜低聚肽液和固相；
S8.无臭蒜粉的制备：将所述步骤S7中得到的固相经干燥、粉碎后制得无臭蒜粉；
S9.大蒜低聚肽的制备：将所述步骤S7中得到的大蒜低聚肽液经絮凝后，取液相经脱色、脱腥等过程，再将精制液通过有机膜浓缩和减压浓缩装置，喷雾干燥制得大蒜低聚肽。
优选地，步骤S3中SOD的沉淀分离包括将得到的SOD截留液按体积比1:1～1.2添加丙酮试剂，搅拌均匀后于0～5℃静置分离。
优选地，步骤S5中蒜氨酸的沉淀分离包括将浓缩液添加95％的乙醇至含醇量为40％～60％，调pH5.5～6.5，静置分离10～24h。
优选地，步骤S6中所述复合蛋白酶至少包括AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶；复合蛋白酶根据大蒜蛋白液进行单酶筛选、优选组合后得到，提高了大蒜中蛋白质的酶解效率并且酶解后低聚肽的含量更高，且加入量根据料液中蛋白质重量变化，实现了复合蛋白酶的精准投放，节约了成本。
优选地，步骤S6中所述AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶的重量比为1:(0.3～3):(0.15～2):(0.08～1.5)；根据酶切位点的多少采用上述比例配置复合蛋白酶能够提高酶切效率并且避免蛋白酶之间相互影响，几种蛋白酶之间的具体重量比可以根据各蛋白酶的酶活力进行调整。
优选地，步骤S4和S9中，所述脱色处理使用活性炭柱过滤。
优选地，步骤S9中，所述絮凝处理包括先后缓慢将向大蒜低聚肽液中添加浓度为1％的HACC溶液1％～5％(v/v)和浓度为2％的CTS溶液1％～5％(v/v)，静置后卧螺分离机分离。
优选地，步骤S9中，所述脱腥处理包括向所述絮凝液中加入脱腥剂并搅拌，所述脱腥剂选自β-环糊精、酵母粉中的至少一种。
下面通过实施例进一步详细说明本发明。
实施例1
大蒜预处理：将100kg大蒜剥皮后清洗，得到约91kg的蒜瓣，于60℃条件下热处理20min灭活其中的蒜酶。随后在4℃操作室条件处理，将蒜瓣搅碎，添加100L预先冷藏于4℃的0.5M NaCl溶液用胶体磨磨浆、高压均质破壁处理，再添加0.5M NaCl溶液将蛋白质等盐析沉淀，直至固含量为10％，搅拌提取12h，得混合提取料液。将混合提取料液通过卧螺分离机分离得到液相150L和固相酶解底物30kg。
SOD的制备：将预处理步骤得到的150L液相通过孔径为20000Da的陶瓷膜(第一次膜分离)，透过液120L留存备用，收集截留液约30L，添加丙酮试剂30L，搅拌均匀后于4℃静置24h，三足式离心机分离后，冷冻干燥得到SOD约13.6g。
大蒜多糖的制备：SOD制备过程中第一次膜分离得到的120L透过液通过孔径为5000Da的有机膜(第二次膜分离)，透过液90L留存备用，收集到30L截留液，经活性炭柱脱色、陶瓷膜精滤后，冷冻干燥制得大蒜多糖约13.55kg。
蒜氨酸的制备：由大蒜多糖制备过程中第二次膜分离得到的90L透过液经减压浓缩至20L，此时固含量为15％，再向浓缩液添加95％的乙醇22L，此时含醇量为50％，调pH6.0，静置分离24h，沉淀分离后用5L水溶解，5.6L 95％乙醇添加入溶液，蒜氨酸重结晶，分离后冷冻干燥制得蒜氨酸2.7kg。
酶解过程：30kg预处理过程得到的固相酶解底物，经检测蛋白质含量为4.5kg，加水120L左右调配至固含量为20％，调节料液pH为7.5±0.1。加入重量比1:3:2:1的AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶组成的复合蛋白酶115g(添加量为蛋白含量的2.5％)。于45℃±1℃条件下酶解3h，调节酶解后料液的pH为6.0±0.1，于85℃灭酶15min得到大蒜酶解产物,酶解产物经卧螺分离机分离得到大蒜低聚肽液120L和固相25kg。
无臭蒜粉的制备：酶解过程中得到的25kg固相在烘房或烘箱中100℃烘至含水量2％以下，通过150目筛网，得食品级无臭蒜粉约7kg。
大蒜低聚肽的制备：先后缓慢将向120L大蒜低聚肽液中缓慢添加浓度为1％的HACC溶液2.4L和浓度为2％的CTS溶液3.6L，静置10min后将絮凝液卧螺分离机分离，取液相经活性炭柱脱色、加入400gβ环糊精脱腥得精制液，再将精制液通过80Da有机膜浓缩得一级浓缩液，再进行二次减压浓缩，喷雾干燥制得大蒜低聚肽粉4.2kg，其中产品分子量<1000Da的低聚肽占总蛋白比例超过99％。
对比例1
大蒜预处理：将100kg大蒜剥皮后清洗，得到约91kg的蒜瓣，于60℃条件下热处理20min灭活其中的蒜酶。随后在4℃操作室条件处理，将蒜瓣搅碎，添加100L预先冷藏于4℃的0.5M NaCl溶液用胶体磨磨浆、高压均质破壁处理，再添加0.5M NaCl溶液将蛋白质等盐析沉淀，直至固含量为10％，搅拌提取12h，得混合提取料液。将混合提取料液通过卧螺分离机分离得到液相150L和固相酶解底物30kg。
SOD的制备：将预处理步骤得到的150L液相通过孔径为20000Da的陶瓷膜(第一次膜分离)，透过液120L留存备用，收集截留液约30L，添加丙酮试剂40L，搅拌均匀后于室温静置24h，三足式离心机分离后，冷冻干燥得到SOD约8.6g。
大蒜多糖的制备：SOD制备过程中第一次膜分离得到的120L透过液通过孔径为5000Da的有机膜(第二次膜分离)，透过液90L留存备用，收集到30L截留液，经活性炭柱脱色、陶瓷膜精滤后，冷冻干燥制得大蒜多糖约13.37kg。
蒜氨酸的制备：由大蒜多糖制备过程中第二次膜分离得到的90L透过液经减压浓缩至20L，此时固含量为15％，再向浓缩液添加95％的乙醇22L，此时含醇量为50％，调pH6.0，静置分离24h，沉淀分离后用5L水溶解，5.6L 95％乙醇添加入溶液，蒜氨酸重结晶，分离后冷冻干燥制得蒜氨酸2.6kg。
酶解过程：30kg预处理过程得到的固相酶解底物，经检测蛋白质含量为4.5kg，加水120L左右调配至固含量为20％，调节料液pH为7.5±0.1。加入重量比1:3:2:1的AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶组成的复合蛋白酶115g(添加量为蛋白含量的2.5％)。于45℃±1℃条件下酶解3h，调节酶解后料液的pH为6.0±0.1，于85℃灭酶15min得到大蒜酶解产物,酶解产物经卧螺分离机分离得到大蒜低聚肽液120L和固相23kg。
无臭蒜粉的制备：酶解过程中得到的23kg固相在烘房或烘箱中100℃烘至含水量2％以下，通过150目筛网，得食品级无臭蒜粉6.5kg。
大蒜低聚肽的制备：先后缓慢将向120L大蒜低聚肽液中缓慢添加浓度为1％的HACC溶液2.4L和浓度为2％的CTS溶液3.6L，静置10min后将絮凝液卧螺分离机分离，取液相经活性炭柱脱色、加入400gβ环糊精脱腥得精制液，再将精制液通过80Da有机膜浓缩得一级浓缩液，再进行二次减压浓缩，喷雾干燥制得大蒜低聚肽粉4.2kg，其中产品分子量<1000Da的低聚肽占总蛋白比例超过99％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.大蒜预处理：将大蒜剥皮后清洗，得到的蒜瓣于55～65℃条件下热处理20min灭活其中的蒜酶，防止蒜臭味的产生，随后迅速冷却至0～5℃条件，将蒜瓣搅碎，添加适量预先冷藏于4℃的0.5M NaCl溶液用胶体磨磨浆、高压均质破壁处理，再添加0.5M NaCl溶液将蛋白质等盐析沉淀，直至固含量为7～15％，搅拌提取8～12h，得混合提取料液；
S2.第一次固液分离：将所述步骤S1中得的混合提取料液通过卧螺分离机分离得到液相和固相酶解底物；
S3.SOD的制备：将所述步骤S2中得到的液相通过孔径为20000Da的陶瓷膜，透过液备用，收集截留液，通过丙酮沉淀分离后冷冻干燥得到SOD；
S4.大蒜多糖的制备：将所述步骤S3中第一次膜分离得到的透过液通过孔径为5000Da的有机膜，透过液备用，收集截留液，经脱色、减压浓缩后冷冻干燥制得大蒜多糖；
S5.蒜氨酸的制备：将所述步骤S4中第二次膜分离得到的透过液经减压浓缩至固含量为15％～30％，再经沉淀分离后用水溶解，乙醇重结晶，分离后冷冻干燥制得蒜氨酸；
S6.酶解过程：将所述步骤S1中得到的固相酶解底物经检测蛋白质含量，然后加水调配至固含量为10％～30％，调节料液pH为7～8.5。加入复合蛋白酶，以料液中的蛋白质重量为100％计，所述复合蛋白酶的加入量为1.0～5.0％，于40～50℃条件下酶解2～5h，调节酶解后料液的pH为5.5～6.5，于70～90℃灭酶得到大蒜酶解产物；
S7.第二次固液分离：将所述步骤S6中得到的酶解产物经卧螺分离机分离得到大蒜低聚肽液和固相；
S8.无臭蒜粉的制备：将所述步骤S7中得到的固相经干燥、粉碎后制得无臭蒜粉；
S9.大蒜低聚肽的制备：将所述步骤S7中得到的大蒜低聚肽液经絮凝后，取液相经脱色、脱腥等过程，再将精制液通过有机膜浓缩和减压浓缩装置，喷雾干燥制得大蒜低聚肽。
2.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，其特征在于，步骤S3中SOD的沉淀分离包括将得到的SOD截留液按体积比1：1～1.2添加丙酮试剂，搅拌均匀后于0～5℃静置分离。
3.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，其特征在于，步骤S5中蒜氨酸的沉淀分离包括将浓缩液添加95％的乙醇至含醇量为40％～60％，调pH5.5～6.5，静置分离10～24h。
4.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，其特征在于，所述复合蛋白酶至少包括AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶。
5.根据权利要求4中所述的一种大蒜中多种生物活性成分的集成提取方法，其特征在于，所述AS1.398中性蛋白酶、2709碱性蛋白酶、胰蛋白酶和菠萝蛋白酶的重量比为1:(0.3～3):(0.15～2):(0.08～1.5)。
6.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分集成提取的方法，其特征在于，步骤S4和S9中，所述脱色处理使用活性炭柱过滤。
7.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分集成提取的方法，其特征在于，步骤S9中，所述絮凝处理包括先后缓慢将向大蒜低聚肽液中添加浓度为1％的HACC溶液1％～5％(v/v)和浓度为2％的CTS溶液1％～5％(v/v)，静置后卧螺分离机分离。
8.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分集成提取的方法，其特征在于，步骤S9中，所述脱腥处理包括向所述絮凝液中加入脱腥剂并搅拌，所述脱腥剂选自β-环糊精、酵母粉中的至少一种。
9.根据权利要求1中所述的一种大蒜中多种生物活性成分集成提取的方法，其特征在于，步骤S9中，所述有机膜浓缩包括将所述精滤液通过80Da有机膜过滤浓缩。
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