CN109628542B - 一种从麸皮中提取麸皮多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从麸皮中提取麸皮多糖的方法，包括以下步骤：（1）在麸皮中加入发酵菌液和水，恒温发酵，得发酵麸皮湿样，干燥，粉碎，过筛，得发酵麸皮粉；（2）在步骤（1）所得发酵麸皮粉中加水，浸泡，在搅拌下，加入珠磨机中进行珠磨，然后离心，取上清液；（3）在步骤（2）所得上清液中，加入乙醇溶液，静置，离心，收集沉淀，干燥，得麸皮多糖。本发明方法从麸皮中提取的麸皮多糖的纯度＞94.5%，提取率＞39%；本发明方法工艺简单，成本低，绿色安全，适宜于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种提取麸皮多糖的方法，具体涉及一种从麸皮中提取麸皮多糖的方法。
背景技术
麸皮作为加工面粉的主要副产物，是一种重要的膳食纤维来源，对机体保持健康状态发挥着重要的作用。麸皮中除含有一定数量的淀粉、蛋白质、脂肪外，还含有46%左右的非淀粉多糖（non-starch polysaccharides，NSP）。麸皮主要用作饲料，经济效益不高，从麸皮中提取纯化多糖可大大提高其经济利用价值。
目前，从麸皮中提取麸皮多糖的方法主要以碱处理和酶解提取法结合为主：
（1）碱处理法由于在提取过程中添加大量的碱液，在高碱性条件下会引起麸皮中的其它物质发生化学变化，从而失去生物学功能，而且还可能生成毒性物质，即使通过木炭吸附等方法，仍然难以清除干净，因此，其产品潜在的毒性决定了其不适合应用于食品、药品的深加工领域。
（2）酶解法提取麸皮多糖，虽然提取条件温和，其产品性状明显优于碱溶酸提法，然而，酶解法仍然存在一定的技术缺陷，最主要的缺点是成本高，不适合大规模生产及应用等。
此外，还有一些提取方法，如使用高温蒸煮或者高压破碎，虽然得率较高，但是，麸皮多糖会被水解，变为单糖，从而失去其生物学功能。
CN108753901A、CN107540754A、CN106520859A、CN103497258A、CN103588892A、CN106519056A、CN102977218A 均涉及到提取多糖含量（麦麸多糖、燕麦多糖、藜麦麸皮多糖、荞麦麸皮多糖）的方法，虽然通过这些方法多糖含量有所提高，且杂质含量较低，但这些多糖提取方法主要集中于有机溶剂处理（碱处理和酸处理），具有潜在的毒性，且提取周期较长，不适宜用于大规模工业生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种麸皮多糖提取率高、纯度高，工艺简单，成本低，绿色安全，适宜于工业化生产的从麸皮中提取麸皮多糖的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种从麸皮中提取麸皮多糖的方法，包括以下步骤：
（1）在麸皮中加入发酵菌液和水，恒温发酵，得发酵麸皮湿样，干燥，粉碎，过筛，得发酵麸皮粉；
（2）在步骤（1）所得发酵麸皮粉中加水，浸泡，在搅拌下，加入珠磨机中进行珠磨，然后离心，取上清液；
（3）在步骤（2）所得上清液中，加入乙醇溶液，静置，离心，收集沉淀，干燥，得麸皮多糖。
优选地，步骤（1）中，所述发酵菌液与麸皮的体积质量比（mL/g）为4～12:100（更优选6～10:100）。麸皮经过微生物处理后，其物理特性、功能活性成分含量和营养价值均能够得到改善，并提高多糖含量。
优选地，步骤（1）中，所述发酵菌液中的发酵菌株为酿酒酵母制剂和枯草芽孢杆菌制剂。混菌发酵可以发挥多种菌种间的协同作用，可以降低单菌发酵的劣势，通过微生物所产生的酶作用麸皮底物，有助于麸皮多糖的释放。
优选地，步骤（1）中，所述发酵菌液是由酿酒酵母活化培养液与枯草芽孢杆菌活化培养液以体积比1:1～5混合而成。
优选地，步骤（1）中，所述酿酒酵母活化培养液中菌株的浓度为106～1010CFU/mL。
优选地，步骤（1）中，所述枯草芽孢杆菌活化培养液中菌株的浓度为106～1010CFU/mL。
优选地，所述酿酒酵母活化培养液的培养方法为：将酿酒酵母制剂接种到无菌PDB培养基中，进行恒温活化，得活化酿酒酵母液；将活化酿酒酵母液加入无菌PDB培养基中，进行恒温培养至菌株的浓度为106～1010CFU/mL，即成。所述PDB培养基为本领域广泛使用的马铃薯葡萄糖肉汤培养基。
优选地，所述恒温活化的温度为25～30℃，时间为20～30h。
优选地，所述酿酒酵母制剂与无菌PDB培养基的质量体积比（g/mL）为1:80～120。
优选地，所述恒温培养的温度为25～30℃，时间为20～30h。
优选地，所述活化酿酒酵母液与无菌PDB培养基的体积比为1:80～120。
优选地，所述枯草芽孢杆菌活化培养液的培养方法为：将枯草芽孢杆菌制剂接种于无菌LB培养液中，进行恒温振荡活化，得活化枯草芽孢杆菌液；将活化枯草芽孢杆菌液加入无菌LB培养液中，进行恒温振荡培养至菌株的浓度为106～1010CFU/mL，即成。所述LB培养液为本领域广泛使用的溶菌肉汤培养液。
优选地，所述恒温振荡活化的温度为30～40℃，振荡的转速为120～180r/min，时间为20～30h。
优选地，所述枯草芽孢杆菌制剂与LB培养液的质量体积比（g/mL）为1:80～120。
优选地，所述恒温振荡培养的温度为30～40℃，振荡的转速为120～180r/min，时间为20～30h。
优选地，所述活化枯草芽孢杆菌液与LB培养液的体积比为1:80～120。
优选地，步骤（1）中，所述麸皮与水的质量体积比（g/mL）为1:1.0～1.5。若水分含量过少，则不利于麸皮吸水，若水分含量过大，则吸水过多，从而延缓发酵。
优选地，步骤（1）中，所述恒温发酵的温度为25～45℃，时间为24～72h。所述温度为菌株的最适生长温度和最优产糖发酵温度，可提高菌株的活性，增加产糖产率。
优选地，步骤（1）中，所述麸皮中麸皮多糖的质量含量为35～45%。
优选地，步骤（1）中，所述麸皮为玉米麸皮、小麦麸皮或燕麦麸皮等中的一种或几种。
优选地，步骤（1）中，所述干燥的温度为40～50℃，时间为18～24h，干燥至水含量≤15%。
优选地，步骤（1）中，所述过筛的目数为60～100目。若粒径过小，则不利于微生物生长繁殖，若粒径过大，则不利于微生物对原料中营养物质的利用。
必须指出的是，因为发酵使得麸皮成团，若将发酵麸皮湿样直接加水珠磨，则接触面积会减少，而经过干燥、粉碎、过筛后，粒径分布均匀，能提高珠磨效率，从而增加麸皮多糖提取的效率。
优选地，步骤（2）中，所述发酵麸皮粉与水的质量体积比（g/mL）为1:5～20。加水浸泡的目的是为了对多糖进行浸提，若水分含量过小，则不利于溶质的溶出，若水分含量过大，又会增加溶剂的消耗，提高对研磨设备的要求，会给提取带来不便。
优选地，步骤（2）中，所述浸泡的温度为60～100℃，时间为5～30min。
优选地，步骤（2）中，所述珠磨的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。珠磨破碎过程中，通过细胞和珠子之间的相互剪切力或碰撞，使植物细胞分散、细胞壁充分破碎，从而有效的释放出内含物以及细胞壁上的结合多糖，从而达到高效、低耗提取麸皮多糖的目的。另外，虽然操作过程中会产生热量，但是珠磨机装有冷却夹套，可以有效降低研磨过程中的温度，保证提取不被极端条件所变性。
优选地，步骤（2）中，用于珠磨的研磨珠的粒径为1～10mm。
优选地，步骤（2）中，所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。在提取过程中，蛋白质为不溶物质，经离心去除，可以达到去除蛋白质的目的。
优选地，步骤（3）中，所述上清液与乙醇溶液的体积比为1:3～8。在提取过程中会有少量的蛋白包裹多糖，加醇可以降低蛋白包裹的活性多糖的量，从而降低多糖分离出去的几率，提高多糖的提取率和产物纯度。
优选地，步骤（3）中，所述乙醇溶液的体积分数为90～99%。
优选地，步骤（3）中，所述静置的时间为12～16h。通过静置可使蛋白包裹的多糖溶液能够充分浸出，从而提高产糖率。
优选地，步骤（3）中，所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。
本发明方法的有益效果如下：
（1）本发明方法从麸皮中提取的麸皮多糖的纯度＞94.5%，提取率＞39%；
（2）本发明方法工艺简单，成本低，绿色安全，适宜于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的玉米麸皮为市购产品，其中，麸皮多糖含量为40%；本发明实施例所使用的酿酒酵母制剂购于安琪酵母股份有限公司，所使用的枯草芽孢杆菌制剂购于郑州百益宝生物技术有限公司；本发明实施例所使用的食品原料或试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
本发明实施例麸皮多糖含量采用葡萄糖苯酚-硫酸分光光度法测定。
酿酒酵母活化培养液的培养方法参考例1
将0.1g酿酒酵母制剂接种到10mL无菌PDB培养基中，在28℃下，进行恒温活化24h，得10mL活化酿酒酵母液；将1mL活化酿酒酵母液加入100mL无菌PDB培养基中，在28℃下，进行恒温培养24h至菌株的浓度为108CFU/mL，得酿酒酵母活化培养液1；将1mL活化酿酒酵母液加入100mL无菌PDB培养基中，在26℃下，进行恒温培养20h至菌株的浓度为106CFU/mL，得酿酒酵母活化培养液2。
枯草芽孢杆菌活化培养液的培养方法参考例2
将0.1g枯草芽孢杆菌制剂接种于10mL无菌LB培养液中，在37℃，150r/min下，进行恒温振荡活化24h，得10mL活化枯草芽孢杆菌液；将1mL活化枯草芽孢杆菌液加入100mL无菌LB培养液中，在37℃，150r/min下，进行恒温振荡培养24h至菌株的浓度为108CFU/mL，得枯草芽孢杆菌活化培养液1；将1mL活化枯草芽孢杆菌液加入100mL无菌LB培养液中，在32℃，130r/min下，进行恒温振荡培养20h至菌株的浓度为106CFU/mL，得枯草芽孢杆菌活化培养液2。
实施例1
（1）在10g玉米麸皮中加入0.6mL发酵菌液（由0.1mL酿酒酵母活化培养液1与0.5mL枯草芽孢杆菌活化培养液1混合而成）和15mL水，在37℃下，恒温发酵48h，得发酵玉米麸皮湿样，在45℃下，干燥18h至水含量≤14%，粉碎，过100目筛，得10g发酵玉米麸皮粉；
（2）在步骤（1）所得10g发酵玉米麸皮粉中加50mL水，在80℃下，浸泡20min，在搅拌下，加入netzsch LM-20型珠磨机中，用粒径2mm的研磨珠，在3000r/min下，进行珠磨5min，然后在4000r/min下，离心20min，取上清液30mL；
（3）在步骤（2）所得30mL上清液中，加入100mL体积分数95%的乙醇溶液，静置12h，在4000r/min下，离心20min，收集沉淀，干燥，得1.69g玉米麸皮多糖。
经葡萄糖苯酚-硫酸分光光度法测定，本发明实施例所得玉米麸皮多糖中，麸皮多糖的纯度高达94.89%，提取率高达40.09%。
实施例2
（1）在10g玉米麸皮中加入1mL发酵菌液（由0.3mL酿酒酵母活化培养液1与0.7mL枯草芽孢杆菌活化培养液1混合而成）和10mL水，在40℃下，恒温发酵36h，得发酵玉米麸皮湿样，在40℃下，干燥20h至水含量≤15%，粉碎，过60目筛，得10g发酵玉米麸皮粉；
（2）在步骤（1）所得10g发酵玉米麸皮粉中加80mL水，在90℃下，浸泡10min，在搅拌下，加入netzsch LM-20型珠磨机中，用粒径6mm的研磨珠，在2000r/min下，进行珠磨20min，然后在2000r/min下，离心30min，取上清液60mL；
（3）在步骤（2）所得60mL上清液中，加入300mL体积分数90%的乙醇溶液，静置14h，在2000r/min下，离心30min，收集沉淀，干燥，得1.64g玉米麸皮多糖。
经葡萄糖苯酚-硫酸分光光度法测定，本发明实施例所得玉米麸皮多糖中，麸皮多糖的纯度高达95.33%，提取率高达39.09%。
实施例3
（1）在1000g玉米麸皮中加入100mL发酵菌液（由20mL酿酒酵母活化培养液2与80mL枯草芽孢杆菌活化培养液2混合而成）和1.25L水，在30℃下，恒温发酵60h，得发酵玉米麸皮湿样，在50℃下，干燥24h至水含量≤13%，粉碎，过80目筛，得1000g发酵玉米麸皮粉；
（2）在步骤（1）所得1000g发酵玉米麸皮粉中加10L水，在60℃下，浸泡30min，在搅拌下，加入netzsch LM-20型珠磨机中，用粒径4mm的研磨珠，在4000r/min下，进行珠磨10min，然后在3000r/min下，离心10min，取上清液7.8L；
（3）在步骤（2）所得7.8L上清液中，加入26.8L体积分数98%的乙醇溶液，静置16h，在3000r/min下，离心10min，收集沉淀，干燥，得172g玉米麸皮多糖。
经葡萄糖苯酚-硫酸分光光度法测定，本发明实施例所得玉米麸皮多糖中，麸皮多糖的纯度高达94.96%，提取率高达40.83%。
Claims (9)
1.一种从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在麸皮中加入发酵菌液和水，恒温发酵，得发酵麸皮湿样，干燥，粉碎，过筛，得发酵麸皮粉；
（2）在步骤（1）所得发酵麸皮粉中加水，浸泡，在搅拌下，加入珠磨机中进行珠磨，然后离心，取上清液；
（3）在步骤（2）所得上清液中，加入乙醇溶液，静置，离心，收集沉淀，干燥，得麸皮多糖；
步骤（1）中，所述发酵菌液与麸皮的体积质量比为4～12:100；所述发酵菌液中的发酵菌株为酿酒酵母制剂和枯草芽孢杆菌制剂；所述发酵菌液是由酿酒酵母活化培养液与枯草芽孢杆菌活化培养液以体积比1:2.3～5混合而成；所述酿酒酵母活化培养液中菌株的浓度为106～108CFU/mL，所述枯草芽孢杆菌活化培养液中菌株的浓度为106～108CFU/mL，所述酿酒酵母活化培养液中菌株的浓度与所述枯草芽孢杆菌活化培养液中菌株的浓度相等；
步骤（1）中，所述麸皮与水的质量体积比为1:1.0～1.5；所述恒温发酵的温度为25～45℃，时间为24～72h；所述麸皮中麸皮多糖的质量含量为35～45%；所述麸皮为玉米麸皮、小麦麸皮或燕麦麸皮中的一种或几种；
步骤（1）中，所述干燥的温度为40～50℃，时间为18～24h，干燥至水含量≤15%；所述过筛的目数为60～100目；
采用麸皮、发酵菌液和水进行发酵。
2.根据权利要求1所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：所述酿酒酵母活化培养液的培养方法为：将酿酒酵母制剂接种到无菌PDB培养基中，进行恒温活化，得活化酿酒酵母液；将活化酿酒酵母液加入无菌PDB培养基中，进行恒温培养至菌株的浓度为106～108CFU/mL，即成；所述恒温活化的温度为25～30℃，时间为20～30h；所述酿酒酵母制剂与无菌PDB培养基的质量体积比为1:80～120；所述恒温培养的温度为25～30℃，时间为20～30h；所述活化酿酒酵母液与无菌PDB培养基的体积比为1:80～120。
3.根据权利要求1所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌活化培养液的培养方法为：将枯草芽孢杆菌制剂接种于无菌LB培养液中，进行恒温振荡活化，得活化枯草芽孢杆菌液；将活化枯草芽孢杆菌液加入无菌LB培养液中，进行恒温振荡培养至菌株的浓度为106～108CFU/mL，即成；所述恒温振荡活化的温度为30～40℃，振荡的转速为120～180r/min，时间为20～30h；所述枯草芽孢杆菌制剂与LB培养液的质量体积比为1:80～120；所述恒温振荡培养的温度为30～40℃，振荡的转速为120～180r/min，时间为20～30h；所述活化枯草芽孢杆菌液与LB培养液的体积比为1:80～120。
4.根据权利要求1～3之一所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述发酵麸皮粉与水的质量体积比为1:5～20；所述浸泡的温度为60～100℃，时间为5～30min。
5.根据权利要求1～3之一所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述珠磨的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min；用于珠磨的研磨珠的粒径为1～10mm；所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。
6.根据权利要求4所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述珠磨的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min；用于珠磨的研磨珠的粒径为1～10mm；所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。
7.根据权利要求1～3之一所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述上清液与乙醇溶液的体积比为1:3～8；所述乙醇溶液的体积分数为90～99%；所述静置的时间为12～16h；所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。
8.根据权利要求4所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述上清液与乙醇溶液的体积比为1:3～8；所述乙醇溶液的体积分数为90～99%；所述静置的时间为12～16h；所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。
9.根据权利要求5所述从麸皮中提取麸皮多糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述上清液与乙醇溶液的体积比为1:3～8；所述乙醇溶液的体积分数为90～99%；所述静置的时间为12～16h；所述离心的转速为1000～5000r/min，时间为5～30min。
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