CN110387555B - 弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，解决了现有葡聚糖生产存在的技术不成熟、分级困难、高能耗等问题，将植物淀粉制备成植物淀粉溶液加入到电解槽内进行电解，采用直流电解的方式，电压15～45V，电解初始温度为25℃，电解时间为1～6h，无机盐电解质浓度为1～5％(wt)；电解后调节溶液pH值至6～7，再进行沉淀，收集沉淀物醇洗、干燥后得到植物淀粉葡聚糖。本发明工艺简单、易于分级、低耗低、产量高、得率高、原料成本及生产成本低，可获得不同分子量的葡聚糖产品。

Description

弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法

技术领域

本发明涉及一种葡聚糖的制备方法，具体的说是一种弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法。

背景技术

葡聚糖是葡萄糖以α-1,6键连接组成的多聚糖。葡聚糖不活泼，可以耐受高压灭菌。它们不具有强抗原性。因此在医学上葡聚糖常作为一种血浆扩张剂使用。自然条件下葡聚糖含量少，难以提取和分离。葡聚糖的应用范围与葡聚糖的分子量大小有关，葡聚糖种类少，缺少不同分子量的葡聚糖产品，葡聚糖的生理功效研究还有待进一步深入。

目前市场上出现的葡聚糖产品主要通过微生物发酵法和人工合成的方法得到，且存在技术不成熟、分级困难、高能耗等问题，还没有以植物为原料，制备葡聚糖的产品。植物来源葡聚糖产品还存在广阔的发展空间。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、易于分级、低耗低、产量高、得率高、原料成本及生产成本低、可获得不同分子量的葡聚糖产品的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法。

包括以下步骤：

1)将植物淀粉充分溶解在以1～5％(wt)无机盐为电解质的溶液中部分糊化后制备成植物淀粉溶液，将植物淀粉溶液加入到电解槽内；

2)在绝缘搅拌器持续搅拌的条件下，对电解槽内的植物淀粉溶液进行电解，采用直流电解的方式，电极采用惰性电极，控制电压15～45V，电解初始温度为25℃，电解时间为1～6h；

3)收集电解槽内电解后溶液，并调节溶液pH值至6～7；

4)将步骤3)得到的电解溶液加入4～6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀物，沉淀物用乙醇溶液洗至无氯离子检出，干燥后即为植物淀粉葡聚糖。

所述步骤(1)中，所述植物淀粉的糊化度为85～100％。

所述步骤(1)中所述部分糊化方法，植物淀粉溶解在以1～5％无机盐为电解质的溶液中，然后于55～85℃水浴锅内恒温20～40min配制成3～6％(wt)的植物淀粉溶液。

所述步骤(1)中，所述植物淀粉为小麦淀粉、水稻淀粉、玉米淀粉或荸荠淀粉。

所述步骤(1)中，所述无机盐为氯化钠、硝酸钠或硫酸钠。

所述步骤(2)中，所述电解条件中，以石墨作为负极、以铂电极为正极。

所述步骤(3)中，采用盐酸调节溶液pH值。

所述步骤(4)中，洗涤所用乙醇溶液为85％(wt)的乙醇溶液。

所述步骤(4)中，所述干燥方法为热风干燥，干燥条件为40℃下6～8小时。

针对背景技术中存在的问题，发明人作出如下改进：

(1)以植物淀粉为原料，配制成一定浓度的电解质，采用15～45V的直流电，在弱电解的条件下，将大分子植物淀粉电解为小分子的葡聚糖，该方法具有制备工艺简单、得率高、能耗低、对环境友好、原料成本及生产成本低的优点。本发明中植物淀粉的选择非常广泛，包括但不限于莲藕淀粉、小麦淀粉、水稻淀粉、玉米淀粉、荸荠淀粉等，本领域技术人员可根据需要合理选择。进一步的，发明人发现生淀粉吸水性差，部分糊化的淀粉吸水性明显增强，更容易使电解质均匀的分散在溶液中，有利于电解的顺利进行。因此最好对植物淀粉进行部分糊化后再进行电解，糊化度优选为85～100％，糊化方法优选使用恒温水浴，在55～85℃水浴锅内恒温20～40min。

(2)通过控制电解电压、电解时间和电解质浓度等条件，可以方便的控制植物淀粉的降解程度，从而达到精准制备不同分子量的植物淀粉葡聚糖的目的。具体不同分子量的控制原理是：在直流电解条件下，产品植物淀粉葡聚糖的分子量与电解电压、电解时间和电解质浓度等相关，其中电压越高、电解时间越长、电解质浓度越高得到的植物淀粉葡聚糖分子量越低。所述电极应采用惰性电极，由于在电解条件下电极不能和电解质发生反应，应避免电解过程中电极中的金属进入到溶液中，污染最终产物。电极优选以石墨作为负极、以铂电极为正极。

(3)本发明方法可实现定向降解植物淀粉，获得不同分子量的葡聚糖产品，有利于葡聚糖的生理功效的深入研究，大幅提升植物淀粉葡聚糖的商品价值，具有工艺简单、易于分级、低耗低、产量高、得率高、原料成本及生产成本低的优点。

具体实施方式

实施例1

1)将5g莲藕淀粉在2％(wt)无机盐(如氯化钠)的溶液中，放在65℃水浴锅内恒温20min，配置成5％(wt)莲藕淀粉溶液(淀粉糊化度为90％)，将莲藕淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

2)在直流电电压15V、初始电解温度25℃条件下，电解4h；电解过程中用用绝缘搅拌器搅拌溶液；

3)将经步骤2)得到的电解溶液收集，并用盐酸将溶液调pH至6～7；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入4倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀物，沉淀物用85％(wt)的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得莲藕淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥6小时，得到莲藕淀粉葡聚糖。

本实施例制备的莲藕淀粉葡聚糖得率为80％，分子量为25000～35000。

实施例2、同实施例1，不同的是，

1)将3g莲藕淀粉在5％(wt)无机盐(如硝酸钠)的溶液中，放在55℃水浴锅内恒温40min，配置成3％(wt)莲藕淀粉溶液(淀粉糊化度为100％)；2)在直流电电压45V、初始电解温度25℃条件下电解6h；电解过程中用用绝缘搅拌器搅拌溶液；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀物，沉淀物用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出，采用热风干燥即为莲藕淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到莲藕淀粉葡聚糖。

本实施例制备的莲藕淀粉葡聚糖中得率为88.5％，分子量为2000～5000。

实施例3、同实施例1，不同的是，

1)将6g莲藕淀粉在3％(wt)无机盐(如硫酸钠)的溶液中，放在85℃水浴锅内恒温30min，配置成6％(wt)莲藕淀粉溶液(淀粉糊化度为85％)；

2)在直流电电压35V、初始温度25℃条件下电解4h，电解过程中用绝缘搅拌器进行搅拌；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀物，沉淀物用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得莲藕淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到莲藕淀粉葡聚糖。

本实施例制备的莲藕淀粉葡聚糖得率为81.3％，分子量为8000-12000。

实施例4、同实施例1，不同的是，

2)在直流电电压25V、初始电解温度25℃条件下，电解2h，电解质无机盐(氯化钠)1％(wt)；电解过程中用绝缘搅拌器搅拌溶液；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入4倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀物，沉淀物用85％(wt)的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得莲藕淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥6小时，得到莲藕淀粉葡聚糖。

本实施例制备的莲藕淀粉葡聚糖得率78％，分子量为15000～20000。

实施例5、同实施例1，不同的是，

2)在直流电电压45V、初始电解温度25℃条件下，电解4h，电解质无机盐(氯化钠)4％(wt)；电解过程中用绝缘搅拌器搅拌溶液；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得莲藕淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到莲藕淀粉葡聚糖。

本实施例制备的莲藕淀粉葡聚糖得率为85.6％,分子量为6000～10000。

实施例6、同实施例1，不同的是，

1)将3g大米淀粉在2％(wt)无机盐(如氯化钠)的溶液中，放在65℃水浴锅内恒温20min，配置成3％(wt)大米淀粉溶液，将大米淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入5倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得大米淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到大米淀粉葡聚糖。

本实施例制备的大米淀粉葡聚糖得率为83.1％,分子量为6000～10000。

实施例7、同实施例2，不同的是，

1)将4g大米淀粉在4％(wt)无机盐(如硝酸钠)的溶液中，放在75℃水浴锅内恒温20min，配置成4％(wt)大米淀粉溶液，将大米淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得大米淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到大米淀粉葡聚糖。

本实施例制备的大米淀粉葡聚糖得率为94.6％,分子量为2000～5000。

实施例8、同实施例1，不同的是，

1)将3g玉米淀粉加入到在4％(wt)无机盐(如氯化钠)溶液中，放在65℃水浴锅内恒温20min配置成3％(wt))玉米淀粉溶液，将玉米淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入5倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得玉米淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到玉米淀粉葡聚糖。

本实施例制备的玉米淀粉葡聚糖得率为79.7％,分子量为13000～18000。

实施例9、同实施例3，不同的是，

1)将5g玉米淀粉加入到在4％(wt)无机盐(如硫酸钠)溶液中，放在75℃水浴锅内恒温20min配置成5％(wt))玉米淀粉溶液，将玉米淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入4倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得玉米淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到玉米淀粉葡聚糖。

本实施例制备的玉米淀粉葡聚糖得率为84.6％,分子量为5000～12000。

实施例10、同实施例2，不同的是，

1)将3g小麦淀粉在4％(wt)无机盐(如氯化钠)的溶液中，放在85℃水浴锅内恒温20min，配置成3％(wt)小麦淀粉溶液，将小麦淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得小麦淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到小麦淀粉葡聚糖。

本实施例制备的小麦淀粉葡聚糖得率为88.4％,分子量为4000～10000。

实施例10、同实施例4，不同的是，

1)将3g小麦淀粉在1％(wt)无机盐(如硫酸钠)的溶液中，放在85℃水浴锅内恒温20min，配置成3％(wt)小麦淀粉溶液，将小麦淀粉溶液加入到以惰性电极为正负极(如石墨为负极、以铂电极为正极)的方形电解槽内；

4)将经步骤3)得到的电解溶液加入4倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀，沉淀用85％的乙醇溶液洗至无氯离子检出；采用热风干燥即得小麦淀粉葡聚糖。干燥条件为40℃下干燥8小时，得到小麦淀粉葡聚糖。

本实施例制备的小麦淀粉葡聚糖得率为77.8％,分子量为14000～23000。

上述实施例仅为示例，并不说明本发明仅能获得上述分子量的植物淀粉葡聚糖，本领域技术人员从实际需要出发，以本发明所述原理、在本发明所述控制条件范围下，对直流电解的条件进行调整，以获得期望分子量的植物淀粉葡聚糖。

Claims (9)

1.一种弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将植物淀粉充分溶解在以1～5wt％无机盐为电解质的溶液中部分糊化后制备成植物淀粉溶液，将植物淀粉溶液加入到电解槽内；

2)在绝缘搅拌器持续搅拌的条件下，对电解槽内的植物淀粉溶液进行电解，采用直流电解的方式，电极采用惰性电极，控制电压15～45V，电解初始温度为25℃，电解时间为1～6h；

3)收集电解槽内电解后溶液，并调节溶液pH值至6～7；

4)将步骤3)得到的电解溶液加入4～6倍体积的无水乙醇沉淀；收集沉淀物，沉淀物用乙醇溶液洗至无氯离子检出，干燥后即为植物淀粉葡聚糖。

2.如权利要求1所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，控制植物淀粉的糊化度为85～100％。

3.如权利要求1或2所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的糊化方法为，将植物淀粉溶解在以1～5％无机盐为电解质的溶液中，然后于55～85℃水浴锅内恒温20～40min配制成3～6wt％的植物淀粉溶液。

4.如权利要求1或2所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述植物淀粉为莲藕淀粉、小麦淀粉、水稻淀粉、玉米淀粉或荸荠淀粉。

5.如权利要求1或2所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述无机盐为氯化钠、硝酸钠或硫酸钠。

6.如权利要求1所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述电解条件中，以石墨作为负极、以铂电极为正极。

7.如权利要求1所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用盐酸调节溶液pH值。

8.如权利要求1所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，洗涤所用乙醇溶液为85wt％的乙醇溶液。

9.如权利要求1或8所述的弱电解法制备植物淀粉葡聚糖的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述干燥方法为热风干燥，干燥条件为40℃下6～8小时。