CN110467688A - 一种紫薯果胶类多糖的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种紫薯果胶类多糖的提取方法，包括预处理、酶解、超声波提取、浓缩、醇提、离心、大孔树脂吸附等步骤，本发明采用超声波辅助提取对紫薯的果胶类多糖进行提取，过程剪短高效，有效缩短了提取时间，提高了有效成分的提取率，最后采用大孔树脂对含有紫薯果胶类多糖的沉淀物进行吸附、脱色、解析，选择性强，洗脱方便，再生简单。本发明通过将多项技术进行有效集成，显著提高了紫薯果胶类多糖的提取率和纯度，缩短提取时间，降低提取成本，提高了经济效益，具有良好的市场前景。为进一步提高紫薯深加工经济效益提高了指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫薯果胶类多糖的提取方法。
背景技术
紫薯(purple sweet potato)，又叫黑薯，薯肉呈紫色至深紫色。是一种集食用、药用及保健功能于一体的高营养蔬菜。自引进后在中国广为种植，有良好的经济效益，在国内外市场上十分走俏，发展前景广阔。紫薯块根几乎含有普通甘薯的所有营养物质，丰富的蛋白质、易被人体消化吸收的氨基酸、丰富的维生素(B1、B2、C、E、A)和多种天然矿物质元素(硒、钙、镁、钾、锌)、大量膳食纤维等。紫甘薯最大的特点是富含花青素,具有显著的抗生物氧化、延缓衰老、预防疾病、治疗及抑制诱癌物质的产生和减少突变的作用，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素。
此外，紫甘薯嫩茎叶含有丰富的纤维素与果胶，能刺激肠胃蠕动，促进肠道中致癌毒物的排泄，营养价值不低于米面食品。中国中医学研究表明：甘薯茎叶具有补虚、益气、健脾强胃、益肺生津、补肝明目、延缓衰老等作用。目前紫薯主要以鲜食形式出现，亦有利用紫薯加工成休闲食品、果酒、饮料等的研究。而对于紫薯中功能性成分的研究主要集中在对花青素、膳食纤维的提取，对于紫薯中果胶提取及其性质测定的研究报道还未见有报道。
果胶是由D-半乳糖醒酸经α-1,4糖苷键联结并与鼠李糖、阿拉伯糖和半孔糖等其中性糖连接聚合而成的杂多糖，此外，果胶中还含有一些非糖成分如甲醇、乙酸和阿魏酸，广泛存在于高等植物的果实、根、茎、叶中。根据杲胶分子主链和支链结构的不同分类，果胶类多糖包括大类：半乳糖酸酸聚糖(Homogalacturonan,HGA)、鼠李半乳糖酸酸聚糖-Ⅰ(RhamngalacturonanⅠ,RG-Ⅰ)和鼠李半孔糖酸酸聚糖-Ⅱ(RhamngalacturonanⅡ,RG-Ⅱ)。果胶是人体七大营养素中膳食纤维的主要成分具有良好的抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病和减肥等功效。果胶具有良好的凝胶性和乳化稳定性，在食品工业中应用广泛，也是医药和化妆品工业不可缺少的辅料。
目前市场上少有紫薯果胶类多糖的产品，对于新鲜紫薯果胶类多糖的提取及其性质测定的研究报道还未见有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种紫薯果胶类多糖的提取方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的紫薯果胶类多糖的提取方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜紫薯粉碎得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与水按1:10-25的固液比混合后，加热到35-55℃，并用柠檬酸调节pH值至1.2-1.8，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解6-8h，得到酶解液；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.2-1.8后，进行超声波提取10-30min，超声波功率为200-600W，高温灭酶，离心处理8-15min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/4-1/3，按1:2.5-3.5的体积比加入酒石酸的乙醇溶液，静置60-120min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理12-18min，转速为3500-5000rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中加入酒石酸的乙醇溶液，静置30-60min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
优选地，所述步骤(1)中，将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用乙醇溶液浸泡30-50min，清水洗涤2-3次后，在80-88℃下水浴加热10-15min，冷却至常温后漂洗2-3次，在50-70℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末。
优选地，所述步骤(2)中的复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按1-3:1的质量比组成。
优选地，所述步骤(2)中复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.1-0.3％。
优选地，所述步骤(3)中高温灭酶时，将经过超声波提取后的酶解液加热到92-94℃，并保持6-8min，即得。
优选地，所述步骤(3)中离心处理的转速为3000-6000rpm。
优选地，所述酒石酸的乙醇溶液中，酒石酸的体积分数为3-8％。
优选地，所述步骤(6)中解析液和酒石酸的乙醇溶液的体积比为1:3-5。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、本发明针对紫薯的细胞壁主要成分特点，设计了纤维素酶和半纤维素酶按1-3:1的质量比组成的复合酶，酶解效果好，提高果胶收率。
2、本发明采用超声波辅助提取对紫薯的果胶类多糖进行提取，过程剪短高效，有效缩短了提取时间，提高了有效成分的提取率，最后采用大孔树脂对含有紫薯果胶类多糖的沉淀物进行吸附、脱色、解析，选择性强，洗脱方便，再生简单。
3、由此可见，本发明通过将多项技术进行有效集成，显著提高了紫薯果胶类多糖的提取率和纯度，缩短提取时间，降低提取成本，提高了经济效益，具有良好的市场前景。为进一步提高紫薯深加工经济效益提高了指导。
附图说明
图1为不同复合酶添加量对紫薯果胶类多糖提取率的影响；
图2为不同酶解温度对紫薯果胶类多糖提取率的影响；
图3为不同超声波功率对紫薯果胶类多糖提取率的影响；
图4为不同超声波提取时间对紫薯果胶类多糖提取率的影响。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
一种紫薯果胶类多糖的提取方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用体积分数为50％的乙醇溶液浸泡30min，清水洗涤2次后，在80℃下水浴加热15min，冷却至常温后漂洗3次，在70℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与去离子水按1:10的固液比混合后，加热到35℃，并用柠檬酸调节pH值至1.2，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解8h，得到酶解液；所述复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按1:1的质量比组成，复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.1％；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.2后，进行超声波提取10min，超声波功率为600W，再加热到92℃，并保持8min，高温灭酶，以3000rpm的转速离心处理15min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/4，按1:2.5的体积比加入8％酒石酸的乙醇溶液，静置60min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理12min，转速为5000rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中按照1:4.2的体积比加入8％酒石酸的乙醇溶液，静置30min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
实施例2
一种紫薯果胶类多糖的提取方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用体积分数为54％的乙醇溶液浸泡35min，清水洗涤3次后，在82℃下水浴加热14min，冷却至常温后漂洗2次，在65℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与去离子水按1:14的固液比混合后，加热到40℃，并用柠檬酸调节pH值至1.3，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解7.5h，得到酶解液；所述复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按1.6:1的质量比组成，复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.15％；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.3后，进行超声波提取15min，超声波功率为500W，再加热到93℃，并保持7.5min，高温灭酶，以3800rpm的转速离心处理14min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/4，按1:3.5的体积比加入3％酒石酸的乙醇溶液，静置75min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理14min，转速为4600rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中按照1:5的体积比加入8％酒石酸的乙醇溶液，静置37min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
实施例3
一种紫薯果胶类多糖的提取方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用体积分数为57％的乙醇溶液浸泡40min，清水洗涤3次后，在84℃下水浴加热12min，冷却至常温后漂洗3次，在60℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与去离子水按1:18的固液比混合后，加热到46℃，并用柠檬酸调节pH值至1.4，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解7h，得到酶解液；所述复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按2.3:1的质量比组成，复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.2％；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.4后，进行超声波提取20min，超声波功率为400W，再加热到94℃，并保持7min，高温灭酶，以4500rpm的转速离心处理12min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/3，按1:2.8的体积比加入4％酒石酸的乙醇溶液，静置90min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理16min，转速为4000rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中按照1:4.2的体积比加入4％酒石酸的乙醇溶液，静置46min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
实施例4
一种紫薯果胶类多糖的提取方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用体积分数为60％的乙醇溶液浸泡45min，清水洗涤3次后，在86℃下水浴加热11min，冷却至常温后漂洗3次，在55℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与去离子水按1:22的固液比混合后，加热到52℃，并用柠檬酸调节pH值至1.6，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解6.5h，得到酶解液；所述复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按2.7:1的质量比组成，复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.25％；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.6后，进行超声波提取25min，超声波功率为300W，再加热到93℃，并保持6.5min，高温灭酶，以5200rpm的转速离心处理10min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/3，按1:3的体积比加入6％酒石酸的乙醇溶液，静置100min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理17min，转速为3700rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中按照1:3.6的体积比加入6％酒石酸的乙醇溶液，静置55min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
实施例5
一种紫薯果胶类多糖的提取方法，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用体积分数为48％的乙醇溶液浸泡50min，清水洗涤3次后，在88℃下水浴加热10min，冷却至常温后漂洗2次，在50℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与去离子水按1:25的固液比混合后，加热到55℃，并用柠檬酸调节pH值至1.8，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解6h，得到酶解液；所述复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按3:1的质量比组成，复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.3％；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.8后，进行超声波提取30min，超声波功率为200W，再加热到92℃，并保持6min，高温灭酶，以6000rpm的转速离心处理8min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/3，按1:3.5的体积比加入5％酒石酸的乙醇溶液，静置120min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理18min，转速为3500rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中按照1:3的体积比加入5％酒石酸的乙醇溶液，静置60min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
紫薯果胶类多糖提取的单因素试验
为确定本发明方法中复合酶添加量、酶解温度、超声波提取功率、超声波提取时间对紫薯果胶类多糖的提取率的影响，发明人设计了正交试验设计，以果胶类多糖提取率为评价指标，提取条件优化正交试验的因素与水平见表1，正交试验结果见表2和图1-4。
表1果胶类多糖提取条件优化正交试验因素与水平
表2正交试验结果与分析
根据图1所示，提取率随着复合酶添加量的增大而增多。这是因为复合酶添加量的增加有利于果胶的分解，使提取剂中果胶多糖的含量增加。当复合酶添加量等于0.25％时，果胶多糖的提取率为23.51％；当复合酶添加量大于0.25％时，酶质量浓度达到饱和，提取液中果胶多糖提取率增加不明显，说明酶解反应已经基本完成。
根据图2所示，随着酶解温度升高，紫薯果胶类多糖得率在45℃最高，高于45℃时，果胶类多糖得率反而下降。由于温度升高时，分子热运动加快，活化分子数增多，从而使反应速度加快；超过最适温度后，随着温度升高酶蛋白开始变性，酶活力逐渐降低，从而影响多糖提取，因此，酶解温度优化范围为40、45、50℃。
根据图3所示，超声功率不断增加，细胞获得的能量升高，果胶多糖不断溶出，超声功率为500W时，果胶多糖的提取率达到最大，为25.17％。之后随着超声功率升高，果胶多糖的提取率减少，超声波功率过高破坏果胶多糖的结构。因此，超声波功率优化范围选择400、500、600W。
根据图4所示，果胶类多糖得率随着超声提取时间的延长而升高。在20min达到最大。而在20-30min。果胶类多糖得率有减少。由于在提取的初期。超声波对细胞膜的破碎作用比较大。紫薯果胶类多糖被不断浸出，但随着提取时间的延长。紫薯果胶类多糖的浸出量达到最大。再延长时间也不能将多糖得率提高，故超声波处理时间选择为20min。
极差是反映该因素水平变动时总指标的变化，数据的直观分析是通过极差的大小来评价各因素对指标的影响大小。极差越大，该因素水平变动时总指标的变化越大。由表2可知，影响果胶类多糖提取率的主次因素顺序为超声波功率＞复合酶添加量＞酶解温度＞超声波提取时间。综上试验结果和分析，A2B2C3D2的提取效果最好，即复合酶添加量0.2％，酶解温度45℃，超声波提取功率500W，超声波提取时间20min。在该条件下进行3次重复试验，计算果胶类多糖提取率，结果取平均值，得出平均提取率为25.38％。
Claims (8)
1.一种紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理：将新鲜紫薯粉碎得到紫薯粉末，备用；
(2)将步骤(1)的紫薯粉末与水按1:10-25的固液比混合后，加热到35-55℃，并用柠檬酸调节pH值至1.2-1.8，然后加入复合酶，保持上述物料的温度不变，恒温水浴震荡酶解6-8h，得到酶解液；
(3)在步骤(2)的酶解液中加入柠檬酸，调节pH值至1.2-1.8后，进行超声波提取10-30min，超声波功率为200-600W，高温灭酶，离心处理8-15min，得到紫薯果胶类多糖提取液；
(4)将步骤(3)的紫薯果胶类多糖提取液置于旋转蒸发仪上浓缩至体积为原来的1/4-1/3，按1:2.5-3.5的体积比加入酒石酸的乙醇溶液，静置60-120min，取一次沉淀物；
(5)将步骤(4)的一次沉淀物离心处理12-18min，转速为3500-5000rpm，取二次沉淀物；
(6)将步骤(5)的二次沉淀物用大孔树脂静态吸附、脱色、解析，取解析液，在解析液中加入酒石酸的乙醇溶液，静置30-60min，得到的三次沉淀物，冷冻干燥，得到紫薯果胶类多糖。
2.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将新鲜、无霉烂的紫薯清洗干净后切块，用乙醇溶液浸泡30-50min，清水洗涤2-3次后，在80-88℃下水浴加热10-15min，冷却至常温后漂洗2-3次，在50-70℃下烘干，粉碎，过60目筛，得到紫薯粉末。
3.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中的复合酶为纤维素酶和半纤维素酶按1-3:1的质量比组成。
4.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中复合酶的添加量为紫薯粉末质量的0.1-0.3％。
5.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述步骤(3)中高温灭酶时，将经过超声波提取后的酶解液加热到92-94℃，并保持6-8min，即得。
6.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述步骤(3)中离心处理的转速为3000-6000rpm。
7.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述酒石酸的乙醇溶液中，酒石酸的体积分数为3-8％。
8.根据权利要求1所述的紫薯果胶类多糖的提取方法，其特征在于，所述步骤(6)中解析液和酒石酸的乙醇溶液的体积比为1:3-5。
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| 郑凯等: ""紫薯中果胶提取工艺条件的研究"", 《广州化工》 * |
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