CN111607011A - 一种红稗多糖的分离纯化工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种红稗多糖的分离纯化工艺及其装置,包括:S1:红稗果实超声浸泡后烘干,除去外壳后粉碎,脱脂后得到红稗粉;S2:将红稗粉溶解于去离子水中,在高压脉冲提取装置中交替高压脉冲提取,提取前向预提取液中加入β‑葡聚糖包合物溶液,提取液离心处理后取上清液过滤,真空干燥后得到红稗粗多糖;S3:将红稗粗多糖脱色后溶解在去离子水中,加入蛋白酶反应后加入氯仿‑正丁醇混合液,振荡反应,离心处理除去蛋白质凝胶,烘干得到红稗多糖。总之,本发明具有工艺完善、装置先进、分离提纯效果好等优点。
Description
技术领域
本发明属于原料提取技术领域,具体是涉及一种红稗多糖的分离纯化工艺及其装置。
背景技术
红稗是一种野生濒危农作物,生长于贵州海拔1200-1500米海拔冷沙土壤,后经过人工驯育,栽培,成为一种贵州特有的农作物。但由于产量极低,已被不少人弃种和遗忘。《本草纲目》、《中国中草药汇编》、《古滇南本草》均有记载。
红稗的药用功效与食用功效都很出色,它能为人体补充丰富营养也能补血活血调经止血对维持人体健康有很大的好处。
多糖(polysaccharide)是由糖苷键结合的糖链,至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物,可用通式(C6H10O5)n表示。由相同的单糖组成的多糖称为同多糖,如淀粉、纤维素和糖原;以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖,如阿拉伯胶是由戊糖和半乳糖等组成。多糖不是一种纯粹的化学物质,而是聚合程度不同的物质的混合物。多糖类一般不溶于水,无甜味,不能形成结晶,无还原性和变旋现象。
目前现有技术中红稗多糖的提取技术过于常规,提取率较低,并且在纯化除蛋白过程中红稗多糖的损失率较高,所以,本发明设计了一种红稗多糖的分离纯化工艺及其装置。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提供了一种红稗多糖的分离纯化工艺及其装置。
本发明的技术方案是:一种红稗多糖的分离纯化工艺,主要包括以下步骤:
S1:预处理
取红稗果实置于0.1-0.2mol/L的稀盐酸溶液中,在超声清洗机中超声浸泡2-3h,浸泡后的红稗果实用去离子水冲洗2-3遍,除去红稗果实粘附杂质,然后在60-70℃下烘干4-5h,使红稗果实的外壳破裂,然后利用重力分选机将红稗果实的外壳除去,将除去外壳的红稗果实送至粉碎机中进行粉碎,粉碎后的红稗果实过100-200目筛,在80-90℃下继续烘干2-3h,脱脂后得到红稗粉;
S2:红稗多糖提取
将S1得到的红稗粉溶解于去离子水中得到预提取液,脱脂红稗粉与去离子水的质量比为1:4-5,将预提取液加入至高压脉冲提取装置中,预热至预提取液80-90℃,然后向预提取液施加电场强度为50-110kV/cm、脉冲频率为8000-12000Hz的高压脉冲,重复提取四次,每次提取前交替高压脉冲提取装置的正负极,且第二次至第四次提取前向预提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液;
将第四次提取后得到的提取液送至冷冻离心机,在转速6000-8000r/min、温度3-4℃的条件下离心处理20-30min,取上清液过滤后送至真空干燥机中真空干燥后得到红稗粗多糖;
S3:红稗多糖纯化
将红稗粗多糖脱色后溶解在去离子水中得到红稗粗多糖水解液,红稗粗多糖与去离子水的质量比为1:3-4,向红稗粗多糖水解液中加入蛋白酶,置于34-37℃下静置反应5-8h,然后向红稗粗多糖水解液加入氯仿-正丁醇混合液,红稗粗多糖水解液与氯仿-正丁醇混合液的体积比为4-5:1,振荡反应10-20min,用冷冻离心机在转速4000-5000r/min、温度5-6℃的条件下离心处理5-10min,除去蛋白质凝胶,将上清液抽洗4-5次,在真空干燥机中烘干得到红稗多糖。
进一步地,S1中,所述脱脂的具体工艺为:将红稗粉与去离子水按照质量比1:3溶解在萃取罐中得到红稗粉溶液,然后向萃取罐中加入与去离子水等体积的石油醚进行混合萃取,静置待石油醚与红稗粉溶液分层后,将上层石油醚除去,重复上述混合萃取步骤2-3次,将最后得到的红稗粉溶液烘干,得到脱脂后的红稗粉。
进一步地,S2中,所述β-葡聚糖包合物溶液的制备制备方法为:
按照质量比1:1:1:1取橙皮苷、隐黄素、虾青素和甲基化儿茶素混合得到混合活性物质,将所述混合活性物质溶解在与混合活性物质质量比为2-3:1的冰醋酸溶液中,溶解后得到活性物质溶液;
取与上述混合活性物质等质量的β-葡聚糖溶解在去离子水中,β-葡聚糖与去离子水的质量比为1:2-3,溶解后得到β-葡聚糖溶液;
将上述活性物质溶液水浴加热至40-50℃,将β-葡聚糖溶液水浴加热至60-70℃,然后在搅拌状态下将活性物质溶液加入至β-葡聚糖溶液中得到混合溶液,水浴加热混合溶液保持温度在60-70℃,持续搅拌挥发除去冰醋酸溶液,冷却后得到β-葡聚糖包合物溶液,
β-葡聚糖包合物中包合有生物活性物质,通过β-葡聚糖与红稗多糖的协同作用增强红稗多糖的生物活性,增大红稗多糖的提取率,并且红稗多糖的生物活性增高可以减少在纯化过程中的损失率。
进一步地,所述挥发除去的冰醋酸溶液通过回收装置回收再利用,既可以减少生产成本,也避免了冰醋酸直接挥发在空气中造成空气污染。
进一步地,所述S2中,向预提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液的具体步骤为:
向第一次的提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间5-10min,得到第二次提取液;
向第二次提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间10-20min,得到第三次提取液;
向第三次提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间40-50min,得到第四次提取液。
优选地,所述三次加入的β-葡聚糖包合物溶液体积比为1:3:7,逐步增多β-葡聚糖包合物的添加量,使红稗多糖的生物活性增至最大。
进一步地,S3中,所述脱色具体工艺为:将S2得到的红稗粗多糖与体积分数为85%的乙醇溶液按照体积比为1:4-5混合,水浴回流提取2-3h,每间隔15-30min搅拌1-2min,将抽滤后的红稗粗多糖重复上述步骤处理2-3次,抽滤后用活性炭吸附法吸附,得到脱色后的红稗粗多糖,将红稗果实中的色素与β-葡聚糖包合物中的色素除去,增大红稗多糖的纯度。
上述分离纯化工艺使用的装置,包括:
用于红稗果实预处理的超声清洗机、重力分选机、粉碎机和萃取罐,所述超声清洗机用于红稗果实表皮的清洗,所述重力分选机用于红稗果实外壳的脱除,所述粉碎机用于红稗果实的粉碎,所述萃取罐用于红稗果实脱脂;
用于红稗多糖分离提取的高压脉冲提取装置、冷冻离心机和真空干燥机,所述高压脉冲提取装置用于通过高压脉冲电场将红稗果实的细胞穿孔破壁,使细胞内组分流出,高压脉冲提取装置包括用于容纳预提取液的反应釜和安装在反应釜上端口的高压脉冲发生器,所述高压脉冲发生器的正极和负极伸入反应釜的预提取液中,且高压脉冲发生器可以在反应釜中旋转,用于调节正极、负极的位置,所述冷冻离心机用于分离红稗多糖与其它杂质,冷冻离心机还用于除去红稗多糖水解液中的蛋白质,所述真空干燥机用于真空干燥提取液得到红稗多糖,真空干燥机还用于干燥纯化后的红稗多糖。
本发明的有益效果是:本发明提供的一种红稗多糖的分离纯化工艺及装置,尤其适用于大规模的红稗多糖生产,在将红稗果实预处理成粉末后,向红稗水解液中加入β-葡聚糖包合物,β-葡聚糖包合物中包合有生物活性物质,可以将红稗多糖的生物活性提高,使红稗多糖在分离提取过程中加速分离,增加红稗多糖的提取率,并且通过高压脉冲的提取方式将红稗的细胞穿孔破碎,使细胞内物质更易流出,并且不会对红稗多糖造成破坏,并且经过活化后的红稗多糖在纯化除去蛋白质的过程中的损失率降低,避免了原料浪费。总之,本发明具有工艺完善、装置先进、分离提纯效果好等优点。
附图说明
图1是本发明分离纯化装置的结构示意图;
图2是本发明实施例2不同电场强度下的多糖提取率图;
图3是本发明实施例2不同电场强度下的多糖提取率图。
其中,1-超声清洗机、2-重力分选机、3-粉碎机、4-萃取罐、5-高压脉冲提取装置、51-反应釜、52-高压脉冲发生器、521-正极、522-负极、6-冷冻离心机、7-真空干燥机。
具体实施方式
为便于对本发明技术方案的理解,下面结合附图1-3和具体实施例对本发明做进一步的解释说明,实施例并不构成对发明保护范围的限定。
实施例1:一种红稗多糖的分离纯化工艺,主要包括以下步骤:
S1:预处理
取红稗果实置于0.1mol/L的稀盐酸溶液中,在超声清洗机1中超声浸泡2h,浸泡后的红稗果实用去离子水冲洗2遍,除去红稗果实粘附杂质,然后在60℃下烘干4-5h,使红稗果实的外壳破裂,然后利用重力分选机2将红稗果实的外壳除去,将除去外壳的红稗果实送至粉碎机3中进行粉碎,粉碎后的红稗果实过100目筛,在80℃下继续烘干2h,脱脂后得到红稗粉;
脱脂的具体工艺为:将红稗粉与去离子水按照质量比1:3溶解在萃取罐4中得到红稗粉溶液,然后向萃取罐4中加入与去离子水等体积的石油醚进行混合萃取,静置待石油醚与红稗粉溶液分层后,将上层石油醚除去,重复上述混合萃取步骤2次,将最后得到的红稗粉溶液烘干,得到脱脂后的红稗粉;
S2:红稗多糖提取
将S1得到的红稗粉溶解于去离子水中得到预提取液,脱脂红稗粉与去离子水的质量比为1:4,将预提取液加入至高压脉冲提取装置5中,预热至预提取液80-90℃,然后向预提取液施加电场强度为50kV/cm、脉冲频率为8000Hz的高压脉冲,重复提取四次,
将第四次提取后得到的提取液送至冷冻离心机6,在转速6000r/min、温度3℃的条件下离心处理20min,取上清液过滤后送至真空干燥机7中真空干燥后得到红稗粗多糖;
S3:红稗多糖纯化
红稗粗多糖脱色:将S2得到的红稗粗多糖与体积分数为85%的乙醇溶液按照体积比为1:4混合,水浴回流提取2h,每间隔15min搅拌1min,将抽滤后的红稗粗多糖重复上述步骤处理2次,抽滤后用活性炭吸附法吸附,得到脱色后的红稗粗多糖;
将脱色后的红稗粗多糖溶解在去离子水中得到红稗粗多糖水解液,红稗粗多糖与去离子水的质量比为1:3,向红稗粗多糖水解液中加入蛋白酶,置于34℃下静置反应5h,然后向红稗粗多糖水解液加入氯仿-正丁醇混合液,红稗粗多糖水解液与氯仿-正丁醇混合液的体积比为4:1,振荡反应10min,用冷冻离心机6在转速4000r/min、温度5-6℃的条件下离心处理5min,除去蛋白质凝胶,将上清液抽洗4次,在真空干燥机7中烘干得到红稗多糖。
实施例2:
与实施例1基本相同,不同之处在于:S2中,在每次高压脉冲提取前交替高压脉冲提取装置5的正负极,
向第一次的提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间5min,得到第二次提取液;
向第二次提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间10min,得到第三次提取液;
向第三次提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间40min,得到第四次提取液,三次加入的β-葡聚糖包合物溶液体积比为1:3:7,
β-葡聚糖包合物溶液的制备制备方法为:
按照质量比1:1:1:1取橙皮苷、隐黄素、虾青素和甲基化儿茶素混合得到混合活性物质,将混合活性物质溶解在与混合活性物质质量比为2:1的冰醋酸溶液中,溶解后得到活性物质溶液;
取与上述混合活性物质等质量的β-葡聚糖溶解在去离子水中,β-葡聚糖与去离子水的质量比为1:2,溶解后得到β-葡聚糖溶液;
将上述活性物质溶液水浴加热至40℃,将β-葡聚糖溶液水浴加热至60℃,然后在搅拌状态下将活性物质溶液加入至β-葡聚糖溶液中得到混合溶液,水浴加热混合溶液保持温度在60℃,持续搅拌挥发除去冰醋酸溶液,冷却后得到β-葡聚糖包合物溶液,挥发除去的冰醋酸溶液通过回收装置回收再利用。
上述实施例使用的装置,包括:用于红稗果实预处理的超声清洗机1、重力分选机2、粉碎机3和萃取罐4,超声清洗机1用于红稗果实表皮的清洗,重力分选机2用于红稗果实外壳的脱除,粉碎机3用于红稗果实的粉碎,萃取罐4用于红稗果实脱脂;
用于红稗多糖分离提取的高压脉冲提取装置5、冷冻离心机6和真空干燥机7,高压脉冲提取装置5用于通过高压脉冲电场将红稗果实的细胞穿孔破壁,使细胞内组分流出,高压脉冲提取装置5包括用于容纳预提取液的反应釜51和安装在反应釜51上端口的高压脉冲发生器52,高压脉冲发生器52的正极521和负极522伸入反应釜51的预提取液中,且高压脉冲发生器52可以在反应釜51中旋转,用于调节正极521、负极522的位置,冷冻离心机6用于分离红稗多糖与其它杂质,冷冻离心机6还用于除去红稗多糖水解液中的蛋白质,真空干燥机7用于真空干燥提取液得到红稗多糖,真空干燥机7还用于干燥纯化后的红稗多糖。
实验例1:研究β-葡聚糖包合物对红稗多糖提取效率的影响
分别利用实施例1、实施例2提供的工艺进行同质量红稗多糖的分离提取,分别制备得到红稗多糖A和红稗多糖B,通过以下公式测定实施例1、实施例2的红稗多糖提取率:
红稗多糖提取率=红稗多糖质量/红稗果实质量*100%,
分别计算得到实施例1、实施例2的红稗多糖提取率,结果如表1所示:
表1实施例1、实施例2的红稗多糖提取率测试结果表
组别 | 红稗果实质量/g | 红稗多糖质量/g | 提取率/% |
实施例1 | 1000 | 233.7 | 23.37 |
实施例2 | 1000 | 273.5 | 27.35 |
结论:实施例2中在提取液中加入β-葡聚糖包合物中可以提高红稗多糖的提取率。
实验例2:研究高压脉冲提取装置电场强度对红稗多糖提取效率的影响
用实施例2提供的工艺进行红稗多糖的分离提取,保持其他条件不变,改变高压脉冲发生器的电场强度,测试不同电场强度下的多糖提取率,结果如图2所示,
结论:在电场强度为50kV/cm时,红稗多糖的提取率最高,此时的电场强度能够使多糖更容易渗透出来,同时细胞内、外的电场强度差异使细胞电极化,从而破坏细胞膜,使多糖更容易被提取。
实验例3:研究高压脉冲提取装置脉冲频率对红稗多糖提取效率的影响
用实施例2提供的工艺进行红稗多糖的分离提取,保持其他条件不变,改变高压脉冲发生器的脉冲频率,测试不同脉冲频率下的多糖提取率,结果如图3所示,
结论:在脉冲频率为8000Hz时,红稗多糖的提取率最高,当脉冲高于或低于8000Hz时,红稗多糖的额提取率都发生了下降。
Claims (8)
1.一种红稗多糖的分离纯化工艺,其特征在于,主要包括以下步骤:
S1:预处理
取红稗果实置于0.1-0.2mol/L的稀盐酸溶液中,在超声清洗机(1)中超声浸泡2-3h,浸泡后的红稗果实用去离子水冲洗2-3遍,除去红稗果实粘附杂质,然后在60-70℃下烘干4-5h,使红稗果实的外壳破裂,然后利用重力分选机(2)将红稗果实的外壳除去,将除去外壳的红稗果实送至粉碎机(3)中进行粉碎,粉碎后的红稗果实过100-200目筛,在80-90℃下继续烘干2-3h,脱脂后得到红稗粉;
S2:红稗多糖提取
将S1得到的红稗粉溶解于去离子水中得到预提取液,脱脂红稗粉与去离子水的质量比为1:4-5,将预提取液加入至高压脉冲提取装置(5)中,预热至预提取液80-90℃,然后向预提取液施加电场强度为50-110kV/cm、脉冲频率为8000-12000Hz的高压脉冲,重复提取四次,每次提取前交替高压脉冲提取装置(5)的正负极,且第二次至第四次提取前向预提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液;
将第四次提取后得到的提取液送至冷冻离心机(6),在转速6000-8000r/min、温度3-4℃的条件下离心处理20-30min,取上清液过滤后送至真空干燥机(7)中真空干燥后得到红稗粗多糖;
S3:红稗多糖纯化
将红稗粗多糖脱色后溶解在去离子水中得到红稗粗多糖水解液,红稗粗多糖与去离子水的质量比为1:3-4,向红稗粗多糖水解液中加入蛋白酶,置于34-37℃下静置反应5-8h,然后向红稗粗多糖水解液加入氯仿-正丁醇混合液,红稗粗多糖水解液与氯仿-正丁醇混合液的体积比为4-5:1,振荡反应10-20min,用冷冻离心机(6)在转速4000-5000r/min、温度5-6℃的条件下离心处理5-10min,除去蛋白质凝胶,将上清液抽洗4-5次,在真空干燥机(7)中烘干得到红稗多糖。
2.根据权利要求1所述的一种红稗多糖的分离纯化工艺,其特征在于,S1中,所述脱脂的具体工艺为:将红稗粉与去离子水按照质量比1:3溶解在萃取罐(4)中得到红稗粉溶液,然后向萃取罐(4)中加入与去离子水等体积的石油醚进行混合萃取,静置待石油醚与红稗粉溶液分层后,将上层石油醚除去,重复上述混合萃取步骤2-3次,将最后得到的红稗粉溶液烘干,得到脱脂后的红稗粉。
3.根据权利要求1所述的一种红稗多糖的分离纯化工艺,其特征在于,S2中,所述β-葡聚糖包合物溶液的制备制备方法为:
按照质量比1:1:1:1取橙皮苷、隐黄素、虾青素和甲基化儿茶素混合得到混合活性物质,将所述混合活性物质溶解在与混合活性物质质量比为2-3:1的冰醋酸溶液中,溶解后得到活性物质溶液;
取与上述混合活性物质等质量的β-葡聚糖溶解在去离子水中,β-葡聚糖与去离子水的质量比为1:2-3,溶解后得到β-葡聚糖溶液;
将上述活性物质溶液水浴加热至40-50℃,将β-葡聚糖溶液水浴加热至60-70℃,然后在搅拌状态下将活性物质溶液加入至β-葡聚糖溶液中得到混合溶液,水浴加热混合溶液保持温度在60-70℃,持续搅拌挥发除去冰醋酸溶液,冷却后得到β-葡聚糖包合物溶液。
4.根据权利要求3所述的一种红稗多糖的分离纯化工艺,其特征在于,所述挥发除去的冰醋酸溶液通过回收装置回收再利用。
5.根据权利要求1所述的一种红稗多糖的分离纯化工艺,其特征在于,所述S2中,向预提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液的具体步骤为:
向第一次的提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间5-10min,得到第二次提取液;
向第二次提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间10-20min,得到第三次提取液;
向第三次提取液中加入β-葡聚糖包合物溶液,重复上述高压脉冲提取步骤,提取时间40-50min,得到第四次提取液。
6.根据权利要求5所述的一种红稗多糖的分离纯化工艺,其特征在于,所述三次加入的β-葡聚糖包合物溶液体积比为1:3:7。
7.一种红稗多糖的分离纯化装置,其特征在于,包括:
用于红稗果实预处理的超声清洗机(1)、重力分选机(2)、粉碎机(3)和萃取罐(4),所述超声清洗机(1)用于红稗果实表皮的清洗,所述重力分选机(2)用于红稗果实外壳的脱除,所述粉碎机(3)用于红稗果实的粉碎,所述萃取罐(4)用于红稗果实脱脂。
8.一种红稗多糖的分离纯化装置,其特征在于,包括用于红稗果实预处理的超声清洗机(1)、重力分选机(2)、粉碎机(3)和萃取罐(4),所述超声清洗机(1)用于红稗果实表皮的清洗,所述重力分选机(2)用于红稗果实外壳的脱除,所述粉碎机(3)用于红稗果实的粉碎,所述萃取罐(4)用于红稗果实脱脂;
用于红稗多糖分离提取的高压脉冲提取装置(5)、冷冻离心机(6)和真空干燥机(7),所述高压脉冲提取装置(5)用于通过高压脉冲电场将红稗果实的细胞穿孔破壁,使细胞内组分流出,高压脉冲提取装置(5)包括用于容纳预提取液的反应釜(51)和安装在反应釜(51)上端口的高压脉冲发生器(52),所述高压脉冲发生器(52)的正极(521)和负极(522)伸入反应釜(51)的预提取液中,且高压脉冲发生器(52)可以在反应釜(51)中旋转,用于调节正极(521)、负极(522)的位置,所述冷冻离心机(6)用于分离红稗多糖与其它杂质,冷冻离心机(6)还用于除去红稗多糖水解液中的蛋白质,所述真空干燥机(7)用于真空干燥提取液得到红稗多糖,真空干燥机(7)还用于干燥纯化后的红稗多糖。
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