CN111777694A - 青稞β-葡聚糖的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了青稞β‑葡聚糖的提取方法，包括：将10重量份的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅匀，加入1.5重量份的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，搅匀；将所得混合液预冷至0℃，转入‑10℃冷冻12h，冷冻过程中，向混合液中间歇性施加600mT的交变磁场；将所得冷冻品于解冻，加热至45℃，保温搅拌提取2h，离心，得第一上清液和第一沉淀；向第一沉淀中加入60重量份的pH为7.5的氢氧化钠溶液，混匀，加热至45℃，保温搅拌提取1h，离心，得第二上清液和第二沉淀；合并第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，经浓缩、醇沉、离心、干燥处理，得青稞β‑葡聚糖。本发明的方法可显著提高β‑葡聚糖的提取率和纯度。

Description

青稞β-葡聚糖的提取方法
技术领域
本发明涉及β-葡聚糖提取领域。更具体地说，本发明涉及一种青稞β-葡聚糖的提取方法。
背景技术
青稞作为西藏的主要粮食作物，其β-葡聚糖含量丰富，平均含量达5.25％，最高达8.62％，为谷类作物之最。青稞β-葡聚糖具有抗肿瘤、调节血脂血糖、提高免疫力等功效，保健价值高。目前，青稞β-葡聚糖的提取方法主要有水+碱提，水+乙醇提，酶法辅助提取，高压微波辅助提取，超声波辅助提取等，其中，以水+碱提为主，与传统的水提相比，水+碱提虽然可以提高β-葡聚糖的提取率，但是提取液中的蛋白质和淀粉污染严重，产品的纯度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种青稞β-葡聚糖的提取方法，可显著提高β-葡聚糖的提取率和纯度。
为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种青稞β-葡聚糖的提取方法，包括如下步骤：
步骤一、将10重量份的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅拌均匀后，加入1.5重量份的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，再次搅拌均匀，得第一混合液；
步骤二、将所述第一混合液预冷至0℃，然后转入-10℃冷冻处理12h，冷冻过程中，向第一混合液中间歇性施加600mT的交变磁场，每次磁处理时间为15min，间隔时间为30min，得冷冻品；
步骤三、将所述冷冻品于室温下自然解冻，得第二混合液；
步骤四、将所述第二混合液加热至45℃，保温搅拌提取2h，取出，离心，得第一上清液和第一沉淀；
步骤五、向所述第一沉淀中加入60重量份的pH为7.5的氢氧化钠溶液，混匀后，加热至45℃，保温搅拌提取1h，取出，离心，得第二上清液和第二沉淀；
步骤六、合并所述第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，减压浓缩至原体积的1/8，得浓缩液；
步骤七、向所述浓缩液中加入40重量份无水乙醇，搅拌均匀后，转入4℃醇沉处理12h，取出，离心，取沉淀、干燥，得青稞β-葡聚糖。
优选的是，所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，所述四氧化三铁纳米颗粒水分散液的浓度为5mg/ml，四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm。
优选的是，所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，步骤二中，冷冻过程中，当所述第一混合液的中心温度达到-3℃时，开始进行磁处理。
优选的是，所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，步骤五中的碱提取过程是在自制提取罐中进行的，所述自制提取罐包括，罐体，其为夹层罐，所述罐体的外壁上部设有进液口，下部设有出液口；罐盖，其设于所述罐体的顶部并能密封所述罐体，所述罐盖与所述罐体可拆卸连接；搅拌部，其设于所述罐体内并与所述罐体同轴设置，所述搅拌部包括搅拌轴，其竖直设于所述罐体的中部，所述搅拌轴由设于所述罐盖上的电机驱动转动，两个条形磁铁，其沿所述搅拌轴的高度方向间隔设置并位于同一竖直面内，任一条形磁铁与所述搅拌轴垂直并可拆卸连接，且所述两个条形磁铁的相邻端的磁极相异。
优选的是，所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，所述搅拌部还包括，第一搅拌叶，其设于所述两个条形磁铁之间，所述第一搅拌叶沿所述搅拌轴的高度方向螺旋设置并与所述搅拌轴固定连接；多个第二搅拌叶，其设于所述两个条形磁铁之间，所述多个第二搅拌叶沿所述搅拌轴的高度方向间隔设于所述搅拌轴的两侧，任一第二搅拌叶与所述搅拌轴垂直并固定连接，所述第二搅拌叶上阵列设置有多个通孔，其中，所述第二搅拌叶与所述第一搅拌叶不接触，所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶均由ABS树脂制成。
优选的是，所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，所述罐体包括内罐体和套设在其外部的外罐体，所述外罐体和所述内罐体之间形成有夹层，所述进液口和所述出液口分别与所述夹层连通，所述内罐体的顶部设有凸缘，所述外罐体的顶部设有承台，所述承台的内侧设有与所述凸缘连接的凹槽，所述承台的外侧设有与所述罐盖的边缘螺纹连接的螺孔，其中，所述内罐体和所述搅拌轴均由ABS树脂制成。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、通过在水提前，向青稞麸皮粉分散液中加入一定量的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，并将所得混合液转入-10℃慢冻12h，且在慢冻过程中向混合液间歇性施加600mT的交变磁场，在交变磁场的作用下，四氧化三铁纳米颗粒产热，使其周围的温度升高，溶化/部分溶化已经形成的冰晶，然后在交变磁场消失后再重新结晶，以充分破坏青稞麸皮的细胞结构，促进β-葡聚糖溶出，提高β-葡聚糖的提取率。
第二、通过在搅拌轴上设置两个位于同一竖直面内并与搅拌轴垂直的条形磁铁，且两个条形磁铁的相邻端的磁极相异，碱提搅拌过程中，一方面可对溶液进行磁化，使水分子更容易进入到青稞麸皮细胞中去，使得β-葡聚糖的溶解性增大，进而提高β-葡聚糖的提取率，另一方面还可回收溶液中的四氧化三铁纳米颗粒。
第三、通过在位于两个条形磁铁之间的搅拌轴上设置螺旋形的第一搅拌叶和与搅拌轴垂直的第二搅拌叶，并在第二搅拌叶上设置通孔，以控制搅拌过程中溶液的流动方向，使其最大限度的沿搅拌罐的周向运动，以提高磁化效果。
第四、与现有水+碱提相比，本发明的提取温度和pH更低，淀粉和蛋白质的溶出减少，产品的纯度更高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的自制提取罐的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，包括如下步骤：
步骤一、将10重量份的过150目筛的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅拌均匀后，加入1.5重量份的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，再次搅拌均匀，得第一混合液，所述四氧化三铁纳米颗粒水分散液的浓度为5mg/ml，四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm；
步骤二、将所述第一混合液预冷至0℃，然后转入-10℃冷冻处理12h，冷冻过程中，当所述第一混合液的中心温度达到0℃时，通过交变磁场发生器向第一混合液中间歇性施加600mT的交变磁场，每次磁处理时间为15min，间隔时间为30min，得冷冻品；
步骤三、将所述冷冻品于室温下自然解冻，得第二混合液；
步骤四、将所述第二混合液加热至45℃，于200r/min保温搅拌提取2h，取出，于3000r/min离心15min，得第一上清液和第一沉淀；
步骤五、向所述第一沉淀中加入60重量份的pH为7.5的氢氧化钠溶液，混匀后，加热至45℃，于200r/min保温搅拌提取1h，取出，于5000r/min离心15min，得第二上清液和第二沉淀；
步骤六、合并所述第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，减压浓缩至原体积的1/8，得浓缩液；
步骤七、向所述浓缩液中加入40重量份无水乙醇，搅拌均匀后，转入4℃醇沉处理12h，取出，于5000r/min离心15min，取沉淀、干燥，得青稞β-葡聚糖。
实施例2
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，包括如下步骤：
步骤一、将10重量份的过150目筛的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅拌均匀后，加入1.5重量份的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，再次搅拌均匀，得第一混合液，所述四氧化三铁纳米颗粒水分散液的浓度为5mg/ml，四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm；
步骤二、将所述第一混合液预冷至0℃，然后转入-10℃冷冻处理12h，冷冻过程中，当所述第一混合液的中心温度达到-3℃时，通过交变磁场发生器向第一混合液中间歇性施加600mT的交变磁场，每次磁处理时间为15min，间隔时间为30min，得冷冻品；
步骤三、将所述冷冻品于室温下自然解冻，得第二混合液；
步骤四、将所述第二混合液加热至45℃，于200r/min保温搅拌提取2h，取出，于3000r/min离心15min，得第一上清液和第一沉淀；
步骤五、向所述第一沉淀中加入60重量份的pH为7.5的氢氧化钠溶液，混匀后，加热至45℃，于200r/min保温搅拌提取1h，取出，于5000r/min离心15min，得第二上清液和第二沉淀；
步骤六、合并所述第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，减压浓缩至原体积的1/8，得浓缩液；
步骤七、向所述浓缩液中加入40重量份无水乙醇，搅拌均匀后，转入4℃醇沉处理12h，取出，于5000r/min离心15min，取沉淀、干燥，得青稞β-葡聚糖。
实施例3
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，包括如下步骤：
步骤一、将10重量份的过150目筛的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅拌均匀后，加入1.5重量份的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，再次搅拌均匀，得第一混合液，所述四氧化三铁纳米颗粒水分散液的浓度为5mg/ml，四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm；
步骤二、将所述第一混合液预冷至0℃，然后转入-10℃冷冻处理12h，冷冻过程中，当所述第一混合液的中心温度达到-6℃时，通过交变磁场发生器向第一混合液中间歇性施加600mT的交变磁场，每次磁处理时间为15min，间隔时间为30min，得冷冻品；
步骤三、将所述冷冻品于室温下自然解冻，得第二混合液；
步骤四、将所述第二混合液加热至45℃，于200r/min保温搅拌提取2h，取出，于3000r/min离心15min，得第一上清液和第一沉淀；
步骤五、向所述第一沉淀中加入60重量份的pH为7.5的氢氧化钠溶液，混匀后，加热至45℃，于200r/min保温搅拌提取1h，取出，于5000r/min离心15min，得第二上清液和第二沉淀；
步骤六、合并所述第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，减压浓缩至原体积的1/8，得浓缩液；
步骤七、向所述浓缩液中加入40重量份无水乙醇，搅拌均匀后，转入4℃醇沉处理12h，取出，于5000r/min离心15min，取沉淀、干燥，得青稞β-葡聚糖。
实施例4
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，同实施例2，不同之处在于，步骤五中的碱提过程是在自制提取罐中进行的，如图1所示，所述自制提取罐包括，罐体1，其为夹层罐，包括内罐体101和套设在其外部的外罐体102，所述外罐体102和所述内罐体101之间形成有夹层，所述外罐体102的外壁上部设有进液口2，下部设有出液口3，所述进液口2和所述出液口3分别与所述夹层连通，所述内罐体101的顶部设有凸缘103，所述外罐体102 的顶部设有承台104，所述承台104的内侧设有与所述凸缘103连接的凹槽，所述承台104 的外侧设有螺孔；罐盖4，其设于所述罐体1的顶部并能密封所述罐体1，所述罐盖4的边缘与所述螺孔的位置相适应处设有通孔，所述通孔和所述螺孔通过螺栓螺母可拆卸连接；搅拌部，其设于所述罐体1内并与所述罐体1同轴设置，所述搅拌部包括搅拌轴5，其竖直设于所述罐体1的中部，所述搅拌轴5由设于所述罐盖4上的电机6驱动转动，两个条形磁铁7，其沿所述搅拌轴5的高度方向间隔设置并位于同一竖直面内，任一条形磁铁7与所述搅拌轴5垂直并可拆卸连接，且所述两个条形磁铁7的相邻端的磁极相异，其中，所述内罐体101和所述搅拌轴5均由ABS树脂制成，所述外罐体102和所述罐盖4 均由不锈钢制成。具体的，所述罐体为圆柱形罐体，其内罐体的直径为12.5cm，高度为 25cm，所述条形磁铁的尺寸为长11*宽2.5*高1.5(cm)，其剩磁为1.26T、矫顽力为 899KA/m、最大磁能积为310KJ/m3，所述两个条形磁铁的间距为13cm，且位于下面的条形磁铁与内罐体底面的距离为2cm，碱提取时溶液的高度为20cm。
实施例5
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，同实施例3，不同之处在于，所述搅拌部还包括，第一搅拌叶8，其设于所述两个条形磁铁7之间，所述第一搅拌叶8沿所述搅拌轴5的高度方向螺旋设置并与所述搅拌轴5固定连接；多个第二搅拌叶9，其设于所述两个条形磁铁 7之间，所述多个第二搅拌叶9沿所述搅拌轴5的高度方向间隔设于所述搅拌轴5的两侧，任一第二搅拌叶9与所述搅拌轴5垂直并固定连接，所述第二搅拌叶9上阵列设置有多个通孔，其中，所述第二搅拌叶9与所述第一搅拌叶8不接触，所述第一搅拌叶8和所述第二搅拌叶9均由ABS树脂制成。具体的，所述第一搅拌叶片8的内径为1.5cm、外径为 4cm、螺距为4cm，所述第二叶片的尺寸为长5*宽0.5*高3(cm)，所述通孔的直径为1cm，所述第二叶片的孔隙率为50％。
对比例1
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，包括如下步骤：
步骤一、将10重量份的过150目筛的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅拌均匀后，得混合液；
步骤二、将所述混合液加热至55℃，于200r/min保温搅拌提取2h，取出，于3000r/min 离心15min，得第一上清液和第一沉淀；
步骤三、向所述第一沉淀中加入60重量份的pH为8.0的氢氧化钠溶液，混匀后，加热至55℃，于200r/min保温搅拌提取1h，取出，于5000r/min离心15min，得第二上清液和第二沉淀；
步骤四、合并所述第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，减压浓缩至原体积的1/8，得浓缩液；
步骤五、向所述浓缩液中加入40重量份无水乙醇，搅拌均匀后，转入4℃醇沉处理12h，取出，于5000r/min离心15min，取沉淀、干燥，得青稞β-葡聚糖。
对比例2
一种青稞β-葡聚糖的提取方法，同实施例1，不同之处在于，步骤二、将所述第一混合液预冷至0℃，然后转入-10℃冷冻处理12h，得冷冻品。
实验例1
采用酶法测定β-葡聚糖含量。以β-葡聚糖标准品做标准曲线，依次分别用纤维素酶、β-葡聚糖苷酶水解待测样，经苯酚硫酸处理显色，通过可见光分光光度计在490nm处测吸光值，绘制标准曲线，得回归方程为：Y＝60.34x-196.47，R2＝0.992。β-葡聚糖的提取率按照下式计算：β-葡聚糖的提取率(％)＝(青稞β-葡聚糖产品中的β-葡聚糖质量/青稞麸皮粉中的β-葡聚糖质量)*100％。β-葡聚糖的纯度按照下式计算：β-葡聚糖的纯度 (％)＝(青稞β-葡聚糖产品中的β-葡聚糖质量/青稞β-葡聚糖产品质量)*100％。实验结果见下表。
β-葡聚糖的提取率(％) β-葡聚糖的纯度(％)
实施例1 79.91 83.38
实施例2 81.26 83.27
实施例3 75.84 84.54
实施例4 86.55 80.40
实施例5 88.79 79.29
对比例1 62.76 72.33
对比例2 60.23 86.62
由上表可知，与现有水+碱提的提取方法(对比例1)相比，本发明的提取方法(实施例1-5)的β-葡聚糖的提取率(％)和β-葡聚糖的纯度(％)均显著提高，这可能是因为本发明在水提前，向青稞麸皮粉分散液中加入了一定量的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，并将所得混合液转入-10℃慢冻12h，且在慢冻过程中向混合液间歇性施加600mT的交变磁场，在交变磁场的作用下，四氧化三铁纳米颗粒产热，使其周围的温度升高，溶化 /部分溶化已经形成的冰晶，然后在交变磁场消失后再重新结晶，使得青稞麸皮的细胞结构被充分破坏，促进了β-葡聚糖溶出，进而提高β-葡聚糖的提取率；在碱提过程中，本发明还自制了提取罐，通过设置在搅拌轴上的条形磁铁对溶液进行磁化，使水分子更容易进入到青稞麸皮细胞中去，使得β-葡聚糖的溶解性增大，进而进一步提高β-葡聚糖的提取率；此外，本发明的提取温度和pH与现有水+碱提相比更低，淀粉和蛋白质的溶出减少，使得产品的纯度更高。与对比例2相比，实施例1的β-葡聚糖的提取率(％)显著提高，但β-葡聚糖的纯度(％)略有下降，这可能是因为在交变磁场作用下，青稞麸皮的细胞结构被充分破坏，在促进β-葡聚糖溶出的同时，也促进了杂质的溶出。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.青稞β-葡聚糖的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将10重量份的青稞麸皮粉加入60重量份的水中，搅拌均匀后，加入1.5重量份的四氧化三铁纳米颗粒水分散液，再次搅拌均匀，得第一混合液；
步骤二、将所述第一混合液预冷至0℃，然后转入-10℃冷冻处理12h，冷冻过程中，向第一混合液中间歇性施加600mT的交变磁场，每次磁处理时间为15min，间隔时间为30min，得冷冻品；
步骤三、将所述冷冻品于室温下自然解冻，得第二混合液；
步骤四、将所述第二混合液加热至45℃，保温搅拌提取2h，取出，离心，得第一上清液和第一沉淀；
步骤五、向所述第一沉淀中加入60重量份的pH为7.5的氢氧化钠溶液，混匀后，加热至45℃，保温搅拌提取1h，取出，离心，得第二上清液和第二沉淀；
步骤六、合并所述第一上清液和第二上清液，调节pH至7.0，减压浓缩至原体积的1/8，得浓缩液；
步骤七、向所述浓缩液中加入40重量份无水乙醇，搅拌均匀后，转入4℃醇沉处理12h，取出，离心，取沉淀、干燥，得青稞β-葡聚糖。
2.如权利要求1所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒水分散液的浓度为5mg/ml，四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20nm。
3.如权利要求1所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，其特征在于，步骤二中，冷冻过程中，当所述第一混合液的中心温度达到-3℃时，开始进行磁处理。
4.如权利要求1所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，其特征在于，步骤五中的碱提取过程是在自制提取罐中进行的，所述自制提取罐包括，罐体，其为夹层罐，所述罐体的外壁上部设有进液口，下部设有出液口；罐盖，其设于所述罐体的顶部并能密封所述罐体，所述罐盖与所述罐体可拆卸连接；搅拌部，其设于所述罐体内并与所述罐体同轴设置，所述搅拌部包括搅拌轴，其竖直设于所述罐体的中部，所述搅拌轴由设于所述罐盖上的电机驱动转动，两个条形磁铁，其沿所述搅拌轴的高度方向间隔设置并位于同一竖直面内，任一条形磁铁与所述搅拌轴垂直并可拆卸连接，且所述两个条形磁铁的相邻端的磁极相异。
5.如权利要求4所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，其特征在于，所述搅拌部还包括，第一搅拌叶，其设于所述两个条形磁铁之间，所述第一搅拌叶沿所述搅拌轴的高度方向螺旋设置并与所述搅拌轴固定连接；多个第二搅拌叶，其设于所述两个条形磁铁之间，所述多个第二搅拌叶沿所述搅拌轴的高度方向间隔设于所述搅拌轴的两侧，任一第二搅拌叶与所述搅拌轴垂直并固定连接，所述第二搅拌叶上阵列设置有多个通孔，其中，所述第二搅拌叶与所述第一搅拌叶不接触，所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶均由ABS树脂制成。
6.如权利要求4所述的青稞β-葡聚糖的提取方法，其特征在于，所述罐体包括内罐体和套设在其外部的外罐体，所述外罐体和所述内罐体之间形成有夹层，所述进液口和所述出液口分别与所述夹层连通，所述内罐体的顶部设有凸缘，所述外罐体的顶部设有承台，所述承台的内侧设有与所述凸缘连接的凹槽，所述承台的外侧设有与所述罐盖的边缘螺纹连接的螺孔，其中，所述内罐体和所述搅拌轴均由ABS树脂制成。
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