CN112521525A - 燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燕麦麸皮中分离纯化β‑葡聚糖的生产工艺，属于化合物分离纯化技术领域，该生产工艺粉碎的燕麦麸皮与水混合，加热保温后降温并乙醇，升温回收乙醇后依次加入α‑淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶，分别进行酶解后灭酶，离心后取上清液；上清液使用超滤膜浓缩，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β‑葡聚糖。该生产工艺以酶解和超滤技术为基础从燕麦麸中提取并分离纯化β‑葡聚糖，该生产工艺酶解前处理工艺简单，酶解过程中无需多次灭酶，相较于现有技术的多次加料除杂，再离心分离，以及分步酶解并灭酶，能够显著减少制备所需的时间，且能够有效提升β‑葡聚糖的提取量，所得β‑葡聚糖的分子量较小，适于在化妆品和护肤品中应用。

Description

燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺
技术领域
本发明属于化合物分离纯化技术领域，具体涉及一种燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺。
背景技术
燕麦也称莜麦，是我国重要农作物之一，主要加工成燕麦片、燕麦粉等简易食品，在加工过程产生大量的燕麦麸皮仅为饲料使用，经济价值不高。燕麦中富含β-葡聚糖，燕麦中提取得到的β-葡聚糖具有抵抗皮肤老化、保护皮肤免受紫外线伤害、提高皮肤抵抗外界刺激的能力、促进成纤维细胞合成胶原蛋白的功效，近年来在化妆品领域得到广泛的研究和应用。根据不同的应用需求，通过不同工艺方法提取得到的β-葡聚糖的提取量、平均分子量、分子构型等都具有显著的差异。如申请号为201410633854.3的中国发明专利，公开了一种利用冻融法提取燕麦β-葡聚糖的方法，该方法通过将燕麦籽粒磨碎过筛，取麸皮，水浴搅拌提取；再离心保留上清液、冷冻解冻、去离子水和无水乙醇洗涤、加水复溶、重复冻融、洗涤、烘干粉粹的步骤，得到纯化的β-葡聚糖产品。该防范具有操作简单，无需使用酶制剂和有机溶剂，成本低的优点。但是上述工艺采用的是燕麦，并非燕麦麸皮，且通过上述工艺提取得到的β-葡聚糖分子量较大，且脂肪、淀粉等大分子物质去除不完全提取率不高，所得的β-葡聚糖适用于添加在食品、保健品中，但不适用于添加在护肤品、化妆品中。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，所得β-葡聚糖适于添加在化妆品和护肤品中。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1、粉碎的燕麦麸皮与水混合，加热至80℃，保温15-20min，降温至40-45℃后加入乙醇，升温至80℃，保温20-30min回收乙醇，得第一提取物；
步骤2、第一提取物中降温至60-65℃，加入α-淀粉酶，酶解后加入纤维素酶，酶解后加入蛋白酶，酶解后灭酶，离心后取上清液；
步骤3、上清液调节pH至7-7.5，使用超滤膜浓缩，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β-葡聚糖。
本发明的有益效果在于：本发明提供的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，以酶解和超滤技术为基础从燕麦麸中提取并分离纯化β-葡聚糖，该生产工艺酶解前处理工艺简单，相较于现有技术的多次加料除杂，再离心分离，能够显著减少分离纯化所需的时间，通过对酶添加种类和顺序的调整，配合超滤条件的优化，有效提升β-葡聚糖的提取量，且所得β-葡聚糖的分子量较小，适于在化妆品和护肤品中应用。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明提供一种燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1、粉碎的燕麦麸皮与水混合，加热至80℃，保温15-20min，降温至40-45℃后加入乙醇，升温至80℃，保温20-30min回收乙醇，得第一提取物；
步骤2、步骤1所得第一提取物中降温至60-65℃，加入α-淀粉酶，酶解后加入纤维素酶，酶解后加入蛋白酶，酶解后灭酶，离心后取上清液；
步骤3、步骤2所得上清液调节pH至7-7.5，使用超滤膜浓缩，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β-葡聚糖。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，以酶解和超滤技术为基础从燕麦麸中提取并分离纯化β-葡聚糖，该生产工艺酶解前处理工艺简单，相较于现有技术的多次加料除杂，再离心分离，能够显著减少制备所需的时间，通过对酶添加种类和顺序的调整，配合超滤条件的优化，有效提升β-葡聚糖的提取量，且所得β-葡聚糖的分子量较小，适于在化妆品和护肤品中应用。
进一步的，所述步骤1中粉碎的燕麦麸皮为60-80目。
进一步的，所述步骤1中燕麦麸皮和水的质量比为1：7。所述步骤1中燕麦麸皮和乙醇的质量比为1：3。
由上述描述可知，适当比例的水和乙醇会影响后续酶解的效果。
进一步的，所述步骤2中加入α-淀粉酶后酶解的时间为25-35min，pH为6-6.5，加入α-淀粉酶100U/g。
所述步骤2中加入纤维素酶后酶解的时间为40-50min，pH为5.5-6，温度为50-55℃，加入纤维素酶40U/g。
所述步骤2中蛋白酶为碱性蛋白酶，加入碱性蛋白酶后酶解的时间为30-40min，pH为7.5-8，温度为50-55℃。加入碱性蛋白酶150U/g。
进一步的，所述步骤3中超滤膜截留分子量为50000，超滤膜浓缩过程中的压力为0.18-0.2MPa，温度为45℃，流速40mL/s，浓缩5倍。
由上述描述可知，上述参数是经过单因素试验和正交试验后确定的最优组合。
实施例1：
燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，具体包括以下步骤：
步骤1、粉碎至80目的燕麦麸皮与水按质量比为1：7混合，加热至80℃，保温20min，加热和保温过程中不断搅拌，然后降温至45℃后加入乙醇，燕麦麸皮和乙醇的质量比为1：3，升温至80℃，保温25min回收乙醇，得第一提取物；
步骤2、步骤1所得第一提取物中降温至65℃，调节pH为6.5，加入α-淀粉酶100U/g，酶解35min后，调节pH为6，加入纤维素酶40U/g，55℃酶解40min后，调节pH为8，加入碱性蛋白酶150U/g，55℃酶解30min后加热灭酶，8000r/min离心后取上清液；
步骤3、步骤2所得上清液调节pH至7.5，使用截留分子量为50000的超滤膜浓缩，超滤膜浓缩过程中的压力为0.2MPa，温度为45℃，流速40mL/s，浓缩5倍，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β-葡聚糖。
实施例2：
燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，具体包括以下步骤：
步骤1、粉碎至60目的燕麦麸皮与水按质量比为1：7混合，加热至80℃，保温15min，加热和保温过程中不断搅拌，然后降温至40℃后加入乙醇，燕麦麸皮和乙醇的质量比为1：3，升温至80℃，保温30min回收乙醇，得第一提取物；
步骤2、步骤1所得第一提取物中降温至60℃，调节pH为6，加入α-淀粉酶100U/g，酶解25min后，调节pH为5.5，加入纤维素酶40U/g，50℃酶解50min后，调节pH为7.5，加入碱性蛋白酶150U/g，50℃酶解35min后加热灭酶，8000r/min离心后取上清液；
步骤3、步骤2所得上清液调节pH至7，使用截留分子量为50000的超滤膜浓缩，超滤膜浓缩过程中的压力为0.18MPa，温度为45℃，流速40mL/s，浓缩5倍，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β-葡聚糖。
实施例3：
燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，具体包括以下步骤：
步骤1、粉碎至70目的燕麦麸皮与水按质量比为1：7混合，加热至80℃，保温20min，加热和保温过程中不断搅拌，然后降温至45℃后加入乙醇，燕麦麸皮和乙醇的质量比为1：3，升温至80℃，保温20min回收乙醇，得第一提取物；
步骤2、步骤1所得第一提取物中降温至65℃，调节pH为6.5，加入α-淀粉酶100U/g，酶解30min后，调节pH为5.5，加入纤维素酶40U/g，53℃酶解45min后，调节pH为7.5，加入碱性蛋白酶150U/g，52℃酶解40min后加热灭酶，8000r/min离心后取上清液；
步骤3、步骤2所得上清液调节pH至7.2，使用截留分子量为50000的超滤膜浓缩，超滤膜浓缩过程中的压力为0.19MPa，温度为45℃，流速40mL/s，浓缩5倍，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β-葡聚糖。
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于步骤2不同，对比例1的步骤2为：
步骤2、步骤1所得第一提取物中降温至55℃，调节pH为6，加入纤维素酶40U/g，酶解40min后，调节pH为6.5，加入α-淀粉酶100U/g，65℃酶解35min后，调节pH为8，加入碱性蛋白酶150U/g，55℃酶解30min后加热灭酶，8000r/min离心后取上清液。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别在于步骤2不同，对比例2的步骤2为：
步骤2、步骤1所得第一提取物中降温至65℃，调节pH为6.5，加入α-淀粉酶200U/g，酶解105min后，加热灭酶，8000r/min离心后取上清液。
对比例3：
对比例3与实施例1的区别在于步骤1不同，对比例3的步骤1为：
步骤1、粉碎至80目的燕麦麸皮与乙醇按质量比为1：3混合，升温至80℃，保温25min回收乙醇，离心回收固体；在固体组分中按燕麦麸皮与水质量比为1：7混合，加热至80℃，保温20min，加热和保温过程中不断搅拌，得第一提取物。
对比例4：
对比例4与实施例1的区别在于步骤1不同，对比例4的步骤1为：
步骤1、粉碎至80目的燕麦麸皮与水按质量比为1：5混合，加热至80℃，保温20min，加热和保温过程中不断搅拌，然后降温至45℃后加入乙醇，燕麦麸皮和乙醇的质量比为1：5，升温至80℃，保温25min回收乙醇，得第一提取物。
实施例1-3和对比例1-4的方法分别提取3次，每次1kg的燕麦麸皮，得到的β-葡聚糖用高效凝胶色谱法测定提取量、平均分子量和平均分子半径，结果见表1。
表1
Figure BDA0002806992940000051
Figure BDA0002806992940000061
从表1中可以看出，酶解过程中酶添加顺序的改变，以及酶使用种类的改变会显著影响β-葡聚糖的提取量。
综上所述，本发明提供的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，以酶解和超滤技术为基础从燕麦麸中提取并分离纯化β-葡聚糖，该生产工艺酶解前处理工艺简单，相较于现有技术的多次加料除杂，再离心分离，能够显著减少制备所需的时间，通过对酶添加种类和顺序的调整，配合超滤条件的优化，有效提升β-葡聚糖的提取量，且所得β-葡聚糖的分子量较小，适于在化妆品和护肤品中应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、粉碎的燕麦麸皮与水混合，加热至80℃，保温15-20min，降温至40-45℃后加入乙醇，升温至80℃，保温20-30min回收乙醇，得第一提取物；
步骤2、第一提取物中降温至60-65℃，加入α-淀粉酶，酶解后加入纤维素酶，酶解后加入蛋白酶，酶解后灭酶，离心后取上清液；
步骤3、上清液调节pH至7-7.5，使用超滤膜浓缩，收集浓缩液、喷雾干燥，得到β-葡聚糖。
2.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤1中粉碎的燕麦麸皮为60-80目。
3.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤1中燕麦麸皮和水的质量比为1：7。
4.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤1中燕麦麸皮和乙醇的质量比为1：3。
5.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤2中加入α-淀粉酶后酶解的时间为25-35min，pH为6-6.5，加入α-淀粉酶100U/g。
6.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤2中加入纤维素酶后酶解的时间为40-50min，pH为5.5-6，温度为50-55℃，加入纤维素酶40U/g。
7.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤2中蛋白酶为碱性蛋白酶，加入碱性蛋白酶后酶解的时间为30-40min，pH为7.5-8，温度为50-55℃，加入碱性蛋白酶150U/g。
8.根据权利要求1所述的燕麦麸皮中分离纯化β-葡聚糖的生产工艺，其特征在于，所述步骤3中超滤膜截留分子量为50000，超滤膜浓缩过程中的压力为0.18-0.2MPa，温度为45℃，流速40mL/s，浓缩5倍。
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