CN112778438A - 一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，包括以下步骤：汽爆处理、酶解处理和提取茯苓多糖，其中，汽爆处理过程中将调整水分后的茯苓装入汽爆装置中，进行汽爆并收集物料，将所得物料进行粉碎、过筛，酶解处理过程中将上述汽爆茯苓粉与水混合，采用果胶酶、纤维素酶、植物水解酶和蛋白酶中的一种或多种进行酶解，最后将酶解后的茯苓按照固液比为1:30‑1:50混合采用热水回流方式进行提取，抽滤获得提取液，提取液浓缩后加入乙醇溶液，静置，离心，取沉淀洗涤，干燥，得茯苓多糖。利用汽爆结合酶解技术预处理茯苓后，可以大幅度提升茯苓多糖的提取率。

Description

一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法
技术领域
本发明涉及多糖的提取技术，具体涉及一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法。
背景技术
茯苓Poria cocos(Schw.)Wolf为多孔菌科真菌茯苓的干燥菌核，性平、味甘淡，具有健脾和胃、利水渗湿、宁心安神等多种功效，常用于治疗脾虚食少、心神不安、水肿尿少及便溏泄泻。其主要活性成分茯苓多糖含量高达84.2％，具有抗肿瘤、抗衰老、降血糖、调节机体免疫和减轻放化疗毒副反应等多种功能。研究表明，茯苓多糖的结构为含有少量β-1,6-葡聚糖支链的β-1,3-葡萄糖聚合体，其分子量高、难溶于水的特性使得茯苓多糖的生物活性大大降低。研究表明，常采用水提醇沉法制备茯苓多糖，该法虽简单易行，但耗时较长，提取率最高只有0.758％。因此，采用合适的方法预处理茯苓，从而提高其多糖提取率势在必行。
汽爆技术主要是利用物料在瞬间由高温、高压突然降到常温、常压，原料内部的水分突然汽化，气体突然膨胀，发生喷爆，产生爆破效果。汽爆预处理能够使物料组织呈海绵状，体积增大，一些结构组织如纤维束等被破坏，内含物暴露，有利于目的物的溶出。目前该技术主要应用在制浆造纸业、废纸回收、木质纤维原料生物转化的预处理等方面，而在中药材提取中还未涉及。酶解技术是近年来发展起来的新型的破壁提取方法，利用酶解技术降低茯苓多糖分子量，提高其水溶性，有利于增强其生物活性。因此，汽爆结合酶解技术预处理茯苓，对提高其多糖得率具有重要意义。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺点与不足，提供一种汽爆及酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法。
根据本发明实施例的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，包括以下步骤：
S1、汽爆处理：将调整水分后的茯苓装入汽爆装置中，在汽爆温度为120-190℃、汽爆压力为0-2MPa、汽爆时间为0-120s条件下完成汽爆并收集物料，将所得物料进行粉碎，过40-100目筛；
S2、酶解处理：将上述汽爆茯苓粉与水混合，采用果胶酶、纤维素酶、植物水解酶和蛋白酶中的一种或多种进行酶解，酶解温度为50-80℃，酶解pH值为4-9，酶添加量为0.1％-2％，固液比为1:5-1:40，酶解时间为15-120min；
S3、提取茯苓多糖：将酶解后的茯苓按照固液比为1:30-1:50混合，在50-90℃的提取温度下进行热水回流提取，提取时间为30-150min，抽滤获得提取液，提取液浓缩后加入乙醇溶液，静置，离心，取沉淀洗涤，干燥，得茯苓多糖。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S1中，汽爆温度为150-180℃；和/或，
汽爆压力为1-2MPa；和/或，
汽爆时间为80-120s；和/或，
粉碎后的物料过50-70目筛。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S1中，汽爆温度为170℃；和/或，
汽爆压力为2MPa；和/或，
汽爆时间为120s；和/或，
粉碎后的物料过60目筛。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用植物水解酶进行酶解，酶解温度为53℃；酶解pH值为4.5-5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用果胶酶进行酶解，酶解温度为50℃，酶解pH值为4.5-5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用纤维素酶进行酶解，酶解温度为55℃，酶解pH值为4.5-5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用蛋白酶进行酶解，酶解温度为70℃，酶解pH值为8.5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，酶添加量为2％，酶解固液比为1：30，酶解时间为90min。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S3中，提取固液比为1:50，提取温度60℃，提取时间为120min；热水回流酶解次数为3次。
有益效果，根据本发明实施例的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，利用汽爆结合酶解技术预处理茯苓，利用汽爆结合酶解技术处理茯苓后，茯苓多糖的提取率从0.065％显著提高到1.726％，远高于现有技术达到的提取率0.758％，同时该技术在茯苓多糖提取方面的应用，拓宽了汽爆技术的涉及领域，在技术开发应用方面具有广泛的前景。
附图说明
图1为根据本发明实施例的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法的流程图；
图2为汽爆处理对茯苓多糖提取率的影响；
图3为不同酶处理对茯苓多糖提取率的影响；
图4为植物水解酶处理对茯苓多糖提取率的影响；
图5为汽爆结合酶解预处理茯苓后多糖的水提工艺的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面参照附图1-5描述根据本发明实施例的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，包括以下步骤：
S1、汽爆处理：将调整水分后的茯苓装入汽爆装置中，在汽爆温度为120-190℃、汽爆压力为0-2MPa、汽爆时间为0-120s条件下完成汽爆并收集物料，将所得物料进行粉碎，过40-100目筛；
S2、酶解处理：将上述汽爆茯苓粉与水混合，采用果胶酶、纤维素酶、植物水解酶和蛋白酶中的一种或多种进行酶解，酶解温度为50-80℃，酶解pH值为4-9，酶添加量为0.1％-2％，固液比为1:5-1:40，酶解时间为15-120min；
S3、提取茯苓多糖：将酶解后的茯苓按照固液比为1:30-1:50混合，在50-90℃的提取温度下进行热水回流提取，提取时间为30-150min，抽滤获得提取液，提取液浓缩后加入乙醇溶液，静置，离心，取沉淀洗涤，干燥，得茯苓多糖。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S1中，汽爆温度为150-180℃；和/或，
汽爆压力为1-2MPa；和/或，
汽爆时间为80-120s；和/或，
粉碎后的物料过50-70目筛。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S1中，汽爆温度为170℃；和/或，
汽爆压力为2MPa；和/或，
汽爆时间为120s；和/或，
粉碎后的物料过60目筛。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用植物水解酶进行酶解，酶解温度为53℃；酶解pH值为4.5-5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用果胶酶进行酶解，酶解温度为50℃，酶解pH值为4.5-5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用纤维素酶进行酶解，酶解温度为55℃，酶解pH值为4.5-5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，采用蛋白酶进行酶解，酶解温度为70℃，酶解pH值为8.5。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S2中，酶添加量为2％，酶解固液比为1：30，酶解时间为90min。
根据本发明的一些具体实施例，所述步骤S3中，提取固液比为1:50，提取温度60℃，提取时间为120min；热水回流酶解次数为3次。
下面结合具体实施例描述根据本发明实施例的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，首先来看汽爆处理对茯苓多糖提取率的影响。
将调整水分后的茯苓装入汽爆装置中，按照具体实施案例1-4进行汽爆。将汽爆后的茯苓磨粉，过60目筛后，加入料液比1:30的蒸馏水，置于80℃提取温度下保温提取3h；提取液过滤后，水浴蒸发浓缩至10mL，将滤液转至50ml离心管中，加4倍体积无水乙醇，振荡摇匀，冷藏过夜；4000r/min，离心20min，弃去上清液得沉淀；向沉淀加入40mL蒸馏水充分溶解；取复溶液，采用苯酚-硫酸法于490nm波长处测定吸光度，由吸光度计算出提取液中茯苓多糖含量。
具体实施案例 汽爆压力/MPa 汽爆时间/s
对比案例 0 0
实施案例1 0.5 60
实施案例2 2.0 60
实施案例3 1.5 10
实施案例4 1.5 120
对上述实施例所述的汽爆处理对茯苓多糖提取率的影响的研究结果如下：
如图2所示，汽爆茯苓多糖提取率都较未汽爆对照组要高，且随着汽爆压力增大和汽爆时间延长可以显著提高茯苓多糖提取率。
接着对比不同酶处理对茯苓多糖提取率的影响，称取茯苓粉2g，按照具体实施案例5-8进行酶解。酶解结束后加入蒸馏水至料液比1:30，然后升温于80℃，保温提取3h；提取液过滤后，水浴蒸发浓缩至10mL，将滤液转至50mL离心管中，加4倍体积无水乙醇，振荡摇匀，冷藏过夜；4000r/min，离心20min，弃去上清液得沉淀；向沉淀加入40mL蒸馏水充分溶解；取复溶液，采用苯酚-硫酸法于490nm波长处测定吸光度，由吸光度计算出提取液中茯苓多糖含量。
Figure BDA0002917128190000061
Figure BDA0002917128190000071
对上述实施例所述的不同酶处理对茯苓多糖提取率的影响的研究结果如下：
如图3所示，在试验中加入4种酶进行试验后发现纤维素酶对应的试验组提取率与对照组基本相当，果胶酶、植物水解酶和蛋白酶对应试验组提取率比对照组高，判定果胶酶、植物水解酶和蛋白酶对茯苓多糖提取均具有积极作用。这可能是因为茯苓的网状结构主要并不是由纤维素组成，而是包含果胶、蛋白等多种不同的物质。其中，植物水解酶酶解预处理对茯苓多糖的提取有显著的正面作用，植物水解酶酶解预处理组茯苓多糖的得率较空白对照组提升63.23％。
接着对比植物水解酶处理对茯苓多糖提取率的影响，植物水解酶处理对茯苓多糖提取率的影响包括如下步骤：
(1)将茯苓磨粉后，过60目筛；
(2)称取2g粉碎样品，按照具体实施案例9～14进行酶解；
(3)酶解结束后，向茯苓样品加入蒸馏水至料液比1:40，然后升温置于80℃提取温度下保温提取90min；提取液过滤后，水浴蒸发浓缩至10mL，将滤液转至50ml离心管中，加4倍体积无水乙醇，振荡摇匀，冷藏过夜；4000r/min，离心20min，弃去上清液得沉淀；向沉淀加入25mL蒸馏水充分溶解；取复溶液，采用苯酚-硫酸法于490nm波长处测定吸光度，由吸光度计算出提取液中茯苓多糖含量。
Figure BDA0002917128190000072
Figure BDA0002917128190000081
对上述实施例所述的酶解处理对茯苓多糖提取率的影响的研究结果如下：
如图4所示，随着酶添加量的增加，多糖的提取率从0.015％逐渐增加0.180％，多糖提取率与酶的添加量成正比；随着酶解固液比的增加，多糖提取率从0.098％增加到0.84％；酶解时间为90min时茯苓多糖提取率最高为0.193％。通过上述实施案例可得出结论，采用植物水解酶提取茯苓多糖，能明显提高茯苓多糖的得率。
最后对比汽爆结合酶解预处理茯苓后多糖的水提工艺研究，称取汽爆最优条件下处理后的茯苓粉2g，在最优酶解条件酶解后，按照具体实施案例15～22进行热水浸提。提取液过滤后，水浴蒸发浓缩至10mL，将滤液转至50ml离心管中，加4倍体积无水乙醇，振荡摇匀，冷藏过夜；4000r/min，离心20min，弃去上清液得沉淀；向沉淀加入25mL蒸馏水充分溶解；取复溶液，采用苯酚-硫酸法于490nm波长处测定吸光度，由吸光度计算出提取液中茯苓多糖含量。
Figure BDA0002917128190000082
Figure BDA0002917128190000091
对上述实施例所述的汽爆结合酶解预处理茯苓后多糖的水提工艺的研究结果如下：
如图5所示，当固液比为1:50时，茯苓多糖提取率最高为0.671％；水提温度为60℃时，茯苓多糖提取率最高为1.243％；水提时间为120min时，茯苓多糖提取率最高为1.726％；水提次数为3次时茯苓多糖提取率达到1.038％。由此可见，水提工艺条件不同，茯苓多糖的得率也有所不同。
由此，根据本发明实施例的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，利用汽爆结合酶解技术预处理茯苓，利用汽爆结合酶解技术处理茯苓后，茯苓多糖的提取率从0.065％显著提高到1.726％，远高于现有技术达到的提取率0.758％，同时该技术在茯苓多糖提取方面的应用，拓宽了汽爆技术的涉及领域，在技术开发应用方面具有广泛的前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、汽爆处理：将调整水分后的茯苓装入汽爆装置中，在汽爆温度为120-190℃、汽爆压力为0-2MPa、汽爆时间为0-120s条件下完成汽爆并收集物料，将所得物料进行粉碎，过40-100目筛；
S2、酶解处理：将上述汽爆茯苓粉与水混合，采用果胶酶、纤维素酶、植物水解酶和蛋白酶中的一种或多种进行酶解，酶解温度为50-80℃，酶解pH值为4-9，酶添加量为0.1％-2％，固液比为1:5-1:40，酶解时间为15-120min；
S3、提取茯苓多糖：将酶解后的茯苓按照固液比为1:30-1:50混合，在50-90℃的提取温度下进行热水回流提取，提取时间为30-150min，抽滤获得提取液，提取液浓缩后加入乙醇溶液，静置，离心，取沉淀洗涤，干燥，得茯苓多糖。
2.根据权利要求1所述的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S1中，汽爆温度为150-180℃；和/或，
汽爆压力为1-2MPa；和/或，
汽爆时间为80-120s；和/或，
粉碎后的物料过50-70目筛。
3.根据权利要求2所述的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S1中，汽爆温度为170℃；和/或，
汽爆压力为2MPa；和/或，
汽爆时间为120s；和/或，
粉碎后的物料过60目筛。
4.根据权利要求1所述的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用植物水解酶进行酶解，酶解温度为53℃；酶解pH值为4.5-5。
5.根据权利要求1所述的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用果胶酶进行酶解，酶解温度为50℃，酶解pH值为4.5-5。
6.根据权利要求1所述的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用纤维素酶进行酶解，酶解温度为55℃，酶解pH值为4.5-5。
7.根据权利要求1所述的利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用蛋白酶进行酶解，酶解温度为70℃，酶解pH值为8.5。
8.根据权利要求1所述的一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S2中，酶添加量为2％，酶解固液比为1：30，酶解时间为90min。
9.根据权利要求1所述的一种利用汽爆和酶解技术提高茯苓多糖提取率的方法，其特征在于：所述步骤S3中，提取固液比为1:50，提取温度60℃，提取时间为120min；热水回流酶解次数为3次。
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