CN113121719A - 一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺 - Google Patents

一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于葡聚糖技术领域，尤其是涉及一种酵母‑β‑葡聚糖的提取工艺，包括：将普通酵母细胞壁加入至蒸馏水中搅拌均匀形成悬浊液，然后将氯化钠胶液缓慢加入并恒温搅拌2‑5h，密封蒸煮2‑4h，保温1‑2h，得到预制悬浊液；将氧化钙缓慢加入至预制悬浊液中，恒温搅拌均匀，得到碱化悬浊液；调节碱化悬浊液至pH为10‑11，并稀释10倍后得到稀释液，加入分散剂和蛋白酶，然后加入电解装置内进行微电流恒温酶解2‑4h，连续离心恒温过滤，得到沉淀物；将沉淀物加入丙酮水溶液中，超声反应2‑4h，过滤后冷却喷雾干燥得到酵母葡聚糖粉末。本发明以酵母细胞壁作为生产原料，利用盐溶液配合蒸煮实现细胞壁的失活，并形成细胞壁缝隙，将酵母葡聚糖完全释放。

Description

一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺
技术领域
本发明属于葡聚糖技术领域，尤其是涉及一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺。
背景技术
酵母β-葡聚糖因其独特的理化特性和生物活性(如伤口愈合，抗肿瘤，免疫增强作用)而受到广泛研究。酵母β-葡聚糖属于β-葡聚糖，其结构包括两个不同的大分子成分，这些成分由连续(1→3)连接的β-d-吡喃葡萄糖基残基组成，并具有少量(1→6)连接的分支。以及具有连续(1→6)链接和(1→3)分支的次要组件。由于其无毒和可生物降解性，在食品和生物医学领域受到了极大的关注。另外，酵母β-d-葡聚糖由于其良好的保水性，保温性，成膜性和无刺激性而被广泛用作食品工业中的增稠剂，乳化稳定剂和脂肪代用品。
目前国内提取β-D-葡聚糖方法主要采用酸法、碱法、酸碱结合，缺点是产品纯度不高，且酸碱提取条件比较剧烈，易污染环境。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺，以酵母细胞壁作为生产原料，利用盐溶液配合蒸煮实现细胞壁的失活，并形成细胞壁缝隙，将酵母葡聚糖完全释放。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺，包括如下步骤：
步骤1，将普通酵母细胞壁加入至蒸馏水中搅拌均匀形成悬浊液，然后将氯化钠胶液缓慢加入并恒温搅拌2-5h，密封蒸煮2-4h，保温1-2h，得到预制悬浊液；
步骤2，将氧化钙缓慢加入至预制悬浊液中，恒温搅拌均匀，得到碱化悬浊液；
步骤3，调节碱化悬浊液至pH为10-11，并稀释10倍后得到稀释液，加入分散剂和蛋白酶，然后加入电解装置内进行微电流恒温酶解2-4h，连续离心恒温过滤，得到沉淀物；
步骤4，将沉淀物加入丙酮水溶液中，超声反应2-4h，过滤后冷却喷雾干燥得到酵母葡聚糖粉末。
所述步骤1中的普通酵母细胞壁在蒸馏水中的浓度为20-50g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min，所述氯化钠胶液为氯化钠乙醇液，且氯化钠胶液中的氯化钠浓度为10-40g/L，所述预制悬浊液中的氯化钠浓度为5-9g/L，所述氯化钠胶液的加入速度为2-5mL/min，恒温搅拌的速度为1000-2000r/min，温度为80-90℃，所述密封蒸煮的温度为100-110℃，保温的温度为100-105℃；氯化钠胶液为氯化钠乙醇液，氯化钠微溶于乙醇，并呈现细微颗粒的胶体状，在缓慢加入过程中，预制悬浊液中的盐含量不断上升，直至造成细胞壁失水失活，同时密封蒸煮形成高温蒸煮体系，形成表面熟化，从而达到细胞壁的完全失活；此处盐水的浓度和蒸煮温度形成双体系的细胞失活体系，酵母细胞壁完全失活，并将酵母细胞壁内物质完全释放出来，达到最大限度的酵母葡聚糖等物质的释放。
所述步骤2中的氧化钙加入速度为1-3g/min，且氧化钙的加入量是碱性悬浊液的1-1.5g/L，温度为90-100℃，恒温搅拌的速度为1000-1500min，温度为70-80℃；氧化钙本身属于生石灰，在加入过程中与水形成反应，转化为氢氧化钙，并释放出大量的热量，然后将酵母细胞壁再次熟化，将酵母细胞深处进一步熟化，确保酵母细胞壁内的酵母葡聚糖完全释放；进一步的，氢氧化钙本身属于强碱性材料，其pH达到12以上，形成碱提效果。
所述步骤3利用氯化氢调节pH，所述分散剂采用甲基纤维素，且甲基纤维素在稀释液中的浓度为0.1-0.5g/L，所述蛋白酶在稀释液中的浓度为1-6g/L，所述微电流恒温酶解的电流为1-10mA，温度为25-35℃；所述恒温过滤的温度为50-70℃，恒温过滤为趁热过滤，温度不低于50℃，且次数不少于3次；控制碱化的pH，促使分散剂处于稳定状态，同时利用稀释的方式减少蛋白酶受到盐浓度的影响，利用微电流配合蛋白酶相结合的方式，形成协同酶解效果，进一步的，电解装置内的稀释液中含有氯化钠和氢氧化钠，具有良好的导电性，配合电流电压的作用形成活性基团，基于电流极小，产生的活性基团，并刺激蛋白酶的活性基团，有效的提升了酶解反应的进行，同时负离子对沉淀物内的活性酶解基团起到促进作用；在连续离心过程中，甲基纤维素在该温度下形成凝胶状，离心后的分离能够实现半固态分离，防止沉淀的振荡，提升沉淀的洁净度。
所述步骤4中的沉淀物在丙酮水溶液的浓度为20-40g/L，其中丙酮水溶液中丙酮的体积占比为50-70％，超声反应的超声温度为10-20℃，超声频率为40-90kHz，冷冻干燥包括-70℃预冷冻22h，-60℃冷冻干燥6-10h；采用超声反应能够产生高频振动，将不溶物内部杂质分离，有效的提升杂质去除率。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明以酵母细胞壁作为生产原料，利用盐溶液配合蒸煮实现细胞壁的失活，并形成细胞壁缝隙，将酵母葡聚糖完全释放。
2.本发明利用氧化钙作为碱化剂与放热剂，形成酵母细胞壁的二次熟化，进一步释放内部酵母葡聚糖，基于两次的熟化效果，大大提升了酵母葡聚糖的提取量。
3.本发明利用氯化钠的盐溶液和电解装置的协同作用释放微量的活性离子，该离子促使蛋白酶的活性基团，达到良好的酶解效果，同时微量的活性离子并不能到达降解酵母葡聚糖的效果。
4.本发明采用超声反应的方式促使沉淀物形成高频振动分散，同时促使沉淀物中的杂质快速溶解，减少了杂质的残留。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺，包括如下步骤：
步骤1，将普通酵母细胞壁加入至蒸馏水中搅拌均匀形成悬浊液，然后将氯化钠胶液缓慢加入并恒温搅拌2h，密封蒸煮2h，保温1h，得到预制悬浊液；
步骤2，将氧化钙缓慢加入至预制悬浊液中，恒温搅拌均匀，得到碱化悬浊液；
步骤3，调节碱化悬浊液至pH为10，并稀释10倍后得到稀释液，加入分散剂和蛋白酶，然后加入电解装置内进行微电流恒温酶解2h，连续离心恒温过滤，得到沉淀物；
步骤4，将沉淀物加入丙酮水溶液中，超声反应2h，过滤后冷却喷雾干燥得到酵母葡聚糖粉末。
所述步骤1中的普通酵母细胞壁在蒸馏水中的浓度为20g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min，所述氯化钠胶液为氯化钠乙醇液，且氯化钠胶液中的氯化钠浓度为10g/L，所述预制悬浊液中的氯化钠浓度为5g/L，所述氯化钠胶液的加入速度为2mL/min，恒温搅拌的速度为1000r/min，温度为80℃，所述密封蒸煮的温度为100℃，保温的温度为100℃；
所述步骤2中的氧化钙加入速度为1g/min，且氧化钙的加入量是碱性悬浊液的1g/L，温度为90℃，恒温搅拌的速度为1000min，温度为70℃；
所述步骤3利用氯化氢调节pH，所述分散剂采用甲基纤维素，且甲基纤维素在稀释液中的浓度为0.1g/L，所述蛋白酶在稀释液中的浓度为1g/L，所述微电流恒温酶解的电流为1mA，温度为25℃；所述恒温过滤的温度为50℃，恒温过滤为趁热过滤，温度为0℃，且次数为3次；
所述步骤4中的沉淀物在丙酮水溶液的浓度为20g/L，其中丙酮水溶液中丙酮的体积占比为50％，超声反应的超声温度为10℃，超声频率为40kHz，冷冻干燥包括-70℃预冷冻22h，-60℃冷冻干燥6h。
实施例2
一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺，包括如下步骤：
步骤1，将普通酵母细胞壁加入至蒸馏水中搅拌均匀形成悬浊液，然后将氯化钠胶液缓慢加入并恒温搅拌5h，密封蒸煮4h，保温2h，得到预制悬浊液；
步骤2，将氧化钙缓慢加入至预制悬浊液中，恒温搅拌均匀，得到碱化悬浊液；
步骤3，调节碱化悬浊液至pH为11，并稀释10倍后得到稀释液，加入分散剂和蛋白酶，然后加入电解装置内进行微电流恒温酶解4h，连续离心恒温过滤，得到沉淀物；
步骤4，将沉淀物加入丙酮水溶液中，超声反应4h，过滤后冷却喷雾干燥得到酵母葡聚糖粉末。
所述步骤1中的普通酵母细胞壁在蒸馏水中的浓度为50g/L，搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min，所述氯化钠胶液为氯化钠乙醇液，且氯化钠胶液中的氯化钠浓度为40g/L，所述预制悬浊液中的氯化钠浓度为9g/L，所述氯化钠胶液的加入速度为5mL/min，恒温搅拌的速度为2000r/min，温度为90℃，所述密封蒸煮的温度为110℃，保温的温度为105℃；
所述步骤2中的氧化钙加入速度为3g/min，且氧化钙的加入量是碱性悬浊液的1.5g/L，温度为100℃，恒温搅拌的速度为1500min，温度为80℃；
所述步骤3利用氯化氢调节pH，所述分散剂采用甲基纤维素，且甲基纤维素在稀释液中的浓度为0.5g/L，所述蛋白酶在稀释液中的浓度为1-6g/L，所述微电流恒温酶解的电流为10mA，温度为35℃；所述恒温过滤的温度为50-70℃，恒温过滤为趁热过滤，温度为55℃，且次数为4次；
所述步骤4中的沉淀物在丙酮水溶液的浓度为40g/L，其中丙酮水溶液中丙酮的体积占比为70％，超声反应的超声温度为20℃，超声频率为90kHz，冷冻干燥包括-70℃预冷冻22h，-60℃冷冻干燥10h。
实施例3
一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺，包括如下步骤：
步骤1，将普通酵母细胞壁加入至蒸馏水中搅拌均匀形成悬浊液，然后将氯化钠胶液缓慢加入并恒温搅拌4h，密封蒸煮3h，保温2h，得到预制悬浊液；
步骤2，将氧化钙缓慢加入至预制悬浊液中，恒温搅拌均匀，得到碱化悬浊液；
步骤3，调节碱化悬浊液至pH为11，并稀释10倍后得到稀释液，加入分散剂和蛋白酶，然后加入电解装置内进行微电流恒温酶解3h，连续离心恒温过滤，得到沉淀物；
步骤4，将沉淀物加入丙酮水溶液中，超声反应3h，过滤后冷却喷雾干燥得到酵母葡聚糖粉末。
所述步骤1中的普通酵母细胞壁在蒸馏水中的浓度为40g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min，所述氯化钠胶液为氯化钠乙醇液，且氯化钠胶液中的氯化钠浓度为30g/L，所述预制悬浊液中的氯化钠浓度为7g/L，所述氯化钠胶液的加入速度为4mL/min，恒温搅拌的速度为1500r/min，温度为85℃，所述密封蒸煮的温度为105℃，保温的温度为103℃；
所述步骤2中的氧化钙加入速度为2g/min，且氧化钙的加入量是碱性悬浊液的1.4g/L，温度为95℃，恒温搅拌的速度为1300min，温度为75℃；
所述步骤3利用氯化氢调节pH，所述分散剂采用甲基纤维素，且甲基纤维素在稀释液中的浓度为0.4g/L，所述蛋白酶在稀释液中的浓度为5g/L，所述微电流恒温酶解的电流为7mA，温度为30℃；所述恒温过滤的温度为60℃，恒温过滤为趁热过滤，温度为60℃，且次数为7次；
所述步骤4中的沉淀物在丙酮水溶液的浓度为30g/L，其中丙酮水溶液中丙酮的体积占比为60％，超声反应的超声温度为15℃，超声频率为70kHz，冷冻干燥包括-70℃预冷冻22h，-60℃冷冻干燥8h。
性能检测
实施例1 实施例2 实施例3
品相 淡黄色粉末 淡黄色粉末 淡黄色粉末
葡聚糖含量 84％ 87％ 85％
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明以酵母细胞壁作为生产原料，利用盐溶液配合蒸煮实现细胞壁的失活，并形成细胞壁缝隙，将酵母葡聚糖完全释放。
2.本发明利用氧化钙作为碱化剂与放热剂，形成酵母细胞壁的二次熟化，进一步释放内部酵母葡聚糖，基于两次的熟化效果，大大提升了酵母葡聚糖的提取量。
3.本发明利用氯化钠的盐溶液和电解装置的协同作用释放微量的活性离子，该离子促使蛋白酶的活性基团，达到良好的酶解效果，同时微量的活性离子并不能到达降解酵母葡聚糖的效果。
4.本发明采用超声反应的方式促使沉淀物形成高频振动分散，同时促使沉淀物中的杂质快速溶解，减少了杂质的残留。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种酵母-β-葡聚糖的提取工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，将普通酵母细胞壁加入至蒸馏水中搅拌均匀形成悬浊液，然后将氯化钠胶液缓慢加入并恒温搅拌2-5h，密封蒸煮2-4h，保温1-2h，得到预制悬浊液；
步骤2，将氧化钙缓慢加入至预制悬浊液中，恒温搅拌均匀，得到碱化悬浊液；
步骤3，调节碱化悬浊液至pH为10-11，并稀释10倍后得到稀释液，加入分散剂和蛋白酶，然后加入电解装置内进行微电流恒温酶解2-4h，连续离心恒温过滤，得到沉淀物；
步骤4，将沉淀物加入丙酮水溶液中，超声反应2-4h，过滤后冷却喷雾干燥得到酵母葡聚糖粉末。
2.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤1中的普通酵母细胞壁在蒸馏水中的浓度为20-50g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min。
3.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤1中的氯化钠胶液为氯化钠乙醇液，且氯化钠胶液中的氯化钠浓度为10-40g/L，所述预制悬浊液中的氯化钠浓度为5-9g/L，所述氯化钠胶液的加入速度为2-5mL/min，恒温搅拌的速度为1000-2000r/min，温度为80-90℃。
4.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤1中的密封蒸煮的温度为100-110℃，保温的温度为100-105℃。
5.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤2中的氧化钙加入速度为1-3g/min，且氧化钙的加入量是碱性悬浊液的1-1.5g/L，温度为90-100℃，恒温搅拌的速度为1000-1500min，温度为70-80℃。
6.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤3利用氯化氢调节pH，所述分散剂采用甲基纤维素，且甲基纤维素在稀释液中的浓度为0.1-0.5g/L，所述蛋白酶在稀释液中的浓度为1-6g/L。
7.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤3中的微电流恒温酶解的电流为1-10mA，温度为25-35℃；所述恒温过滤的温度为50-70℃，恒温过滤为趁热过滤，温度不低于50℃，且次数不少于3次。
8.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤4中的沉淀物在丙酮水溶液的浓度为20-40g/L，其中丙酮水溶液中丙酮的体积占比为50-70％。
9.根据权利要求1所述的酵母葡聚糖的提取工艺，其特征在于：所述步骤4中的超声反应的超声温度为10-20℃，超声频率为40-90kHz，冷冻干燥包括-70℃预冷冻22h，-60℃冷冻干燥6-10h。
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