CN114163544A - 超声辅助tpp体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提取工艺技术领域，具体涉及超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，将大蒜进行预处理制成大蒜浆，将大蒜浆置于TPP体系中，在10‑90℃下，进行超声提取10‑130min，离心分层，得到上层有机相、中间相蛋白质、下层水相，分别提取上层有机相中的大蒜辣素和下层水相中的大蒜多糖。与现有技术相比，本发明提取条件温和，操作简便高效，采用聚乙二醇为有机相/硫酸铵为盐相的TPP体系，在超声波辅助下，使大蒜辣素、蛋白质和大蒜多糖在有机相、中心相和水相中进行选择性分离，实现同步提取大蒜中的大蒜辣素和大蒜多糖，提高资源利用率，降低了提取成本，与其他提取方法相比具有明显的优势。
Description
技术领域
本发明涉及提取工艺技术领域，具体涉及超声辅助三相分配(TPP)体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法。
背景技术
大蒜是百合科葱属植物蒜(Allium SatiuumL.)的地下鳞茎，性温，味辛。其富含大蒜辣素、多糖、蒜氨酸、蒜酶等多种活性成分，大蒜辣素(Allicin)学名为二烯丙基硫代亚磺酸酯(diallyl thiosulfinate)，是从大蒜鳞茎中提取的一种有机硫化合物，同时也存在于洋葱和其他百合科植物中。完整大蒜中并没有大蒜辣素，只含有蒜氨酸(alliin)。当大蒜被切开或捣碎后，大蒜中的内源酶即蒜酶(Alliinase，EC4.4.1.4)被激活，催化蒜氨酸分解合成为大蒜辣素。大蒜辣素具有多种生理功能，如抗病原微生物、抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血脂、降血糖、抗血小板聚集、护肝等。目前，大蒜辣素被广泛应用于食品和医药等领域。蒜酶对大蒜辣素的形成起着至关重要的作用。大蒜多糖是类菊粉左旋糖，一种由果糖(97％)和葡萄糖(约3％)组成的6-位有支链的菊糖型β-D-果聚糖。其聚合度(dp)平均为15，分子量为3500Da，范围为2000至6000Da，属于低聚果糖(Fructooliosaccharide，FOS)。FOS被FDA认定为安全级的功能性甜味剂，也是符合益生元标准(即双歧杆菌促生素)的典型双歧因子，具有双向调节肠内菌群、降血脂、保护肝脏、促进维生素合成、促进Ca、Mg、Fe等矿物质吸收、防止肥胖和美容作用，是近10年来国际市场上广泛应用的功能性食品配料，被誉为集“营养、保健、疗效”三者于一体的21世纪健康新糖源。
目前，国内外研究大多集中于大蒜中大蒜辣素或多糖的单一成分的提取工艺研究，且存在提取溶剂使用量大、对人体和环境有害，耗时长、能耗高等问题，鲜有同步提取两种活性成分工艺的研究。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法。
超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，关键在于：将大蒜进行预处理制成大蒜浆，将大蒜浆置于TPP体系中，在10-90℃下，进行超声提取10-130min，离心分层，得到上层有机相、中间相蛋白质、下层水相，分别提取上层有机相中的大蒜辣素和下层水相中的大蒜多糖；其中，TPP体系为质量比为(0.6-1.1)：(0.8-1.7)的硫酸铵和聚乙二醇。
优选的，所述大蒜预处理具体为：取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于30-60℃水浴中，保温酶解10分钟。
优选的，所述大蒜浆与TPP体系的质量体积比为(1-5)g：(5-25)ml。
优选的，所述大蒜浆与TPP体系的质量体积比为(3-5)g：(15-25)ml。
优选的，所述超声波固定频率为40-60KHz。
优选的，所述超声波固定频率为40-50KHz。
优选的，超声温度为20-60℃。
优选的，超声提取时间为10-60min。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，提取条件温和，操作简便高效，采用聚乙二醇为有机相/硫酸铵为盐相的TPP体系，在超声波辅助下，使大蒜辣素、蛋白质和大蒜多糖在有机相、中心相和水相中进行选择性分离，实现同步提取大蒜中的大蒜辣素和大蒜多糖，不仅提高资源利用率，而且降低了大蒜的提取成本，且具有良好的社会效益和经济价值，与其他提取方法相比具有明显的优势，此外，还可将三相分配体系与酶预处理/酶辅助、高压均质预处理、微波辅助等辅助工艺相结合，提高TPP法的效率，发展更方便、快捷、环保的三相分配体系，为大蒜的深度开发和应用提供理论依据。
附图说明
图1为大蒜辣素稳定性实验结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行具体描述，在此指出以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。除特殊说明外，本发明所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比，所述浓度为质量百分比浓度。
实施例1超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干，捣碎成浆，置30-60℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，实际操作时，水浴温度可以选择30℃、40℃、50℃、60℃；将大蒜浆置于TPP体系中，TPP体系为质量比为(0.6-1.1)：(0.8-1.7)的硫酸铵和聚乙二醇，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为(1-5)g：(5-25)ml，优选的，大蒜浆与TPP体系的质量体积比为(3-5)g：(15-25)ml；在10-90℃下，进行超声提取10-130min，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，实际操作时，超声提取温度可以选择10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃；超声波固定频率可以选择40KHz、45KHz、50KHz、55KHz、60KHz；超声提取时间可以选择10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min。
实施例2
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于30℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，将大蒜浆置于质量比为0.6:0.8的硫酸铵和聚乙二醇的TPP体系中，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为1g：10ml，在10℃下，选择超声波固定频率40KHz，提取10min后，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，中间层为蛋白质。
实施例3
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于60℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，将大蒜浆置于质量比为0.6:1.7的硫酸铵和聚乙二醇的TPP体系中，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为3g：20ml，在90℃下，选择超声波固定频率60KHz，提取130min后，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，中间层为蛋白质。
实施例4
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于40℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，将大蒜浆置于质量比为1：1.35的硫酸铵和聚乙二醇的TPP体系中，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为5g:25ml，在30℃下，选择超声波固定频率45KHz，提取50min后，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，中间层为蛋白质。
实施例5
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于40℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，将大蒜浆置于质量比为1.1:0.8的硫酸铵和聚乙二醇的TPP体系中，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为5g:25ml，在40℃下，选择超声波固定频率45KHz，提取70min后，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，中间层为蛋白质。
实施例6
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于40℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，将大蒜浆置于质量比为1.1:1.7的硫酸铵和聚乙二醇的TPP体系中，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为5g：25ml，在60℃下，选择超声波固定频率45KHz，提取90min后，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，中间层为蛋白质。
实施例7
取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于40℃水浴中，保温酶解10分钟，制得大蒜浆，将大蒜浆置于质量比为0.8:1.5的硫酸铵和聚乙二醇的TPP体系中，实际操作时，大蒜浆与TPP体系的质量体积比可以为5g：25ml，在70℃下，选择超声波固定频率45KHz，提取110min后，离心分层，得到上层有机相、中间相、下层水相，大蒜辣素和大蒜多糖分别溶解于上层有机相和下层水相中，中间层为蛋白质。
以实施例4为例，分别考察本发明的大蒜辣素和多糖的提取量及大蒜辣素稳定性：
大蒜辣素提取量的测定：采用紫外分光光度法测定大蒜辣素提取量，测试结果如表1所示。取5mL用Hepes缓冲液配制的10mmol/L半胱氨酸溶液，加1mL去离子水，摇匀，取1mL置100mL容量瓶，以蒸馏水稀释并定容至刻度。取4.5mL稀释100倍的半胱氨酸溶液置试管，再加入0.5mL用Hepes缓冲液配制的1.5mmol/LDTNB溶液，26℃水浴保温15min，测其在412nm波长处的吸光度值即半胱氨酸溶液的初始吸光度值(A0)；取5mL用Hepes缓冲液配制的10mmol/L半胱氨酸溶液，加1mL上相提取液，摇匀，26℃保温15min后,取1mL置100mL容量瓶，以蒸馏水稀释并定容至刻度。取4.5mL稀释100倍的反应混合液置试管，再加入0.5mL用Hepes缓冲液配制的1.5mmol/LDTNB溶液，26℃水浴保温15min，测其在412nm波长处的吸光度值即与上相提取液反应后半胱氨酸溶液的吸光度值(A)。
其计算公式如下：
式(1)中，A0为半胱氨酸溶液的初始吸光度值；A为与上相提取液反应后半胱氨酸溶液的吸光度值；C为大蒜辣素提取量(mmol/mL)；β为半胱氨酸溶液的稀释倍数；141500为DTNB与半胱氨酸反应生成的2-硝基-5-硫代苯甲酸(NTB)即成色物质，1cm光径下的摩尔消光系数；式(2)中，V为下相提取液总体积(mL)；m为蒜泥的质量(g)。
| 样品1 | 样品2 | 样品3 | |
| 大蒜辣素提取量(mg/g) | 1.254 | 1.251 | 1.249 |
表1
大蒜多糖提取量的测定：参照苯酚硫酸法测定大蒜多糖提取量，测试结果见表2。依次吸取系列葡萄糖对照品溶液，分别置10mL具塞试管中，分别加5％苯酚溶液1.0mL，摇匀后加入浓硫酸5.0mL，摇匀后沸水浴10min，取出置于冰水浴中冷却放置至室温。以蒸馏水为空白在485nm波长处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，葡萄糖对照品溶液质量浓度(g/L)为横坐标，绘制标准曲线，其回归方程为A＝89.235C+0.0771(r＝0.9989)。结果表明葡萄糖在0.0021～0.0105g/L与吸光度呈良好的线性关系；取稀释至一定浓度的下层水相，按上述步骤操作，根据葡萄糖标准曲线计算大蒜多糖在下相中的提取量。
式(3)中，C为根据葡萄糖标准曲线计算得到(mg/g)；V为下相提取液总体积(mL)；N为样品稀释倍数；m为蒜泥的质量(g)。
| 样品1 | 样品2 | 样品3 | |
| 大蒜多糖提取量(mg/g) | 14.156 | 14.632 | 14.865 |
表2
表1和表2中可以看到，本发明采用响应面优化三相分配体系同步提取大蒜辣素和大蒜多糖，不仅极大地保护了大蒜辣素的生物活性，又将大蒜多糖与蛋白质分开，获得较高纯度的大蒜多糖提取液和蛋白质沉淀，为后续进一步从大蒜中快速、廉价的分离、回收和纯化活性成分提供一定的指导作用。
大蒜辣素稳定性测试：将大蒜辣素提取液在室温放置0、2、4、6、8、10小时，测定提取液中大蒜辣素含量，考察大蒜辣素的稳定性，见图1。
图1中可以看到，大蒜辣素在室温放置下随时间的延长而降低，大蒜辣素在4小时内较为稳定，无显著性差异，在4小时后显著降低，因此需要在4小时内处理大蒜辣素或进行冷冻干燥保存。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：将大蒜进行预处理制成大蒜浆，将大蒜浆置于TPP体系中，在10-90℃下，进行超声提取10-130min，离心分层，得到上层有机相、中间相蛋白质、下层水相，分别提取上层有机相中的大蒜辣素和下层水相中的大蒜多糖；
其中，TPP体系为质量比为(0.6-1.1)：(0.8-1.7)的硫酸铵和聚乙二醇。
2.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于所述大蒜预处理具体为：取新鲜大蒜，去皮，洗净，晾干表皮，捣碎成浆后置于30-60℃水浴中，保温酶解10分钟。
3.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：所述大蒜浆与TPP体系的质量体积比为(1-5)g：(5-25)ml。
4.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：所述大蒜浆与TPP体系的质量体积比为(3-5)g：(15-25)ml。
5.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：所述超声波固定频率为40-60KHz。
6.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：所述超声波固定频率为40-50KHz。
7.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：超声温度为20-60℃。
8.根据权利要求1所述的超声辅助TPP体系同步提取大蒜中大蒜辣素和多糖的优化方法，其特征在于：超声提取时间为10-60min。
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