CN114805630B - 一种燕麦β-葡聚糖及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燕麦葡聚糖及其制备方法和应用。本发明的燕麦葡聚糖制备方法能够高收率地制备得到燕麦葡聚糖。由于本发明燕麦葡聚糖的特殊组成，其在保湿、舒缓、修护以及抗衰老方面具有比其他燕麦葡聚糖更佳的效果。因此，本发明的制备方法及燕麦葡聚糖适合在产业上应用。

Description

一种燕麦β-葡聚糖及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及化妆品领域，具体而言，本发明涉及一种燕麦葡聚糖，还涉及所述燕麦葡聚糖的制备方法和应用。

背景技术

燕麦是一种公认的健康食品，燕麦麸皮是燕麦加工过程中的副产品，而燕麦的主要功能性成分燕麦葡聚糖主要存在于燕麦麸皮中。高纯度的燕麦葡聚糖为白色，无味完全中性，比较稳定，几乎不受温度和pH的影响，不溶于乙醇，具有较强的持水性，纤维网络稳定。

燕麦葡聚糖具有降低胆固醇、调节血糖、降血压、抗肿瘤以及提高免疫力等多种生物学功能。此外，燕麦葡聚糖在化妆品行业也越来越受到重用，其作为一种天然的高聚糖，能在皮肤上形成透明、有弹性、透气的薄膜，能有效隔绝环境中有害物质对皮肤的侵害，其大分子结构能充分锁住水分，防止水分流失，具有高效保湿性，并能起到舒缓、皮肤修复、抗衰老、抗敏消炎等方面的功效。

燕麦葡聚糖是是由单体β-D-吡喃葡萄糖通过β-(1→3)和β-(1→4)糖苷键连接起来形成的一种高分子聚合物，即为β(1→3,1→4)葡聚糖。燕麦葡聚糖即燕麦β-葡聚糖中β-(1→3)和β-(1→4)糖苷键的分布并非完全有序也非完全无序，其中较多的是β-(1→4)葡聚糖的纤维三糖或者纤维四糖，85%以上的燕麦β-葡聚糖分子中每2~3个β-(1→4)糖苷键间有1个β-(1→3)糖苷键连接，15%是由长链β-(1→4)糖苷键间隔1个β-(1→3)糖苷键组成，其长度可能有4、5个或8个葡萄糖残基。燕麦β-葡聚糖分为水溶性和非水溶性两种，溶解性与其结构中β-(1→3)-糖苷键的含量和聚合度有关，以水溶性为主。

燕麦葡聚糖的提取方法较多，常规方法多为水提醇沉法，并通过淀粉酶去除淀粉以及采用多种手段提高β-葡聚糖的纯度。但是，这些方法往往过于追究求β-葡聚糖的高纯度，而舍弃了燕麦中其他有用的物质。

因此，有必要对燕麦葡聚糖的提取方法进行更为深入的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燕麦葡聚糖的制备方法，所述方法能够高效地提取燕麦中的β-葡聚糖，并且所述燕麦葡聚糖具有较好的保湿、舒缓、修护、和抗衰老功效。因此，本发明还提供了由所述方法制备得到的燕麦葡聚糖。

本发明的一个方面在于提供一种燕麦葡聚糖的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1S：将燕麦麸皮粉在pH为8-9的碱性去离子水中反复清洗3-5 次，离心甩干；

2S：将步骤1S的燕麦麸皮粉加入到燕麦麸皮粉原料15-25倍重量的水中，加入燕麦麸皮粉原料0.02-0.06倍重量的破壁酶，破壁酶按重量百分比计含有40-48%的纤维素酶、40-48%的木聚糖酶和4-20%的果胶酶，50-65℃下超声浸提5-10h；

3S：将浸提液进行网筛过滤，得水提滤液和水提滤饼；

4S：将水提滤饼分散至8-12倍体积的15-25%乙醇溶液中，调节pH至9-10，然后于40-70℃下提取6-15h；

5S：将提取液进行网筛过滤，得醇提滤液和醇提滤饼；

6S：将步骤3S的水提滤液与步骤5S的醇提滤液合并，加入活性炭进行脱色，过滤除去活性炭，得到滤液；

7S：向步骤6S的滤液中加入中温α-淀粉酶，添加量为1.0-4.0g淀粉酶/L滤液，在50-70℃下调pH 值至6-7，搅拌处理直至碘检验无色为止，升温至95-100℃搅拌灭酶，过滤得到澄清液体；

8S：将步骤7S的澄清液体用截留分子量为10k Da以上的超滤膜过滤，去除大分子杂质，得超滤膜过滤液；

9S：向步骤8S的超滤膜过滤液中加入硫酸铵，加热至60-100℃使其溶解，使得硫酸铵的质量浓度为20-40%；再加入乙醇，直至乙醇的体积浓度为40-50%，低温下静置8-24h，离心处理，收集沉淀物，得到粗提物；

10S：粗提物加水复溶，用截留分子量为3k-12k Da的透析袋透析去除杂质；将透析袋中的保留液冻干，即得到燕麦葡聚糖。

在一个实施方案中，步骤2S中，水的用量是燕麦麸皮粉原料的16-22倍，优选17-19倍。破壁酶的用量是燕麦麸皮粉原料的0.03-0.04倍。破壁酶中，按重量百分比计含有40-45%的纤维素酶、40-45%的木聚糖酶和10-20%的果胶酶。

在一个实施方案中，步骤4S中，乙醇溶液的用量是水提滤饼体积的9-10倍。乙醇溶液的浓度优选为15-25%。提取温度优选为50-60℃。

在一个实施方案中，步骤6S中，在加入活性炭后优选加热至60-80℃以脱色。

在一个实施方案中，步骤7S中，淀粉酶优选为中温淀粉酶。淀粉酶的添加量为1.8-3.0g淀粉酶/L滤液。水解的温度优选为55-60℃。

在一个实施方案中，步骤8S中，超滤膜的截留分子量为10k Da、12k Da、14k Da、16k Da、18k Da、20k Da、22k Da、24k Da、26k Da、28k Da、30k Da。所述超滤膜的截留分子量最好不超过50k Da。优选的，超滤膜的截留分子量为10k-20k Da。所述超滤膜的类型没有限制，只要其截留分子量符合要求即可。

在一个实施方案中，步骤9S中，硫酸铵的质量浓度优选为25-30%。乙醇的体积浓度优选为45-50%。所述低温是指0-10℃，优选0-5℃，更优选4℃。

在一个实施方案中，步骤10S中，透析袋的截留分子量为5k-11k Da，优选6k-10kDa。

在一个实施方案中，所述方法制得的燕麦葡聚糖中含有β-葡聚糖75-85%，优选78-82%。

优选的，所述燕麦葡聚糖中β-1,3-葡聚糖的含量为21-27%，优选的，β-1,3-葡聚糖的含量为23-25%。

在一个实施方案中，所述燕麦葡聚糖中还含有4-7%的可溶性蛋白多糖，优选的，可溶性蛋白多糖的含量为4.3-5.8%。

本发明的另一个方面在于提供一种燕麦葡聚糖，其由本发明的制备方法制备得到。

在一个实施方案中，所述燕麦葡聚糖中含有β-葡聚糖75-85%，优选78-82%。

优选的，所述燕麦葡聚糖中β-1,3-葡聚糖的含量为21-27%，优选的，β-1,3-葡聚糖的含量为23-25%。

在一个实施方案中，所述燕麦葡聚糖中还含有4-7%的可溶性蛋白多糖，优选的，可溶性蛋白多糖的含量为4.3-5.8%。

本发明的燕麦葡聚糖具有保湿、舒缓、修护、抗衰老的功效，可应用于化妆品或护肤品中，作为保湿剂、修复剂或抗衰老剂。

因此，本发明的再一个方面在于提供本发明的燕麦葡聚糖的用途，所述燕麦葡聚糖用于皮肤的保湿、舒缓、修护和/或抗衰老。或者，所述燕麦葡聚糖作为保湿剂、修复剂或抗衰老剂。或者，所述燕麦葡聚糖可用于制备保湿剂、修复剂或抗衰老剂。优选的，所述保湿剂、修复剂或抗衰老剂应用于皮肤上。

优选的，本发明的燕麦葡聚糖可以与其他辅料或活性成分一起使用，从而制备保湿剂、修复剂或抗衰老剂。

本发明中，在没有其他说明的情况下，乙醇浓度均指质量浓度；含量均指质量/重量含量。

本发明中，调节pH为碱性时采用氢氧化钠，调节pH为酸性时采用盐酸。

有益效果

本发明提供了一种燕麦葡聚糖及其制备方法，所述方法能够高收率地制备得到燕麦葡聚糖，所述燕麦葡聚糖中除了β-葡聚糖外，还含有一定量的可溶性蛋白多糖。由于本发明燕麦葡聚糖的特殊组成，其在保湿、舒缓、修护以及抗衰老方面具有比其他燕麦葡聚糖更佳的效果。因此，本发明的制备方法及燕麦葡聚糖适合在产业上应用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例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，都属于本发明的保护范围。

下面实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

实施例1：燕麦葡聚糖的制备

1S：将4kg燕麦麸皮粉在pH为9的碱性去离子水中反复清洗3-5 次，离心甩干；

2S：将步骤1S的燕麦麸皮粉加入到燕麦麸皮粉原料19倍重量的水中，加入燕麦麸皮粉原料0.03倍重量的破壁酶，破壁酶按重量百分比计含有45%的纤维素酶、45%的木聚糖酶和10%的果胶酶，55℃下超声浸提8h；

3S：将浸提液进行网筛过滤，得水提滤液和水提滤饼；

4S：将水提滤饼分散至10倍体积的20%乙醇溶液中，调节pH至10，然后于60℃下提取9h；

5S：将提取液进行网筛过滤，得醇提滤液和醇提滤饼；

6S：将步骤3S的水提滤液与步骤5S的醇提滤液合并，加入活性炭进行脱色，过滤除去活性炭，得到滤液；

7S：向步骤6S的滤液中加入中温α-淀粉酶，添加量为2.4g淀粉酶/L滤液，在55℃下调pH 值至6-7，搅拌处理直至碘检验无色为止，升温至100℃搅拌灭酶，过滤得到澄清液体；

8S：将步骤7S的澄清液体用截留分子量为20k Da的超滤膜过滤，去除大分子杂质，得超滤膜过滤液；

9S：向步骤8S的超滤膜过滤液中加入硫酸铵，加热至80℃使其溶解，使得硫酸铵的质量浓度为30%；再加入乙醇，直至乙醇的体积浓度为45%，4℃下静置12h，离心处理，收集沉淀物，得到粗提物；

10S：粗提物加水复溶，用截留分子量为6k Da的透析袋透析2d去除杂质；将透析袋中的保留液冻干，即得到燕麦葡聚糖产品0.48kg，其中β-葡聚糖含量为81.2%（产品中β-1,3-葡聚糖的含量为23.4%），可溶性蛋白多糖的含量为5.2%；。

实施例2：燕麦葡聚糖的制备

1S：将4kg燕麦麸皮粉在pH为9的碱性去离子水中反复清洗3-5 次，离心甩干；

2S：将步骤1S的燕麦麸皮粉加入到燕麦麸皮粉原料17倍重量的水中，加入燕麦麸皮粉原料0.04倍重量的破壁酶，破壁酶按重量百分比计含有40%的纤维素酶、40%的木聚糖酶和20%的果胶酶，55℃下超声浸提8h；

3S：将浸提液进行网筛过滤，得水提滤液和水提滤饼；

4S：将水提滤饼分散至10倍体积的20%乙醇溶液中，调节pH至10，然后于60℃下提取9h；

5S：将提取液进行网筛过滤，得醇提滤液和醇提滤饼；

6S：将步骤3S的水提滤液与步骤5S的醇提滤液合并，加入活性炭进行脱色，过滤除去活性炭，得到滤液；

7S：向步骤6S的滤液中加入中温α-淀粉酶，添加量为2.7g淀粉酶/L滤液，在60℃下调pH 值至6-7，搅拌处理直至碘检验无色为止，升温至100℃搅拌灭酶，过滤得到澄清液体；

8S：将步骤7S的澄清液体用截留分子量为20k Da的超滤膜过滤，去除大分子杂质，得超滤膜过滤液；

9S：向步骤8S的超滤膜过滤液中加入硫酸铵，加热至80℃使其溶解，使得硫酸铵的质量浓度为30%；再加入乙醇，直至乙醇的体积浓度为45%，4℃下静置12h，离心处理，收集沉淀物，得到粗提物；

10S：粗提物加水复溶，用截留分子量为6k Da的透析袋透析2d去除杂质；将透析袋中的保留液冻干，即得到燕麦葡聚糖产品0.46kg，其中β-葡聚糖含量为79.4%（产品中β-1,3-葡聚糖的含量为24.8%），可溶性蛋白多糖的含量为4.6%。

对比例1：

1S：将4kg燕麦麸皮粉在pH为9的碱性去离子水中反复清洗3-5 次，离心甩干；

2S：将步骤1S的燕麦麸皮粉加入到燕麦麸皮粉原料19倍重量的水中，75℃下超声浸提10h；

3S：将浸提液进行网筛过滤，得水提滤液和水提滤饼；

4S：向步骤3S的水提滤液中加入中温α-淀粉酶，添加量为2.4g淀粉酶/L滤液，在60℃下调pH 值至6-7，搅拌处理直至碘检验无色为止，升温至100℃搅拌灭酶，过滤得到澄清液体；

5S：将步骤4S的澄清液体用截留分子量为20k Da的超滤膜过滤，去除大分子杂质，得超滤膜过滤液；

6S：向步骤5S的超滤膜过滤液中加入乙醇，直至乙醇的体积浓度为45%，4℃下静置15h，离心处理，收集沉淀物，得到粗提物；

7S：粗提物加水复溶，用截留分子量为6k Da的透析袋透析2d去除杂质；将透析袋中的保留液冻干，即得到燕麦葡聚糖产品0.37kg，其中β-葡聚糖含量为83.7%（产品中β-1,3-葡聚糖的含量为21.2%），可溶性蛋白多糖的含量为0.4%。

功效实施例1：燕麦葡聚糖对皮肤保湿性的影响

220g左右的雄性Wistar大鼠24只（购自广州南方医大实验动物科技发展有限公司）自然饲养3天后，分为正常组、实施例1燕麦葡聚糖组、对比例1燕麦葡聚糖组和市售燕麦葡聚糖组，每组各6只；其中市售燕麦葡聚糖（购自上海吉至生化科技有限公司）中，β-葡聚糖含量为80%，可溶性蛋白多糖的含量为0.1%。用宠物推在大鼠的脊背部两侧各3cm×3cm的范围内脱毛，用清水清洗后选取无毛区中间的皮肤2cm×2cm，实施例1燕麦葡聚糖组、对比例1燕麦葡聚糖组和市售燕麦葡聚糖组分别涂以1%的实施例1燕麦葡聚糖的溶液、1%对比例1燕麦葡聚糖的溶液和1%市售燕麦葡聚糖的溶液，每日一次，涂药7天后取材。正常组不做任何处理。

、处死大鼠后立即取右侧涂抹部位2cm×2cm环行取皮，去掉脂肪后, 精密秤取湿重，将皮肤用眼科小剪剪碎，按1g皮肤组织10ml生理盐水的量加入生理盐入，移入玻璃匀浆器中匀浆，匀浆过程中不断冷却，在4℃下10000rmp离心10分钟, 取100μL匀浆上清液于-20℃保存用于指标的测定。分别用透明质酸、胶原I、胶原III检测试剂盒（购自深圳海思安生物技术有限公司），用ELISA法检测。

、取左侧涂抹部位2cm×2cm环行取皮，去掉脂肪后，精密天秤称取湿重。然后平铺于载玻片上，放入烘箱中，于80℃烘干12h，再用精密天秤称取干重。按照下列公式计算皮肤含水量百分率：皮肤含水量百分率=（湿重-干重）/湿重×100%。

统计学分析：以SPSS 22. 0 软件进行统计学分析，实验结果以（`c±s）表示，独立样本t 检验进行统计学分析，P<0.05 表示结果有显著的统计学差异，P<0.01表示结果有极显著的统计学差异。结果示于以下表1中：

表1：

与正常组相比，*P<0.05，**P<0.01; 与实施例1燕麦葡聚糖组相比，^#P<0.05

上述结果表明，根据本发明方法制得的燕麦葡聚糖在施用于皮肤后，具有明显更好的保湿效果。

功效实施例2：燕麦葡聚糖对人皮肤成纤维细胞的影响

采用MTT法测定成纤维细胞的增殖情况：

人皮肤成纤维细胞（HDF）（购自赛默飞世尔科技(中国)有限公司）培养于含10%胎牛血清的DMEM培养液中，于37℃、5%CO₂培养箱中生长，相对饱和湿度条件，无菌培养。每日观察细胞生长情况，单层细胞贴壁达80%左右时进行传代。传代时弃上清，PBS清洗细胞2-3次，弃PBS，加入2mL 0.25%胰蛋白酶进行消化3min，加入含血清培养液终止消化，将贴壁细胞轻轻吹下，成为细胞悬液，1400rpm离心4min，弃上清，加入新鲜培养液将离心细胞吹打成单细胞悬液，传代比例为1:3，传入培养瓶继续培养。取6-12代细胞用于后续实验。

将实施例1燕麦葡聚糖、对比例1燕麦葡聚糖和市售燕麦葡聚糖用不含牛血清的培养基DMEM溶解，配成浓度为5%的溶液，再用PBS分别稀释成浓度为0.005%、0.05%二种浓度的溶液，最后过0.22μm的无菌滤膜备用。成纤维细胞以3×10⁴cells/孔接种96孔板，每个样品做6个复孔，分别以不同浓度加入实施例1燕麦葡聚糖、对比例1燕麦葡聚糖和市售燕麦葡聚糖，培养l天、3天、5天、7天取样进行检测。结果示于以下表2中：

表2：

上述结果表明，根据本发明方法制得的燕麦葡聚糖对于人皮肤成纤维细胞的增殖作用更好，因此具有更突出的修护和抗衰老作用。

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (11)

1.一种燕麦葡聚糖的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1S：将燕麦麸皮粉在pH为8-9的碱性去离子水中反复清洗3-5 次，离心甩干；

2S：将步骤1S的燕麦麸皮粉加入到燕麦麸皮粉原料15-25倍重量的水中，加入燕麦麸皮粉原料0.02-0.06倍重量的破壁酶，破壁酶按重量百分比计含有40-48%的纤维素酶、40-48%的木聚糖酶和4-20%的果胶酶，50-65℃下超声浸提5-10h；

3S：将浸提液进行网筛过滤，得水提滤液和水提滤饼；

4S：将水提滤饼分散至8-12倍体积的15-25%乙醇溶液中，调节pH至9-10，然后于40-70℃下提取6-15h；

5S：将提取液进行网筛过滤，得醇提滤液和醇提滤饼；

6S：将步骤3S的水提滤液与步骤5S的醇提滤液合并，加入活性炭进行脱色，过滤除去活性炭，得到滤液；

7S：向步骤6S的滤液中加入中温α-淀粉酶，添加量为1.0-4.0g淀粉酶/L滤液，在50-70℃下调pH 值至6-7，搅拌处理直至碘检验无色为止，升温至95-100℃搅拌灭酶，过滤得到澄清液体；

8S：将步骤7S的澄清液体用截留分子量为16kDa-22kDa的超滤膜过滤，去除大分子杂质，得超滤膜过滤液；

9S：向步骤8S的超滤膜过滤液中加入硫酸铵，加热至60-100℃使其溶解，使得硫酸铵的质量浓度为20-40%；再加入乙醇，直至乙醇的体积浓度为40-50%，低温下静置8-24h，离心处理，收集沉淀物，得到粗提物；

10S：粗提物加水复溶，用截留分子量为6kDa-10kDa的透析袋透析去除杂质；将透析袋中的保留液冻干，即得到燕麦葡聚糖；

其中，所述燕麦葡聚糖含有4-7%的可溶性蛋白多糖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2S中，水的用量是燕麦麸皮粉原料的16-22倍；破壁酶的用量是燕麦麸皮粉原料的0.03-0.04倍；破壁酶中，按重量百分比计含有40-45%的纤维素酶、40-45%的木聚糖酶和10-20%的果胶酶。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4S中，乙醇溶液的用量是水提滤饼体积的9-10倍；提取温度为50-60℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7S中，淀粉酶的添加量为1.8-3.0g淀粉酶/L滤液；水解的温度为55-60℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法制得的燕麦葡聚糖中含有β-葡聚糖75-85%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法制得的燕麦葡聚糖中含有β-葡聚糖78-82%。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述燕麦葡聚糖中β-1,3-葡聚糖的含量为21-27%。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述燕麦葡聚糖中β-1,3-葡聚糖的含量为23-25%。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燕麦葡聚糖中可溶性蛋白多糖的含量为4.3-5.8%。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到的燕麦葡聚糖。

11.根据权利要求10所述的燕麦葡聚糖的用途，所述燕麦葡聚糖用于制备保湿剂、修复剂或抗衰老剂。