CN116270793A - 一种白芸豆提取物的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白芸豆提取物的制备方法及其应用,涉及天然植物提取技术领域。一种白芸豆提取物的制备方法,包括以下步骤:S1、将白芸豆与酸性水溶液混合后进行超声提取,固液分离,得液相;酸性水溶液的pH为3.8~4.4;S2、将液相进行第一超滤,得第一滤过液和第一截留液,第一截留液即为水溶性多糖产品;第一超滤的截留分子量为50kDa~80kDa;S3、将第一滤过液进行第二超滤,得第二截留液,即得α‑淀粉酶抑制剂产品;第二超滤的截留分子量为20kDa~30kDa。该制备方法工艺简单,能够将白芸豆的各类活性成分进行分离和收集,制备得到的α‑淀粉酶抑制剂产品的α‑淀粉酶抑制剂活性高、纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及天然植物提取技术领域,尤其是涉及一种白芸豆提取物的制备方法及其应用。
背景技术
白芸豆(Phaseolus vulgaris)是一种在世界范围内广泛种植和食用的豆类作物,其营养丰富。相关研究发现,白芸豆种子中含有较高活性的α-淀粉酶抑制剂(α-AI),能特异性地抑制人体唾液和肠道内α-淀粉酶活力,阻碍或延缓食物中碳水化合物的水解和消化,从而减少人体热量来源,延缓糖类的吸收,有效降低餐后血糖浓度,同时具有较高的生物安全性,对糖尿病和肥胖症具有潜在的治疗作用。
尽管白芸豆α-淀粉酶抑制剂具有明显的降糖效果,但白芸豆中还含有大量的淀粉、一定量的植物凝集素以及胰蛋白酶抑制剂,会很大程度地影响产品的有效性和安全性。淀粉的含量直接影响α-淀粉酶抑制剂对α-淀粉酶的抑制作用,过高的淀粉含量会导致产品无法抑制α-淀粉酶活力而失效。植物凝集素能特异性凝集人体血红细胞,同时会破坏肠道上皮细胞的完整性,影响营养素的吸收与利用。胰蛋白酶抑制剂不仅会降低食物蛋白质的生物利用度,抑制生长,而且还会刺激胰脏分泌更多的α-淀粉酶,导致产品生理作用减弱甚至丧失。
现有制备白芸豆α-淀粉酶抑制剂产品的工艺,多数未考虑将白芸豆中的淀粉、植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂与α-淀粉酶抑制剂产品进行分离,主要由酶解法、膜分离法、离子柱层析分离、发酵提取等技术组合而成,具有工艺复杂,效率偏低等缺点。
一种利用微波-复合酶耦合法从白芸豆中提取α-淀粉酶抑制剂的方法(2013106207805),以白芸豆为原料,将白芸豆粉碎后通过微波-复合酶耦合处理,再经超滤、离子柱层析精制得纯的、高活性的α-淀粉酶抑制剂,产品的抑制活性达到90%以上。该工艺未考虑植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂的去除,且工艺较复杂。
一种可工业化提取白芸豆中α-淀粉酶抑制剂的方法(2014107909886),将浸泡去皮的白芸豆加水磨浆,过筛去除残渣,所得滤液经静置、离心、灭酶、离心、乙醇沉淀后得到蛋白质,将所得蛋白质用磷酸盐缓冲液溶解,用碱性蛋白酶适度酶解以改变杂蛋白的等电点,然后酸沉,收集上清液,经乙醇沉淀、冷冻干燥后即得α-淀粉酶抑制剂产品。该工艺同样未考虑植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂的去除,且采用水浸泡去皮白芸豆的工艺耗时较长,等电点分离α-淀粉酶抑制剂的方法,得到的产品纯度偏低。
一种白芸豆α-淀粉酶抑制剂的工业化制备(2015103131451),将白芸豆磨粉,碱水提取,然后将离心所得的上清液调至酸性,灭酶、碱处理、超滤得到截留液,将截留液干燥,即得不含植物凝集素和胰蛋白酶抑制剂的白芸豆α-淀粉酶抑制剂产品。该工艺采用碱水提取,得到的杂蛋白较多,影响了后期分离效果及产品纯度。
一种工业化制备白芸豆α-淀粉酶抑制剂的方法(2018105162087),将白芸豆进行干法脱皮、干法粉碎、过筛制成豆粉,然后将豆粉用水提取、离心后收集浆料,将浆料用β淀粉酶充分酶解后得到酶解液,将酶解液采用陶瓷膜过滤,所得滤液采用80~150kDa超滤膜进行超滤,将透过液采用15~30kDa超滤膜进行超滤,将截留液经喷雾干燥,即得白芸豆α-淀粉酶抑制剂。该方法工艺采用干法脱皮,难度较大;采用β淀粉酶将白芸豆淀粉成分水解,造成一定的浪费,且将工艺复杂化。
因此,需要提供一种工艺简单,能够提取得到高活性、高纯度的α-淀粉酶抑制剂的提取方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种白芸豆提取物的制备方法,该方法工艺简单,能够将白芸豆的各类活性成分进行分离和收集,制备得到的α-淀粉酶抑制剂产品的α-淀粉酶抑制剂活性高、纯度高。
本发明还提出由上述制备方法制备得到的α-淀粉酶抑制剂产品。
本发明还提出由上述制备方法制备得到的水溶性多糖产品。
本发明还提出由上述制备方法制备得到的水溶性多糖产品和/或α-淀粉酶抑制剂产品在制备食品、保健品或药品中的应用。
根据本发明的第一方面实施例的一种白芸豆提取物的制备方法,包括以下步骤:
S1、将白芸豆与酸性水溶液混合后进行超声提取,固液分离,得液相;
所述酸性水溶液的pH为3.8~4.4;
S2、将所述液相进行第一超滤,得第一滤过液和第一截留液,所述第一截留液即为水溶性多糖产品;
所述第一超滤的截留分子量为50kDa~80kDa;
S3、将所述第一滤过液进行第二超滤,得第二截留液,即得α-淀粉酶抑制剂产品;
所述第二超滤的截留分子量为20kDa~30kDa。
根据本发明实施例的制备方法,至少具有如下有益效果:
实施例的制备方法对原料的利用率高,可以将白芸豆的α-淀粉酶抑制剂、水溶性多糖、白芸豆淀粉、白芸豆蛋白质等进行分离和收集。
实施例的制备方法工艺简单,生产过程对环境友好,适合工业化生产。通过酸性水溶液提取,能够显著抑制植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂及其他水溶性杂蛋白的溶出,还能够利用淀粉不溶于酸性水溶液的特性将白芸豆淀粉分离,结合膜分离工序,既能有效除杂,又能提高α-淀粉酶抑制剂的纯度和活性。
根据本发明的一些实施例,所述白芸豆的粒度为40目~80目。
根据本发明的一些实施例,所述酸性水溶液的pH通过有机酸调节。所述有机酸包括柠檬酸、苹果酸、L-抗坏血酸中的至少一种。
根据本发明的一些实施例,所述超声提取的温度为20℃~50℃。
根据本发明的一些实施例,所述超声提取的超声功率为20kW~100kW。
根据本发明的一些实施例,所述超声提取的超声功率为40kW~80kW。
根据本发明的一些实施例,所述超声提取的超声时间为20min~80min。
根据本发明的一些实施例,所述超声提取的超声时间为30min~60min。
根据本发明的一些实施例,所述白芸豆与所述酸性水溶液的料液比为1kg:8L~25L。
根据本发明的一些实施例,所述白芸豆与所述酸性水溶液的料液比为1kg:10L~20L。
根据本发明的一些实施例,所述过滤包括滤膜过滤、抽滤、离心过滤中的至少一种。
根据本发明的一些实施例,所述α-淀粉酶抑制剂产品和/或所述α-淀粉酶抑制剂产品还需要进行干燥处理。
根据本发明的一些实施例,所述干燥处理包括喷雾干燥、微波干燥、常压烘干、减压烘干和冷冻干燥中的至少一种。
根据本发明的一些实施例,所述水溶性多糖的得率大于1.1%。具体可以为1.1%~1.3%。
根据本发明的一些实施例,所述水溶性多糖产品中,水溶性多糖的含量大于30%。具体可以为30%~40%。
根据本发明的一些实施例,所述α-淀粉酶抑制剂产品的α-淀粉酶抑制剂活性大于1×104U/g。具体可以为1×104U/g~2×104U/g。
根据本发明的一些实施例,所述α-淀粉酶抑制剂产品的植物凝集素活性大于1.0mg/mL。
根据本发明的一些实施例,所述α-淀粉酶抑制剂产品的胰蛋白酶抑制剂活性低于5×10-2TIU/g。
根据本发明的第二方面实施例的由本发明第一方面的实施例中所述的制备方法制备得到的α-淀粉酶抑制剂产品。
根据本发明的第三方面实施例的由本发明第一方面的实施例中所述的制备方法制备得到的水溶性多糖产品。
根据本发明的第四方面实施例的由本发明第一方面的实施例中所述的制备方法制备得到的所述水溶性多糖产品和/或所述α-淀粉酶抑制剂产品在制备食品、保健品或药品中的应用。
根据本发明的一些实施例,所述水溶性多糖产品可用于制备与防治II型糖尿病相关的食品、保健品或药品。
根据本发明的一些实施例,所述α-淀粉酶抑制剂产品可用于制备与防治II型糖尿病或肥胖症的食品、保健品或药品。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中,如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
本实施例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤如下:
S1、将白芸豆原料破碎后,过60目筛。称取10kg白芸豆粉末,置于提取罐中,加入100L酸性水溶液(柠檬酸调至pH3.8),超声提取30min,提取温度为20℃,超声功率为40kW,得提取液。
S2、将提取液过双联过滤器,所得滤液再离心,得到离心清液(体积82L)。
S3、将离心清液接入超滤设备中,加压通过50kDa超滤膜,分别收集滤过液和截留液。
S4、截留液减压浓缩后进行喷雾干燥,得到水溶性多糖产品。滤过液再次接入超滤设备中,加压通过20kDa超滤膜,收集截留液,减压浓缩后进行喷雾干燥,得到α-淀粉酶抑制剂产品。
实施例2
本实施例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤如下:
S1、将白芸豆原料破碎后,过60目筛。称取10kg白芸豆粉末,置于提取罐中,加入150L酸性水溶液(柠檬酸调至pH4.4),超声提取45min,提取温度为30℃,超声功率为80kW,得提取液。
S2、将提取液过双联过滤器,所得滤液再离心,得到离心清液(体积133L)。
S3、将离心清液接入超滤设备中,加压通过80kDa超滤膜,分别收集滤过液和截留液。
S4、截留液减压浓缩后进行喷雾干燥,得到水溶性多糖产品。
S5、滤过液再次接入超滤设备中,加压通过20kDa超滤膜,收集截留液,减压浓缩后进行喷雾干燥,得到α-淀粉酶抑制剂产品。
实施例3
本实施例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤如下:
S1、将白芸豆原料破碎后,过60目筛。称取10kg白芸豆粉末,置于提取罐中,加入200L酸性水溶液(柠檬酸调至pH4.1),超声提取60min,提取温度为50℃,超声功率为60kW,得提取液。
S2、将提取液过双联过滤器,所得滤液再离心,得到离心清液(体积178L)。
S3、将离心清液接入超滤设备中,加压通过50kDa超滤膜,分别收集滤过液和截留液。
S4、截留液减压浓缩后进行喷雾干燥,得到水溶性多糖产品。
S5、滤过液再次接入超滤设备中,加压通过30kDa超滤膜,收集截留液,减压浓缩后进行喷雾干燥,得到α-淀粉酶抑制剂产品。
对比例1
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S1的酸性水溶液的pH值为3.5。
对比例2
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S1的酸性水溶液的pH值为3.0。
对比例3
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S1的酸性水溶液的pH值为5.8。
对比例4
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S1的酸性水溶液的pH值为6.0。
对比例5
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S3的超滤膜截留分子量为40kDa。
对比例6
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S3的超滤膜截留分子量为100kDa。
对比例7
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S5的超滤膜截留分子量为10kDa。
对比例8
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤与实施例2基本相同,区别仅在于:步骤S5的超滤膜截留分子量为40kDa。
对比例9
本对比例提供一种白芸豆提取物的制备方法,步骤如下:
S1、将白芸豆原料破碎后,过60目筛。称取10kg白芸豆粉末,置于提取罐中,加入150L酸性水溶液(柠檬酸调至pH5.0),超声提取45min,提取温度为30℃,超声功率为80kW,得提取液。
S2、将提取液过双联过滤器,所得滤液再离心,得到离心清液。
S3、将离心清液接入超滤设备中,加压通过10kDa超滤膜,收集截留液。
S4、截留液减压浓缩后进行喷雾干燥,得到最终产品。
检测例
对实施例1~3和对比例1~8得到的水溶性多糖产品的重量和含量(苯酚硫酸法),以及α-淀粉酶抑制剂产品的重量、α-淀粉酶抑制剂活性、植物凝集素活性、胰蛋白酶抑制剂活性进行检测;对比例9的步骤S4得到的最终产品用于上述水溶性多糖产品以及α-淀粉酶抑制剂产品的相关性质检测。
其中,α-淀粉酶抑制剂活性测定、植物凝集素活性测定分别采用T/CCCMHPIE1.26—2018植物提取物《白芸豆提取物》中附录A、附录B中方法;数值越大,植物凝集素活性越低;
采用10mL体系的BApNA法测定胰蛋白酶抑制剂活性(TI活力),测定方法如下:
将0.4mL胰蛋白酶液(0.02mg/mL,溶剂为0.001mol/L HCl溶液)与0.4mL白芸豆α-淀粉酶抑制剂溶液(将1gα-淀粉酶抑制剂产品溶于100mL水中制得)混合后,于37℃水浴15min后,加入2.8mL BApNA溶液,反应15min后加入1mL 30%(v/v)冰醋酸终止反应,定容至10mL,在410nm波长下测定吸光值。先加30%冰醋酸处理,后加BApNA溶液处理,作为空白组;以Tris-HCl缓冲液(pH 8.2)代替白芸豆提取液,作为对照组。
1个TI活力(1TIU)定义为在该10mL测定体系中抑制0.01个吸光度的增加所需胰蛋白酶抑制剂的量;数值越小,胰蛋白酶抑制剂活性越低。
其中,BApNA溶液的配制方法为:将30mg BApNA溶于0.5mL DMSO,加0.5mL乙醇使BApNA充分溶解,然后用含有0.03mol/L CaCl2的0.05mol/L Tris-HCl溶液,pH约为8.2,定容至100mL。
测试结果如表1所示。
表1
实施例1~3制备得到的水溶性多糖产品含量较高,α-淀粉酶抑制剂产品的α-淀粉酶抑制剂活性高,植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂活性均较低,甚至未检测出。
当酸性水溶液的pH偏高或偏低均会导致α-淀粉酶抑制剂产品的α-淀粉酶抑制剂活性下降,植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂活性增加;还会导致水溶性多糖产品的多糖含量下降。
超滤膜的截留分子量偏高或偏低不仅会导致α-淀粉酶抑制剂产品的纯度下降、α-淀粉酶抑制剂活性降低,还会影响α-淀粉酶抑制剂的产品收率。
对比例9相对于实施例2,仅进行一次截留分子量为10kDa的超滤,水溶性多糖和α-淀粉酶抑制剂未能有效分离,导致得到的水溶性多糖产品的含量、α-淀粉酶抑制剂产品的α-淀粉酶抑制剂活性均降低;且植物凝集素、胰蛋白酶抑制剂活性均明显偏高。
上面结合实施例对本发明实施例作了详细说明,但本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种白芸豆提取物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将白芸豆与酸性水溶液混合后进行超声提取,固液分离,得液相;
所述酸性水溶液的pH为3.8~4.4;
S2、将所述液相进行第一超滤,得第一滤过液和第一截留液,所述第一截留液即为水溶性多糖产品;
所述第一超滤的截留分子量为50kDa~80kDa;
S3、将所述第一滤过液进行第二超滤,得第二截留液,即得α-淀粉酶抑制剂产品;
所述第二超滤的截留分子量为20kDa~30kDa。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述超声提取的温度为20℃~50℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述超声提取的超声功率为20kW~100kW。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述超声提取的超声时间为20min~80min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述白芸豆与所述酸性水溶液的料液比为1kg:8L~25L。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述α-淀粉酶抑制剂产品和/或所述α-淀粉酶抑制剂产品还需要进行干燥处理;
优选地,所述干燥处理包括喷雾干燥、微波干燥、冷冻干燥中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述白芸豆的粒度为40目~80目。
8.由权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到的α-淀粉酶抑制剂产品。
9.由权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到的水溶性多糖产品。
10.权利要求1~7任一项所述制备方法制备得到的所述水溶性多糖产品和/或所述α-淀粉酶抑制剂产品在制备食品、保健品或药品中的应用。
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