CN103059161A

CN103059161A - 一种提高酵母β-D-葡聚糖水溶性的方法

Info

Publication number: CN103059161A
Application number: CN2013100036210A
Authority: CN
Inventors: 王强; 刘红芝; 刘丽; 高洁; 胡晖
Original assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Current assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-01-06
Also published as: CN103059161B

Abstract

本发明公开了一种提高酵母β-D-葡聚糖水溶性的方法。该方法包括如下步骤：（1）用离子液体溶解酵母β-葡聚糖，得到葡聚糖-离子液体混合溶液；（2）对所述葡聚糖-离子液体混合溶液进行微射流均质处理；（3）向经过所述微射流均质处理后的所述葡聚糖-离子液体混合溶液中加入有机溶剂进行沉淀；（4）用水溶解所述沉淀，然后经离心得到上清液，即实现对所述酵母β-葡聚糖水溶性的提高。通过本发明的方法改性增溶后的酵母β-D-葡聚糖为白色松软的棉絮状固形物，本发明可拓宽酵母β-葡聚糖的应用范围。

Description

一种提高酵母β-D-葡聚糖水溶性的方法

技术领域

本发明涉及一种改性增溶酵母β-D-葡聚糖的方法，具体涉及一种利用离子液体提高酵母β-葡聚糖水溶性的方法。

背景技术

酵母β-D-葡聚糖占酵母细胞壁干重的30~60%，直径一般在20~80μm，主链以β-1,3糖苷键连接，同时在链间穿插β-1,6糖苷键，是由1500个葡萄糖残基聚合而成的线性分子，其分子质量约为240KDa，有增强免疫力、抗消炎、抗菌、抗感染、抗病毒、抗癌、降低胆固醇、防辐射、治愈伤口等诸多生理功能。由于酵母β-D-葡聚糖分子内多羟基相互作用形成致密的三股螺旋结构而使其不溶于水，水不溶性不仅制约了其在食品、医药及化妆品等领域的应用，而且还可能对其在体内生理功能的发挥有重要影响，因此，需通过改性方法增加其水溶性，在改善生物活性的同时还可能由于结构改变增强其它方面的功能活性。

离子液体主要是指由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的盐类。与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有许多突出的优越性：①无色、无臭、不挥发、几乎没有蒸气压。②有良好的热稳定性，热稳定温度范围宽。③极强的溶解能力。④良好的离子导电与导热性、高的热容及热能储存密度。⑤较宽的电化学窗口。⑥可循环多次使用等。因此，离子液体可作为一种安全的绿色溶剂替代传统的有机溶剂，实现工业化应用。

微射流均质是在高压下将机械能转移到流体质点上，是一种利用超声辐射和机械剪切结合作用来控制聚合物分子量的物理方法。高压微射流的原理是将溶液泵入反应腔中并分劈成两股微流，这两股微流在反应腔中相互挤压或碰撞，产生强烈剪切、高速撞击、剧烈震荡和空化效应。尚未见到有将离子液体与高压微射流均质机结合使用的相关研究报道。

目前，用于改性增溶酵母β-D-葡聚糖的方法主要有硫酸酯化、羧甲基化、β-葡聚糖酶等几种方法，采用化学方法改性增溶酵母β-D-葡聚糖需使用浓硫酸、二甲基亚砜、氯乙酸等化学试剂，既对环境造成污染和破坏，又无法实现产业化规模生产；采用酶法改性增溶酵母β-D-葡聚糖，可溶性葡聚糖得率较低且生产成本高，也不适合于产业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高酵母β-D-葡聚糖水溶性的方法，本发明采用高压微射流均质机结合离子液体来增加酵母葡聚糖的水溶性，具有得率高、工艺简便、清洁环保等优点。

本发明所提供的一种提高酵母β-D-葡聚糖水溶性的方法，包括如下步骤：

（1）用离子液体溶解酵母β-D-葡聚糖，得到葡聚糖-离子液体混合溶液；

（2）对所述葡聚糖-离子液体混合溶液进行微射流均质处理；

（3）向经过所述微射流均质处理后的所述葡聚糖-离子液体混合溶液中加入有机溶剂进行沉淀，然后进行离心处理；

（4）用水溶解所述沉淀，然后经离心得到上清液即实现对所述酵母β-葡聚糖水溶性的提高。

上述的方法中，步骤（1）中，所述离子液体可为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐。

上述的方法中，步骤（1）中，所述葡聚糖-离子液体混合溶液中，所述酵母β-D-葡聚糖的质量百分含量可为0.1%~2.0%，具体可为0.5%~1.0%、0.5%或1.0%。

上述的方法中，步骤（2）中，所述微射流均质处理的压力可为70MPa~240MPa，具体可为140MPa~170MPa、140MPa或170MPa，流量可为20mL/min~200mL/min，具体可为20mL/min~30mL/min、22mL/min或30mL/min。

上述的方法中，步骤（3）中，所述有机溶剂可为乙醇、丙酮或异丙醇等，用于将所述混合溶液中的酵母β-葡聚糖沉淀出来；

所述有机溶剂的体积用量可为所述葡聚糖-离子液体混合溶液体积的3~6倍，如3倍或6倍。

上述的方法中，步骤（3）中，所述沉淀的温度可为4℃~25℃，时间可为1~24小时，如在4℃下沉淀24小时或在25℃下沉淀5小时。

上述的方法中，步骤（4）中，在用水溶解所述沉淀之前，所述方法还包括用乙醇洗涤所述沉淀的步骤，以脱除葡聚糖中残留的离子液体。

上述的方法中，步骤（4）中，所述水的用量可为：每1g所述沉淀需要添加200~1000mL所述水，如每1g所述沉淀需要添加200mL所述水或每1g所述沉淀需要添加1000mL所述水。

上述的方法中，步骤（4）中，所述方法还包括对所述上清液进行浓缩和冷冻干燥的步骤；

所述冷冻干燥的温度可为-40℃~20℃，时间可为24~48小时。

通过本发明的方法改性增溶后的酵母β-D-葡聚糖为白色松软的棉絮状固形物，本发明可拓宽酵母β-葡聚糖的应用范围。

本发明提供的方法具有以下优点：

1、工艺操作简便；

2、采用溶剂为绿色溶剂离子液体，可循环使用，且安全无污染；

3、本发明所使用仪器均有适合产业化生产的设备，可实现产业化规模生产。

附图说明

图1为本发明实施例1中的可溶性β-葡聚糖的分子质量分布图。

图2为本发明实施例1中的可溶性β-葡聚糖的粒径分布图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中的β-D-葡聚糖购自上海杰康诺生物科技有限公司，其产品编号为9516161416。

下述实施例每步骤的数据处理都是采用DPS软件完成的。

实施例1、改性增溶酵母β-D-葡聚糖

（1）向1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中加入酵母β-D-葡聚糖，加热至85℃，至酵母β-D-葡聚糖在离子液体中完全溶解，得到葡聚糖-离子液体混合溶液，其中酵母β-葡聚糖的质量百分含量为0.5%；

（2）对步骤（1）得到的葡聚糖-离子液体混合溶液采用高压微射流均质机进行微射流均质处理，控制微射流均质处理的压力为170MPa，处理流量为22mL/min；

（3）用乙醇对经步骤（2）中高压微射流均质处理后的葡聚糖-离子液体混合溶液中的葡聚糖进行沉淀，乙醇的体积用量为葡聚糖-离子液体混合溶液的6倍，于4℃的条件下沉淀24h，然后离心，旋蒸除去上清液中的乙醇，再于85℃下加热搅拌离子液体，至离子液体中混有的乙醇完全挥干后，回收离子液体；

（4）对步骤（3）中所得沉淀用乙醇进行4次离心洗涤，以脱除葡聚糖中残留的离子液体；

（5）将步骤（4）中经洗涤后的沉淀加入按1g葡聚糖加入200ml去离子水进行溶解，加热至85℃，保持高温搅拌至葡聚糖沉淀中的乙醇完全挥干后离心，在4500r/min的转速下离心20min；

（6）收集步骤（5）中所得上清液，旋转蒸发浓缩后冷冻干燥（先将样品在-20℃冰箱中冷冻3小时，放入冷冻干燥机中预冻3小时，待物料温度和冷肼温度分别降至-40℃和-60℃，打开真空泵和加热开关，冷冻干燥24小时，至物料温度上升至20℃）即得到改性增溶的酵母β-D-葡聚糖。

本实施例得到的改性增溶的酵母β-D-葡聚糖为白色松软的棉絮状固形物，Mw=1.45×10⁵，分子质量分布图如图1所示；可溶性β-D-葡聚糖的平均粒径为232.9nm，粒度分布图如图2所示，可溶性葡聚糖的溶解度为72.5％，可以看出，经改性后，酵母β-葡聚糖的粒径减小了，从而增加了其水溶性。

溶解度的测定方法如下：将样品定量溶解在水中，然后6000r/min，离心30min。取一定量上清液于干燥恒重的铝盒中，105℃干燥至恒重，然后按照下述公式进行计算，

本实施例得到的可溶性β-D-葡聚糖的得率可达79%，总糖含量（测定采用苯酚-硫酸法）为97.22%。

实施例2、改性增溶酵母β-葡聚糖

（1）向1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中加入酵母β-D-葡聚糖，加热至85℃，至酵母β-D-葡聚糖在离子液体中完全溶解，得到葡聚糖-离子液体混合溶液，其中酵母β-葡聚糖的质量百分含量为1.0%；

（2）对步骤（1）得到的葡聚糖-离子液体混合溶液采用高压微射流均质机进行微射流均质处理，控制微射流均质处理的压力为140MPa，处理流量为30mL/min；

（3）用乙醇对经步骤（2）中高压微射流均质处理后的葡聚糖-离子液体混合溶液中的葡聚糖进行沉淀，乙醇的体积用量为葡聚糖-离子液体混合溶液的3倍，于25℃的条件下沉淀5h，然后离心，旋蒸除去上清液中的乙醇，再于85℃下加热搅拌离子液体，至离子液体中混有的乙醇完全挥干后，回收离子液体；

（5）将步骤（4）中经洗涤后的沉淀加入按1g葡聚糖加入1000ml去离子水进行溶解，加热至85℃，保持高温搅拌至葡聚糖沉淀中的乙醇完全挥干后离心，在4500r/min的转速下离心20min；

（6）收集步骤（5）中所得上清液，旋转蒸发浓缩后冷冻干燥（先将样品在-20℃冰箱中冷冻3小时，放入冷冻干燥机中预冻3小时，待物料温度和冷肼温度分别降至-40℃和-60℃，打开真空泵和加热开关，冷冻干燥24小时，至物料温度上升至20℃）即得到改性增溶的酵母β-D-葡聚糖，其溶解度为62.5%。其中，溶解度的测定方法同实施例1。

本实施例得到的改性增溶的酵母β-D-葡聚糖为白色松软的棉絮状固形物，可溶性β-葡聚糖的得率可达60%，总糖含量（采用苯酚-硫酸法测定）为95.36%。

Claims

1.一种提高酵母β-D-葡聚糖水溶性的方法，包括如下步骤：

（1）用离子液体溶解酵母β-葡聚糖，得到葡聚糖-离子液体混合溶液；

（3）向经过所述微射流均质处理后的所述葡聚糖-离子液体混合溶液中加入有机溶剂进行沉淀；

（4）用水溶解所述沉淀，然后经离心得到上清液，即实现对所述酵母β-葡聚糖水溶性的提高。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述葡聚糖-离子液体混合溶液中，所述酵母β-葡聚糖的质量百分含量为0.1%~2.0%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述微射流均质处理的压力为70MPa~240MPa，流量为20mL/min~200mL/min。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述有机溶剂为乙醇、丙酮或异丙醇；

所述有机溶剂的体积用量为所述葡聚糖-离子液体混合溶液体积的3~6倍。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述沉淀的温度为4℃~25℃，时间为1~24小时。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，在用水溶解所述沉淀之前，所述方法还包括用乙醇洗涤所述沉淀的步骤。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述水的用量为：每1g所述沉淀需要添加200~1000mL所述水。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述方法还包括对所述上清液进行浓缩和冷冻干燥的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述干燥的温度为-40℃~20℃，时间为24~48小时。