CN109384858A - 一种富硒菊芋硒多糖的提取制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，涉及富硒产品领域。硒菊糖的提取分离纯化的方法等同于菊糖。采用水提法、抽滤浓缩、乙醇沉淀获得粗硒多糖，经脱蛋白处理后，再利用离心干燥，获得干粉状态硒多糖。经处理后的菊芋干粉硒多糖干能够长期保存。确定了硒多糖提取的最优条件温度60，时间60min，料水比1:25，按最优条件下做了验证试验所得硒多糖糖的提取率为74.87％。优点是：与普通多糖相比，研究表明硒多糖具有更高的抗氧化能力、增强免疫、抗肿瘤等生理活性。
Description
技术领域
本发明涉及富硒产品领域，具体为一种富硒菊芋硒多糖的提取制备方法。
背景技术
硒，元素符号Se，作为人体生命必需的微量元素，可提高机体免疫力，对人类的生育、生长及抗衰老有重要的保健作用；提高动物的生长性与繁殖性能，改善肉质等。硒同样也是高等植物生长必需的营养元素，并对植物有抗氧化、拮抗重金属、抵御逆境，增强植物抗性、参与植物的新陈代谢的作用，而且在一定的浓度范围内，能促进植物的生长发育。
硒可分为有机硒和无机硒，无机硒主要以硒酸盐、***盐为主，占硒总量的8％，一般具有较强的毒性。有机硒可分为大分子硒和小分子硒化物，占硒总量的80％以上，一般以硒代氨基酸和硒蛋白的形式存在，在生物体内发挥作用的主要是有机硒化物。无机硒吸收效果差，且毒性大；相对而言，有机硒毒性低、副作用小、安全边际高，能够更好地发挥硒的生理活性。植物富硒种植获得硒多糖正成为研究的热点之一。在植物体中，硒多糖是生物体尤其是植物体对无机硒进行有机化的主要形式之一，有机硒更易为机体吸收和利用，且安全性较高。植物富硒多糖属于有机硒类，其具有硒和多糖的双重生物活性，与无机硒相比较，毒性更小，可以将硒的作用更好的发挥出来。近年来富硒产品日益增多，尤其是富硒农产品及其硒多糖提取的研究较多。
菊芋属于菊科向日葵属一年生宿根性草本植物，又称洋姜，鬼子姜。菊芋不仅具有环境适应能力强、种植广泛等生态学特点，而且其中含有丰富的菊糖(又称菊粉，系多聚果糖)，占湿重的15％～20％干重的80％左右。菊芋菊糖是一种生物多糖，它由果糖分子通过β(1→2)键连接，聚合程度从2～60，平均为10，其终端为葡萄糖单位。菊糖及低聚果糖具有双歧因子增强功效，菊糖具有促进矿物质吸收、预防骨质疏松、调节血糖血脂、调节免疫、抗癌等生理功能，因此菊糖成为人们研究的功能性食品之一。目前，国内富硒产品较多，食品类补硒以保健食品为主，如菌类硒、麦芽硒等，另外还有各种富硒普通食品，如富硒大米、富硒茶、富硒酱油、富硒矿泉水等。
目前，我国有七成地区存在缺硒情况，针对人体缺硒的状况，通过饮食补充有机硒则成为一种可行的方法，具有安全性高，不易发生中毒，易被人体吸收利用，补硒效率高的特点。经研究检测发现，富硒菊芋中含有较为丰富的硒，但单纯通过菊芋补硒，需要食用大量无花果，显然无法适应人体补硒的需求。而将菊芋中的硒进行提取，则成为一种切实可行的补硒方式。为此，本发明提供一种富硒菊芋硒多糖的提取制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：
针对我国普遍存在缺硒问题，而通过食物补硒需要的用量巨大，难以满足人体补硒需求的问题，提供一种富硒菊芋菊糖的提取制备方法。本发明以富硒菊芋为原料，提供一种全新的富硒提取物的制备方法，通过制备菊芋菊粉，并将其进行水提、乙醇沉淀等获取粗多糖，制备出有机硒含量达13％以上的硒多糖提取物，操作简单，工艺流程少，提取周期短，提取效果好，有效解决现有技术所存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，包括以下步骤：
1)将富硒菊芋洗净，切成3～5mm薄片，将进行热风干燥至恒重，得菊芋薄片，采用超微粉碎技术制备全粉，过100目筛，；
2)取部分步骤1)制备的菊芋全粉，将其放入锥形瓶内，向其中加入菊芋全粉50～85wt％的蒸馏水，搅拌均匀，按0.5℃/min的降温速率将菊芋全粉水溶液降至-40℃，再将冻结的菊芋全粉水溶液于100℃水浴锅中迅速解冻，形成第一混合物；
3)加入第一混合物的1～5wt％纤维素酶，1～3wt％菠萝蛋白酶和0.5～1％果胶酶，进行酶处理，酶处理的温度为45～55℃，时间60～120min，pH4.0～7.0；
4)将酶处理后的第一混合物进行超声提取，超声温度为65～70℃，超声功率为450～550W，提取得到第二混合液，向第二混合液进行抽提，抽提温度为90～110℃，使混合液减压浓缩至原体积的1/4，得第三混合液；
5)将所制备的第三混合液中加入浓度为95％的乙醇溶液，进行醇沉淀，第三混合液与95％乙醇溶液体积比为1:10，得第四混合液；
6)将第四混合液进行微波处理，微波辐射时间5～10min，微波功率100～500W，置于5000r/min的离心机中，离心15分钟，得下层胶状硒多糖；
7)将步骤6)所得的胶状硒多糖，进行热风干燥，即得粗多糖粉末；
优选地，所述热风干燥的具体方法为将富硒菊芋在65～70℃进行热风烘干，至含水量低于18wt％。
优选地，所述步骤3)中，超声提取时间为60～65min，抽提时间为15～20min。
优选地，所述步骤4)中，醇沉淀时间为12～13小时。
优选地，所述步骤5)中，胶状硒多糖在60℃下的密度为1.15～1.37g/mL。
优选地，所述步骤6)中，热风干燥的温度为90℃。
一种采用上述方法制备的富硒菊芋硒多糖产品。
本发明获得的有益效果：
申请人研究发现，菊芋富硒部位在其块茎处，其硒含量最高可达到8.563mg/kg。其提取效率与本申请中硒多糖的制备，以及反应条件的控制息息相关。通过在单因素试验基础上，采用Box-Behnken试验设计和响应面分析法，得到超声提取菊芋硒多糖最佳工艺条件(超声时间60min、超声功率450W、液料比为25:1)，硒多糖提取率可达13.71％。经过步骤之间的协同作用，使得本发明硒多糖的提取率高于现有技术5～10％，具有显著的进步意义。
本发明中，各步骤之间相互配合、层层递进，能够有效提升硒多糖的得率和收率，所产生的总体效果远远高于单个技术手段所产生的效果的简单加和。本发明中，通过科学操作，能够有效提取原料的有效活性成分，菊芋所含多糖促进无机硒更好地转变为有机硒，有效利用无菊芋中的有效成分。同时，本发明操作简单易行，效果好、效率高，成本低廉，具有显著的综合经济效益，能够工厂化、大规模生产的需要。
本发明的富硒粗多糖能够用于制备增强机体抗氧化功能和免疫调节功能的保健药品或食品添加剂中。经实际验证，其保健疗效明显，有助于提高人体免疫力、防癌、抗肿瘤等，而且产品稳定性好，便于携带和服用。
本发明的提取物中，其硒含量最高可达到8.563mg/kg，能够用于食品加工领域中，满足人体的补硒需求，具有较好的市场应用前景和社会效益。另外，本发明中采用的工艺方法，能够有效保留富硒菊芋中的活性成分，具有较好的效果。本发明生产工艺简单，条件温和，提取周期较短，具有较好的市场应用前景和价值。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和或步骤以外，均可以以任何方式组合。为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的操作步骤如下。
1、取富硒菊芋洗净，切成3mm薄片，在65℃温度下进行热风干燥至恒重，含水量10～18wt％。
2、将烘干的菊芋干粉碎成细粉，得菊芋全粉，粉碎粒度为直径2～4mm。
3、取部分上一步制备的菊芋全粉，将其放入锥形瓶内，向其中加入菊芋全粉50wt％的蒸馏水，搅拌均匀，按0.5℃/min的降温速率将菊芋全粉水溶液降至-40℃，再将冻结的菊芋全粉水溶液于100℃水浴锅中迅速解冻，形成第一混合物；
4、加入第一混合物的1wt％纤维素酶，1wt％菠萝蛋白酶和0.5wt％果胶酶，进行酶处理，酶处理的温度为45℃，时间60min，pH4.0；
5、将酶处理后的第一混合液在温度为65℃，功率为500W的条件下进行超声提取，提取65min，提取得到第二混合液，对第二混合液在温度为90℃的条件下进行抽提，抽提15min，使混合液减压浓缩至原体积的1/4，得第三混合液；
6、将所制备的第三混合液中加入浓度为95％的乙醇溶液，进行醇沉淀，得第四混合液，即为硒多糖提取液的浓缩液。其中，第三混合液与95％的乙醇溶液体积比为1:10，沉淀时间为12小时。
7、将第四混合液进行微波处理，微波辐射时间5～min，微波功率100W，置于5000r/min的离心机中，离心15分钟，得下层胶状硒多糖，胶状硒多糖在60℃下的密度为1.15～1.22g/mL。
8、将所得的胶状硒多糖，进行90℃热风干燥，即得富硒硒多糖干粉。
经测定，本实施例中，干粉内菊芋硒多糖干粉采用苯酚-硫酸法测定得硒含量可达到8.433mg/kg。
实施例2
本实施例的操作步骤如下。
1、取富硒菊芋洗净，切成5mm薄片，在70℃温度下进行热风干燥至恒重，含水量3～10wt％。
2、将烘干的菊芋干粉碎成细粉，得菊芋全粉，过100目筛。
3、取部分上一步制备的菊芋全粉，将其放入锥形瓶内，向其中加入菊芋全粉85wt％的蒸馏水，搅拌均匀，按0.5℃/min的降温速率将菊芋全粉水溶液降至-40℃，再将冻结的菊芋全粉水溶液于100℃水浴锅中迅速解冻，形成第一混合物；
4、加入第一混合物的5wt％纤维素酶,3wt％菠萝蛋白酶和1wt％果胶酶，进行酶处理，酶处理的温度为55℃，时间120min，pH7.0；
5、将酶处理后的第一混合液在温度为70℃，功率为450W的条件下进行超声提取，提取60min，提取得到第二混合液，对第二混合液在温度为110℃的条件下进行抽提，抽提20min，使混合液减压浓缩至原体积的1/5，得第三混合液；
6、将所制备的第三混合液中加入浓度为95％的乙醇溶液，进行醇沉淀，得第四混合液，即为硒多糖提取液的浓缩液。其中，第三混合液与95％的乙醇溶液体积比为1:25，沉淀时间为13小时。
7、将第四混合液进行微波处理，微波辐射时间10min，微波功率500W，置于5000r/min的离心机中，离心15分钟，得下层胶状硒多糖，胶状硒多糖在60℃下的密度为1.18～1.31g/ml。
8、将所得的胶状硒多糖，进行100℃热风干燥，即得富硒硒多糖干粉。
经测定，本实施例中，干粉内菊芋硒多糖干粉采用苯酚-硫酸法测定得硒含量可达到8.563mg/kg。
实施例3
本实施例的操作步骤如下:
1、取富硒菊芋洗净，切成4mm薄片，在60℃温度下进行热风干燥至恒重，含水量8～12wt％。
2、将烘干的菊芋干粉碎成细粉，得菊芋全粉，过100目筛。
3、取部分上一步制备的菊芋全粉，将其放入锥形瓶内，向其中加入菊芋全粉65wt％的蒸馏水，搅拌均匀，按0.5℃/min的降温速率将菊芋全粉水溶液降至-40℃，再将冻结的菊芋全粉水溶液于100℃水浴锅中迅速解冻，形成第一混合物；
4、加入第一混合物的3wt％纤维素酶,2wt％菠萝蛋白酶和0.6wt％果胶酶，进行酶处理，酶处理的温度为50℃，时间90min，pH5.5；
5、将酶处理后的第一混合液在温度为68℃，功率为550W的条件下进行超声提取，提取60min，提取得到第二混合液，对第二混合液在温度为100℃的条件下进行抽提，抽提18min，使混合液减压浓缩至原体积的1/6，得第三混合液；
6、将所制备的第三混合液中加入浓度为95％的乙醇溶液，进行醇沉淀，得第四混合液，即为硒多糖提取液的浓缩液。其中，第三混合液与95％的乙醇溶液体积比为1:15，沉淀时间为12.5小时。
7、将第四混合液进行微波处理，微波辐射时间7min，微波功率300W，置于6000r/min的离心机中，离心15分钟，得下层胶状硒多糖，胶状硒多糖在60℃下的密度为1.15～1.37g/ml。
8、将所得的胶状硒多糖，进行90℃热风干燥，即得富硒硒多糖干粉。
经测定，本实施例中，干粉内菊芋硒多糖干粉采用苯酚-硫酸法测定得硒含量可达到8.219mg/kg。
对照实施例：
采用中国专利CN102875699A中优选实施例的方法提取富硒菊芋多糖，经测定，本实施例中，干粉内菊芋硒多糖干粉采用苯酚-硫酸法测定得硒含量为2.132mg/kg。
测定上述实施例中富硒菊芋多糖的得率，结果如下：
表1不同提取方法下菊芋硒多糖的提取得率
| 实施例 | 菊芋硒多糖提取得率(％) |
| 实施例1 | 11.26％ |
| 实施例2 | 13.71％ |
| 实施例3 | 10.89％ |
| 对照实施例 | 4.77％ |
综上所述，本发明可显著提高菊芋硒多糖提取得率，且提取产物中的硒含量明显提高。本发明主要用于功能性于制备增强机体抗氧化功能和免疫调节功能的保健药品或食品添加剂中。其保健疗效明显，与普通多糖相比，研究表明硒多糖具有更高的抗氧化能力、增强免疫、抗肿瘤等生理活性，同时有助于降低人体患糖尿病、心脑血管疾病、克山病、大骨节病、关节炎等疾病的风险，而且产品稳定性好，便于携带和服用。
本发明食用后的保健作用机理如下：
1)硒能增强人体的抗氧化功能：硒是构成谷胱甘肽过氧化物酶的活性成分，谷胱甘肽具有抗氧化作用，能清除自由基；
2)硒能提高免疫力血管形成：肿瘤需要依赖自身建立的一套血管***从人体获取养分，来满足它快速生长的需要，硒能提高免疫力血管的形成，从而控制癌细胞繁殖和转移；
3)硒元素能选择性地提高免疫力细胞增殖蛋白的合成和DNA(脱氧核糖核酸)的复制，从而抑制癌细胞的生长、繁殖。
4)硒能激活抑癌基因P53，能诱导肿瘤细胞凋亡，从而抑制癌细胞突变，抑制癌细胞生长和杀伤癌细胞，提高治愈率；
本发明主要用于功能性于制备增强机体抗氧化功能和免疫调节功能的保健药品或食品添加剂中。其保健疗效明显，与普通多糖相比，研究表明硒多糖具有更高的抗氧化能力、增强免疫、抗肿瘤等生理活性，同时有助于降低人体患糖尿病、心脑血管疾病、克山病、大骨节病、关节炎等疾病的风险，而且产品稳定性好，便于携带和服用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将富硒菊芋洗净，切成3～5mm薄片，将进行热风干燥至恒重，得菊芋薄片，采用超微粉碎技术制备全粉，过100目筛，；
2)取部分步骤1)制备的菊芋全粉，将其放入锥形瓶内，向其中加入菊芋全粉50～85wt％的蒸馏水，搅拌均匀，按0.5℃/min的降温速率将菊芋全粉水溶液降至-40℃，再将冻结的菊芋全粉水溶液于100℃水浴锅中迅速解冻，形成第一混合物；
3)加入第一混合物的1～5wt％纤维素酶，1～3wt％菠萝蛋白酶和0.5～1％果胶酶，进行酶处理，酶处理的温度为45～55℃，时间60～120min，pH4.0～7.0；
4)将酶处理后的第一混合物进行超声提取，超声温度为65～70℃，超声功率为450～550W，提取得到第二混合液，向第二混合液进行抽提，抽提温度为90～110℃，使混合液减压浓缩至原体积的1/4，得第三混合液；
5)将所制备的第三混合液中加入浓度为95％的乙醇溶液，进行醇沉淀，第三混合液与95％乙醇溶液体积比为1:10，得第四混合液；
6)将第四混合液进行微波处理，微波辐射时间5～10min，微波功率100～500W，置于5000r/min的离心机中，离心15分钟，得下层胶状硒多糖；
7)将步骤6)所得的胶状硒多糖，进行热风干燥，即得粗多糖粉末。
2.根据权利要求1所述富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述热风干燥的具体方法为将富硒菊芋在65～70℃进行热风烘干，至含水量低于18wt％。
3.根据权利要求1所述富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，超声提取时间为60～65min，抽提时间为15～20min。
4.根据权利要求1所述富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，醇沉淀时间为12～13小时。
5.根据权利要求1所述富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，胶状硒多糖在60℃下的密度为1.15～1.37g/mL。
6.根据权利要求1所述富硒菊芋硒多糖的提取制备方法，其特征在于，所述步骤6)中，热风干燥的温度为90℃。
7.采用权利要求1-6任一项所述方法制备的产品。
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