CN110229246A - 一种青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及青稞酒糟β‑葡聚糖，具体涉及一种青稞酒糟中β‑葡聚糖的制备方法。为解决酒糟中杂质对提取β‑葡聚糖的干扰，本发明针对酒糟中β‑葡聚糖的特点，主要采用多级醇沉结合超滤膜过滤技术纯化多糖，提高了β‑葡聚糖的得率及纯度。本发明提取方法简单，易于工业化生产，有利于进一步推动酒糟的增值化利用。
Description
技术领域
本发明涉及青稞酒糟β-葡聚糖，具体涉及青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法。
背景技术
青稞是禾本科大麦属一年生作物，因内外颖壳分离，籽粒裸露，称为裸大麦，也被称元麦、米大麦。青稞的营养组成符合“三高两低”的饮食结构，是集健康食品和保健食品美誉于一身的绿色天然谷物。据《本草拾遗》记载：青稞，下气宽中、壮精益力、除湿发汗、止泻。藏医典籍《晶珠本草》更把青稞作为一种重要药物，用于治疗多种疾病。因此，青稞是顺应当今人们追求“绿色生态”消费需求的一种重要食品原料。青稞中β-葡聚糖是青稞中主要的功效成分之一，提取β-葡聚糖也是提升青稞精深加工能力和科技含量的重要途径之一。目前，提取青稞β-葡聚糖所使用的原料主要为青稞、青稞麸皮，而针对青稞酒糟中β-葡聚糖的提取方法几乎没有报道。
目前在青藏高原地区青稞除了作为藏区的主食外，也是青稞酒的主要生产原料，作为当地特色饮品，酒味酸甜，酒香浓郁。以一家青稞酒生产企业为例，年产青稞酒近2万吨，消耗青稞占青稞产量的1/3，年产酒糟近2万吨。酒糟富含大量营养物质如粗淀粉、粗纤维、粗蛋白等，酒糟大量的囤积及露天堆放，极易发生腐败变质，造成周边环境污染。目前处理酒糟的方法，主要以饲料和堆肥出售，价格低廉，若利用青稞酒糟提取β-葡聚糖，既能减少成本又能废物利用。鉴于此，特提出一种青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法，以提高酒糟高值化综合利用，对青稞产业化和青藏地区经济水平的提升，具有重要的社会和经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法，该方法解决了酒糟中杂质对提取β-葡聚糖的干扰，提高了β-葡聚糖提取率及纯度，提取方法简单，易于工业化生产，有利于进一步推动酒糟的增值化利用。
青稞酒糟中杂质多，β-葡聚糖分子量较小，杂质会干扰β-葡聚糖的提取，影响提取纯度。目前纯化β-葡聚糖的方法主要通过硫酸铵沉降多糖，此方法有助于纯化分子量较大的β-葡聚糖，但对分子量较小的β-葡聚糖纯化效果较差。本发明针对酒糟中β-葡聚糖的特点，主要采用多级醇沉结合超滤膜过滤技术纯化多糖，提高了β-葡聚糖的得率及纯度。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法，包括如下步骤：
1)提供粉碎至20-100目的青稞酒糟粉；
2)向步骤1)所述青稞酒糟粉至加入适量70-90％乙醇，煮沸回流，过滤，取滤渣烘干；
3)向步骤2)中烘干的酒糟滤渣中加入适量水，调节pH至8-11，于50-95℃加热搅拌2-6h，过滤或离心，制得β-葡聚糖粗提液；
4)调节步骤3)所得β-葡聚糖粗提液pH至5-7，加入适量高温α-淀粉酶，于90-98℃酶解以去除粗提液中的淀粉；然后降温至50-70℃，调节pH至6.5-9，加入适量碱性蛋白酶，酶解以去除粗提液中的蛋白质；酶解完成后调节pH至4-5，沉降蛋白，离心收集上清液，浓缩；
5)向步骤4)所得浓缩液中加入适量95％乙醇，于4-20℃静置沉降多糖，离心收集沉淀1；然后加入适量50％乙醇洗涤，离心收集沉淀2；
6)将步骤5)所得沉淀2加水复溶，通过大孔树脂XAD-7吸附脱色；
7)将步骤6)脱色所得溶液用截留分子量1000-10000Da的超滤膜过滤去除小分子，浓缩，干燥，制得β-葡聚糖干粉。
上述制备方法中，
步骤1)通常，可将青稞酒糟烘干，然后粉碎至20-100目，得青稞酒糟粉。
一般可将青稞酒糟烘干至含水量15％以下，例如通常烘干至含水量10％-15％尤其是12.5％；一般在烘干后还需要去除碎石等杂质，再进行粉碎。
研究发现，将青稞酒糟粉碎至20-100目尤其是30目更有利于提取β-葡聚糖，从而提高其提取率。
步骤2)中，优选地，煮沸回流时间为1-4h为佳，更优选为2h。
步骤2)中，优选地，以g/ml计，所述青稞酒糟粉与70-90％乙醇的重量体积比为1:8-12，更优选为1:10；更优选采用80％乙醇；研究发现，在上述条件下更有利于使物料中β-葡聚糖酶失活，稳定物料性质，从而提高β-葡聚糖的提取率。
步骤2)中，优选地，将所述滤渣烘干至含水量7％以下为佳；通常烘干温度以30-50℃为佳，一般需要烘干10-16h。
步骤3)中，优选地，以g/ml计，所述烘干的酒糟滤渣与水的重量体积比为1:8-20，更优选为1:10；研究发现，在该比例范围内更有利于提高β-葡聚糖的提取率。
步骤3)中，优选地，所述加热搅拌时间以4-5h为佳。
步骤4)高温α-淀粉酶酶解步骤中，优选地，高温α-淀粉酶的加入量为0.5％-3％，更优选为2％(此处加入量是指高温α-淀粉酶与步骤2)中烘干的酒糟滤渣重量比)；
优选地，酶解在400-800r/min转速搅拌条件下进行；在该搅拌条件下更有利于提高β-葡聚糖的提取率。优选地，高温α-淀粉酶酶解1-4h。
步骤4)碱性蛋白酶酶解解步骤中，优选地，碱性蛋白酶的加入量为0.5％-3％，更优选为2％(此处加入量是指碱性蛋白酶与步骤2)中烘干的酒糟滤渣重量比)；优选地，酶解在400-800r/min搅拌条件下进行，碱性蛋白酶酶解优选为1-3h；
步骤4)中，所述沉降蛋白的时间通常为10-18h；离心转速以4000-8000r/min为佳。
步骤4)中，一般可将上清液浓缩至原体积的1/2-1/5。
步骤5)中，优选地，95％乙醇的用量为所得浓缩液体积的2-4倍；沉降多糖时间一般为10-16h。
步骤5)中，优选地，50％乙醇溶液的用量为沉淀1体积的1-3倍。
步骤5)中，离心转速以4000-8000r/min为佳。
步骤6)的主要目的是以去除色素及其他蛋白类杂质。
步骤7)中，所用超滤膜的截留分子量优选为5000-10000Da，更优选为5000Da。
步骤7)一般可浓缩至原体积的1/2-1/5；可采用喷雾干燥或冷冻干燥。
本发明中，一般可采用本领域常规pH调节剂，例如氢氧化钠、盐酸等。
本发明可用本领域常规青稞酒糟，通常将其烘干至水分含量为12.5％时测得β-葡聚糖含量为1.0-2.2％，例如具体为1.1％。
实验表明，上述方法制备的β-葡聚糖干粉中β-葡聚糖纯度为5-40％，得率为3％-15％；其平均分子量为(2-30)×104。在本发明一个具体实施例中，所制备的β-葡聚糖干粉中β-葡聚糖平均分子量为7.84×104。
本发明还包括上述方法制备的β-葡聚糖干粉。
本发明还包括上述方法制备的β-葡聚糖干粉在食品、保健食品或药品中的应用。
本发明方法具有如下优点：
1)以青稞酒糟为原料制备β-葡聚糖，变废为宝，提高了酒糟高值化综合利用；
2)克服了青稞酒糟杂质对于β-葡聚糖提取的干扰，提高了β-葡聚糖提取率；
3)该方法简单易行，成本低，节能环保，适合大规模工业化生产。
附图说明
图1表示实施例1制得的β-葡聚糖分子量测定结果；
图2表示是否脱色处理对于溶液吸光度的影响(实施例1及对比例6)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。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。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
以下纯度及得率检测方法：
以下采用AOAC995.16的方法测定样品中的β-葡聚糖含量。
以下所用青稞酒糟来自青海互助青稞酒股份有限公司，烘干至水分含量为12.5％时测得β-葡聚糖含量为1.1％。
实施例1
青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法，包括如下步骤：
1)将青稞酒糟烘干至水分含量12.5％，去除杂质(碎石等)后，粉碎，过30目筛，得到青稞酒糟粉；
2)称取300g上述青稞酒糟粉，加入3000ml的80％乙醇，充分混匀，煮沸回流2h后，过滤，取滤渣于40℃烘干12h；
3)称取步骤2)中烘干的酒糟滤渣120g，加入1200mL水，搅拌均匀，用氢氧化钠溶液调节pH至8.0，70℃加热搅拌4h后，6000r/min离心5min，去除沉淀，获得β-葡聚糖粗提液。
4)高温α-淀粉酶酶解：
调节步骤3)中β-葡聚糖粗提液pH至6.0，加入2.4g高温α-淀粉酶，于95℃、600r/min转速搅拌条件下酶解1h，以去除粗提液中的淀粉。
碱性蛋白酶酶解：
将高温α-淀粉酶后的溶液降温至55℃，用氢氧化钠溶液调节溶液pH值至8.0，加入2.4g碱性蛋白酶，于55℃、600r/min转速搅拌条件下酶解1h，以去除粗提液中的蛋白质。酶解完成后调节溶液pH值至4.5，6000r/min离心去除沉淀，收集上清液，浓缩上清液至原体积的1/4。
5)向步骤4)所得浓缩液中加入2.5倍体积的95％乙醇，4℃静置12h沉降多糖，6000r/min离心收集沉淀1；向该沉淀1中加入1倍体积50％乙醇洗涤，6000r/min离心去除上清液，收集沉淀2。
6)将步骤5)所得沉淀2加水复溶后，通过大孔树脂XAD-7吸附脱色，去除色素及其他蛋白类杂质。
7)将步骤6)大孔树脂XAD-7吸附脱色处理后的溶液用截留分子量5000Da的超滤膜过滤，去除小分子后，浓缩至原体积1/4，冷冻干燥，制得β-葡聚糖干粉(即提取物)。
将检测，本实施例制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖纯度为20％，β-葡聚糖得率为13.09％，淀粉含量为13.66％，蛋白质含量为18.978％。
通过高效凝胶色谱法测定本实施例制得的β-葡聚糖干粉，结果见图1，其中β-葡聚糖的平均分子量为7.84×104。图1中，横坐标表示出峰时间，纵坐标表示分子量大小。
文献中报道的青稞β-葡聚糖的分子量一般为(5-8)×105。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：步骤2)将80％乙醇替换为以等量的水回流处理。
最终所制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖得率为4.56％。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：步骤4)省略高温α-淀粉酶酶解的步骤。
最终所制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖得率为6.069％，淀粉含量为24.4％。
对比例3
与实施例1的区别仅在于：步骤4)省略碱性蛋白酶酶解的步骤。
最终所制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖得率为6.290％，蛋白质含量为28.795％。
对比例4
与实施例1的区别仅在于：步骤5)省略将沉淀1用50％乙醇洗涤的步骤。
最终所制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖纯度为10.09％。
对比例5
与实施例1的区别仅在于：步骤5)省略将沉淀1用50％乙醇洗涤的步骤，而是将沉淀1加水复溶后，加入30％的硫酸铵，静置12h沉降多糖，6000r/min离心获得沉淀3。
最终所制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖纯度为2.26％。
对比例6
与实施例1的区别仅在于：步骤6)不采用大孔树脂XAD-7吸附脱色。
最终所制得的β-葡聚糖干粉中，β-葡聚糖纯度为18.90％。
另外，是否脱色处理对于溶液吸光度影响也较大，由图2可见，脱色处理后吸光度下降58.29％。结果表明，脱色处理可以去除色素及其他蛋白等杂质，还可以提高产品纯度。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种青稞酒糟中β-葡聚糖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供粉碎至20-100目的青稞酒糟粉；
2)向步骤1)所述青稞酒糟粉至加入适量70-90％乙醇，煮沸回流，过滤，取滤渣烘干；
3)向步骤2)中烘干的酒糟滤渣中加入适量水，调节pH至8-11，于50-95℃加热搅拌2-6h，过滤或离心，制得β-葡聚糖粗提液；
4)调节步骤3)所得β-葡聚糖粗提液pH至5-7，加入适量高温α-淀粉酶，于90-98℃酶解以去除粗提液中的淀粉；然后降温至50-70℃，调节pH至6.5-9，加入适量碱性蛋白酶，酶解以去除粗提液中的蛋白质；酶解完成后调节pH至4-5，沉降蛋白，离心收集上清液，浓缩；
5)向步骤4)所得浓缩液中加入适量95％乙醇，于4-20℃静置沉降多糖，离心收集沉淀1；然后加入适量50％乙醇洗涤，离心收集沉淀2；
6)将步骤5)所得沉淀2加水复溶，通过大孔树脂XAD-7吸附脱色；
7)将步骤6)脱色所得溶液用截留分子量1000-10000Da的超滤膜过滤去除小分子，浓缩，干燥，制得β-葡聚糖干粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述青稞酒糟粉的粒度为30目；和/或，所述青稞酒糟粉的含水量为15％以下，优选含水量为10％-15％，更优选为12.5％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，
所述煮沸回流时间为1-4h，优选为2h；和/或，
以g/ml计，所述青稞酒糟粉与70-90％乙醇的重量体积比为1:8-12，优选为1:10；更优选采用80％乙醇；和/或，
将所述滤渣烘干至含水量7％以下；优选地，烘干温度以30-50℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，
以g/ml计，所述烘干的酒糟滤渣与水的重量体积比为1:8-20，优选为1:10；和/或，
所述加热搅拌时间为4-5h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，
高温α-淀粉酶酶解步骤中，高温α-淀粉酶的加入量为0.5％-3％，优选为2％；
进一步优选地，酶解在400-800r/min转速搅拌条件下进行；更优选地，高温α-淀粉酶酶解1-4h；和/或，
步骤4)碱性蛋白酶酶解解步骤中，碱性蛋白酶的加入量为0.5％-3％，优选为2％；进一步优选地，酶解在400-800r/min搅拌条件下进行，更优选地，碱性蛋白酶酶解优选为1-3h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，95％乙醇的用量为所得浓缩液体积的2-4倍；沉降多糖时间优选为10-16h；和/或，50％乙醇溶液的用量为沉淀1体积的1-3倍；和/或，
步骤7)中，所用超滤膜的截留分子量优选为5000-10000Da，更优选为5000Da。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将青稞酒糟烘干至水分含量12.5％，去除杂质后，粉碎，过30目筛，得到青稞酒糟粉；
2)称取300g所述青稞酒糟粉，加入3000ml的80％乙醇，充分混匀，煮沸回流2h后，过滤，取滤渣于40℃烘干12h；
3)称取步骤2)中烘干的酒糟滤渣120g，加入1200mL水，搅拌均匀，用氢氧化钠溶液调节pH至8.0，70℃加热搅拌4h后，6000r/min离心5min，去除沉淀，获得β-葡聚糖粗提液；
4)高温α-淀粉酶酶解：
调节步骤3)中β-葡聚糖粗提液pH至6.0，加入2.4g高温α-淀粉酶，于95℃、600r/min转速搅拌条件下酶解1h；
碱性蛋白酶酶解：
将高温α-淀粉酶后的溶液降温至55℃，用氢氧化钠溶液调节溶液pH值至8.0，加入2.4g碱性蛋白酶，于55℃、600r/min转速搅拌条件下酶解1h，以去除粗提液中的蛋白质；酶解完成后调节溶液pH值至4.5，6000r/min离心去除沉淀，收集上清液，浓缩上清液至原体积的1/4；
5)向步骤4)所得浓缩液中加入2.5倍体积的95％乙醇，4℃静置12h沉降多糖，6000r/min离心收集沉淀1；向该沉淀1中加入1倍体积50％乙醇洗涤，6000r/min离心去除上清液，收集沉淀2；
6)将步骤5)所得沉淀2加水复溶后，通过大孔树脂XAD-7吸附脱色，去除色素及其他蛋白类杂质；
7)将步骤6)大孔树脂XAD-7吸附脱色处理后的溶液用截留分子量5000Da的超滤膜过滤，去除小分子后，浓缩至原体积1/4，冷冻干燥，制得β-葡聚糖干粉。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述青稞酒糟中水分含量为12.5％时，其中β-葡聚糖含量为1.0-2.2％，优选为1.1％。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备的β-葡聚糖干粉；
优选地，所述β-葡聚糖干粉中β-葡聚糖纯度为5-40％；和/或，
所述β-葡聚糖平均分子量为(2-30)×104，或者为7.84×104。
10.权利要求9所述β-葡聚糖干粉在食品、保健食品或药品中的应用。
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