CN101735331B - 发酵法提取百合多糖的生产工艺及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用发酵法提取百合多糖的生产工艺及其产品，属于农产品深加工技术领域。其特征是以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为菌种，以百合为原料，经打浆、酶解、液体深层发酵、分离、浓缩、干燥等工艺，制备高纯度的百合多糖。本方法工业化程度高，生产成本低，获得在食品及医药中具有广泛应用价值百合多糖的同时还能充分利用百合中的淀粉、蛋白质、纤维素、维生素及矿质元素等成分，发酵得到高附加值产物——乙醇。
Description
技术领域
本发明涉及发酵法提取百合多糖的生产工艺及其产品，属于农产品深加工技术领域。具体地讲，本发明涉及一种以百合为原料，制得高纯度百合多糖白色粉末产品。
背景技术
百合多糖是百合功能因子之一，其主要是由D-葡萄糖、D-甘露糖及半乳糖等通过β-吡喃糖苷键结合而成的多糖，因来源及制备方法不同，其结构存在一些差异。研究发现：百合多糖具有抗肿瘤、降血脂、抗病毒、抗突变和增强免疫力等多种生物医药功能。由于百合多糖的生物活性以及在保健、医药领域的广泛使用，使百合多糖生物资源的开发利用与研究日益活跃。目前国内外提取百合多糖的方法很多，常用的有以下几种：
热水提取法：这是目前百合多糖提取中最常用方法。大多数多糖在热水中溶解度大且性质稳定，所以用这种方法提取，多糖破坏较小。
酶解法：将已粉碎的百合原料悬浮于水中，根据复合酶作用的最适条件，调节至最适温度，及最适pH，然后加入复合酶，反应后，过滤去残渣，滤液即为多糖提取液。
超声波或微波辅助提取法：近年来随着超生波技术和微波技术的发展，也有研究者应用超声波或微波辅助法提取百合多糖，采用超声波粉碎技术将百合细胞壁破裂或微波加热及快速渗透作用，提高百合多糖的提取效率。
稀碱水溶液提取法：也有研究者用5％左右的NaOH溶液或Na2CO3溶液提取百合多糖。不过用稀碱溶液提取时，提取温度必须保持在10℃以下，否则多糖容易发生降解反应。
在上述几种百合多糖提取方法中，热水法虽然常用，但提取时间较长，提取的多糖由于含有大量的蛋白质、色素等物质，得率较低，且产品分离纯化等后续处理过程复杂。稀碱液提取法易产生大量的废碱液，对环境造成危害，且采用该方法提取的过程中多糖易降解，操作条件要求也较高。酶法虽提高了百合多糖的提取率，但由于将蛋白质、脂肪、纤维素等物质水解，产生大量的废液，同时也浪费了原料资源。超生波或微波辅助提取法虽然能提高百合多糖的提取率，但由于设备条件的限制及实际操作等原因较难应用于大生产。
为拓展多糖提取途径，提高植物源多糖的提取效率及充分利用资源，国内外一些研究者探索采用生物发酵法来提取多糖，但目前该方面的研究报道甚少。以百合为原料，通过接种安全、高效的发酵菌株，采用深层发酵提取百合多糖，经过分离精制，生产高纯度百合多糖，该方法不但充分利用了百合原料中的成分，而且还获得高附加值产品乙醇。该方面研究目前国内外均未见报道。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于针对现有百合多糖提取技术工艺存在的问题，采用经济、安全、有效的方法提取及制备百合多糖。
技术方案
本发明方法更详细地包括如下步骤：
(1)发酵培养基制备
选择无污染、无霉变的干百合为原料，经粉碎机粉碎，过60目筛，与加5～6倍的水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为6.0～6.5，按木瓜蛋白酶与百合的用量之比为300～450U/kg的比例加入木瓜蛋白酶，于50℃下保温1.5～2.0h；将木瓜蛋白酶处理后的百合浆液调节pH值至6.0，按α-淀粉酶与百合的用量之比为1000U/kg的比例加α-淀粉酶，于60℃下保温3h；而后将百合浆液调节pH值至5.5～6.0，按纤维素酶与百合的用量之比为500～800U/kg的比例加入纤维素酶，于60℃下保温1.0～1.5h，得发酵培养基。将获得的培养基加热灭酶、灭菌。
(2)酵母发酵
成熟酿酒酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃、150r/min条件下培养24h；调节pH值为3.0～3.5，按体积比接种5％～10％酵母种子培养液于发酵培养基中，在28℃～30℃下发酵，第1天每8h搅拌一次，后封缸发酵2～3天，获得百合发酵液。
(3)百合多糖提取
过滤酵母发酵液，去残渣，真空浓缩，葡聚糖凝胶柱层析(纯水洗脱)、真空干燥(50℃)，得到白色百合多糖粉末(纯度＞95％)。
有益效果
本发明采用百合为原料，经木瓜蛋白酶、α-淀粉酶和纤维素酶相继作用后，接种酵母菌进行酒精发酵，得到的发酵液经真空浓缩，柱层析、真空干燥后，得到白色百合多糖粉末。与现有技术相比，本发明的发酵法提取百合多糖生产工艺及产品具有以下优点：
(1)本发明所选用的菌种为酿酒酵母，安全可靠，对多糖破坏小，发酵产生的酒精是高附加值副产物；
(2)本发明所采用的生产条件容易控制，得到的发酵液杂质少，分离工艺简单，百合多糖纯度高；
(3)本方法工业化程度高，生产成本低，在获得百合多糖的同时能充分利用百合中淀粉、还原糖、蛋白质、纤维素等物质，发酵得到高附加值产物，提高原料利用率，增强产品的市场竞争力。
具体实施方式
以下所述蛋白酶(1000U/g)、α-淀粉酶(3000U/g)及纤维素酶(12000U/g)来源于无锡酶制剂公司。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)来源于中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号31009。
实施例1：
选择无污染、无霉变的宜兴干百合1kg，经粉碎机粉碎，过60目筛，与加5倍的水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为6.0，加入木瓜蛋白酶300U，于50℃下保温1.5h；将木瓜蛋白酶处理后的百合浆液调节pH值至6.0，加入α-淀粉酶1000U，于60℃下保温3h；而后将百合浆液调节pH值至5.5，加入纤维素酶500U于60℃下保温1.0h，得发酵培养基。将获得的培养基加热灭酶、灭菌。将成熟酿酒酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃、150r/min条件下培养24h；调节pH值为3.0，按体积比接种5％酵母种子培养液于发酵培养基中，在28℃下发酵，第1天每8h搅拌一次，后封缸发酵2d，获得百合发酵液。过滤百合多糖发酵液，去残渣，真空浓缩，柱层析、真空干燥后，得到白色百合多糖粉末25.5g(纯度95.5％)。
实施例2
选择无污染、无霉变的宜兴干百合1kg，经粉碎机粉碎，过60目筛，与加6倍的水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为6.5，加入木瓜蛋白酶450U，于50℃下保温2.0h；将木瓜蛋白酶处理后的百合浆液调节pH值至6.0，加入α-淀粉酶1000U，于60℃下保温3h；而后将百合浆液调节pH值至6.0，加入纤维素酶800U于60℃下保温1.5h，得发酵培养基。将获得的培养基加热灭酶、灭菌。将成熟酿酒酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在30℃、150r/min条件下培养24h；调节pH值为3.5，按体积比接种10％酵母种子培养液于发酵培养基中，在30℃下发酵，第1天每8h搅拌一次，后封缸发酵3d，获得百合发酵液。过滤百合多糖发酵液，去残渣，真空浓缩，柱层析、真空干燥后，得到白色百合多糖粉末27.4g(纯度94.5％)。
实施例3
选择无污染、无霉变的宜兴干百合1kg，经粉碎机粉碎，过60目筛，与加5倍的水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为6.3，加入木瓜蛋白酶400U，于50℃下保温2.0h；将木瓜蛋白酶处理后的百合浆液调节pH值至6.0，加入α-淀粉酶1000U，于60℃下保温3h；而后将百合浆液调节pH值至6.0，加入纤维素酶650U于50℃下保温1.0h，得发酵培养基。将成熟酿酒酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在30℃、150r/min条件下培养24h；调节pH值为3.0，按体积比接种7％酵母种子培养液于发酵培养基中，在28℃下发酵，第1天每8h搅拌一次，后封缸发酵3d，获得百合发酵液。过滤百合多糖发酵液，去残渣，真空浓缩，柱层析、真空干燥后，得到白色百合多糖粉末30.1g(纯度97.1％)。
实施例4
选择无污染、无霉变的宜兴干百合1kg，经粉碎机粉碎，过60目筛，与加6倍的水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为6.5，加入木瓜蛋白酶350U，于60℃下保温1.5h；将木瓜蛋白酶处理后的百合浆液调节pH值至6.0，加入α-淀粉酶1000U，于60℃下保温3h；而后将百合浆液调节pH值至5.7，加入纤维素酶700U于60℃下保温1.0，得发酵培养基。将获得的培养基加热灭酶、灭菌。将成熟酿酒酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃、150r/min条件下培养24h；调节pH值为3.3，按体积比接种7％酵母种子培养液于发酵培养基中，在30℃下发酵，第1天每8h搅拌一次，后封缸发酵2.5d，获得百合发酵液。过滤百合多糖发酵液，去残渣，真空浓缩，柱层析、真空干燥后，得到白色百合多糖粉末30.3g(纯度96.2％)。
Claims (2)
1.生物发酵法提取百合多糖的生产工艺，其特征在于：以酿酒酵母作为发酵菌种，以百合为原料，经打浆、酶解后得到发酵原液，接种酵母菌发酵，将获得发酵液过滤、蒸馏浓缩、柱层析精制，真空干燥后制得百合多糖白色粉末产品。
2.根据权利要求1所述百合多糖的生产工艺，其特征在于：
(1)发酵培养基制备
选择无污染、无霉变的干百合为原料，经粉碎机粉碎，过60目筛，与加5～6倍的水混合打浆，用柠檬酸调节pH值为6.0～6.5，按木瓜蛋白酶与百合的用量之比为300～450U/kg的比例加入木瓜蛋白酶，于50℃下保温1.5～2.0h；将木瓜蛋白酶处理后的百合浆液调节pH值至6.0，按α-淀粉酶与百合的用量之比为1000U/kg的比例加α-淀粉酶，于60℃下保温3h；而后将百合浆液调节pH值至5.5～6.0，按纤维素酶与百合的用量之比为500～800U/kg的比例加入纤维素酶，于60℃下保温1.0～1.5h，得发酵培养基，将获得的培养基加热灭酶、灭菌；
(2)酵母发酵
成熟酿酒酵母从斜面接种到可溶性固形物质量比为6.0％的麦芽汁培养基中，在28℃～30℃、150r/min条件下培养24h；调节pH值为3.0～3.5，按体积比接种5％～10％酵母种子培养液于发酵培养基中，在28℃～30℃下发酵，第1天每8h搅拌一次，后封缸发酵2～3天，获得百合发酵液；
(3)百合多糖提取
过滤酵母发酵液，去残渣，真空浓缩，葡聚糖凝胶柱层析，纯水洗脱，50℃真空干燥，得到纯度＞95％的白色百合多糖粉末。
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