CN104387484A - 一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于多糖提取技术领域，具体涉及一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法。一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：（1）原料预处理；（2）酶解；（3）非水溶性多糖转化；（4）离心分离；（5）可溶性多糖提取。采用酶作用条件温和，采用各种不同的酶将菜籽饼粕中的脂肪、纤维素酶解，将其中的多糖提取出来，提高了菜籽饼粕的利用率，采用本发明的方法得到菜籽多糖不仅得率高，而且纯度也高。
Description
技术领域
本发明属于多糖提取技术领域，具体涉及一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法。
背景技术
为了提高油菜籽生产的经济效益和社会效益，应对菜籽饼粕进行综合利用，菜籽饼粕中可利用的成分主要有蛋白质，碳水化合物等成分，而其中硫甙、芥子酸、植酸、多酚化合物及多糖类成分，如非淀粉多糖，一直被视为抗营养成分，认为它们高温预榨时引起蛋白质的变化性，使蛋白质的生物效价大大降低，因而在实际生产中未发挥积极作用，目前已有研究初步表明，菜籽多糖作为植物多糖的一种，可以通过自身的还原性保护生物体内的其它还原性成分而发挥抗氧化的作用。
植物多糖的传统提取方法有热水浸提、稀酸浸提，稀碱浸提，随着技术的进步，近年来在提取工艺方面引入了一些新技术，新方法，如酶法提取，微波提取，超声波提取等。
如果能将菜籽饼粕中的活性多糖提取出来并充分利用，将带来良好的经济效益和社会效益，但是目前对于菜籽多糖的报道尚不多见，因此，选择一种简单、快速 、高效的提取菜籽多糖的最佳 方法，将具有十分重要的意义。
目前主要的提取方法是热水浸提，由于分子质量较大的多糖和酸性多糖在热水中溶解度较小，而采用碱提取效率较高，可以把水提难以分出的酸性多糖和黏多糖提取出来。严奉伟等在菜籽饼粕综合提取多酚、植酸和蛋白质的同时， 又从多酚提取液中分离得到了菜籽多糖粗品，并从化学模拟体系、亚细胞器、组织及动物体水平上评价了菜籽多糖粗品的抗氧化作用 ，证明菜籽多糖在体内外都具有较强的抗氧化作用。按自由基理论，菜籽多糖的开发利用开辟了一个极具有价值的方向，并大大提高了菜籽饼粕的综合利用率。采用碱提取的方法作用条件强烈，其提取率并不高，在7.6%左右。
因此需对上述的方法进行改进，研究一种可以最大限度的将菜籽饼粕利用起来，比如高效的将菜籽饼粕中所含的菜籽多糖提取出来的方法，且提取率高。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种得率和纯度较高的生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法。
本发明生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法是通过下述的技术方案来实现的：
一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为2-4%，再粉碎至80-200目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1：6-12，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.3-0.5％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.4-0.6％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为0.5-1.2%，木瓜蛋白酶的添加量为0.3-0.6%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h，酶解后在100-105℃下灭酶5-10min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1.0-1.2％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.5-2.0h后，100-105℃灭酶5-10min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在60-70℃下浓缩，浓缩至其浓度为60-70%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置10-20小时、离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为4-6%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
优选的，脂肪酶的用量为0.4%。
优选的，纤维素酶的用量是0.5%。
优选的，淀粉酶的添加量为1.0%。
优选的，一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为2-4%，再粉碎至80-200目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1：8，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.4％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.5％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为0.8%，木瓜蛋白酶的添加量为0.5%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h，酶解后在100℃下灭酶8min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，100℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
本发明中，将菜籽粕通过超临界二氧化碳萃取，进一步提取菜籽饼粕中的油脂，不仅获得了油脂，而且也有利于后续菜籽多糖的提取。
酶解脂肪、纤维顺序也是本发明的创新之处，由于将脂肪酶解以后，油脂不会包裹在菜籽饼粕外，从而有利于各种成分与酶相接触，从而提高酶解的效率；因此，先酶解脂肪再酶解纤维素有利于脂肪和纤维的去除；
普通方法中对脂肪的处理方法一般是采用加有机溶剂的方式，有机溶剂虽然对油脂的去除也较为彻底，但是其作用的条件较强烈，而且后续的回收过程也较复杂，另外还容易造成有机溶剂危害环境的问题；另外采用有机溶剂去除油脂其成本也较高；
本发明采用酶作用于残留在菜籽饼粕中的油脂上，作用条件温和，而且对油脂的去除也较为彻底，并且不存在后续的有机溶剂回收及带来环境污染的问题；
再加入纤维素酶将菜籽饼粕中的纤维素降解生成溶于水的葡萄糖；
将非可溶性的多糖酶解为可溶性多糖之后，糖类溶于水中，再取上清液，过滤，浓缩，醇沉，将其中的多糖提取出来。
本发明的酶的种类及用量的选择及酶解顺序的选择并不是偶然的，而是发明人付出了创造性的劳动得到了，酶及各种比例的调整均会影响最终多糖的提取效果，只有采用本发明所给的酶及酶的相应比例对菜籽饼粕进行处理，而且按照本发明的顺序进行，才能得到本发明的结果，将酶进行替换或者是加酶顺序替换，均得不到最大的多糖提取率。
因此，本发明中采用冷冻粉碎的方法对提取得到的多糖，保持了多糖的质量不受影响。
本发明的有益效果在于，采用酶作用条件温和，采用各种不同的酶将菜籽饼粕中的脂肪、纤维素酶解，同时从菜籽饼粕中提取多糖，最大限度的利用菜籽饼粕，而且采用本发明的方法得到的多糖，其得率和纯度高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
以下的检测方法，如无特殊说明，采用苯酚-硫酸法测多糖的含量。
实施例1
一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为3%，再粉碎至100目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1：8，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.4％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.5％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为0.8%，木瓜蛋白酶的添加量为0.5%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h，酶解后在100℃下灭酶8min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，100℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
采用苯酚-硫酸法测得其中多糖的含量为6.72%左右。
实施例2
一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为2%，再粉碎至80目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1：6，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.3％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400W，频率为800MHZ，酶解0.1h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.4％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为0.5%，木瓜蛋白酶的添加量为0.3%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400W，频率为800MHZ，酶解0.1h，酶解后在100℃下灭酶5min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为0.8％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，100℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
采用苯酚-硫酸法测得所得的多糖含量为6.06%。
实施例3
一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为4%，再粉碎至200目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1： 12，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.5％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为600W，频率为800MHZ，酶解0.5h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.6％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为600W，频率为800MHZ，酶解0.5h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为1.2%，木瓜蛋白酶的添加量为0.6%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为600W，频率为800MHZ，酶解0.5h，酶解后在100℃下灭酶5-10min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1.2％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，100℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
采用苯酚-硫酸法测得所得的多糖中糖的含量为6.21%。
Claims (5)
1.一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，包括下述的步骤：
（1）原料预处理
a.菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为2-4%，再粉碎至80-200目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1：6-12，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.3-0.5％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.4-0.6％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为0.5-1.2%，木瓜蛋白酶的添加量为0.3-0.6%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h，酶解后在100-105℃下灭酶5-10min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为0.8-1.2％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.5-2.0h后，100-105℃灭酶5-10min；将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为400-600W，频率为800MHZ，酶解0.1-0.5h，酶解后在100-105℃下灭酶5-10min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在60-70℃下浓缩，浓缩至其浓度为60-70%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置10-20小时、离心10-20 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为4-6%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
2.如权利要求1所述一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，其特征在于，所述的脂肪酶的用量为0.4%。
3.如权利要求1所述的一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，其特征在于，所述的纤维素酶的用量是0.5%。
4.如权利要求1所述的一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，其特征在于，所述的淀粉酶的添加量为1.0%。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一种生物酶法从菜籽饼粕中提取菜籽多糖的方法，其特征在于，所述的方法包括下述的步骤：
（1）原料预处理
菜籽饼粕用粉碎机粉碎至40 目，装萃取釜，所述的菜籽饼粕是牡丹籽仁初榨后剩下的残留粕渣；
b. 用食品级CO2，其纯度为99.99%，流量为12L/ 小时，设定萃取压力为20MPa、温
度为25℃，分离条件是：分离器Ⅰ压力10KPa、温度50℃，分离器Ⅱ压力4KPa、温度40℃，萃取时间0.5 小时；
c. 提取完毕，收集萃取物，得到牡丹籽油；
d. 取步骤c 中剩下的残渣脱水处理至其水分含量为20%，得菜籽饼粕；
将步骤d中的菜籽饼粕经烘干至其水分含量为2-4%，再粉碎至80-200目；
（2）酶解
将粉碎后的菜籽饼粕，加水混匀，菜籽饼粕与水的重量比例为1：8，并加入脂肪酶，脂肪酶的添加量0.4％，酶解温度45℃，调pH 5.5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入纤维素酶，纤维素酶的添加量为0.5％、酶解温度40℃、pH值5，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h；
再加入酸性蛋白酶和木瓜蛋白酶，酸性蛋白酶的添加量为0.8%，木瓜蛋白酶的添加量为0.5%，酶解温度为45℃，pH值5.0，将上述的原料置于微波提取设备中提取，微波的功率为500W，频率为800MHZ，酶解0.2h，酶解后在100℃下灭酶8min；
（3）非水溶性多糖转化
淀粉酶的添加量为1％、酶解温度40℃、pH值5，酶解1.8h后，100℃灭酶6min；
（4）离心分离
将酶解后的菜籽饼粕，离心15 min ，离心转速为4500 rpm，将上清液与沉淀分别收集；
（5）可溶性多糖的提取
取步骤（4）中的上清液过滤去渣，过滤后得到的滤液在65℃下浓缩，浓缩至其浓度为65%，浓缩液按1：4比例加入95%乙醇沉淀静置15小时、离心15 min ，离心转速为4500 rpm，收集沉淀并用乙醇反复清洗2-3次，冷冻干燥至水分含量为5%后，再在-1-4℃下进行粉碎，得可溶性多糖；
上述的加酶量均为酶占超微粉碎后的菜籽饼粕的重量百分比。
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