CN114989984B - 一种用酶解方法制备海藻精的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海藻肥制备技术领域，尤其涉及一种用酶解方法制备海藻精的方法。具体包括如下步骤：(1)将海藻与混合酸溶液混合浸泡，得物料1；(2)将步骤(1)得到的物料1超声，调节pH为6.8～7.6，得物料2；(3)将步骤(2)得到的物料2与酶液混合酶解，灭活酶。本发明先通过酸溶液对海藻细胞进行初步的破坏，然后利用超声作用对海藻细胞壁进行进一步的破坏，再使用复合酶进行酶解，可使海藻酶解完全，提高海藻精中有效成分的含量。

Description

一种用酶解方法制备海藻精的方法

技术领域

本发明涉及海藻肥制备技术领域，尤其涉及一种用酶解方法制备海藻精的方法。

背景技术

传统的化学肥料肥效单一、污染严重，长期使用会导致土壤被破坏。海藻肥属天然海藻提取物，对人、畜无害，对环境无污染，在国外被列入有机食品生产专用肥料，是天然、高效、新型的有机肥。

海藻中含有海藻多糖、酚类、多聚合物、甘露醇、甜菜碱、海藻酸、植物生长调节物质和氮、磷、钾及铁、硼、钼、碘等元素，非化学合成，使用后，可大大降低对环境的污染，用其种植的农产品可达到绿色无公害的标准。因此，海藻肥完全符合现代农业发展趋势，市场空间非常广阔，并在逐步替代化肥。

海藻中的有效成分统称为海藻精，提取海藻精的方法包括物理法、化学法和生物酶解法目前有许多使用酶联合对海藻进行提取的技术，如专利号CN106834358A等，但由于酶的专一性，海藻中还含有很多多糖并未被酶解，存在着酶解不完全的问题。

因此，如何提供一种用酶解方法制备海藻精的方法，以解决现有技术中酶法水解海藻不完全的技术问题，是本领域技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用酶解方法制备海藻精的方法，本发明先通过酸溶液对海藻细胞进行初步的破坏，然后利用超声作用对海藻细胞壁进行进一步的破坏，再使用复合酶进行酶解，可使海藻酶解完全，提高海藻精中有效成分的含量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用酶解方法制备海藻精的方法，包括如下步骤：

(1)将海藻与混合酸溶液混合浸泡，得物料1；

(2)将步骤(1)得到的物料1超声，调节pH为6.8～7.6，得物料2；

(3)将步骤(2)得到的物料2与酶液混合酶解，灭活酶。

优选的，步骤(2)所述超声的功率为120～160W。

优选的，步骤(2)所述超声的时间为20～40min。

优选的，步骤(1)所述混合酸溶液中包括盐酸、醋酸和柠檬酸；所述混合酸溶液中盐酸的终浓度为0.5～1.5mol/L，醋酸的终浓度为0.1～0.3mol/L，柠檬酸的终浓度为0.1～0.2mol/L。

优选的，步骤(1)所述海藻与混合酸溶液的质量比为1：10～16。

优选的，步骤(1)所述浸泡的时间为3～5h。

优选的，步骤(3)所述酶解的温度为28～32℃。

优选的，步骤(3)所述酶解的时间为3～5h。

优选的，步骤(3)所述物料3与酶液的质量比为60～80：1.5～2.5。

优选的，步骤(3)所述酶液包括海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶。

优选的，步骤(3)所述海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶的质量比为22～32：22～32：18～22：12～16。

优选的，步骤(3)所述灭活的温度为75～85℃。

优选的，步骤(3)所述灭活的时间为2～4h。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明步骤(1)加酸可使海带初步降解，而单纯的酸溶液的添加会影响到破壁后溶出的有效成分的活性，本发明则又加入了醋酸和柠檬酸溶液，二者起到了缓冲和保护的作用，也使后续酶的活性不会受到影响。

本发明通过酸处理加超声的方式进行破壁，先通过酸溶液对海藻细胞进行初步的破坏，然后利用超声作用对海藻细胞壁进行进一步的破坏，而如果超声功率过大或时间过长，会导致活性物质的损失，而超声功率过小或时间过短，会造成破壁不完全，影响提取率。

2、传统提取海藻精的方法只加入海藻酸裂解酶和纤维素酶，其只能作用于1-4-O-糖苷键，于六元环上的C4与C5之间形成双键，4-O-糖苷键被消除，海藻酸被降解，但海藻中还存在着1，6-糖苷键，所以传统的酶解方法还存在着糖苷键酶解不完全的问题。葡萄糖淀粉酶和糖化酶可同时对1，6-糖苷键和1，4-糖苷键进行酶解。这样海藻酸裂解酶和葡萄糖淀粉酶可起到协同增效酶解的作用。纤维素酶、木聚糖酶则有协同分解纤维素的作用。

具体实施方式

本发明提供了一种用酶解方法制备海藻精的方法，包括如下步骤：

(1)将海藻与混合酸溶液混合浸泡，得物料1；

(2)将步骤(1)得到的物料1超声，调节pH为6.8～7.6，得物料2；

(3)将步骤(2)得到的物料3与酶液混合酶解，灭活酶。

在本发明中，步骤(2)优选调节pH为7.0～7.4；进一步优选为7.2。

在本发明中，步骤(2)所述超声的功率为120～160W；优选为130～150W；进一步优选为140W。

在本发明中，步骤(2)所述超声的时间为20～40min；优选为24～36min；进一步优选为28～32min；更优选为30min。

在本发明中，步骤(1)所述混合酸溶液中包括盐酸、醋酸和柠檬酸；所述混合酸溶液中盐酸的终浓度为0.5～1.5mol/L，醋酸的终浓度为0.1～0.3mol/L，柠檬酸的终浓度为0.1～0.2mol/L；优选为盐酸的终浓度为0.7～1.3mol/L，醋酸的终浓度为0.2mol/L，柠檬酸的终浓度为0.15mol/L；进一步优选为盐酸的终浓度为0.9～1.1mol/L，醋酸的终浓度为0.2mol/L，柠檬酸的终浓度为0.15mol/L；更优选为盐酸的终浓度为1mol/L，醋酸的终浓度为0.2mol/L，柠檬酸的终浓度为0.15mol/L

在本发明中，步骤(1)所述海藻与混合酸溶液的质量比为1：10～16；优选为1：11～15；进一步优选为1：12～14；更优选为1：13。

在本发明中，步骤(1)所述浸泡的时间为3～5h；优选为4h。

在本发明中，步骤(3)所述酶解的温度为28～32℃；优选为29～31℃；进一步优选为30℃。

在本发明中，步骤(3)所述酶解的时间为3～5h；优选为4h。

在本发明中，步骤(3)所述物料2与酶液的质量比为60～80：1.5～2.5；优选为64～76：1.7～2.3；进一步优选为68～72：1.9～2.1；更优选为70：2。

在本发明中，步骤(3)所述酶液包括海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶。

在本发明中，步骤(3)所述海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶的质量比为22～32：22～32：18～22：12～16；优选为24～30：24～30：19～21：13～15；进一步优选为25～29：25～29：20：14；更优选为27：27：20：14。

在本发明中，步骤(3)所述灭活的温度为75～85℃；优选为77～83℃；进一步优选为79～81℃；更优选为80℃。

在本发明中，步骤(3)所述灭活的时间为2～4h；优选为3h。

在本发明中，所述海藻为海带、马尾藻、裙带菜、羊栖菜、鼠尾藻、海蒿子和鹅掌菜中的一种；优选为海带。

本发明所用到的海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶购买于河北润步生物科技有限公司。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

以下实施例所用到的海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶购买于河北润步生物科技有限公司。

实施例1

本发明提供了一种用酶解方法制备海藻精的方法，步骤如下：

(1)将裙带菜与混合酸溶液按质量比为1：10混合浸泡3h，得物料1；

(2)将步骤(1)得到的物料1，120W超声20min，调节pH为6.8，得物料2；

(3)将步骤(2)得到的物料2与酶液按质量比为60：1.5混合28℃酶解3h，然后将酶解液加热到75℃，稳温2h灭活酶；

所述混合酸溶液中盐酸的终浓度为0.5mol/L、醋酸的终浓度为0.1mol/L和柠檬酸的终浓度为0.1mol/L；

所述酶液包括海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶；质量比为22：22：18：12。

(4)将步骤(3)得到的酶解液冷却降至常温，然后2000rpm离心15min分离去除残渣即可。

实施例2

本发明提供了一种用酶解方法制备海藻精的方法，步骤如下：

(1)将鹅掌菜与混合酸溶液按质量比为1：16混合浸泡5h，得物料1；

(2)将步骤(1)得到的物料1，160W超声40min，调节pH为7.6，得物料2；

(3)将步骤(2)得到的物料2与酶液按质量比为80：2.5混合32℃酶解5h，然后将酶解液加热到85℃，稳温4h灭活酶；

所述混合酸溶液为盐酸的终浓度为1.5mol/L、醋酸的终浓度为0.3mol/L和柠檬酸的终浓度为0.2mol/L；

所述酶液包括海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶；质量比为32：32：22：16。

(4)将步骤(3)得到的酶解液冷却降至常温，然后3000rpm离心25min分离去除残渣即可。

实施例3

本发明提供了一种用酶解方法制备海藻精的方法，步骤如下：

(1)将海带与混合酸溶液按质量比为1：13混合浸泡4h，得物料1；

(2)将步骤(1)得到的物料1，140W超声30min，调节pH为7.2，得物料2；

(3)将步骤(2)得到的物料2与酶液按质量比为70：2混合30℃酶解4h，然后将酶解液加热到80℃，稳温3h灭活酶；

所述混合酸溶液为盐酸溶液的终浓度为1mol/L、醋酸溶液的终浓度为0.2mol/L和柠檬酸溶液的终浓度为0.15mol/L；

所述酶液包括海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶；质量比为27：27：20：14。

(4)将步骤(3)得到的酶解液冷却降至常温，然后2500rpm离心20min分离去除残渣即可。

实验例1

对比试验，以实施例3的方法作为实验组。

对照组1：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将混合酸溶液替换为等质量的水；

对照组2：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将混合酸溶液中的醋酸溶液和柠檬酸溶液替换为等质量的水；

对照组3：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将混合酸溶液中的醋酸溶液替换为等质量的水；

对照组4：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将混合酸溶液中的柠檬酸溶液替换为等质量的水；

对照组5：按照实施例3的方法，仅做如下改动：没有进行超声处理；

对照组6：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将葡萄糖淀粉酶替换为等质量的水；

对照组7：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将纤维素酶和木聚糖酶替换为等质量的水；

对照组8：按照实施例3的方法，仅做如下改动：将海藻酸裂解酶替换为等质量的水；

空白对照组：使用常规海藻精的制备方法(CN 101580852A，使用其酶解，离心后的上清液)。

每个试验组设置两组平行实验，测定各试验组得到的海藻精中有效成分含量，取平均值，结果如表1所示。

表1各试验组有效成分含量

由表1记载的内容可知，以实验组各有效成分含量最多，并含有丰富的植物激素成分，显著高于其他实验组及传统方法组。

从对照组1～对照组5的数据不难看出，如果不使用混合酸溶液先对海藻进行处理，或者仅使用部分种类的酸溶液进行处理，会影响到提取的效果，这是因为细胞壁结构稳定，单纯的超声破壁效果差，而只有酸处理加超声处理才能达到最佳的破壁效果。

从对照组6～8的数据可以看出，葡萄糖淀粉酶的使用对酶解效果具有促进作用，纤维素酶和木聚糖酶的添加也会影响到酶解效果。而如果不使用海藻酸裂解酶，单纯的葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶并不能行使完整的酶解功能，只有使用本发明的混合酶液，才能起到协同增效的作用。

实验例2

对比试验，番茄种子萌发实验：

将各试验组得到的海藻精稀释20倍，然后浸泡番茄种子，稀释液与种子的比例为5ml/个。常温下浸泡3h，再置于25℃恒温培养箱中培养，每天蒸馏水补水1次，15天后试验结束，以相同方法清水浸泡后的种子作为清水组，每个试验组设置两组平行实验，计算番茄种子的发芽率、发芽势，取平均值，测定的结果如表2所示。

表2各试验组萌发实验数据

从表2不难看出，本发明方法制备得到的海藻精经稀释后对番茄种子的萌发具有明显的促进作用，对照组的数据明显低于实验组。而从空白对照组的数据对比可以看出，本发明方法制备得到的海藻精的肥效要显著优于传统方法组，这足可以证明本发明方法的优异性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将海藻与混合酸溶液混合浸泡，得物料1；

(2)将步骤(1)得到的物料1超声，调节pH为6.8～7.6，得物料2；

(3)将步骤(2)得到的物料2与酶液混合酶解，灭活酶；

步骤(2)所述超声的功率为120～160W，所述超声的时间为20～40min；

步骤(1)所述混合酸溶液中的酸由盐酸、醋酸和柠檬酸组成；所述混合酸溶液中盐酸的终浓度为0.5～1.5mol/L，醋酸的终浓度为0.1～0.3mol/L，柠檬酸的终浓度为0.1～0.2mol/L；

步骤(3)所述酶液包括海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶。

2.根据权利要求1所述的一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，步骤(1)所述海藻与混合酸溶液的质量比为1：10～16。

3.根据权利要求1所述的一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸泡的时间为3～5h。

4.根据权利要求1所述的一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，步骤(3)所述酶解的温度为28～32℃，所述酶解的时间为3～5h。

5.根据权利要求1或4所述的一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，步骤(3)所述物料2与酶液的质量比为60～80：1.5～2.5。

6.根据权利要求1所述的一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，步骤(3)所述海藻酸裂解酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶的质量比为22～32：22～32：18～22：12～16。

7.根据权利要求1所述的一种用酶解方法制备海藻精的方法，其特征在于，步骤(3)所述灭活的温度为75～85℃，时间为2～4h。