一种水溶性大豆多糖的制备方法

摘要

本发明公开一种水溶性大豆多糖的制备方法，即将除去低温豆粕中大部分蛋白组分后得到的湿残渣按照1∶3-10的料水比添加水，调pH为2.0-10.0，用微波-超声波协助提取器进行提取，控制微波功率为275w，超声波功率为160w，时间为1-30min，提取完成后，离心，将上清液浓缩至原体积的1/4后依次用75%、95%和无水乙醇进行洗涤、沉淀，室温下静置，离心，真空冷冻干燥得到分子量为1200-2400kDa水溶性大豆多糖。本发明的一种水溶性大豆多糖的制备方法，以工业低温豆粕为原料，提取工艺能耗低、可明显缩短提取时间、提高提取率，是一种环境友好的水溶性大豆多糖提取方法。

权利要求

1.一种水溶性大豆多糖的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）、按照低温豆粕与水的质量比，即低温豆粕：水为1:10的比例在低温豆粕原料中加入水，然后用1M氢氧化钠调节pH为8.50，控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，离心分离得到湿残渣和上清液；

（2）、将步骤（1）所得的湿残渣按照料质量比即湿残渣：水的比例为1:3-10，在湿残渣中加入水混合后，用1M盐酸或氢氧化钠调节pH为2.0-10.0得反应液；

（3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协同提取器中，设置微波功率为275w，超声波功率为160w，时间为1-30min进行提取；

（4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转速为4000r/min，时间为15min进行离心，弃除残渣，保留上清液，并将上清液在真空度为3.0KPa的条件下进行真空浓缩至原体积的1/4得到浓缩液；

（5）、将步骤（4）所得的浓缩液依次用浓度为75%的乙醇、95%的乙醇和无水乙醇洗涤后，在室温下沉淀；

（6）、将步骤（5）所得的沉淀在4000r/min条件下离心15min后再控制真空度13.3Pa下进行真空冷冻干燥，最终得到水溶性大豆多糖。

2.如权利要求1所述的一种水溶性大豆多糖的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的湿残渣与水的质量比优选按照湿残渣：水为1:5的比例进行混合。

3.如权利要求2所述的一种水溶性大豆多糖的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的pH优选为6.80。

4.如权利要求3所述的一种水溶性大豆多糖的制备方法，其特征在于步骤（3） 中所述的提取时间优选为15min。

5.如权利要求1-4任一所述的一种水溶性大豆多糖的制备方法，其特征在于步骤（1）所用的低温豆粕优选过40目筛。

说明书

一种水溶性大豆多糖的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多糖的提取工艺，特别是以低温豆粕为原料，在除去蛋白的基础上，采用微波-超声波协同技术提取水溶性大豆多糖的方法。

背景技术

[0002] 低温豆粕是工业生产大豆油后的残渣，含有丰富的多糖组分（30%左右）和蛋白组分（40%左右），并且水溶性大豆多糖组分含量丰富，约占多糖组分的2/3，是提取水溶性大豆多糖的理想原料。

[0003] 水溶性大豆多糖提取的传统工艺有：热水浸提法，碱法提取，有机酸提取，复配酶提取，膜分离法，亚临界水提取法等，能耗大、提取率低等因素成为困扰水溶性大豆多糖提取工艺的难题。近年来涌现出的微波提取技术以及超声波技术虽然一定程度上减少了能耗大的难题，但是水溶性大豆多糖的提取率并没有明显的提高。另一方面，随着研究的深入，水溶性大豆多糖优良的功能性质使其受到越来越大的关注，特别是在增强乳饮料的稳定性、改良食品品质以及食品保鲜和抗氧化技术方面，应用前景十分广阔。但是，我国尚没有水溶性大豆多糖的工业生产线，使得对水溶性大豆多糖生产及应用受到了严重的制约。

[0004] 为了以更加高效、节能的方法获得水溶性大豆多糖，本研究探索了一种以低温豆粕为原料，采用微波-超声波协同技术提取水溶性大豆多糖的方法。该法将微波和超声波技术有机的结合起来，一方面，微波的高能作用可以提高水溶性大豆多糖的溶出效率；同时，超声波技术的机械振动作用和空化作用促进细胞的破裂，进而加速了水溶性大豆多糖的提取效能，所以充分利用微波和超声波的叠加技术可以大幅度的缩短水溶性大豆多糖的提取时间，极大的提高水溶性大豆多糖的提取率，最大程度的降低传统提取方法带来的能耗大、污染大的问题，是一种环境友好型的水溶性大豆多糖提取方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了克服水溶性大豆多糖传统提取工艺中时间长、能耗大、提取率低等缺点，提出一种快速、高效的水溶性大豆多糖的制备方法，且此法操作简便、提取效率高、能耗低、无污染易于实现工业化。

[0006] 此外，本法以低温豆粕为原料，在制备水溶性大豆多糖的同时获得大豆分离蛋白产品，实现了对低温豆粕资源的综合开发利用。

[0007] 本发明的技术原理

[0008] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，利用微波-超声波协同技术从低温豆粕中提取水溶性大豆多糖，即将低温豆粕采用碱提酸沉法除去蛋白组分，对提取蛋白后的湿残渣组分采用微波超声波协同技术，同时叠加微波的高能效用和超声波的机械振动及空化作用，促进残渣中水溶性大豆多糖组分的溶出，进而用乙醇沉淀出目标组分，真空冷冻干燥后得到水溶性大豆多糖。

[0009] 本发明的技术方案

[0010] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，具体包括如下步骤：

[0011] （1）、按照质量比即低温豆粕：水的比例为1:10，将低温豆粕加入水中，然后用1M氢氧化钠调节pH为8.50，控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，控制离心转速为4000r/min，离心时间为20min，进行离心分离，得到上清液和湿残渣；

[0012] 上述的低温豆粕原料过40目筛后使用；

[0013] 上述所得的上清液在pH为4.5的条件下沉淀得到大豆分离蛋白组分；

[0014] （2）、将步骤（1）所得的湿残渣按照质量比，即湿残渣：水的比例为1:3-10，优选为1:5，在湿残渣中加入水并混合均匀后，用1M盐酸或氢氧化钠调节pH为2.0-10.0，优选为pH6.80,得反应液；

[0015] 上述所用的水为蒸馏水；

[0016] （3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协同提取器中，设置微波功率为275w，超声波功率为160w，提取时间为1-30min，优选15-20min；

[0017] （4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转速为4000r/min，离心15min，弃除残渣，保留上清液，并将上清液在真空度为3.0kpa件下进行真空浓缩至原体积的1/4得浓缩液；

[0018] （5）、将步骤（4）所得的浓缩液中依次用浓度为75%的乙醇、95%的乙醇和无水乙醇洗涤后，在室温下沉淀；

[0019] （6）、将步骤（5）所得的沉淀在4000r/min条件下离心15min后再控制真空度13.3pa下进行真空冷冻干燥，最终得到分子量在1200 kDa-2400kDa之间水溶性大豆多糖。

[0020] 本发明的技术效果

[0021] 本发明的一种水溶性大豆多糖的制备方法，由于采用了微波和超声波协同提取的技术，即同时叠加微波的高能作用和超声波的机械振动及空化作用进行水溶性大豆多糖的提取，使得水溶性大豆多糖更易浸出，从而使得水溶性大豆多糖的提取率显著提高，提取率达63～88%。

[0022] 并且，本发明的一种水溶性大豆多糖的制备方法所得到的水溶性大豆多糖与微波法和超声波法提取的水溶性大豆多糖相比较，由于在63℃-85℃之间的焓变维持在64-79J/g范围内，即微波-超声波协同提取得到的水溶性大豆多糖与分别采用微波技术和超声波技术得到的水溶性大豆多糖的热性质相似，因此本发明的一种水溶性大豆多糖的制备方法并不会改变水溶性大豆多糖的热稳定性。

[0023] 另外，本发明的一种水溶性大豆多糖的制备方法所得到的水溶性大豆多糖的分子量在1200-2400kDa之间，优选在1258-1674kDa之间，小于单独采用微波或超声波技术得到的水溶性大豆多糖的分子量（2000-2400kDa），由于分子量小使得本发明的制备方法所得的水溶性大豆多糖分子的结构柔性增强，从而表现出更好的功能性质。

具体实施方式

[0024] 下面通过实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

[0025] 本发明的水溶性大豆多糖的提取率：

[0026] 提取率=

[0027] 本发明所用的微波-超声波协助提取器为上海新拓分析仪器科技有限公司提供的CW-2000型微波-超声协同反应仪。

[0028] 本发明所用到的其他设备有：

[0029] 电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；

[0030] 四联磁力加热搅拌器，上海硕光电子科技有限公司；

[0031] 数控超级恒温槽，宁波天恒仪器厂；

[0032] 玻璃夹套酶反应器，玻璃厂定制；

[0033] pHS-25型数显pH计，上海精密科学仪器有限公司；

[0034] Avanti J-20XP高速冷冻离心机，美国贝克曼库尔特有限公司；

[0035] WFJ7200型可见分光光度计，龙尼柯（上海）仪器有限公司；

[0036] AD2.0 VIRTIS冻干机，上海斯高勒生物科技有限公司;

[0037] 差示扫描量热仪 EXSTAR DSC．6200， Seiko Instruments，Inc．日本；

[0038] Nexus870型傅立叶变换红外光谱分析仪，美国Necolet公司；

[0039] Phenom(飞纳)台式扫描电镜，美国FEI公司；

[0040] L-2000高效液相色谱仪，日立公司。

[0041] 本发明的实施例中所用的原料及试剂：

[0042] 过40目筛后的低温豆粕，浙江奉化飞龙化工有限公司提供；

[0043] 以鼠李糖和半乳糖醛酸为骨架的水溶性大豆多糖，SSPS-20，上海百奥特植物蛋白科技有限公司

[0044] 盐酸、氢氧化钠、硫酸、葡萄糖、苯酚等均为国产分析纯。[1]

[0045] 低温豆粕中总糖含量的测定采用苯酚硫酸法 。

[0046] [1]赵亚华、高向阳．生物化学试验技术教程[M]．广州：华南理工大学出版社，2000：40-42。

[0047] 实施例1

[0048] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，具体包括如下步骤：

[0049] （1）、在100g低温豆粕中加入水1L搅拌混匀，用1M氢氧化钠调节pH为8.50，控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，控制转速为4000r/min，离心20min，上清液沉淀得到大豆分离蛋白组分，保留湿残渣作为提取水溶性大豆多糖的原料；

[0050] （2）、在上述湿残渣中加入0.3L水，搅拌均匀，用1M盐酸调节提取液的pH为2.0，得反应液；

[0051] （3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协助提取器中，设置微波提取功率为275w，超声波提取功率为160w，设置提取时间为1min；

[0052] （4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转速为4000r/min，时间为15min进行离心，弃除残渣，取上清液控制真空度在0.3kpa下进行真空浓缩至原体积的1/4得浓缩液；

[0053] （5）、将步骤（4）所得的浓缩液中依次用浓度为75%的乙醇、浓度为95%的乙醇和无水乙醇对浓缩液进行洗涤，并室温下沉淀；

[0054] （5）、将步骤（5）所得的沉淀在4000r/min条件下离心15min后再控制真空度13.3pa行真空冷冻干燥，最终得到19.02g的水溶性大豆多糖，其提取率为63.4%。

[0055] 上述所得的水溶性大豆多糖用高压液相色谱法测其分子量为1258kDa，差示扫描量热法对所得的水溶性大豆多糖进行测定，得到在63℃-85℃之间的焓变维持在66-71J/g范围内。

[0056] 通过傅立叶变换红外光谱法测得上述所得的水溶性大豆多糖的光图谱与标准品相符，表明本发明所得产品确为水溶性大豆多糖。

[0057] 进一步通过扫描电镜观察上述所得的水溶性大豆多糖的粒子结构，可以进一步确定，本发明所得产品为水溶性大豆多糖。

[0058] 实施例2

[0059] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，具体包括如下步骤：

[0060] （1）、在300g低温豆粕原料中加入水3L搅拌均匀后，用1M氢氧化钠调节pH为8.50，控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，控制转速为4000r/min，时间为
20min进行离心分离，上清液沉淀得到大豆分离蛋白组分，保留湿残渣作为提取水溶性大豆多糖的原料；

[0061] （2）、在步骤（1）所得的湿残渣中加入水1.5L，搅拌均匀后，用1M盐酸调节pH为6.8，得反应液；

[0062] （3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协助提取器中，设置微波提取功率为275w，超声波提取功率为160w，设置提取时间为15min；

[0063] （4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转速为400r/min，时间为15min进行离心，弃除残渣，取上清液控制真空度为3.0kpa下进行真空浓缩至原体积的1/4得浓缩液；

[0064] （5）、将步骤（4）所得的浓缩液中依次用浓度为75%的乙醇、浓度为95%的乙醇和无水乙醇对浓缩液进行洗涤，并室温下沉淀；

[0065] （6）、将步骤（5）所得的沉淀在4000r/min条件下离心15min后再控制真空度为13.3pa进行真空冷冻干燥，最终得到71.82g的水溶性大豆多糖，其提取率为79.8%。

[0066] 上述所得的水溶性大豆多糖用高压液相色谱法测其分子量为1674kDa，差示扫描量热法对所得的水溶性大豆多糖进行测定，得到在63℃-85℃之间的焓变维持在70-79J/g范围内。

[0067] 实施例3

[0068] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，具体包括如下步骤：

[0069] （1）、在200g低温豆粕原料中加入水2L搅拌均匀后，用1M氢氧化钠调节pH为8.50，控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，控制转速为4000r/min，时间
20min进行离心分离，上清液沉淀得到大豆分离蛋白组分，保留湿残渣作为提取水溶性大豆多糖的原料；

[0070] （2）、在步骤（1）所得的湿残渣中加入1.2L水，搅拌均匀，用1M盐酸调节pH为7.5，得反应液；

[0071] （3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协助提取器中，设置微波提取功率为275w，超声波提取功率为160w，设置提取时间为20min；

[0072] （4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转为4000r/min，时间为15min进行离心，弃除残渣，取上清液控制真空度为3.0kpa下进行真空浓缩至原体积的1/4得浓缩液；

[0073] （5）、将步骤（4）所得的浓缩液中依次用浓度为75%的乙醇、浓度为95%的乙醇和无水乙醇对浓缩液进行洗涤，并室温下沉淀；

[0074] （6）、将步骤（5）所得的沉淀在4000r/min条件下离心15min后再控制真空度为13.3pa进行真空冷冻干燥，最终得到50.11g的水溶性大豆多糖，其提取率为83.5%。

[0075] 上述所得的水溶性大豆多糖用高压液相色谱法测其分子量为2094kDa，差示扫描量热法对所得的水溶性大豆多糖进行测定，得到在63℃-85℃之间的焓变维持在69-78J/g范围内。

[0076] 实施例4

[0077] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，具体包括如下步骤：

[0078] （1）、在500g低温豆粕原料中加入5L水搅拌均匀后，用1M氢氧化钠调节pH为8.50， 控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，控制转速为4000r/min。时间为
20min进行离心分离，上清液沉淀得到大豆分离蛋白组分，保留湿残渣作为提取水溶性大豆多糖的原料；

[0079] （2）、在步骤（1）所得的湿残渣中加入3.5L水，搅拌均匀，用1M盐酸调节提取液的pH为8.0，得反应液；

[0080] （3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协助提取器中，设置微波提取功率为275w，超声波提取功率为160w，设置提取时间为25min；

[0081] （4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转速为4000r/min。时间为20min进行离心，弃除残渣，取上清液控制真空度为3.0kpa 下进行真空浓缩至原体积的1/4得浓缩液；

[0082] （5）、将步骤（4）所得的浓缩液中依次用浓度为75%的乙醇、浓度为95%的乙醇和无水乙醇对浓缩液进行洗涤，并室温下沉淀；

[0083] （6）、将步骤（5）所得的沉淀在4000r/min条件下离心15min后再控制真空度13.3pa进行真空冷冻干燥，最终得到132.90g的水溶性大豆多糖，其提取率为88.6%。

[0084] 上述所得的水溶性大豆多糖用高压液相色谱法测其分子量为2287kDa，差示扫描量热法对所得的水溶性大豆多糖进行测定，得到在63℃-85℃之间的焓变维持在67-79J/g范围内。

[0085] 实施例5

[0086] 一种水溶性大豆多糖的制备方法，具体包括如下步骤：

[0087] （1）、在50g低温豆粕原料中加入500ml蒸馏水后，用1M氢氧化钠调节pH为8.50，控制浸提温度为55℃，时间为42.8min，提取完成后，控制转速为4000r/min，时间为20min进行离心分离，上清液沉淀得到大豆分离蛋白组分，保留湿残渣作为提取水溶性大豆多糖的原料；

[0088] （2）、在步骤（1）所得的湿残渣中加入0.5L水，搅拌均匀，用1M氢氧化钠调节提取液的pH为10.0，得反应液；

[0089] （3）、将步骤（2）所得的反应液置于微波-超声波协助提取器中，设置微波提取功率为275w，超声波提取功率为160w，设置提取时间为30min；

[0090] （4）、步骤（3）提取完毕后，控制离心转速为4000r/min，时间为15min行离心，弃除残渣，取上清液控制真空度为3.0kap下进行真空浓缩至原体积的1/4得浓缩液；

[0091] （5）、将步骤（4）所得的浓缩液中依次用浓度为75%的乙醇、浓度为95%的乙醇和