一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,該主要以小麥麩皮為原料,利用超微粉碎輔助技術(shù),結(jié)合復(fù)合酶解技術(shù),先利用耐高溫α-淀粉酶和糖化酶降解小麥麩皮中的淀粉,利用堿性蛋白酶降解蛋白質(zhì);再利用纖維素酶和木聚糖酶水解小麥麩皮中的纖維素和半纖維素;酶解上清液經(jīng)濃縮、干燥后得到小麥麩皮低聚糖。本發(fā)明方法利用超微粉碎技術(shù)處理小麥麩皮,破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu);采用復(fù)合酶體系,降解淀粉和蛋白質(zhì)等雜質(zhì),利用小麥麩皮中的纖維素和半纖維素組分,酶解制備同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖的低聚糖,可提高了小麥麩皮中各種成分的利用率,減少了廢棄物,降低環(huán)境污染。
【專利說明】一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于食品加工領(lǐng)域,尤其是一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]小麥麩皮是我國大宗糧食副產(chǎn)物之一,開發(fā)和利用潛力巨大。麩皮中含有大量的戊聚糖,接近30%左右,同時,戊聚糖又是制備低聚糖的底物,所以小麥麩皮可用作制備低聚糖。低聚糖能夠刺激小腸中乳酸菌和雙歧桿菌大量增殖,抑制腸內(nèi)腐敗菌生長,改善腸道內(nèi)的微生物環(huán)境,提高機(jī)體免疫力;低聚糖不能被口腔酶分解,與蔗糖并用時能阻止蔗糖被齲齒病原菌作用而生成水不溶性的高分子葡萄糖,具有無齲齒性和抗齲齒性;同時,低聚糖能促進(jìn)鈣的吸收,降血壓、降低膽固醇含量、抗腫瘤、分解致癌物、清除腸內(nèi)毒素增強(qiáng)免疫力等功效。20世紀(jì)70年代,日本開始研宄功能性低聚糖,我國的低聚糖產(chǎn)業(yè)90年代剛剛起步,由于其優(yōu)越的功能特性,低聚糖在食品、飼料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用,并擁有巨大的發(fā)展前景。
[0003]目前,從小麥麩皮中提取膳食纖維的方法主要有化學(xué)法、發(fā)酵法、物理/化學(xué)-酶法等?;瘜W(xué)法制備的低聚糖安全性不高,副反應(yīng)較多,大量堿腐蝕設(shè)備,污染環(huán)境;發(fā)酵法制得的低聚糖得率低,雖操作簡單,但反應(yīng)不穩(wěn)定,木聚糖酶解不充分,產(chǎn)品分離純化困難;物理/化學(xué)-酶法制得的低聚糖得率高,反應(yīng)條件溫和,所得產(chǎn)物分離及精制較為容易,產(chǎn)品純度高。
[0004]采用直接酶法處理天然原材料制備低聚糖要求原料易于被酶水解,而大多數(shù)原料中的木聚糖與纖維素和木質(zhì)素緊密結(jié)合不宜被酶水解,因此常常采用物理、化學(xué)及生物學(xué)等預(yù)處理方法來提高原料對酶的敏感性。
[0005]通過檢索,發(fā)現(xiàn)如下幾篇與本發(fā)明專利申請相關(guān)的專利公開文獻(xiàn):
[0006]1、一種發(fā)酵麥麩聯(lián)產(chǎn)低聚糖和膳食纖維的方法(CN102605022A),涉及微生物發(fā)酵法同時制備麥麩低聚糖和膳食纖維的應(yīng)用。本發(fā)明對小麥麩皮進(jìn)行綜合開發(fā)和利用,采用“一線多品”的麥麩高效生物深加工工藝路線,利用微生物發(fā)酵法同時制取麥麩膳食纖維及功能性低聚糖。本發(fā)明所述的微生物指出芽短梗霉單一菌種或出芽短梗霉與茶薪菇的混合菌種,發(fā)酵麥麩時,可將麥麩中淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)作為微生物生長所需的營養(yǎng)成分,使其在消耗這些物質(zhì)的同時產(chǎn)生木聚糖酶,進(jìn)而水解麥麩半纖維素生成低聚糖,同時制得膳食纖維。突破了以往單一產(chǎn)品開發(fā)為目標(biāo)的研發(fā)思路,資源綜合利用率高,生產(chǎn)成本低,無化學(xué)物質(zhì)殘留和環(huán)境污染,可形成“生態(tài)、低碳、高效循環(huán)”的加工技術(shù)新模式,可增加麥麩產(chǎn)品的附加值。
[0007]2、一種酶解小麥麩皮制備阿魏酰低聚糖的方法(CN1840673),本發(fā)明是以小麥麩皮為原料,利用酶法脫淀粉、除蛋白質(zhì)制備小麥麩皮不溶性膳食纖維,再利用枯草芽孢桿菌木聚糖酶水解小麥麩皮不溶性膳食纖維制備阿魏酰低聚糖,在優(yōu)化反應(yīng)條件下,阿魏酰低聚糖濃度達(dá)到1.497mmol/L。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了小麥麩皮的有效增值和利用,所制備的阿魏酰低聚糖具有卓越的生物活性,能夠促進(jìn)雙歧桿菌生長和抑制自由基誘導(dǎo)的血紅細(xì)胞氧化性傷害,對人體健康非常有益,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0008]3、低聚糖的生產(chǎn)方法和含有由此方法生產(chǎn)的低聚糖的飲料(CN1438319),涉及由小麥麩皮生產(chǎn)低聚糖的方法和含有由此方法生產(chǎn)的低聚糖的飲料。該方法包括:將小麥麩皮干燥后粉碎;加入去離子水浸泡;進(jìn)行均質(zhì)處理;加入包括有植酸酶、纖維素酶、蛋白酶和低聚糖酶的復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解,并調(diào)整pH值;進(jìn)行殺酶處理;離心和過濾后得到含低聚糖的清液;對上述清液進(jìn)行真空濃縮,以得到含可溶性低聚糖固形物的濃縮混合物。復(fù)合酶制劑中植酸酶用量為10 - 30U/g麩皮,纖維素酶用量為10 - 20U/g麩皮,蛋白酶用量為30 - 40U/g麩皮,低聚糖酶用量為20 - 30U/g麩皮。復(fù)合酶制劑還可包括淀粉酶,其用量為10 — 20U/g麩皮。還可利用乙醇、氫氧化鈉和三氯乙酸,祛除可溶性蛋白質(zhì)和肽而使低聚糖純化。此方法所用時間短,效率高,成本低,適于工業(yè)化應(yīng)用。
[0009]通過對比,本發(fā)明專利申請與上述專利公開文獻(xiàn)存在本質(zhì)的不同。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,該方法利用超微粉碎技術(shù)處理小麥麩皮,破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu);采用復(fù)合酶體系,降解淀粉和蛋白質(zhì)等雜質(zhì),酶解制備同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖的低聚糖,可提高了小麥麩皮中各種成分的利用率,減少了廢棄物,降低環(huán)境污染。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的的技術(shù)方案如下:
[0012]一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,采用超微粉碎輔助方法,利用復(fù)合酶方法,降解小麥麩皮中的淀粉和蛋白質(zhì)雜質(zhì),利用纖維素和半纖維素制備小麥麩皮低聚糖;
[0013]具體步驟如下:
[0014]⑴超微粉碎:小麥麩皮普通粉碎后,進(jìn)行超微粉碎,得超微粉碎麥麩粉;
[0015]⑵復(fù)合酶解制備低聚糖:將超微粉碎麥麩粉與水按質(zhì)量比1:8?1:20混勻,得漿料;利用耐高溫α -淀粉酶、糖化酶水解漿料中的淀粉;利用堿性蛋白酶水解蛋白質(zhì);利用纖維素酶酶解,破除小麥麩皮細(xì)胞壁;利用木聚糖酶酶解木聚糖;經(jīng)離心得酶解上清液,酶解上清液經(jīng)濃縮、干燥后即得小麥麩皮低聚糖;
[0016]所述復(fù)合酶添加順序?yàn)?耐高溫α -淀粉酶、糖化酶、堿性蛋白酶、纖維素酶和木聚糖酶;
[0017]所述復(fù)合酶的酶解條件如下:
[0018]耐高溫α -淀粉酶酶解條件:耐高溫α -淀粉酶酶解條件:ρΗ 5?7,溫度90?100°C,添酶量 100 ?110U/g,時間 10 ?30min ;
[0019]糖化酶酶解條件:pH 4?6,溫度60?70 °C,添酶量80?90U/g,時間20?30min ;
[0020]堿性蛋白酶酶解條件:pH 7?8,溫度50?70°C,添酶量0.015?0.02AU/g,酶解10 ?30min ;
[0021]纖維素酶和木聚糖酶酶解條件:pH 4?6,溫度40?50 °C,纖維素酶添酶量5?10U/g ;木聚糖酶添酶量30?40U/g,酶解1?4h。
[0022]而且,所述步驟⑴中超微粉碎麥麩粉為粒徑小于100微米的超微粉碎麥麩粉。
[0023]而且,所述步驟⑵中離心的具體離心條件為3000?6000r/min下離心10?30mino
[0024]而且,所述步驟⑵中干燥的具體條件為_50°C冷凍干燥至固體。
[0025]而且,所述小麥麩皮低聚糖同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖。
[0026]本發(fā)明取得的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0027]1、本發(fā)明方法利用超微粉碎技術(shù)處理小麥麩皮,破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu);采用復(fù)合酶體系,降解淀粉和蛋白質(zhì)等雜質(zhì),利用小麥麩皮中的纖維素和半纖維素組分,酶解制備同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖的低聚糖,可提高了小麥麩皮中各種成分的利用率,減少了廢棄物,降低環(huán)境污染,方法簡單、成本低廉、操作方便。
[0028]2、本發(fā)明方法利用超微粉碎技術(shù)處理小麥麩皮,初步破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),提高了后續(xù)操作步驟中復(fù)合酶的酶解效率。
[0029]本發(fā)明方法采用復(fù)合酶體系,利用耐高溫α -淀粉酶、糖化酶水解漿料中的淀粉;利用堿性蛋白酶水解蛋白質(zhì);針對超微粉碎處理初步破壞的麩皮細(xì)胞壁中的纖維素,利用纖維素酶水解纖維素,破除小麥麩皮細(xì)胞壁,使半纖維素更容易釋放出來,經(jīng)木聚糖酶水解木聚糖,能夠獲得同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖的低聚糖。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明方法制備得到的小麥麩皮低聚糖的氣相色譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例,對本發(fā)明進(jìn)一步說明;下述實(shí)施例是說明性的,不是限定性的,不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]本發(fā)明中所使用的試劑,如無特殊規(guī)定,均為本領(lǐng)域內(nèi)常用試劑;本發(fā)明中所使用的方法,如無特殊規(guī)定,均為本領(lǐng)域內(nèi)常用的方法。
[0033]實(shí)施例1
[0034]一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,具體步驟如下:
[0035](1)超微粉碎:普通粉碎的小麥麩皮經(jīng)超微粉碎為粒徑小于100微米的麥麩粉;
[0036](2)復(fù)合酶解制備低聚糖:將超微粉碎麥麩粉與水按質(zhì)量比1:8混勻,得麥麩漿料;利用耐高溫α -淀粉酶、糖化酶降解麥麩漿料淀粉(耐高溫α -淀粉酶酶解條件:ρΗ5.0,溫度90°C,添酶量100U/g,時間lOmin ;糖化酶酶解條件:pH 4,溫度60°C,添酶量80U/g,時間20min);利用堿性蛋白酶降解蛋白質(zhì)(酶解條件:pH 7,溫度50°C,添酶量0.015AU/g,時間lOmin);利用纖維素酶和木聚糖酶制備低聚糖(酶解條件:pH 4,溫度40°C,纖維素酶添酶量8U/g,木聚糖酶添酶量34U/g,酶解lh);經(jīng)離心(3400r/min離心lOmin)、酶解上清液經(jīng)濃縮、冷凍干燥(_50°C冷凍干燥24h)后密封保存,即完成小麥麩皮低聚糖的制備。
[0037]經(jīng)檢測,小麥麩皮低聚糖的得率為38.0%。
[0038]實(shí)施例2
[0039]一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,具體步驟如下:
[0040](1)超微粉碎:普通粉碎的小麥麩皮經(jīng)超微粉碎為粒徑小于100微米的麥麩粉;
[0041](2)復(fù)合酶解制備低聚糖:將超微粉碎麥麩粉與水按質(zhì)量比1:20混勻,得麥麩漿料;利用耐高溫α -淀粉酶、糖化酶降解麥麩漿料淀粉(耐高溫α -淀粉酶酶解條件:pH 7.0,溫度100°C,添酶量110U/g,時間30min ;糖化酶酶解條件:pH 6,溫度70 °C,添酶量90U/g,時間30min);利用堿性蛋白酶降解蛋白質(zhì)(酶解條件:pH 8,溫度70 °C,添酶量0.02AU/g,時間30min);利用纖維素酶和木聚糖酶制備低聚糖(酶解條件:pH 6,溫度50°C,纖維素酶添酶量10U/g,木聚糖酶添酶量40U/g,酶解4h);經(jīng)離心(3400r/min離心30min)、酶解上清液經(jīng)濃縮、冷凍干燥(-50°C冷凍干燥30h)后密封保存,即完成小麥麩皮低聚糖的制備。
[0042]經(jīng)檢測,小麥麩皮低聚糖的得率為35.6%。
[0043]實(shí)施例3
[0044]一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,具體步驟如下:
[0045](1)超微粉碎:普通粉碎的小麥麩皮經(jīng)超微粉碎為粒徑小于100微米的麥麩粉;
[0046](2)復(fù)合酶解制備低聚糖:將超微粉碎麥麩粉與水按質(zhì)量比1:12混勻,得麥麩漿料;利用耐高溫α -淀粉酶、糖化酶降解麥麩漿料淀粉(耐高溫α -淀粉酶酶解條件:ρΗ6.0,溫度95°0,添酶量11(^/^,時間lOmin ;糖化酶酶解條件:pH 5,溫度60°C,添酶量90U/g,時間20min);利用堿性蛋白酶降解蛋白質(zhì)(酶解條件:pH 7,溫度60°C,添酶量0.02AU/g,時間lOmin);利用纖維素酶和木聚糖酶制備低聚糖(酶解條件:pH 5,溫度40°C,纖維素酶添酶量10U/g,木聚糖酶添酶量30U/g,酶解2h);經(jīng)離心(3400r/min離心20min)、酶解上清液經(jīng)濃縮、冷凍干燥(_50°C冷凍干燥36h)后密封保存,即完成小麥麩皮低聚糖的制備。
[0047]經(jīng)檢測,小麥麩皮低聚糖的得率為39.4%。
[0048]本發(fā)明超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法制備得到的小麥麩皮低聚糖同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖的低聚糖,見圖1,由圖1可知低聚糖主要由阿拉伯糖(21.461min)和木糖(22.965min)等五碳糖,以及甘露糖(31.868min)、半乳糖(32.820min)、葡萄糖(33.359min)等六碳糖組成,其單糖摩爾比為6.87:8.93:1:1.1:
4.70。
【權(quán)利要求】
1.一種超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,其特征在于:采用超微粉碎輔助方法,利用復(fù)合酶方法,降解小麥麩皮中的淀粉和蛋白質(zhì)雜質(zhì),利用纖維素和半纖維素制備小麥麩皮低聚糖; 具體步驟如下: ⑴超微粉碎:小麥麩皮普通粉碎后,進(jìn)行超微粉碎,得超微粉碎麥麩粉; ⑵復(fù)合酶解制備低聚糖:將超微粉碎麥麩粉與水按質(zhì)量比1:8?1:20混勻,得漿料;利用耐高溫α-淀粉酶、糖化酶水解漿料中的淀粉;利用堿性蛋白酶水解蛋白質(zhì);利用纖維素酶酶解,破除小麥麩皮細(xì)胞壁;利用木聚糖酶酶解木聚糖;經(jīng)離心得酶解上清液,酶解上清液經(jīng)濃縮、干燥后即得小麥麩皮低聚糖; 所述復(fù)合酶添加順序?yàn)?耐高溫α-淀粉酶、糖化酶、堿性蛋白酶、纖維素酶和木聚糖酶; 所述復(fù)合酶的酶解條件如下: 耐高溫α -淀粉酶酶解條件:耐高溫α -淀粉酶酶解條件:ρΗ 5?7,溫度90?100°C,添酶量100?110U/g,時間10?30min ; 糖化酶酶解條件:pH 4?6,溫度60?70°C,添酶量80?90U/g,時間20?30min ; 堿性蛋白酶酶解條件:pH 7?8,溫度50?70°C,添酶量0.015?0.02AU/g,酶解10?30min ; 纖維素酶和木聚糖酶酶解條件:pH 4?6,溫度40?50°C,纖維素酶添酶量5?1U/g ;木聚糖酶添酶量30?40U/g,酶解I?4h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,其特征在于:所述步驟⑴中超微粉碎麥麩粉為粒徑小于100微米的超微粉碎麥麩粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,其特征在于:所述步驟⑵中離心的具體離心條件為3000?6000r/min下離心10?30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,其特征在于:所述步驟⑵中干燥的具體條件為_50°C冷凍干燥至固體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的超微粉碎輔助酶法制備小麥麩皮低聚糖的方法,其特征在于:所述小麥麩皮低聚糖同時含有低聚六碳糖和低聚五碳糖。
【文檔編號】C12P19/14GK104480161SQ201410681572
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】張民, 劉銳, 王苗苗 申請人:天津科技大學(xué)