一種強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法。該方法對北蟲草培養(yǎng)基超微粉碎，經(jīng)過超高壓處理后，進行超聲強化閃式提取，提取液加入淀粉酶酶解，酶解液濃縮后加入聚乙二醇，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后沉淀用食用酒精洗滌，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。本發(fā)明依據(jù)北蟲草大米培養(yǎng)基所具有的資源優(yōu)勢，突出促進多糖成分有效溶出的工藝的配置導向，技術(shù)選型體現(xiàn)清潔生產(chǎn)理念，采用新型物理及生物集成技術(shù)手段，實現(xiàn)了以“快速、高效、省時、低耗、綠色”為特點的多糖回收技術(shù)產(chǎn)出，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)保證了所提取多糖的食用安全性。
【專利說明】一種強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于多糖類物質(zhì)的制備【技術(shù)領域】，具體而言，涉及一種強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]北蟲草，又稱蛹蟲草，是一種傳統(tǒng)的名貴滋補中藥材，與天然人參、鹿茸并列為三大滋補品。它藥性溫和，一年四季均可食用，老、少、病、弱、虛者皆宜，比其他種類的滋補品有更廣泛的藥用價值。自古以來人們都把其作為滋補品和藥用品。天然的野生蟲草主要生長在高海拔、高寒地區(qū)，生長環(huán)境的構(gòu)成十分苛刻和復雜，加之人們對蟲草的需求量不斷增加及不合理的采挖，致使天然的冬蟲夏草自然資源逐步減少。
[0003]由于野生蟲草資源的短缺與消費者對相關蟲草資源旺盛需求，因此促進了利用大米等為主要原料的人工栽培蟲草生產(chǎn)規(guī)模大幅增長，而以大米或碎大米為原料的北蟲草子實體被采收后，殘留了大量的培養(yǎng)基副產(chǎn)物-即培養(yǎng)基和北蟲草菌絲體的混合物。研究表明，大米培養(yǎng)基的蟲草多糖并不低于子實體或菌絲體。近年來，隨著農(nóng)業(yè)資源綜合利用和農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)的快速發(fā)展，針對蟲草培養(yǎng)基的開發(fā)利用日益成為業(yè)界熱點，能否對其中的多糖物質(zhì)進行有效提取及規(guī)?；_發(fā)，是當前北蟲草產(chǎn)業(yè)進一步轉(zhuǎn)型升級所面臨的亟待解決的主要問題之一，因此促進北蟲草大米培養(yǎng)基副產(chǎn)物多糖高值化利用具有較高的經(jīng)濟和社會效益。
[0004]就北蟲草大米培養(yǎng)基多糖開發(fā)利用的現(xiàn)狀及存在的問題而言，可以歸納為以下三點:(1)現(xiàn)有所涉及的蟲草培養(yǎng)基多糖開發(fā)和利用的方式及渠道有限。如中國專利(CN102578370 B) “以蟲草培養(yǎng)基下腳料為主要原料制備生物飼料”可知，培養(yǎng)基經(jīng)過EM發(fā)酵制備為飼料；2003年第3期《食品科學》雜志中車振明等發(fā)表“利用人工蛹蟲草培養(yǎng)基釀制功能型醬油的研究”從中可知研究了醬油釀制過程中添加一定比例的人工蛹蟲培養(yǎng)基殘基后對所釀制的醬油品質(zhì)的影響?？俙的來說，針對豐富的北蟲草大米培養(yǎng)基資源而言，從多糖利用的模式、開發(fā)的廣度和深度上來說還遠遠不夠，因此，其應用及開發(fā)潛力巨大。(2)所涉及的培養(yǎng)基多糖提取及純化工藝大多簡單且缺乏創(chuàng)新，且提取率虛高。如2006年第4期《特產(chǎn)研究》雜志中婁虹等發(fā)表“蛹蟲草大米培養(yǎng)基中活性多糖的提取及免疫調(diào)節(jié)功能研究”文中可知，培養(yǎng)基經(jīng)水水浴煎煮提取后，離心去沉淀，加入氯仿一正丁醇除雜，醇沉，烘干得多糖；2011年梁晨等發(fā)表的碩士論文“蛹蟲草培養(yǎng)基中多糖和蟲草素的提取及純化研究”中可知，蛹蟲草固體培養(yǎng)基采用了水浴法、超聲波法和微波三種方法提取多糖；2010年第12期《食品研究與開發(fā)》雜志中梁晨等發(fā)表“蛹蟲草培養(yǎng)基多糖的超聲波提取及抗氧化性研究”文中可知，研究了超聲波提取蛹蟲草培養(yǎng)基中粗多糖的工藝條件。結(jié)合現(xiàn)有發(fā)表的文獻資料中可知，所涉及蟲草培養(yǎng)基多糖提取等工藝的缺點是技術(shù)含量低，能耗較高，某些環(huán)節(jié)還引入較多的有機有毒化學試劑，其中最突出的缺點是提取過程中未考慮淀粉等雜質(zhì)因素，造成了所測多糖值得虛高。(3)從現(xiàn)有關于蟲草培養(yǎng)基多糖的文獻報道來看，其采用的提純技術(shù)可歸納水提法，水提醇沉法，醇提法、柱層析(樹脂吸附、活性炭吸附、粒子交換吸附等)、膜分離純化等，其缺點表現(xiàn)為:有些技術(shù)重點不突出，提取多糖的同時，兼顧其他活性成分(如蟲草素)；有些提取手段簡單單一，投入和能耗較大，不注意綠色清潔生產(chǎn)工藝的實施，需用大量的有機等化學試劑，并且?guī)韽U氣廢水，造成環(huán)境污染，不利于多糖活性的保留；其共同的缺點就是沒有針對蟲草培養(yǎng)基所具有的菌絲纏繞包裹所形成的宏觀團塊以及多糖成分位于細胞壁內(nèi)進行適用性破壁溶出技術(shù)優(yōu)化，使得提取不夠充分，有效成分損失大，最終造成很大的浪費與損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)狀，在全面分析北蟲草大米培養(yǎng)基的物性及結(jié)構(gòu)特點的基礎上，以促進多糖成分的快速溶出為導向，合理配置實用有效的強化提取技術(shù)手段，遵循綠色清潔生產(chǎn)技術(shù)理念，采用新型多糖助溶沉析技術(shù)，通過優(yōu)化工藝流程，提供一種利用新型強化技術(shù)加快提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，旨在保持較高的多糖提取率的同時，有效的縮短工藝周期，降低能耗，實現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)。
[0006]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量試驗研究和不懈探索，最終獲得了如下技術(shù)方案:
一種強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，該方法包括如下步驟:
(1)原料粉碎:收集北蟲草大米培養(yǎng)基原料，超微粉碎至平均粒徑10-20μ m左右；
(2)超高壓處理:在粉碎后的培養(yǎng)基中加水使料液比為1:5-8 (w/w)，然后進行超高壓處理，超高壓處理的條件為:壓力160-300MPa，處理時間4_12min ;得處理液；
(3)超聲強化閃式提取:對步驟(2)所得處理液進行超聲強化閃式提取，超聲強化閃式提取條件為:超聲頻率:40-120kHz，超聲功率30-80W，提取時間為4_8min，提取電壓為100V ;得到提取液；`
(4)酶解:在步驟(3)所得提取液中加入α淀粉酶進行酶解，去除提取液中的淀粉物質(zhì)，酶滅活后得到酶解液；
(5)沉淀:在酶解液中加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量與北蟲草大米培養(yǎng)基原料的質(zhì)量比為1:3-6，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后取沉淀；
(6)制備多糖:將沉淀用乙醇洗滌，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。
[0007]優(yōu)選地，如上所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其中步驟(1)中北蟲草大米培養(yǎng)基原料的中藥成分為大米及其副產(chǎn)物和北蟲草菌絲體的混合物。
[0008]優(yōu)選地，如上所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其中步驟(1)中的北蟲草大米培養(yǎng)基原料在粉碎前于60°C熱風干燥至含水率低于5%。
[0009]優(yōu)選地，如上所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其中步驟(4)中α-淀粉酶的酶解條件為:每千克北蟲草大米培養(yǎng)基原料的加酶量為100-200U，酶解溫度55-62°C，時間 l_3h。
[0010]優(yōu)選地，如上所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法:其中步驟(5)中的聚乙二醇的分子量為10000。
[0011]優(yōu)選地，如上所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其中步驟(6)中乙醇的濃度為 60%-100% (v/v)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及的多糖強化提取方法具有如下優(yōu)點和顯著進步:(I)在充分分析蟲草大米培養(yǎng)基組成的物質(zhì)基礎上，以突出多糖快速溶出為導向，通過對“三超(超微粉碎、超高壓和超聲波)一閃(閃式提取)”快速提取工藝的合理配置及優(yōu)化，實現(xiàn)了多糖成分快速高效的溶出。超微粉碎技術(shù)體現(xiàn)在對細胞壁的有效切割和破碎，超高壓實現(xiàn)了溶劑對培養(yǎng)基超微粉的全方位強力滲透，超聲波協(xié)同強化閃式提取(高速攪拌、振動、負壓滲濾)避免了超細顆粒在溶劑中的聚集，促進了溶質(zhì)成分的快速平衡溶出。
[0013](2)生產(chǎn)工藝中采用了酶解技術(shù)，充分降低淀粉等物質(zhì)對多糖得率所帶來的虛高影響。
[0014](3)生產(chǎn)工藝中采用新型多糖助溶沉析技術(shù)，引入了聚乙二醇10000，實現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)，同時盡可能減少有機溶劑的使用及后續(xù)處理對環(huán)境造成的不良影響。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的工藝步驟包括:對北蟲草培養(yǎng)基超微粉碎，超高壓處理后，放入超聲強化閃式提取裝置中進行提取，提取液加入淀粉酶酶解，酶解液濃縮后加入聚乙二醇，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后沉淀用食用酒精洗滌后，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。
[0016]以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步作描述，但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0017]實施例1
取北蟲草培養(yǎng)基Ikg超微粉碎至10 μ m，加入純化水配置料液比為1:5，放入超高壓處理裝置，設置壓力160MPa，處理時間4min，處理完畢后，放入超聲強化閃式提取裝置中進行提取，設置超聲頻率:120kHz，超聲功率80W，提取時間為4 min，提取電壓為100V，得到提取液后，提取液中加入α淀粉酶，加酶量100U，溫度62°C，處理時間3h后滅酶，得到酶解液，酶解液經(jīng)碘一碘化鉀試劑檢測已無顏色反應，酶解液中加入聚乙二醇，加入量與處理原料的質(zhì)量比為1:6，聚乙二醇的分子量為10000，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后沉淀，沉淀用60%食用酒精洗滌后，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖物質(zhì)110g，苯酚硫酸法測定多糖含量為62.3%。
[0018]實施例2
取北蟲草培養(yǎng)基Ikg超微粉碎至20 μ m，加入提取用水配置料液比為1:5，放入超高壓處理裝置，設置壓力300MPa，處理時間12min，處理完畢后，放入超聲強化閃式提取裝置中進行提取，設置超聲頻率:120kHz，超聲功率30W，提取時間為4 min，提取電壓為100V，得到提取液后，提取液中加入α淀粉酶，加酶量200U，溫度55°C，處理時間3h后使酶失活，得到酶解液，酶解液經(jīng)碘一碘化鉀試劑檢測已無顏色反應，酶解液中加入聚乙二醇，加入量與處理原料的質(zhì)量比為1:6，聚乙二醇的分子量為10000，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后沉淀，沉淀用無水乙醇洗滌后，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖物質(zhì)125g，苯酚硫酸法測定多糖含量為67.7%。
[0019]實施例3
取北蟲草培養(yǎng)基Ikg超微粉碎至16 μ m，加入提取用水配置料液比為1:8，放入超高壓處理裝置，設置壓力180MPa，處理時間8min，處理完畢后，放入超聲強化閃式提取裝置中進行提取，設置超聲頻率:40kHz，超聲功率60W，提取時間為8 min，提取電壓為100V，得到提取液后，提取液中加入α淀粉酶，加酶量160U，溫度60°C，處理時間Ih后使酶失活，得到酶解液，酶解液經(jīng)碘一碘化鉀試劑檢測已無顏色反應，酶解液中加入聚乙二醇，加入量與處理原料的質(zhì)量比為1:3，聚乙二醇的分子量為10000，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后沉淀，沉淀用80%食用酒精洗滌后，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖物質(zhì)121g，苯酚硫酸法測定多糖含量為65.1 %。
【權(quán)利要求】
1.一種強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其特征在于該方法包括如下步驟: (1)原料粉碎:收集北蟲草大米培養(yǎng)基原料，超微粉碎至平均粒徑10-20μ m左右； (2)超高壓處理:在粉碎后的培養(yǎng)基中加水使料液比為1:5-8 (w/w)，然后進行超高壓處理，超高壓處理的條件為:壓力160-300MPa，處理時間4_12min ;得處理液； (3)超聲強化閃式提取:對步驟(2)所得處理液進行超聲強化閃式提取，超聲強化閃式提取條件為:超聲頻率:40-120kHz，超聲功率30-80W，提取時間為4_8min，提取電壓為100V ;得到提取液； (4)酶解:在步驟(3)所得提取液中加入α淀粉酶進行酶解，去除提取液中的淀粉物質(zhì)，酶滅活后得到酶解液； (5)沉淀:在酶解液中加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量與北蟲草大米培養(yǎng)基原料的質(zhì)量比為1:3-6，充分攪拌溶解，靜置過夜，離心后取沉淀； (6)制備多糖:將沉淀用乙醇洗滌，加入熱水溶解，除去不溶物，干燥得到多糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其特征在于:步驟(I)中北蟲草大米培養(yǎng)基原料的中藥成分為大米及其副產(chǎn)物和北蟲草菌絲體的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其特征在于:步驟(O中的北蟲草大米培養(yǎng)基原料在粉碎前于60°C熱風干燥至含水率低于5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其特征在于:步驟(4)中α-淀粉酶的酶解條件為:每千克北`蟲草大米培養(yǎng)基原料的加酶量為100-200U，酶解溫度 55-62°C，時間 l_3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法:其特征在于:步驟(5)中的聚乙二醇的分子量為10000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化提取北蟲草大米培養(yǎng)基中多糖的方法，其特征在于:步驟(6)中乙醇的濃度為60%-100%(v/v)。
【文檔編號】C08B37/00GK103864945SQ201410058003
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】史德芳, 高虹, 范秀芝, 程薇, 陳麗冰, 陳明利, 周康, 薛淑靜, 郭鵬, 楊德, 汪蘭, 吳文錦, 喬宇, 李露, 周明 申請人:湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所