專利名稱：水溶性多糖及其制備方法
在發(fā)明涉及水溶性多糖，尤其是當(dāng)暴露于酸時具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的水溶性多糖，以及該多糖的生產(chǎn)方法。
多糖是人們熟知的，水溶性多糖具有很寬的分子量范圍。但是，當(dāng)其分子量太低時其穩(wěn)定暴露于酸的蛋白質(zhì)顆粒的能力變得無效，而當(dāng)分子量過高時其粘度增大，難以可口，且難以獲得高濃度溶液。
果膠、瓜耳膠、阿拉伯樹膠、呫噸膠等是目前已知的良好穩(wěn)定劑。果膠是從水果中提取，瓜耳膠是從金合歡種子的細(xì)胞壁中提取。阿拉伯樹膠是通過提煉樹汁而制得，而呫噸膠是通過發(fā)酵制得。但是這些膠中沒有任何一種是從大豆等谷物的殼或細(xì)胞壁制得。
另一方面，得自大豆殼的多糖、其堿性分解產(chǎn)物及其酶解產(chǎn)物均是已知的。例如，在JP-A-3-236759中水溶性多糖是通過在酸性條件下熱水解水不溶性纖維而獲得的。但是，分散在這些糖中的蛋白質(zhì)顆粒的穩(wěn)定性較差。
且果膠被用在含有牛乳蛋白的食品或飲料，如酸乳酪中，以作為牛乳蛋白在酸性條件下的穩(wěn)定劑。但是，由于其高粘度，它很粘且味道較差。
如上所述，以前并為獲得具有在酸性條件下穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的功能的低粘度多糖。而已知具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)功能的多糖，如果膠則具有很高的粘度，且味道較差。鑒于以上問題，本發(fā)明目的在于提供一種能夠在酸性條件下穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的低粘度多糖。
本發(fā)明人努力獲得一種具有低粘度且能在酸性條件下穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的多糖，且已發(fā)現(xiàn)，通過對水溶性半纖維素脫甲氧化所獲得的水溶性多糖滿足以上要求。
從以下的詳細(xì)敘述及實(shí)施例中可以更明顯地看出本發(fā)明的上述及其它目的、特點(diǎn)及其優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明涉及的一個方面是水溶性多糖，其中糖組分為鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖及糖醛酸，且糖醛酸的酯化度低于50%。
本發(fā)明涉及的第二個方面是制備該多糖的方法，其特征是對水溶性半纖維素去甲基化。
本發(fā)明所利用的原材料可為任何植物，但不同于自水果提取的果膠，優(yōu)選得自大豆等谷物的外殼或細(xì)胞壁以作為提取具有低半乳糖醛酸含量的半纖維素的原材料，因?yàn)樗鼈兙哂蟹€(wěn)定的來源。如大豆等豆類是優(yōu)選的含糖醛酸的半纖維素源。
而且，在豆類中，優(yōu)選大豆作為原材料，因?yàn)榇蠖故嵌垢痛蠖狗蛛x物的原料，在生產(chǎn)豆腐時作為副產(chǎn)品制得的豆渣已被脫蛋白和脫脂，作為水溶性半纖維素來源的外殼和細(xì)胞壁被純化至一定程度。
下面敘述生產(chǎn)本發(fā)明水溶性多糖的方法，該方法最重要的特征是作為水溶性半纖維素組成性糖成分的糖醛酸的甲基化羧基被去甲氧基化。為了去甲氧基化，可使用酸、堿或酶，且優(yōu)選使用酸或堿，因?yàn)樗鼈儽阋浊液唵?。最?yōu)選的是堿，因?yàn)槠湫首罡?。脫甲氧基化可在提取水溶性半纖維素過程中進(jìn)行，但最好在提取之前或之后完成脫甲氧基化。
當(dāng)在提取水溶性半纖維素之前進(jìn)行脫甲氧基化時，首先是按下述方法對原材料進(jìn)行脫甲氧基化，向原料中加入足量的水并攪拌，水量取決于原料中所含的水含量。1-8倍的量是合適的。用堿將該懸浮液的PH值調(diào)至9-14，優(yōu)選11-13。堿的例子有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣及氨水等。該處理的穩(wěn)定效果在高PH值下比在低PH值下更有效。但是，PH值越低，其顏色越高。調(diào)節(jié)PH值之后，將懸浮液加熱至室溫以上，最好是在50℃以上。溫度越高，效果越好。但溫度較高時顏色更深。
然后，通過離心或壓濾分離固體-液體，且該分離方法可在如上所述的堿性條件下進(jìn)行，或通過等電點(diǎn)沉淀回收用堿從原料中洗脫出的蛋白質(zhì)。后一種方法較好，因?yàn)橐合嘀写嬖诘挠袡C(jī)材料較少，減少了與廢水處理有關(guān)的問題。與在室溫下通過脫蛋白質(zhì)純化多糖的已知方法不同是，在本發(fā)明的方法中固相中蛋白質(zhì)的存在并不是關(guān)鍵。
然后從如上所獲得的固體中提取水溶性半纖維素。提取可在任何PH值范圍，即堿性、中性或酸性條件下進(jìn)行。最好是在該固體中所含蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)進(jìn)行提取，因?yàn)樗钣行易罴?。例如，?dāng)利用豆渣時，提取是在PH2-7時進(jìn)行，優(yōu)選的是PH3-6，更優(yōu)選的是PH4-5.5。提取過程中的溫度應(yīng)在室溫以上，優(yōu)選80℃以上，更優(yōu)選100-130℃。根據(jù)需要，可在該加熱提取步驟中加入水促進(jìn)提取和攪拌效率。
提取之后，通過離心或壓濾分離水溶性部分和水溶性成分。所分離的水溶性成分含有水溶性半纖維素。將該溶液脫色、除溴、脫礦質(zhì)及干燥后得到本發(fā)明的水溶性多糖。該水溶性多糖的穩(wěn)定效果與未經(jīng)過脫色、除臭和脫礦質(zhì)步驟所獲得的多糖的穩(wěn)定效果相似。
當(dāng)在提取水溶性半纖維素之后進(jìn)行脫甲氧基化時，首先是提取半纖維素，加足量的水并攪拌。水量取決于原料中所含的水份量，1-5倍的量比較合適，與上述方法相似，最好在原料中所含蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)提取半纖維素。提取溫度在室溫以上，優(yōu)選在80℃以上，最好為100-130℃。
提取之后，通過離心或壓濾分離水溶性部分和水不溶性部分，以得到如上所述的含水溶性半纖維素的溶液，然后對水溶性半纖維素脫甲氧基化。該步驟按下法進(jìn)行。首先用堿將含有水溶性半纖維素溶液的PH值調(diào)至9-14，最好是11-13，然后將溶液加熱至室溫以上，最好是40℃以上。溫度和PH值越高，共效果及著色越強(qiáng)。
去甲氧基化之后，干燥該溶液及得到本發(fā)明的水溶性多糖。
作為組成性糖組分，本發(fā)明所獲得的水溶性多糖含有鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖及糖醛酸，并根據(jù)需要還可含有甘露糖和果糖，其組成一般為1-7wt%的鼠李糖、2-8wt%的巖藻糖、15-50wt%的阿拉伯糖、2-10wt%的木糖、25-60wt%的半乳糖、小于4wt%的葡萄糖及10-35wt%的糖醛酸。糖醛酸的甲基酯被脫甲氧基化，且其酯化度小于50%，優(yōu)選小于30%，更優(yōu)選20%。含有水溶性多糖的該組合物適用于穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒。
根據(jù)分子量的大小，通過凝膠過濾層析(G500，TOSOH、Oorp1，洗脫液20.1M磷酸鹽緩沖液，PH6.8)分級分離本發(fā)明的水溶性多糖，以獲得A、B和C級分。級分A具有高分子量，且在酸性條件下具有良好的穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的效果。級分B和C分子量相對較低，其穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的效果不足，但它們能減小粘度并可以小量含有。
當(dāng)本發(fā)明的水溶性多糖由A、B和C級分組成時，它顯示出良好的穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的作用，且具有較低的粘度。用下述方法(方法B)測得的A、B和C級分的平均分子量分別為數(shù)千至數(shù)百萬、數(shù)萬及數(shù)千。A和B級分的糖組合物由糖醛酸、鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖及葡萄糖。尤其是，級分A主要含有糖醛酸。級分C具有低分子量級分，主要由低分子量糖和蛋白質(zhì)組成。
級分A的重量比相對于級分B和C越大則其在酸性條件下穩(wěn)定蛋白質(zhì)顆粒的作用越強(qiáng)。
通過下面所述的方法A所測得的本發(fā)明水溶性多糖的平均分子量為數(shù)萬至數(shù)百萬，優(yōu)選50，000-1，000，000。且所含糖醛酸甲酯應(yīng)被脫甲氧基化，其酯化度應(yīng)不大于50%，較好不大于30%，最好是不大于20%。
本發(fā)明是通過以下分析方法測定多糖比例。
通過Blumenkrantz方法測定糖醛酸。并通過alditol、乙酸酯法測定中性多糖。
多糖的平均分子量通過以下方法測得方法A利用標(biāo)準(zhǔn)的Pullulan(由Syowh Denko K、K生產(chǎn))作為標(biāo)準(zhǔn)品，按特性粘度測定在0.1M硝酸鈉中的粘度，從而測定出分子量。
方法B利用標(biāo)準(zhǔn)的Pullulan(由Syowh Denko K、K、生產(chǎn))作為標(biāo)準(zhǔn)品制備出HPLC凝膠過濾層析(Tosoh-G500OPWLX;洗脫液0.1M磷酸鹽緩沖劑，PH6.8)保留時間的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)曲線從樣品的保留時間測定出分子量。
本發(fā)明的多糖的旋光率(25℃)不低于15，優(yōu)選20-70。
本發(fā)明多糖的蛋白質(zhì)含量不大于13wt%，優(yōu)選不大于9wt%。
本發(fā)明多糖的灰分含量為1-12wt%，優(yōu)選2-8wt%，且由于灰分的存在，使得水溶性增加。
通過以下的實(shí)施例可以更容易地理解本發(fā)明。這些實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是限制其范圍。
制備水溶性多糖實(shí)施例1將大量的水加到在制備大豆分離物過程中所得到的豆渣中，并向該懸浮液中加入氫氧化鈉以調(diào)節(jié)PH值至12。然后將懸浮液于60℃加熱1小時，離心(5000G，10min)分離上清液及堿處理的豆渣。
向該豆渣中加入等量的水，并用鹽酸將PH調(diào)至5，于高壓釜中將懸浮液在120℃加熱1小時，以提取水溶性半纖維素，提取之后離心(5000G，10min)懸浮液以分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。通過噴霧干燥器干燥水溶性級分，得到水溶性多糖(1)。
實(shí)施例2將大量的水加到在制備大豆分離物過程中所獲得的豆渣中，向該懸浮液中加入氫氧化鈉以調(diào)節(jié)PH至12，然后向該懸浮液中加入鹽酸以調(diào)節(jié)PH至5。通過離心(5000G，10min)該混合物以分離上清液及堿處理的豆渣。
溶解蛋白被再度澄清的該豆渣含有大部分的豆渣蛋白。向該豆渣中加入等量的水，并在高壓釜中于120℃加熱1小時，以提取水溶性半纖維素。提取之后，離心(5000G，10min)該懸浮液以分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分，并利用噴霧干燥器干燥水溶性級分，得到水溶性多糖(2)。
實(shí)施例3將大量水加至在制備大豆分離物過程中所得的豆渣中，并向該懸浮液中加入鹽酸以調(diào)節(jié)PH值至5。將該懸浮液在高壓釜中于120℃加熱1小時，然后離心(5000G，10min)分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。
向含有水溶性半纖維素的該溶液中加入氫氧化鈉以調(diào)節(jié)PH至12。然后于90℃加熱混合物30分鐘，除去產(chǎn)生的沉淀，并加入鹽酸中和(PH7)。然后干燥溶液以得到水溶性多糖(3)。
實(shí)施例4利用作為制備豆腐時的副產(chǎn)品的豆渣，按照與實(shí)施例1相似的方法制得水溶性多糖(4)。
實(shí)施例5將大量水加至在制備大豆分離物過程中所得到的豆渣中，然后向懸浮液中加入鹽酸以調(diào)節(jié)PH至5。將懸浮液在高壓釜中于120℃加熱1小時后離心(5000G，10min)分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。干燥該溶液后得到水溶性多糖(5)。
實(shí)施例6將大量水加到在制備大豆分離物過程中得到的豆渣中，向該懸浮液中加入氫氧化鈉以調(diào)節(jié)PH至12。然后不經(jīng)加熱攪拌懸浮液，并離心(5000G，10min)分離上清液及堿處理過的豆渣。
向該豆渣中加入等量的水，用鹽酸調(diào)節(jié)PH至5。然后在高壓釜中于120℃加熱懸浮液1小時，以提取水溶性半纖維素。提取之后離心(5000G，10min)懸浮液，以分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。用噴霧干燥器干燥水溶性級分，以得到水溶性多糖(6)。
將水溶性多糖(1)-(3)，(5)和(6)的樣品配制成10%的溶液(PH7)，并利用FT-300光譜儀(Horiba Seisakusho)測定其紅外光譜，其透射比示于表1
將利用本發(fā)明的方法獲得的水溶性多糖(1)-(3)與在未經(jīng)堿處理的情況下通過加熱提取或在室溫下經(jīng)過堿處理的加熱提取所獲得的水溶性多糖(5)和(6)進(jìn)行比較后可以看出，1240、1420、1600和1740cm-1處的吸收值是不相同的。即在未經(jīng)堿處理所得的多糖(5)及通過在室溫下用堿處理所獲的多糖(6)中，1240和1740cm-1處的吸收值較高，它表明有甲基酯存在。而在利用本發(fā)明的方法所獲得的多糖(1)-(3)中未測得有吸收值。相反，1420和1600cm-1處的吸收被認(rèn)為是羧基吸收，且(1)-(3)高于(5)和(6)。這些結(jié)果說明糖醛酸的甲基酯化的羧基在加熱時被堿處理所脫甲氧基化。
測定水溶性多糖(1)、(2)和(5)的組成及糖組成，其結(jié)果示于表2和表3。
以上結(jié)果說明，糖醛酸的甲基酯化的羧基在加熱時被堿處理所脫甲氧基化。
利用測定果膠酯化度的方法測定酯化度。即，利用被堿脫甲氧基化之前和之后的樣品，通過以下公式獲得數(shù)據(jù)。
酯化度(DE)＝V2/(V1+V2)×100其中V1表示當(dāng)利用含有鹽酸的異丙醇使糖醛酸樣品游離，用異丙醇洗滌以制備不含鹽酸的樣品，并利用酚酞作為指示劑用NaOH滴定該樣品時0.1N NaOH的量(ml);V2表示當(dāng)0.5N NaOH被加至上述滴定樣品溶液中，然后加入與在脫甲氧基化中所用NaOH的量相同的Hcl，并按V1相同方式滴定該樣品時所用0.1N NaOH的量(ml)。
對蛋白質(zhì)顆粒的穩(wěn)定作用利用水溶性多糖(1)-(6)以及目前用作酸乳飲料的蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑的果膠制備酸乳飲料。在制備7天后測定酸乳飲料的狀態(tài)及粘度。
酸乳飲料按以下方法制備(ⅰ)制備酸牛奶將脫酯牛奶加至水(21%)中，加熱并攪拌，于95℃滅菌。冷卻后將市售普通酸牛奶作為發(fā)酵劑注射到混合物中，于恒溫室中38℃發(fā)酵。破碎發(fā)酵過的酸牛奶以均化凝乳后，將混合物冷卻至10-15℃。
(ⅱ)制備穩(wěn)定劑溶液將2%水溶性多糖溶液攪拌加熱(80℃，10min)，并冷卻至25℃。
(ⅲ)制備酸乳飲料將糖加至水中以制備糖溶液。然后向該溶液中加入穩(wěn)定劑溶液和酸牛奶，并通過加入乳酸和檸檬酸鈉調(diào)節(jié)該混合物的PH值。然后使用均化器均化該混合物(150kg/cm2)，裝瓶后于冰箱中保存1周。各成分的百分比為20%穩(wěn)定劑溶液、40%酸牛奶、7%糖和33%水。其結(jié)果示于表4表4穩(wěn)定劑 酸乳飲料 7天后的 7天后的粘度的PH 狀態(tài) (CPS)(1) 4.5 穩(wěn)定 114.2 穩(wěn)定 104.0 穩(wěn)定 10(2) 4.5 穩(wěn)定 124.2 穩(wěn)定 104.0 穩(wěn)定 11(3) 4.5 穩(wěn)定 124.2 穩(wěn)定 114.0 穩(wěn)定 11(4) 4.5 凝集 824.2 穩(wěn)定 114.0 穩(wěn)定 11(5) 4.5 凝集 1004.2 凝集 75
4.0 凝集 20(6) 4.5 凝集 1204.2 凝集 804.0 凝集 15果膠 4.5 穩(wěn)定 304.2 穩(wěn)定 264.0 穩(wěn)定 26從以上結(jié)果可以看出，使用本發(fā)明的水溶性多糖酸乳飲料在pH4.0以上的范圍保持穩(wěn)定，且含有本發(fā)明水溶性多糖的酸乳飲料具有較低的粘度及較好的味道。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選形式已被敘述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易理解，在不背離本發(fā)明精神的情況下可對本發(fā)明進(jìn)行改動，且本發(fā)明的范圍僅由下面的權(quán)利要求書加以限制。
權(quán)利要求
1.一種水溶性多糖，其中其組成性糖組分為鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖和糖醛酸，旦糖醛酸的酯化度不高于50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性多糖，其中它還含有甘露糖和果糖作為組成性糖組分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性多糖，其組成性糖組分的比例為1-7wt%的鼠李糖、2-8wt%的巖藻糖、15-50wt%的阿拉伯糖、2-10wt%木糖、25-60wt%的半乳糖、不多于4wt%的葡萄糖及10-35wt%的糖醛酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性多糖，其分子量為數(shù)萬至數(shù)百萬，優(yōu)選50，000-1，000，000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性多糖，糖醛酸的酯化度不高于30%，優(yōu)選不高于20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性多糖，它由植物，優(yōu)選由谷物制得。
7.制備權(quán)利要求1所述的水溶性多糖的方法，其特征在于它具有水溶性半纖維素的脫甲氧基化步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中脫甲氧基化步驟是在提取水溶性半纖維素之前或之后進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中脫甲氧基化步驟包括向水溶性半纖維素溶液中加入堿以調(diào)節(jié)pH至9-14，并加熱該混合物至40℃以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中水溶性半纖維素是通過加熱提取原料并分離水溶性級分而獲得。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中加熱提取步驟在pH為3-6、溫度為80-130℃的條件下進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中提取水溶性半纖維素的原料是植物，優(yōu)選谷物，更優(yōu)選大豆。
13.一種酸乳飲料，它含有權(quán)利要求1所述的水溶性多糖作為蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了由鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖及糖醛酸組成的水溶性多糖，且糖醛酸的酯化度不高于50％。該水溶性多糖可用作蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑。本發(fā)明也公開了制備該多糖及含有該多糖食品的方法。
文檔編號C08B37/14GK1076700SQ9310000
公開日1993年9月29日 申請日期1993年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月23日
發(fā)明者前田裕一, 古田均, 吉田隆治, 高橋太郎, 佐藤陽子, 久川正教, 寺西進(jìn) 申請人:不二制油株式會社