一种制备魔芋葡甘露寡糖的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备魔芋葡甘露寡糖的方法。１）将魔芋与水混匀剪切乳化后，依次在压力为１６０－２５０ＭＰａ和４５０－６５０ＭＰａ的条件下均质，干燥后得到魔芋粗粉；２）将魔芋粗粉的浆液与内切型甘露聚糖酶进行酶水解反应，得到魔芋葡甘露寡糖的生成液，并不断将所述魔芋葡甘露寡糖的生成液取出，每反应３－６小时补充所述魔芋粗粉的浆液一次，补料９－２０次后，再反应３－６小时后停止反应，收集合并所述魔芋葡甘露寡糖的生成液，干燥得到所述魔芋葡甘露寡糖。该方法能够提高甘露聚糖酶的功效和利用效率，最大程度的获得目标葡甘露寡糖产物，纯度达９０％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及食品饲料添加剂领域，特别是涉及一种制备魔芋葡甘露寡糖的方法。
技术介绍
我国是魔芋种植大国，鲜魔芋年产量已达100万吨以上，成为农民尤其是贫困地区农民的一个主要经济来源。魔芋中含有90％葡甘露聚糖，是制备功能性葡甘露寡糖的最佳原料。但是我国对于魔芋的加工，仅仅停留在魔芋粗粉、精粉和魔芋胶的制备和生产阶段，其潜在的巨大经济效益没有展现出来。葡甘露寡糖是指由2-10个葡萄糖和甘露糖通过糖苷键连接而成的寡聚体，对于机体的新陈代谢具有特殊的功效，主要体现在：①促进机体肠道有益菌生长与繁殖；②直接吸附病原菌，排除肠道毒素；③增强机体的免疫功能和抗病能力；④具有降脂效应，能改善脂质代谢，增进矿物元素的吸收，降低血氨浓度。由于独特的生理功能功效，葡甘露寡糖作为重要的功能性添加剂被人们所认知，并将被广泛应用于食品、保健品和饲料等多个领域。葡甘露寡糖主要是通过葡聚糖酶降解魔芋精粉，通过除杂、精制得到葡甘露寡糖。目前普遍采用的是间歇釜式反应的制备方法，但该方法耗能、耗时且酶的利用效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备魔芋葡甘露寡糖的方法。本专利技术提供的制备魔芋葡甘露寡糖的方法，包括如下步骤：1)将魔芋与水混匀剪切乳化后，依次在压力为160-250MPa和450-650MPa的条件下均质，干燥后得到魔芋粗粉；2)将所述魔芋粗粉与水混匀得到魔芋粗粉的浆液，将所述魔芋粗粉的浆液与内切型甘露聚糖酶进行酶水解反应，得到魔芋葡甘露寡糖的生成液，并不断将所述魔芋葡甘露寡糖的生成液取出，每反应3-6小时补充所述魔芋粗粉的浆液一次，所述补充的所述魔芋粗粉的浆液的体积数与所述取出的所述魔芋葡甘露寡糖的生成液的体积数相同，补料9-20次后，再反应3-6小时后停止反应，收集合并所述魔芋葡甘露寡糖的生成液，干燥得到所述魔芋葡甘露寡糖。上述方法的步骤1)中，所述魔芋与水的用量比为1kg∶600kg-1kg∶1200kg，优选1kg∶1000kg；所述魔芋粗粉的目数为40-80目，优选60目。所述剪切乳化步骤中，剪切乳化速率为6000rpm-10000rpm，优选8000rpm，所述剪切乳化的次数为2-5次，优选3次，所述每次剪切乳化的时间为5-15分钟，优选10分钟；所述在160-250Mpa的条件下均质步骤中，优选均质的压力为200MPa，均质的次数为1次，所述在450-650MPa的条件下均质的步骤中，优选均质的压力为500MPa，均质的次数为2-3次；所述干燥步骤中，温度为80-110℃，优选95℃，时间为10-24小时，优选20小时。所述步骤2)中，所述内切型甘露聚糖酶为中性β-甘露聚糖酶，各种公开商业途-->径出售的上述内切型甘露聚糖酶均适用于该方法，如可购自北京博仕奥生物技术有限公司。所述魔芋粗粉的浆液的质量百分比浓度为1.5％-3.5％，优选2％，所述内切型甘露聚糖酶的酶活为18-20万U/g，优选19万U/g；所述中性β-甘露聚糖酶酶活定义如下：在40℃、pH值为6.0的测定条件下，1min催化浓度为5mg/mL的LBG底物(洋槐豆粉)水溶液生成1μg还原糖(以甘露糖表示)所需的酶量定义为一个酶活力单位(U)，单位计为U/g。所述酶水解反应中，温度为35℃-45℃，优选40℃，时间为3-6小时，优选4小时，压力为0.16MPa-0.25MPa，优选0.2MPa；所述内切型甘露聚糖酶与所述魔芋粗粉的质量比为0.1-0.6∶1，具体为0.4-0.5∶1，优选0.4∶1。由于该酶水解反应进行过程中，魔芋粉中的葡甘露聚糖量逐渐减少，因此需要补充魔芋粗粉，以维持反应体系的相对平衡。补料次数优选为每反应4小时补料一次。在所述收集合并所述魔芋葡甘露寡糖的生成液步骤之后，所述干燥步骤之前，还对所述魔芋葡甘露寡糖的生成液进行如下处理：将所述步骤2)得到的所述魔芋葡甘露寡糖的生成液依次进行脱色、除杂和浓缩。所述脱色步骤中，所用脱色剂为活性炭，所述活性炭为所述魔芋葡甘露寡糖的生成液的总体积的0.1-1％，优选0.6％，温度为90℃-110℃，具体为90-100℃、95-100℃或90-95℃，优选95℃，时间为30-40分钟，优选35分钟。所述除杂步骤是为了脱除所含有的离子和具有苦涩味的成分，除杂方式为依次用酸性阳离子交换树脂和碱性阴离子交换树脂进行除杂，所述酸性阳离子交换树脂为D72型酸性阳离子交换树脂，所述碱性阴离子交换树脂为D201×7型碱性阴离子交换树脂。各种从公开商业途径购买的上述型号的酸性阳离子交换树脂和碱性阴离子交换树脂均适用于该方法；该除杂步骤中，洗脱液均为蒸馏水。所述浓缩步骤中，温度为50-60℃，所述浓缩后魔芋葡甘露寡糖溶液中所述魔芋葡甘露寡糖的质量百分浓度为50％-70％，优选65％。所述步骤2)干燥步骤中，干燥方式为喷雾干燥，温度为120-160℃，具体为140-150℃、120-150℃或150-160℃，优选140℃，时间为10-30分钟，优选15分钟。本专利技术提供了一种物理预处理和酶水解反应相结合制备葡甘露寡糖的方法。该方法采用高速剪切乳化耦合超高压均质方式处理鲜魔芋，选择内切甘露聚糖酶制备葡甘露寡糖粗糖液，并进行脱色、除杂、浓缩及干燥，得到了纯度高达90％以上的魔芋葡甘露寡糖。本专利技术提供的制备魔芋葡甘露寡糖的方法，具有如下优点：(1)采用高剪切乳化耦合超高压均质处理对魔芋的物理结构具有较大的破坏作用，所得魔芋粗粉的颗粒最小，因而使底物魔芋粗粉暴露出了更多的酶结合位点，同时在酶解反应时也可以增加底物与酶的接触面积和接触几率，从而有利于酶解反应的进行。(2)该方法能够适时移走生成产物可促进正反应进行，对于提高甘露聚糖酶的功效和利用效率，最大程度的获得目标葡甘露寡糖产物，具有极大的优越性。附图说明图1为实施例1制备所得产物的荧光辅助糖电泳图谱。图2为实施例1制备所得产物的HPLC谱图。-->具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。下述实施例中所述浓度，如无特别说明，均为质量百分浓度。下述实施例中所述检测方法，如无特别说明，均为常规检测方法。下述实施例中所用内切型甘露聚糖酶均购自北京博仕奥生物技术有限公司，产品规格为中性β-甘露聚糖酶，酶活为18-20万U/g。其中，中性β-甘露聚糖酶酶活定义如下：在40℃、pH值为6.0的测定条件下，1min催化浓度为5mg/mL的LBG底物(洋槐豆粉)水溶液生成1μg还原糖(以甘露糖表示)所需的酶量定义为一个酶活力单位(U)，单位计为U/g。实施例11)将鲜魔芋洗净，去皮，切块，用榨汁机初步破碎，按魔芋与水的用量比为1kg∶1000kg的比例加入蒸馏水，用高剪切混合乳化机于8000r/min下剪切乳化3次，每次10min，再用超高压均质机先于200Mpa下均质一次，再于500Mpa下均质两次，静置，用滤布滤去上层清液，将滤渣在80℃干燥24小时，得到魔芋粗粉，目数为60目。2)称取步骤1)制得的60目的魔芋粗粉100g，用水调制成浓度为2％的魔芋粗粉的浆液，将该魔芋粗粉的浆液与酶活为19万U/g的内切型甘露聚糖酶40g进行酶水解反应，得到魔芋葡甘露寡糖的生成液，并不断将所述魔芋葡甘露寡糖的生成液取出，该酶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备魔芋葡甘露寡糖的方法，包括如下步骤：　　１）将魔芋与水混匀剪切乳化后，依次在压力为１６０－２５０ＭＰａ和４５０－６５０ＭＰａ的条件下均质，干燥后得到魔芋粗粉；　　２）将所述魔芋粗粉与水混匀得到魔芋粗粉的浆液，将所述魔芋粗粉的浆液与内切型甘露聚糖酶进行酶水解反应，得到魔芋葡甘露寡糖的生成液，并不断将所述魔芋葡甘露寡糖的生成液取出，每反应３－６小时补充所述魔芋粗粉的浆液一次，所述补充的所述魔芋粗粉的浆液的体积数与所述取出的所述魔芋葡甘露寡糖的生成液的体积数相同，补料９－２０次后，再反应３－６小时后停止反应，收集合并所述魔芋葡甘露寡糖的生成液，干燥得到所述魔芋葡甘露寡糖。

【技术特征摘要】
1.一种制备魔芋葡甘露寡糖的方法，包括如下步骤：1)将魔芋与水混匀剪切乳化后，依次在压力为160-250MPa和450-650MPa的条件下均质，干燥后得到魔芋粗粉；2)将所述魔芋粗粉与水混匀得到魔芋粗粉的浆液，将所述魔芋粗粉的浆液与内切型甘露聚糖酶进行酶水解反应，得到魔芋葡甘露寡糖的生成液，并不断将所述魔芋葡甘露寡糖的生成液取出，每反应3-6小时补充所述魔芋粗粉的浆液一次，所述补充的所述魔芋粗粉的浆液的体积数与所述取出的所述魔芋葡甘露寡糖的生成液的体积数相同，补料9-20次后，再反应3-6小时后停止反应，收集合并所述魔芋葡甘露寡糖的生成液，干燥得到所述魔芋葡甘露寡糖。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述魔芋与水的用量比为1kg∶600kg-1kg∶1200kg，优选1kg∶1000kg；所述魔芋粗粉的目数为40-80目，优选60目；所述步骤2)中，所述内切型甘露聚糖酶为中性β-甘露聚糖酶。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述魔芋粗粉的浆液的质量百分浓度为1.5％-3.5％，优选2％，所述内切型甘露聚糖酶的酶活为18-20万U/g，优选19万U/g。4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述剪切乳化步骤中，剪切乳化速率为6000rpm-10000rpm，优选8000rpm，所述剪切乳化的次数为2-5次，优选3次，所述每次剪切乳化的时间为5-15分钟，优选10分钟；所述在160-250Mpa的条件下均质步骤中，均质的压力为200MPa，均质的次数为1次，所述在450-650Mpa的条件下均质的步骤中，均质的压力为500MPa，均质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石波，梁平，姚喜梅，王绍云，
申请(专利权)人：中国农业科学院饲料研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]