亞臨界水水解豆渣多糖工藝條件的研究

韓業(yè)輝

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾 161006)

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亞臨界水水解豆渣多糖工藝條件的研究

韓業(yè)輝

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾 161006)

[目的]考察亞臨界水提取豆渣中還原糖的最佳工藝條件。[方法] 利用亞臨界水對(duì)豆渣中的可溶性大豆多糖進(jìn)行提取， 通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝條件。 [結(jié)果]試驗(yàn)表明，豆渣多糖最佳提取條件為:亞臨界水溫度為140 ℃,液料比為30∶1 ml/g,提取時(shí)間為7 min,壓力為1.2 MPa,鹽酸提取量為6 ml,該條件下還原糖得率達(dá)到57.2%。 [結(jié)論] 與傳統(tǒng)提取方法相比, 亞臨界水提取法最大的優(yōu)點(diǎn)是提取時(shí)間明顯縮短,且多糖得率提高。一般在多糖酶活力測(cè)定時(shí)，DNS添加量為3 ml較適宜，且還原糖含量與吸光度之間的線(xiàn)性范圍較寬。

亞臨界水；提??；豆渣；還原糖

大豆是人類(lèi)種植時(shí)間悠久,利用廣泛的農(nóng)作物之一，由于其富含多種營(yíng)養(yǎng)成分,大豆的加工工業(yè)發(fā)展迅速。大豆加工工藝中主要的副產(chǎn)物是豆渣,隨著大豆加工量的增加,豆渣的產(chǎn)量也日趨增加[1-2]。利用酶技術(shù)、膜技術(shù)等現(xiàn)代科技手段對(duì)豆渣進(jìn)行綜合利用與加工,使其營(yíng)養(yǎng)成分得以全面開(kāi)發(fā),解決廢棄豆渣所造成的環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)廢物的循環(huán)利用,已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)[3]。

多糖水解的方法主要有：微波水解多糖、酸性離子液多糖水解、超聲輔助水解多糖、金屬離子助催化稀酸水解多糖[4]。筆者利用亞臨界水對(duì)豆渣中的可溶性大豆多糖進(jìn)行提取，優(yōu)化豆渣中還原糖的提取工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

原料：豆渣為黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食堂饋贈(zèng),70 ℃烘干至恒重后用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎過(guò)40目篩備用。主要試劑：葡萄糖、3, 5-二硝基水楊酸、丙三醇、苯酚、濃硫酸,均為分析純。主要儀器：METTLER TOLEDO AG135型電子天平, FW型高速萬(wàn)能粉碎機(jī),高壓磁力攪拌反應(yīng)釜,恒溫水浴鍋,TU-1901雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)。

1.2 方法

還原糖測(cè)定采用3，5-二硝基水楊酸法[5]。利用豆渣水解制備還原糖的工藝流程如下：原料豆渣→烘干→粉碎→脫脂→亞臨界水提取→抽濾→冷卻后定容測(cè)定還原糖含量。

具體操作過(guò)程：取一定質(zhì)量的豆渣樣品，烘干、粉碎、脫脂后加入一定體積的蒸餾水，及少量鹽酸，在一定的亞臨界水提取溫度下提取一定時(shí)間。按下式計(jì)算還原糖得率：

還原糖得率=(C×V)/m

式中,C為提取液還原糖質(zhì)量濃度(mg/ml)；V1為提取液體積(ml)；M為原料質(zhì)量(g)。

還原糖測(cè)定方法：取上清液,按照Miller的方法,使用DNS試劑,通過(guò)測(cè)定540 nm波長(zhǎng)下的光吸收值來(lái)確定還原糖的含量,并以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表示。另外，也可用Somogyi方法來(lái)測(cè)定還原糖的生成量。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)2.1.1

亞臨界水提取時(shí)間的選擇。在液料比35∶1 ml/g，亞臨界水提取溫度120 ℃條件下，提取時(shí)間對(duì)還原糖得率的影響如圖1所示。

由圖1可以看出，隨提取時(shí)間的延長(zhǎng),還原糖得率增加趨勢(shì)明顯，9 min后還原糖得率增加趨勢(shì)逐漸趨于平緩。綜合考慮選定亞臨界水提取時(shí)間為9 min。

2.1.2 液料比的選擇。在亞臨界水提取溫度120 ℃，提取時(shí)間9 min條件下，液料比對(duì)還原糖得率的影響如圖2所示。由圖2可以看出，液料比在15∶1～25∶1 ml/g,還原糖得率增長(zhǎng)較快，超過(guò)25∶1 ml/g后繼續(xù)提高液料比，還原糖得率變化趨于平緩。對(duì)液料比的選擇,若加水太少，還原糖提取不徹底;加水太多，降低了提取的還原糖濃度，試驗(yàn)初步選定液料比為25∶1 ml/g。

2.1.3 亞臨界水提取溫度的選擇。在液料比25∶1 ml/g，提取時(shí)間9 min條件下，提取溫度對(duì)還原糖得率的影響如圖3所示。由圖3可以看出，還原糖得率隨著亞臨界水提取溫度的升高逐漸升高，在100～140 ℃范圍內(nèi)升高趨勢(shì)明顯， 140 ℃之后隨溫度升高還原糖得率有下降趨勢(shì)。這是因?yàn)檫^(guò)高的提取溫度可能會(huì)破壞還原糖焦糖化，影響其生物活性，從提取物得率及節(jié)能等方面綜合考慮，選取溫度140 ℃[6]。

2.1.4 亞臨界水壓力的選擇。如圖4可以看出，還原糖得率隨著壓力的升高組建升高，在0.2～1.4 MPa范圍內(nèi)升高趨勢(shì)明顯，在1.4 MPa之后隨溫度的升高還原糖得率有下降趨勢(shì)。這是因?yàn)檫^(guò)高的提取溫度可能會(huì)使還原糖分解，有一部分發(fā)生美拉德反應(yīng)。從提取物得率及節(jié)能等方面綜合考慮，選取壓力1.4 MPa。

2.1.5 亞臨界水鹽酸含量的選擇。在總量140 ml，原料4 g的條件下，鹽酸添加量對(duì)還原糖得率的影響如圖5所示。如圖5可以看出，還原糖得率隨著鹽酸量的升高逐漸升高，在2～5 ml范圍內(nèi)升高趨勢(shì)明顯，5 ml之后又有降低趨勢(shì)。這是因?yàn)檫^(guò)高的提取鹽酸量可能會(huì)破壞還原糖的結(jié)構(gòu)，影響其生物活性，從提取物得率及對(duì)反應(yīng)釜的腐蝕作用等方面綜合考慮，選取鹽酸5 ml。

2.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取亞臨界水提取溫度、液料比和提取時(shí)間、壓力、鹽酸提取量5個(gè)因素，做 L16(45)正交試驗(yàn),以確定亞臨界水提取豆渣中還原糖的最佳工藝條件,因素水平見(jiàn)表1,正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

表2 L16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果分析

從表2極差分析結(jié)果得出，影響還原糖提取得率的因素主次順序?yàn)镋>A>B>D>C，即鹽酸添加量對(duì)還原糖得率的影響作用最大，提取溫度影響作用次之，提取時(shí)間影響不明顯。最佳組合為A2B3C1D2E4，即亞臨界水提取溫度140 ℃，液料比30∶1 ml/g，提取時(shí)間7 min，壓力1.2 MPa，鹽酸含量6 ml。

3 結(jié)論

通過(guò)該試驗(yàn)可以看出，隨著DNS添加量的增加，顯色液的吸光度變化不大，但有逐漸增加的趨勢(shì)。這可能是由于DNS添加量的增多使其吸光度增大的緣故。DNS添加量主要與待測(cè)液的還原糖含量有關(guān)[7]。一般在多糖酶活力測(cè)定時(shí)，DNS添加量為3 ml較適宜，且還原糖含量與吸光度之間的線(xiàn)性范圍較寬。與傳統(tǒng)熱水提取法相比，亞臨界水提取法最大的優(yōu)點(diǎn)是提取時(shí)間明顯縮短，且還原糖得率提高，通過(guò)對(duì)亞臨界水提取豆渣中還原糖的單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的研究，確定提取的最佳工藝參數(shù)為：亞臨界水提取溫度140 ℃，液料比30∶1 ml/g，提取時(shí)間7 min，壓力1.2 MPa，鹽酸提取量6 ml。此時(shí)還原糖得率為57.2%。

[1] 趙健,趙國(guó)華.亞臨界水萃取技術(shù)及其在食品方面的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技,2009,30(4): 364-367.

[2] 蘇浩.豆渣中水溶性大豆多糖提取、結(jié)構(gòu)鑒定及物性學(xué)研究[J].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009:35-37.

[3] 盛國(guó)華.亞臨界水提取技術(shù)在有效利用食品副產(chǎn)物中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑, 2009,12(2): 127-129.

[4] 伍軍,艾啟俊,于同泉,等.大豆黃漿水處理過(guò)程中超濾膜的選擇[J].北京.農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,12(3):56-59.

[5] 婁冠群. 亞臨界水提取豆渣中可溶性大豆多糖工藝研究[J].大豆科學(xué),2010,6(1):23-25.

[6] 郭娟,丘泰球,楊日福,等.亞臨界水萃取技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)化工,2007,27(12):19-24.

[7] 張佳.豆渣可溶性多糖提取與純化新工藝[D].北京：北京化工大學(xué), 2007:15-18.

Study on Process Conditions of Polysaccharide in Subcritical Water Hydrolysis of Soybean Residue

HAN Ye-hui

(Qiqihaer Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Qiqihaer, Heilongjiang 161006)

[Objective] The optimum conditions of extracting soybean soluble polysaccharide with sub-criticalwater from soybean dregs were studied. [Method] Soybean soluble polysaccharide was extracted from soybean dregs by using sub-criticalwater, the technique conditions were optimized through single-factor test and orthogonal test. [Result] The results showed that the optimum conditions were as follows: temperature 140 ℃, ratio ofwater volume to stuffmass 30∶1 ml/g, extraction time 7 min, pressure 1.2 MPa, hydrochloric acid 6 ml, under the above conditions, the yield of soybean soluble polysaccharide was 57.2%. [Conclusion] Compared with traditional extraction method, the sub-criticalwater extraction could shorten the extraction time and improve the yield of soybean soluble polysaccharide. General in the polysaccharide enzymes activity assay, DNS additives for 3 ml is suitable, and reducing sugar and absorbency wide between the linear.

Sub-criticalwater; Extraction; Soybean dregs; Reducing sugar

韓業(yè)輝(1982- )，男，黑龍江牡丹江人，助理研究員，碩士,從事育種研究。

2015-11-13

S 565.1

A

0517-6611(2015)35-151-02