一種水溶性葛根纖維低聚糖及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種葛根纖維低聚糖，尤其涉及一種聚合度從2~5的水溶性葛根纖維低聚糖混合物，本發(fā)明還涉及了該葛根纖維低聚糖的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葛根為豆科葛屬植物的根，作為亦食亦藥之品，在兩千多年前我國(guó)第一部藥物專著《神農(nóng)本草經(jīng)》中已有記載，是常用的傳統(tǒng)中藥，也屬于我國(guó)衛(wèi)生部公布的藥食共有資源。研究表明，葛根素、葛根素木糖甙、金雀異黃素、大豆甙、大豆甙元等異黃酮類化合物是其主要有效成份，具有降血脂、降血糖、降血醇、抗衰老、抗癌、抗疲勞、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等生理功能，尤其以維護(hù)心腦血管健康的作用最為顯著。
[0003]葛根除了鮮食和制成中藥片材，主要用于生產(chǎn)葛根淀粉和提取黃酮類化合物。葛根不僅富含淀粉和黃酮類化合物，同時(shí)也富含膳食纖維，粉葛中膳食纖維含量達(dá)到20%左右，野葛中膳食纖維含量高達(dá)50%左右。然而，葛根中豐富的膳食纖維長(zhǎng)期以來沒有得到重視和利用，尤其體現(xiàn)在葛根淀粉加工及黃酮類化合物提取過程中大量膳食纖維作為垃圾丟棄或僅僅用作飼料，造成葛根資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
[0004]纖維低聚糖是一種天然、安全的新型功能性低聚糖，可促進(jìn)雙歧桿菌及其它腸道有益菌群增殖，達(dá)到維護(hù)腸道健康、增強(qiáng)機(jī)體免疫力的功效。葛根纖維素經(jīng)過降解可得到纖維低聚糖，是制作纖維低聚糖的良好原料。
[0005]目前，纖維低聚糖的制備主要采用酸水解和酶水解兩種方法，酸水解法制備的工藝較為成熟，但是純化工藝較為復(fù)雜、生產(chǎn)過程中還會(huì)產(chǎn)生大量的廢酸，易造成環(huán)境污染，且酸水解的高溫工藝還可能產(chǎn)生對(duì)人體有害的副產(chǎn)物，影響其在食品藥品領(lǐng)域的應(yīng)用；酶水解制備纖維低聚糖避免了酸水解的缺陷，但因?yàn)樘烊焕w維素結(jié)構(gòu)致密甚至形成了結(jié)晶區(qū)，從而降低纖維素酶對(duì)纖維素的可及度，導(dǎo)致纖維素的酶水解效率不高、纖維低聚糖得率較低。
[0006]因此，本發(fā)明以葛根生產(chǎn)淀粉的副產(chǎn)物葛根渣為原料，采用蒸汽預(yù)煮初步解開葛根渣纖維素結(jié)晶區(qū)，對(duì)物理結(jié)構(gòu)松散的葛根纖維素進(jìn)行超聲波輔助酶水解，提高葛根纖維素的酶水解效率，并采用膜分離方法富集水解液中聚合度從2~5的葛根纖維低聚糖，得到水溶性葛根纖維低聚糖。水溶性葛根低聚糖可用作功能食品原料及相關(guān)藥品輔料，并為葛根資源的充分利用提供新途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種水溶性葛根纖維低聚糖。
[0008]本發(fā)明的目的之二是提供上述水溶性葛根纖維低聚糖的制備方法。
[0009]本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種低水溶性葛根纖維低聚糖，該葛根纖維低聚糖主要由聚合度為2~5的纖維低聚糖組成，具有良好的水溶性。
[0010]本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種水溶性葛根纖維低聚糖的制備方法，包含以下步驟:
1、以生產(chǎn)葛根淀粉的副產(chǎn)物葛根渣為原料，置于打漿機(jī)中加水?dāng)囁?，得到葛根渣漿；
2、將得到的葛根漿渣置于電加熱油浴鍋中，在80~85°C下轉(zhuǎn)動(dòng)浸潤(rùn)30~40min后，以2°C /min的速率升溫至160~180°C，維持80~100min進(jìn)行蒸汽預(yù)煮；蒸汽預(yù)煮結(jié)束后，待葛根漿渣冷卻至常溫，通過抽濾得到葛根纖維渣；
3、將得到的葛根纖維渣制成pH值4.8-5.2的葛根纖維渣漿；
4、將得到的葛根纖維渣漿置于超聲發(fā)生儀中，加入內(nèi)切β-葡聚糖酶第一次酶水解并進(jìn)行超聲輔助處理，得到經(jīng)第一次酶水解的葛根纖維水解液；
5、將上述第一次酶水解的葛根纖維水解液加入外切β-葡聚糖酶進(jìn)行第二次酶水解并進(jìn)行超聲輔助處理，得到經(jīng)第二次酶水解的葛根纖維水解液；
6、將得到的經(jīng)兩次酶水解后的葛根纖維水解液進(jìn)行真空抽濾，收集濾液，將濾液通過3000Da的膜進(jìn)行分離，收集透過液，濃縮干燥后即得到水溶性葛根纖維低聚糖。
[0011]進(jìn)一步的，本發(fā)明用流動(dòng)凈化水清洗葛根渣，洗去夾雜在纖維之間的淀粉顆粒；清洗后置于離心機(jī)中甩干水分，隨后置于打漿機(jī)中，加入葛根渣重量3~5倍的凈化水進(jìn)行攪碎。
[0012]優(yōu)先的，本發(fā)明步驟2中的具體過程為:在葛根纖維渣中添加凈化水，使葛根纖維渣干固物與凈化水的料水重量比達(dá)到1: 15~20，并加入0.5~1M鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為
4.8-5.2，得到pH值4.8-5.2的葛根纖維渣漿。
[0013]優(yōu)先的，本發(fā)明步驟3中的具體過程為:先在電加熱油浴鍋中80~85°C下轉(zhuǎn)動(dòng)浸潤(rùn)30~40min后，以2°C /min的速率升溫至160~180°C，維持80~100min進(jìn)行蒸汽預(yù)煮。
[0014]優(yōu)先的，本發(fā)明步驟4中的具體過程為:將葛根纖維渣漿置于超聲發(fā)生儀中，開啟超聲功率180W~230W及50°C的水浴，并加入內(nèi)切β -葡聚糖酶3.0-5.0U/g,即每克葛根纖維渣干固物加酶3~5U，進(jìn)行90~120min的第一次酶水解，第一次酶水解完成后關(guān)閉超聲發(fā)生儀，將水浴溫度升高到90~98°C進(jìn)行5~10分鐘的滅酶活處理，得到經(jīng)第一次酶水解的葛根纖維水解液；
優(yōu)先的，本發(fā)明步驟5中的具體過程為:迅速將經(jīng)第一次酶水解的葛根纖維水解液冷卻至50°C并保持該溫度下水浴，同時(shí)開啟超聲功率180W~230W，并加入外切β -葡聚糖酶1.0-2.5U/g，進(jìn)行30~45min的第二次酶水解，酶水解完成后關(guān)閉超聲發(fā)生儀，將水浴溫度升高到90~98°C進(jìn)行5~10分鐘的滅酶活處理，得到經(jīng)第二次酶水解的葛根纖維水解液。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、在原料利用方面，以生產(chǎn)葛根淀粉的副產(chǎn)物葛根渣為原料，將其中的纖維素降解為水溶性的葛根纖維低聚糖，可作為益生元應(yīng)用于相關(guān)功能食品及藥品，既開發(fā)了新資源也為葛根的全利用提供了一條新途徑。
[0016]2、在葛根纖維低聚糖制備工藝方面，采用蒸汽預(yù)煮的預(yù)處理方法初步解開葛根渣纖維素結(jié)晶區(qū)，并在酶水解過程中采用超聲處理輔助，通過超聲諧波的震動(dòng)和聲空化作用進(jìn)一步破壞天然纖維結(jié)晶區(qū)，提高酶對(duì)纖維素的可及度，從而提高酶水解效率。
[0017]3、采用內(nèi)切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶分別酶水解的兩次酶解工藝，較好地控制了葛根纖維素的水解度，有效減少葡萄糖的產(chǎn)生，提高了纖維低聚糖得率。
[0018]4、采用膜分離手段，富集了聚合度2~5的纖維低聚糖，可制備得到水溶性良好的葛根纖維低聚糖。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例一
按下列步驟制備一種水溶性葛根纖維低聚糖:
1、以生產(chǎn)葛根淀粉的副產(chǎn)物葛根渣為原料，用流動(dòng)凈化水清洗葛根渣3遍，洗去夾雜在纖維之間的淀粉顆粒；清洗后置于離心機(jī)中甩干水分，隨后置于打漿機(jī)中，加入葛根渣重量3倍的凈化水進(jìn)行攪碎，得到葛根渣漿。
[0021]2、將得到的葛根漿渣置于電加熱油浴鍋中，在85°C下轉(zhuǎn)動(dòng)浸潤(rùn)30min后，以2°C/min的速率升溫至180°C，維持80min進(jìn)行蒸汽預(yù)煮；蒸汽預(yù)煮結(jié)束后，待葛根漿渣冷卻至常溫，通過抽濾得到物理結(jié)構(gòu)松散的葛根纖維渣。
[0022]3、向得到的葛根纖維渣中添加適量?jī)艋?，使葛根纖維渣干固物與凈化水的料水比達(dá)到1: 15 (重量比)，并向其加入0.5M鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為4.8，得到pH值4.8的葛根纖維渣漿。
[0023]4、將得到的pH值4.8的葛根纖維渣漿置于超聲發(fā)生儀中，開啟超聲功率200W及50°C的水浴，并加入內(nèi)切β-葡聚糖酶5.0U/g (即每克葛根纖維渣干固物加酶5U)進(jìn)行90min的第一次酶水解，第一次酶水解完成后關(guān)閉超聲發(fā)生儀，將水浴溫度升高到95°C進(jìn)行8分鐘的滅酶活處理，得到經(jīng)第一次酶水解的葛根纖維水解液。
[0024]5、迅速將上述經(jīng)第一次酶水解的葛根纖維水解液冷卻至50°C并保持該溫度下水浴，同時(shí)開啟超聲功率200W，并加入外切β -葡聚糖酶1.0U/g，進(jìn)行40min的第二次酶水解，酶水解完成后關(guān)閉超聲發(fā)生儀，將水浴溫度升高到95°C進(jìn)行8分鐘的滅酶活處理，得到經(jīng)第二次酶水解的葛根纖維水解液。
[0025]6、趁熱將得到的經(jīng)兩次酶水解的葛根纖維水解液進(jìn)行真空抽濾，收集濾液，調(diào)節(jié)膜過濾參數(shù)為:lkg/cm2，透過量為30mL/min，將所得濾液通過截留分子量為3000Da的膜進(jìn)行分離，收集透過液，進(jìn)行真空濃縮，隨后進(jìn)行真空干燥，即可得到分子量集中在1000 Da