專(zhuān)利名稱(chēng)：β－葡聚糖產(chǎn)物及從谷物中提取的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可從谷物中提取的新穎的物質(zhì)、新穎的提取方法及該產(chǎn)物作為治療藥物、生物適應(yīng)性膜和作為食品和化妝品中的添加劑的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
β-葡聚糖存在于含D-吡喃型葡萄糖單元的谷物中。這些單元通過(guò)(1→3)或(1→4)鍵連接在一起。此類(lèi)型的β-葡聚糖在燕麥和大麥谷物中高達(dá)約15％(固含量)。它們的分子量一般在2,500,000左右。
β-葡聚糖作為可溶性食物纖維是有用的?？扇苄岳w維只有腸道下部(lowerinstestine)中的結(jié)腸菌叢能夠?qū)⑵湎?。這有助于對(duì)健康有益的細(xì)菌的生長(zhǎng)。可溶性食物纖維被認(rèn)為在防止包括慢性癌和與高血清膽固醇水平相關(guān)的疾病在內(nèi)的某些疾病中起作用。可溶性纖維可用于治療和防止便秘、改善腸規(guī)律性和調(diào)節(jié)與許多物質(zhì)的消化相關(guān)的血糖過(guò)多(glycaemic)反應(yīng)。
β-葡聚糖被認(rèn)為具有血膽固醇過(guò)少活性。β-葡聚糖還可用作食品成分。它們具有中性香味并能增加體積和具有合意的口感和質(zhì)地特性。在本文中，β-葡聚糖被認(rèn)為是一些食品中的脂肪替代品。
已見(jiàn)報(bào)道的從谷物中提取β-葡聚糖的方法包括許多步驟。首先，對(duì)磨成粉的谷物進(jìn)行處理，使谷物中的酶失活。然后將β-葡聚糖由谷物提取到溫水中，接著除去所得溶液中的固體。
往所得溶液中加入大量的可與水混溶的有機(jī)溶劑，使β-葡聚糖沉淀，通常，其它多糖也一起沉淀。所得β-葡聚糖純度低且一般分子量較大。已知的還有，使酶失活的步驟不是作為第一步驟，而是在水提取之后進(jìn)行。失活步驟抑制了β-葡聚糖的水解，從而使β-葡聚糖保持較大的平均分子量。
通過(guò)已知方法得到的β-葡聚糖的水溶液對(duì)溫度的函數(shù)性極小。它們一般是高分子量的樹(shù)膠并形成粘性水溶液，雖然它們不易溶解在水中。
通過(guò)已見(jiàn)報(bào)道的方法而得到的β-葡聚糖可含阿拉伯糖基木聚糖和淀粉。這些雜質(zhì)與提取過(guò)程中難以處理的粘性水溶液的形成有關(guān)。當(dāng)將固體作為干產(chǎn)物回收時(shí)，會(huì)產(chǎn)生樹(shù)膠狀(粘性)固體。這些產(chǎn)物即使在高溫下也難以再溶解。
已知的從水溶液中回收β-葡聚糖的方法包括加入可與水混溶的有機(jī)溶劑(如乙醇)使β-葡聚糖沉淀，然后過(guò)濾和將沉淀物噴霧干燥或凍結(jié)干燥。
現(xiàn)有技術(shù)提示的提取方法由于包含的步驟較多，導(dǎo)致成本較高，因此，其商業(yè)價(jià)值有限。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的在于，提供一種β-葡聚糖產(chǎn)物和一種簡(jiǎn)單而有效的提取β-葡聚糖的方法，或者至少向公眾提供一種有用的可供選擇的方法。
本發(fā)明的第一個(gè)方面是，提供一種由谷物得到平均分子量比其在天然狀態(tài)的低的β-葡聚糖的方法，該方法包括-將谷物與水混合，形成β-葡聚糖水溶液與固體殘?jiān)牧蠞{，這樣，β-葡聚糖被谷物中的一種或多種酶部分水解，產(chǎn)生平均分子量較其在天然狀態(tài)的低的β-葡聚糖，-將水溶液與固體殘?jiān)蛛x，-從水溶液中回收β-葡聚糖而不使一種或多種酶失活。
還提供一種由谷物得到具有預(yù)定平均分子量的β-葡聚糖的方法，該方法包括-將谷物與水混合，形成水組分與固體殘?jiān)牧蠞{，其中，從谷物中提取β-葡聚糖，形成β-葡聚糖的水溶液，-控制提取時(shí)間，這樣，β-葡聚糖被谷物中的一種或多種酶部分水解，產(chǎn)生具有預(yù)定平均分子量的β-葡聚糖，-將水溶液與固體殘?jiān)蛛x，-從水溶液中回收β-葡聚糖。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是，提供一種從β-葡聚糖水溶液中回收β-葡聚糖的方法，該方法包括-將溶液冷凍，-將溶液解凍，在水中產(chǎn)生沉淀，-從水中分離出沉淀物，其中，沉淀物中主要的非水性成分是β-葡聚糖。
本發(fā)明提供一種用本發(fā)明第一個(gè)和第二個(gè)方面的方法中的任一種制得的β-葡聚糖。
本發(fā)明還提供一種從谷物中提取的β-葡聚糖，該β-葡聚糖在溶解于熱水中然后讓其冷卻時(shí)會(huì)形成凝膠。
本發(fā)明的又一方面是，提供一種用作血膽固醇過(guò)少治療藥物的、含β-葡聚糖的組合物。還提供用作用于治療或防止便秘、調(diào)節(jié)腸活性或調(diào)節(jié)血糖過(guò)多反應(yīng)的、含β-葡聚糖的組合物。
本發(fā)明還提供一種治療血膽固醇過(guò)多的方法，該方法包括給患者服用有效量的β-葡聚糖。
本發(fā)明還提供一種治療或防止便秘的方法、一種調(diào)節(jié)腸活性的方法和一種調(diào)節(jié)血糖過(guò)多反應(yīng)的方法，各方法包括給患者服用有效量的β-葡聚糖。
本發(fā)明提供β-葡聚糖作為食品成分、作為化妝品組合物中的添加劑、作為創(chuàng)傷敷料和食品掛糖衣中的成膜劑、作為攜載緩釋藥物的基質(zhì)和用于修飾其它多糖的性能的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供一種由β-葡聚糖已基本上被提取的谷物制成的動(dòng)物飼料。本發(fā)明還提供一種供釀造作業(yè)用的谷物，其中，該谷物中的β-葡聚糖已被提取。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明所用的谷物可以是任何含β-葡聚糖的谷類(lèi)或植物物質(zhì)，包括但不限于大麥、燕麥、稻米、黑麥、黑小麥、玉米和小麥。優(yōu)選大麥。此外，糯性谷物優(yōu)于非糯性谷物，因?yàn)椴蝗菀讖暮笳叩牡矸垲w粒中將直鏈淀粉提取至抽提液中。
β-葡聚糖的物理性能主要取決于其平均分子量。此處所述的“高分子量β-葡聚糖”一詞是指平均分子量基本上與谷物中的β-葡聚糖的平均分子量(通常為2×106-3×106)相似的β-葡聚糖。此處所述的“低分子量β-葡聚糖”一詞是指平均分子量比谷物中的β-葡聚糖的平均分子量(5×103-1.5×106)低的β-葡聚糖。
從谷物中提取的β-葡聚糖的平均分子量是β-葡聚糖與一種或多種谷物中的水解酶接觸時(shí)間的函數(shù)。因此，當(dāng)谷物與水混合時(shí)，據(jù)認(rèn)為，一種或多種水解酶被活化而與β-葡聚糖反應(yīng)。一部分β-葡聚糖分子被水解成較小的單元，這就使提取過(guò)程中被回收的β-葡聚糖具有較低的分子量。
谷物中的水解酶包括谷物內(nèi)部產(chǎn)生的酶，還包括存在于可能已粘附在谷物上的微生物中的酶或由這些微生物產(chǎn)生的酶。
在不使水解酶失活的情況下，用水從谷物中提取而得到的β-葡聚糖的平均分子量可通過(guò)控制提取的時(shí)間而加以控制。在本發(fā)明的第一方面的方法中，將谷物與水混合，形成料漿，這樣，將β-葡聚糖從谷物提取到溶液中。提取時(shí)間越長(zhǎng)，β-葡聚糖的水解量越大。因此，若不發(fā)生酶失活，則可得到低分子量的β-葡聚糖。此外，可通過(guò)預(yù)先確定提取時(shí)間而得到預(yù)定分子量的β-葡聚糖。
可在0-80℃范圍內(nèi)的任何溫度(較好的為30-70℃，更好的為45-60℃)用水提取谷物。據(jù)認(rèn)為，當(dāng)溫度大于約80℃時(shí)，谷物中的酶會(huì)失活。
應(yīng)理解，從谷物回收的β-葡聚糖的得率隨提取過(guò)程中的水溫而變化。通常，溫度越高，得率也越高。
可將谷物與pH調(diào)節(jié)至1-10(較好的為5-8)的水混合。
除通過(guò)控制提取時(shí)間來(lái)控制β-葡聚糖的平均分子量之外，往混合物中添加外源性β-葡聚糖水解酶或往混合物中添加酸被認(rèn)為也有助于β-葡聚糖的部分水解。
此外，用阿拉伯糖基木聚糖降解酶(如木聚糖酶或淀粉降解酶)處理水混合物被認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生純度改善的β-葡聚糖產(chǎn)物。
將β-葡聚糖的水溶液冷卻至約0℃至10℃之間會(huì)導(dǎo)致凝膠的形成。
可用任何從水溶液中回收β-葡聚糖的已知方法或本發(fā)明的第二方面的方法回收低分子量的β-葡聚糖。
可將谷物(可以是全粒、麩皮、糠、粉或其它磨成所需粒徑的粉末的形式)與水在約50℃攪拌，直至所需量的β-葡聚糖被提取到溶液中，例如，可攪拌48小時(shí)，較好的是10小時(shí)，更好的是3小時(shí)。然后可通過(guò)離心接著潷析或過(guò)濾，將水相與任何殘留的固體物質(zhì)分離。接著，最好用本發(fā)明的第二方面的方法回收水溶液中的β-葡聚糖。
回收的低分子量的β-葡聚糖的平均分子量可達(dá)1,500,000，較好的是，達(dá)600,000，更好的是，達(dá)300,000，例如，為5,000至50,000。應(yīng)理解，回收的β-葡聚糖的平均分子量會(huì)由于谷物的不同而不同，也會(huì)由于谷物形式的不同而不同。因此，需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)以對(duì)某一給定的混合時(shí)間預(yù)先確定平均分子量。
本發(fā)明第二方面的方法涉及通過(guò)將溶液冷凍-解凍來(lái)從β-葡聚糖的水溶液中回收β-葡聚糖。
在該方法中，可用本發(fā)明的第一方面的方法或任何會(huì)產(chǎn)生低分子量β-葡聚糖產(chǎn)物的已知方法形成水溶液。已知的方法通常需要在水提取β-葡聚糖之前使谷物中的酶失活。然后，用酶使β-葡聚糖部分水解或用酸進(jìn)行處理，產(chǎn)生低分子量的β-葡聚糖。
將水溶液冷凍至0℃以下的溫度，較好的是冷凍至約-20℃至-10℃之間。但將溶液保持冷凍狀態(tài)多長(zhǎng)時(shí)間似乎并不重要。接著讓冷凍液解凍，較好的是將其在室溫(15-25℃)放置。
將β-葡聚糖產(chǎn)物作為已從溶液中沉淀出來(lái)的帶白色的固體顆粒、凝膠狀或纖維狀物質(zhì)回收。用過(guò)濾或其它方法將其從水相中分出，它基本上不溶于冷水。然后將β-葡聚糖產(chǎn)物干燥。干燥時(shí)，可采用將沉淀物冷凍然后讓其解凍這一輔助手段。該方法可從固體物質(zhì)中除去更多的水。
可用任何已知的方法將沉淀物干燥，這些方法包括風(fēng)干、壓榨、用醇洗滌、加熱或凍結(jié)干燥。
已發(fā)現(xiàn)所得β-葡聚糖產(chǎn)物是高純度的，通常占總顆粒的70重量％以上。將含β-葡聚糖的產(chǎn)物重新溶解在水中，然后重復(fù)冷凍和解凍步驟，產(chǎn)生純度更高(例如在90％以上)的β-葡聚糖產(chǎn)物。
雖然該方法產(chǎn)生的β-葡聚糖是高純度的，但可預(yù)期，使用阿拉伯糖基木聚糖降解酶(如木聚糖酶)和/或淀粉降解酶(如淀粉酶)能更容易地除去不要的、作為容易溶解的低聚糖的阿拉伯糖基木聚糖和淀粉，從而提高所得β-葡聚糖產(chǎn)物的純度。降解酶可在冷凍和解凍步驟之前使用，或者，可將通過(guò)冷凍和解凍步驟而回收的β-葡聚糖產(chǎn)物重新溶解在水中，并用一種或多種此類(lèi)降解酶進(jìn)行處理。
如此分離出來(lái)的β-葡聚糖具有新穎的功能特性。用已知方法得到的產(chǎn)物在0℃至100℃的溫度范圍內(nèi)是粘性溶液，難以或無(wú)法形成結(jié)構(gòu)。而用本發(fā)明制得的β-葡聚糖則形成自由流動(dòng)的溶液，該溶液可發(fā)展成很大程度的結(jié)構(gòu)性。凝膠可在約60℃以下的溫度和約0.5％(w/w)以上的濃度(較好的是，在1％(w/w)以上)形成。
粘性流體是抗流變的流體。如水一樣的流性液體的粘度低，但難以流動(dòng)的液體(如糖蜜)則粘度高。
此處所述的“凝膠”的定義為，一種其中分散有液體的、部分凝結(jié)的固體。凝膠通常是半剛性的，但容易變形。樹(shù)膠可溶于水，形成粘性溶液，但不會(huì)凝結(jié)形成凝膠。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，提供一種可在約0.5％(w/w)以上的濃度形成軟凝膠的β-葡聚糖產(chǎn)物。
較好的是，在將水加熱到約60℃以上時(shí)，將β-葡聚糖產(chǎn)物溶解。溶液冷卻后即形成凝膠。
通常，分子量較低的β-葡聚糖會(huì)快速地形成凝膠。例如，分子量為30,000的β-葡聚糖會(huì)在約15分鐘后開(kāi)始固化，而分子量為400,000的β-葡聚糖形成凝膠則約需2個(gè)小時(shí)。在這些β-葡聚糖中，分子量較高的β-葡聚糖所形成的凝膠通常較硬。
本發(fā)明的另一內(nèi)容是用低分子量的β-葡聚糖來(lái)改變其它多糖(例如，其它高分子量β-葡聚糖)的特性。
本發(fā)明的β-葡聚糖產(chǎn)物可用作治療血膽固醇過(guò)少的藥物。它還可用于治療或防止便秘和調(diào)節(jié)腸活性。此外，β-葡聚糖產(chǎn)物可用來(lái)調(diào)節(jié)血糖過(guò)多反應(yīng)(即，將某些食物消化后血糖水平上升)。
本發(fā)明的治療劑可制成組合物的形式，具體地可以是片劑、膠囊、溶液、懸浮液或其它類(lèi)型的組合物。這些組合物可用任何已知的方法形成。
除上述作為治療血膽固醇過(guò)少的藥物之外，本發(fā)明的低分子量β-葡聚糖還可用于其它用途。其獨(dú)特的功能特性尤其在加工食品中會(huì)有各種用途。根據(jù)本發(fā)明，較好的是，僅僅將β-葡聚糖加入到食品中?？梢韵嘈?，由于β-葡聚糖是天然食品成分，消費(fèi)者對(duì)它的抵觸不會(huì)象對(duì)改性的(即非天然的)食品添加劑那樣普遍。
本發(fā)明的低分子量β-葡聚糖的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其具有良好的口感。這使得其適合用作食品中的模擬脂肪。其形成可食用膜的能力使其有具有用作食品包衣(例如，掛糖衣)的可能。β-葡聚糖的成膜性還可使其可用作創(chuàng)傷敷料的膜。β-葡聚糖似乎能抑制冷凍食品中冰晶的形成。因此，非常適合需要光滑口感的冷凍食品，例如冰淇淋。
此外，本發(fā)明的膠凍的或干燥的β-葡聚糖的固體結(jié)構(gòu)中的小孔被預(yù)期能使β-葡聚糖用作藥物和香料(例如，食品中的香料)的緩釋劑。
含β-葡聚糖的谷物被用作牲畜飼料，尤其是被用作家禽或豬的飼料。由于β-葡聚糖的抗?fàn)I養(yǎng)活性，它們不能有效地用作營(yíng)養(yǎng)素。通過(guò)提取β-葡聚糖，剩余的固體物質(zhì)作為動(dòng)物飼料的價(jià)值將會(huì)增加。對(duì)于大麥，尤其如此。
本發(fā)明還提供一種已用以下方法將所含谷物中的β-葡聚糖除去的動(dòng)物飼料將β-葡聚糖溶解到水溶液中并將固體物質(zhì)作為動(dòng)物飼料除去。該固體物質(zhì)還可使用在釀造作業(yè)中，以減少由糖化過(guò)程中β-葡聚糖從溶液中沉淀出來(lái)而產(chǎn)生的過(guò)濾器阻塞等問(wèn)題。通常，已將至少30％的β-葡聚糖從谷物中除去。較好的是，已將50％除去。更好的是，將至少80％的β-葡聚糖除去。
下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，但它們并非是對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1將1kg的已去麩皮的大麥粉與5升水在55℃緩緩地?cái)嚢?小時(shí)。離心除去固體，將上清液在-20℃冷凍。然后將溶液解凍，并將解凍溶液中殘留的β-葡聚糖固體濾出、干燥。β-葡聚糖產(chǎn)物的得量為26g。用13C-NMR分析所得產(chǎn)物，結(jié)果見(jiàn)表1。
表1峰頻率(ppm)*峰高103.0467102.7913284.96 5079.21 10776.17 6175.37 13774.70 13573.82 6673.51 9068.65 5961.27 5960.71 139*β-葡聚糖產(chǎn)物的13C-NMR譜是以D2O為溶劑在70℃定的。峰位置是相對(duì)于DMSO在水中(=39.47ppm)的位置。
實(shí)施例2將5g含3.9％β-葡聚糖的、已去麩皮的大麥粉與25ml水在55℃混合。不時(shí)攪拌該混合物。2小時(shí)后，離心除去固體，將上清液在-20℃冷凍12小時(shí)。然后將冷凍的溶液在室溫解凍，并將沉淀出來(lái)的β-葡聚糖產(chǎn)物濾出，在80℃烘干。β-葡聚糖產(chǎn)物的總得量為0.19g。
實(shí)施例3將5g帶有細(xì)麩皮的大麥粉與25ml水在55℃混合。不時(shí)攪拌該混合物。2小時(shí)后，離心除去固體，將上清液在-20℃冷凍12小時(shí)。然后將冷凍的溶液在室溫解凍，并將沉淀出來(lái)的β-葡聚糖產(chǎn)物濾出，在80℃烘干。β-葡聚糖產(chǎn)物的總得量為0.065g。
實(shí)施例4將5g已去麩皮的大麥粉與25ml水在55℃混合。不時(shí)攪拌該混合物。2小時(shí)后，離心除去固體，將上清液在-20℃冷凍12小時(shí)。然后將冷凍的溶液在室溫解凍，并將沉淀出來(lái)的β-葡聚糖產(chǎn)物濾出，在80℃烘干。接著將離心后殘留的固體送入與第一個(gè)提取程序相同的另一個(gè)提取程序。β-葡聚糖產(chǎn)物的總得量為0.19g。
實(shí)施例5將5g已去麩皮的大麥粉與25ml蒸餾水在55℃加熱1/2小時(shí)。不時(shí)攪拌該混合物。離心除去固體，將上清液在-10℃冷凍。然后，將冷凍的溶液在室溫解凍，并將沉淀出來(lái)的β-葡聚糖產(chǎn)物濾出、干燥。β-葡聚糖產(chǎn)物的得量為0.16g。用凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)定所得產(chǎn)物的分子量。結(jié)果提示，該產(chǎn)物的平均分子量約為560,000。
實(shí)施例6將140g已去麩皮的大麥粉與700ml水在50℃加熱，必要時(shí)進(jìn)行攪拌。0.5小時(shí)后，離心除去固體。然后將回收的上清液在-10℃冷凍。一天之后，讓冷凍的上清液在室溫解凍。解凍后的溶液由凝膠狀的β-葡聚糖沉淀所組成，將其離心分離。洗滌凝膠狀β-葡聚糖沉淀物，然后將其第二次冷凍和解凍，得到纖維更多的β-葡聚糖產(chǎn)物?？赏ㄟ^(guò)將過(guò)多的水壓出、用乙醇洗滌然后風(fēng)干的方法使所得產(chǎn)物進(jìn)一步地脫水。多纖維的β-葡聚糖產(chǎn)物的得量約為3g。
實(shí)施例7用以下方法制備非常純的β-葡聚糖產(chǎn)物將100g已去麩皮的大麥粉與500ml水在55℃加熱。2小時(shí)后，離心除去固體，然后將上清液在-10℃冷凍一天。使冷凍的上清液解凍，并濾去沉淀的β-葡聚糖產(chǎn)物。接著將回收的物質(zhì)重新溶解在80℃的水中。再將β-葡聚糖溶液在-10℃冷凍一天，然后讓其解凍。用過(guò)濾法從溶液中回收β-葡聚糖產(chǎn)物并水洗。然后將濾出物烘干。β-葡聚糖產(chǎn)物的得量為3g，用McCleary氏分析法〔1〕測(cè)得其純度為95％。
實(shí)施例8在一系列實(shí)驗(yàn)中，在不同溫度下，用各種時(shí)間提取大麥的糠部分。提取溫度在環(huán)境溫度(25℃)至55℃之間，提取時(shí)間為0.5-5小時(shí)。用凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)定分子量。在各實(shí)驗(yàn)中，用不同的時(shí)間和提取溫度將β-葡聚糖由5g大麥糠提取至25ml水中。離心除去固體，然后將上清液在-10℃冷凍一天。接著將溶液在室溫解凍。濾出沉淀的β-葡聚糖并干燥。記錄其得率并用GPC測(cè)定分子量特性。結(jié)果見(jiàn)表2。表2中的百分比得率是根據(jù)干大麥糠中的總β-葡聚糖含量(6.8％)〔1〕計(jì)算的。對(duì)于得率，已用離心后固體中殘留的液體量對(duì)其進(jìn)行了校正并假定冷凍/解凍的沉淀物中β-葡聚糖含量為80％(除非實(shí)際測(cè)定)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，得率一般僅取決于提取過(guò)程中的溫度，而GPC峰最大值時(shí)的分子量則僅取決于提取時(shí)間。
表2提取溫度提取時(shí)間 得率1β-葡聚糖含量2峰最大值處的(℃)(小時(shí)) (％) (％)MW25 0.532 83 620002 33530003.534450005 343600035 5 292900040 0.5 78 7900045 2 47490005 343100055 0.548 84 ＞1000002.75 84620005 68350001．以大麥糠的總β-葡聚糖含量為基準(zhǔn)算得。
2．用McCleary氏β-葡聚糖測(cè)定法測(cè)得〔1〕。
〔1〕B.V.McCleary和R.Codd,(1991),Journal of the Science of Food andAgriculture,55,303-312。
實(shí)施例9將5g已去麩皮的大麥粉與0.02摩爾/升的鹽酸溶液混合并將混合物靜置0.5小時(shí)。然后將酸離心除去并將余下的麥粉水洗二次。離心除去所有殘留的水。然后將濕潤(rùn)的麥粉與25ml水混合，將麥粉與水的混合物在55℃加熱2小時(shí)。離心除去固體并將上清液在-10℃冷凍12小時(shí)。然后將冷凍的溶液解凍，收集凝膠狀沉淀物并加以干燥。β-葡聚糖產(chǎn)物的得量為0.07g。
實(shí)施例10將5g已去麩皮的大麥粉與25ml水混合。用碳酸鈉溶液將混合物調(diào)節(jié)至pH=10。然后將混合物在45℃加熱2小時(shí)。離心除去固體，然后將上清液在-10℃冷凍12小時(shí)。接著將冷凍的溶液解凍，收集纖維狀沉淀物并加以干燥。β-葡聚糖產(chǎn)物的得量為0.15g。
實(shí)施例11通過(guò)7個(gè)步驟的中間工廠提取，制得高質(zhì)量的β-葡聚糖產(chǎn)物。1．提取將78.9kg的黑大麥糠與400.2kg自來(lái)水在50℃混合。將大麥/水料漿在50℃保持30分鐘。2．除去固體然后將以2.96kg/min的速率送入APV旋渦形沉降式離心機(jī)。得到313.6kg上清液。3．澄清將得自旋渦形沉降式離心機(jī)的上清液以1.9kg/min的速率送入Westfalia SAOH型盤(pán)組式離心分離機(jī)，得到303.2kg上清液。4．冷凍解凍1將澄清的上清液在-18℃冷凍并保持2日。然后讓冷凍的上清液在室溫解凍3日。5．得自冷凍解凍1的沉淀的β-葡聚糖的濃縮用蠕動(dòng)泵將上清液潷析。潷析后，殘留60kg沉淀物料漿。6．重新溶解的β-葡聚糖的澄清將沉淀物料漿在80℃加熱30分鐘，使沉淀的β-葡聚糖重新溶解。然后讓溶液通過(guò)WestfaliaSAOH離心分離機(jī)，除去細(xì)粒。得到56.1kg澄清的上清液。7．冷凍解凍2將重新溶解的β-葡聚糖在-18℃冷凍2日。然后將冷凍的β-葡聚糖在室溫解凍3日。接著以1升/分的速率讓得自第二冷凍解凍的β-葡聚糖產(chǎn)物和上清液的料漿通過(guò)Sharples型藍(lán)式離心機(jī)。然后將凝膠狀β-葡聚糖產(chǎn)物凍結(jié)干燥，除去殘留的水分。8．得量得自上述方法的β-葡聚糖產(chǎn)物的得量為1.64kg。
實(shí)施例12按下述方法將由實(shí)施例6制得的β-葡聚糖產(chǎn)物形成膜。將17mgβ-葡聚糖產(chǎn)物溶解在0.5ml的80℃水中，形成澄清溶液。然后讓直徑2.5cm的一灘該溶液在聚乙烯模板上干燥。所得葡聚糖產(chǎn)物的干膜具有良好的透明度和拉伸強(qiáng)度。
實(shí)施例13由下述成分和在實(shí)施例11制得的β-葡聚糖產(chǎn)物制備濕潤(rùn)性乳膏。
混合物A成分量麥芽油 5ml吐溫65 1.5g山梨糖醇硬脂酸酯1.5g十六烷醇1g
混合物B成分量聚乙二醇5mlβ-葡聚糖 0.75g水 1g將混合物B加熱至70℃，直至所有β-葡聚糖產(chǎn)物溶解。將混合物A在70℃熔融。然后將混合物B、0.2g 4-羥基苯甲酸正丙酯與混合物A一起在70℃快速攪拌。接著讓所得混合物冷卻，得到濕潤(rùn)性乳膏。
實(shí)施例14由下述成分和在實(shí)施例11制得的β-葡聚糖產(chǎn)物制備意大利式食品調(diào)味用拌料。
成分 量水60ml白葡萄酒醋40ml糖8g鹽2g大蒜 2g干辣椒粉 1g干甘牛至 0.2g干羅勒0.2gβ-葡聚糖產(chǎn)物 2g將β-葡聚糖產(chǎn)物溶解在80℃水中。立即將所有成分合并并在裝有漿葉附件的食品加工器中攪拌3分鐘。然后讓混合物冷卻并在4℃形成凝膠，得到食品調(diào)味用拌料。
實(shí)施例15用下述成分和在實(shí)施例11制得的β-葡聚糖產(chǎn)物制備冰淇淋。
成分量水 60ml稠乳油 20ml糖 12g無(wú)脂肪奶粉 15g香子蘭 2mlβ-葡聚糖產(chǎn)物 5g將β-葡聚糖產(chǎn)物溶解在80℃水中，然后立即與其它成分在裝有漿葉附件的食品加工器中混合。將混合物處理5分鐘。然后將處理過(guò)的混合物在-15℃冷凍，制得很少或沒(méi)有結(jié)晶形成的冰淇淋。
實(shí)施例16由下述成分和在實(shí)施例11制得的β-葡聚糖產(chǎn)物制備不含添加的脂肪的橙汁餅。
成分 量軟質(zhì)面粉 180g雞蛋(7號(hào)) 2糖 85g新鮮榨出的橙汁 25ml水 60ml發(fā)面蘇打 1g酒石酸 1gβ-葡聚糖產(chǎn)物 5g將橙汁與水合并并加熱至80℃。然后將β-葡聚糖產(chǎn)物溶解在水與橙汁的80℃混合物中。接著，讓混合物靜置約20分鐘，使其冷卻并形成凝膠。將雞蛋與糖在制餅用混合器中攪拌5分鐘。然后將其它干成分與雞蛋與糖的混合物混合。接著，再摻入形成凝膠的橙汁與水的混合物，得到稀面糊。將該稀面糊在160℃的烘箱中烘烤20分鐘。
雖然通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)明白，在不偏離權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明范圍的情況下對(duì)本發(fā)明作各種變更和修改是可能的。而且，用等價(jià)手段對(duì)本發(fā)明特征進(jìn)行的各種替換也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
工業(yè)上應(yīng)用的可能性本發(fā)明的β-葡聚糖產(chǎn)物具有各種用途。由于它們具有的形成凝膠的特性，它們可用作食品和化妝品的添加劑。它們可形成膜，這意味著它們可用作生物適應(yīng)性膜，例如，可用作食品的可食用膜和用作創(chuàng)傷敷料的膜。β-葡聚糖產(chǎn)物還可用作藥物，尤其是用作降膽固醇藥。
權(quán)利要求
1．由谷物得到平均分子量比其在天然狀態(tài)的低的β-葡聚糖的方法，該方法包括-將谷物與水混合，形成β-葡聚糖水溶液與固體殘?jiān)牧蠞{，這樣，β-葡聚糖被谷物中的一種或多種酶部分水解，產(chǎn)生平均分子量較其在天然狀態(tài)的低的β-葡聚糖，-將水溶液與固體殘?jiān)蛛x，-從水溶液中回收β-葡聚糖而不使一種或多種酶失活。
2．由谷物得到具有預(yù)定平均分子量的β-葡聚糖的方法，該方法包括-將谷物與水混合，形成水組分與固體殘?jiān)牧蠞{，其中，從谷物中提取β-葡聚糖，形成β-葡聚糖的水溶液，-控制提取時(shí)間，這樣，β-葡聚糖被谷物中的一種或多種酶部分水解，產(chǎn)生具有預(yù)定平均分子量的β-葡聚糖，-將水溶液與固體殘?jiān)蛛x，-從水溶液中回收β-葡聚糖。
3．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將與固體殘?jiān)蛛x的水溶液冷卻至0-10℃，以便形成凝膠并從所形成的凝膠中回收β-葡聚糖。
4．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述谷物是谷?；蚬阮?lèi)作物材料的加工過(guò)的形式或其一部分。
5．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將谷物與水在0-80℃混合。
6．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溫度為45-60℃。
7．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將谷物與水在pH1-10的范圍內(nèi)混合。
8．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它還包括往料漿中或往由分離步驟中得到的水溶液中添加一種或多種酶以幫助β-葡聚糖部分水解的步驟。
9．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它還包括往料漿中或往由分離步驟中得到的水溶液中添加酸以幫助β-葡聚糖部分水解的步驟。
10．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它還包括用阿拉伯糖基木聚糖降解酶或淀粉降解酶處理所述料漿或由分離步驟得到的水溶液，以減少所得β-葡聚糖中的阿拉伯糖基木聚糖或淀粉雜質(zhì)的量。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述阿拉伯糖基木聚糖降解酶是木聚糖酶。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述淀粉降解酶是直鏈淀粉酶。
13．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖的平均分子量在1.5×106以下。
14．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖的平均分子量在6.0×105以下。
15．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖的平均分子量在3.0×105以下。
16．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖的平均分子量在5×103至5×104之間。
17．從β-葡聚糖水溶液中回收β-葡聚糖的方法，該方法包括-將溶液冷凍，-將溶液解凍，在水中產(chǎn)生沉淀，-從水中分離出沉淀物，其特征在于，沉淀物中主要的非水性成分是β-葡聚糖。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將所述溶液在-20℃至0℃冷凍。
19．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將所述溶液在15-25℃解凍。
20．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，通過(guò)過(guò)濾或離心將沉淀物從水中分離出來(lái)，然后加以干燥。
21．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，它還包括將從水中回收的沉淀物重新溶解在水中并重復(fù)冷凍、解凍和分離步驟。
22．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將沉淀物重新冷凍，然后解凍，以進(jìn)一步從沉淀物中除去水。
23．如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖占沉淀物總重量的30％以上。
24．如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖占沉淀物總重量的70％以上。
25．如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，β-葡聚糖占沉淀物總重量的90％以上。
26．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在將含β-葡聚糖的溶液冷凍之前，往該溶液中加入阿拉伯糖基木聚糖降解酶或淀粉降解酶，以使不要的阿拉伯糖基木聚糖或淀粉降解并減少?gòu)膽腋∫褐谢厥盏墓腆w中的阿拉伯糖基木聚糖或淀粉雜質(zhì)的量。
27．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，將從懸浮液中回收的固體重新溶解在水中并用阿拉伯糖基木聚糖降解酶或淀粉降解酶進(jìn)行處理，然后重復(fù)冷凍、解凍和分離步驟，以減少沉淀物中阿拉伯糖基木聚糖或淀粉雜質(zhì)的量。
28．如權(quán)利要求26或27所述的方法，其特征在于，所述阿拉伯糖基木聚糖降解酶是木聚糖酶。
29．如權(quán)利要求26或27所述的方法，其特征在于，所述淀粉降解酶是直鏈淀粉酶。
30．如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述谷物是大麥、燕麥、稻米、黑麥、黑小麥、玉米和小麥。
31．β-葡聚糖，其特征在于，由前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法制得。
32．由谷物提取出的β-葡聚糖，其特征在于，當(dāng)溶解在45℃以上的水中然后讓其冷卻時(shí)，所述β-葡聚糖形成凝膠。
33．如權(quán)利要求31或32所述的β-葡聚糖，其特征在于，其平均分子量在1.5×106以下。
34．如權(quán)利要求31或32所述的β-葡聚糖，其特征在于，其平均分子量在6.0×105以下。
35．如權(quán)利要求31或32所述的β-葡聚糖，其特征在于，其平均分子量在3.0×105以下。
36．如權(quán)利要求31或32所述的β-葡聚糖，其特征在于，其平均分子量在1.5×106左右。
37．如權(quán)利要求32所述的β-葡聚糖，其特征在于，它在水中以0.5重量％以上的濃度形成凝膠。
38．如權(quán)利要求32所述的β-葡聚糖，其特征在于，將水加熱至60℃以上，使β-葡聚糖溶解。
39．用作血膽固醇過(guò)少癥治療藥物的組合物，其特征在于，含β-葡聚糖以及藥用載體。
40．用作治療或防止便秘的組合物，其特征在于，含β-葡聚糖以及藥用載體。
41．用作調(diào)節(jié)腸活性的組合物，其特征在于，含β-葡聚糖以及藥用載體。
42．用作調(diào)節(jié)血糖過(guò)多反應(yīng)的組合物，其特征在于，含β-葡聚糖以及藥用載體。
43．治療血膽固醇過(guò)多癥的方法，其特征在于，給患者服用有效量的β-葡聚糖。
44．治療或防止便秘的方法，其特征在于，給患者服用有效量的β-葡聚糖。
45．調(diào)節(jié)腸活性的方法，其特征在于，給患者服用有效量的β-葡聚糖。
46．調(diào)節(jié)血糖過(guò)多反應(yīng)的方法，其特征在于，給患者服用有效量的β-葡聚糖。
47．權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，用作食品成分。
48．權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，在化妝品組合物中用作添加劑。
49．權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，在創(chuàng)傷敷料和食品掛糖衣中用作成膜劑。
50．權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，用作攜載緩釋藥物的基質(zhì)。
51．權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，用于修飾其它多糖的性能。
52．權(quán)利要求31-38中任一項(xiàng)所述的β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，用作制備冷凍食品時(shí)的冰晶形成抑制劑。
53．動(dòng)物飼料，其特征在于，由已提取了β-葡聚糖的谷物組成。
54．如權(quán)利要求53所述的動(dòng)物飼料，其特征在于，已從谷物中提取了至少30％的β-葡聚糖。
55．如權(quán)利要求53所述的動(dòng)物飼料，其特征在于，已從谷物中提取了至少50％的β-葡聚糖。
56．如權(quán)利要求53所述的動(dòng)物飼料，其特征在于，已從谷物中提取了至少80％的β-葡聚糖。
57．用于釀造作業(yè)的谷物，其特征在于，已提取了β-葡聚糖。
58．如權(quán)利要求57所述的谷物，其特征在于，已從谷物中提取了至少30％的β-葡聚糖。
59．如權(quán)利要求57所述的谷物，其特征在于，已從谷物中提取了至少50％的β-葡聚糖。
60．如權(quán)利要求57所述的谷物，其特征在于，已從谷物中提取了至少80％的β-葡聚糖。
61．從谷物中得到β-葡聚糖的方法，其特征在于，基本上與實(shí)施例1-11中任一個(gè)所述的相同。
62．從β-葡聚糖水溶液中回收β-葡聚糖的方法，其特征在于，基本上與實(shí)施例1-11中任一個(gè)所述的相同。
63．用權(quán)利要求1-29中任一項(xiàng)所述的方法得到的β-葡聚糖產(chǎn)物，其特征在于，基本上與實(shí)施例1-11中任一個(gè)所述的相同。
64．β-葡聚糖的應(yīng)用，其特征在于，基本上與實(shí)施例12-16中任一個(gè)所述的相同。
全文摘要
一種用水提取而無(wú)需使谷物中的酶失活即可從谷物中得到β－葡聚糖的方法。一種通過(guò)控制提取時(shí)間來(lái)控制從谷物中提取的β－葡聚糖的平均分子量的方法。一種從β－葡聚糖水溶液回收β－葡聚糖的方法,它包括將該溶液凍結(jié);然后讓其解凍并將固體從所得懸浮液中分離出來(lái)。用這些方法中的任一種制得的β－葡聚糖。一種當(dāng)將β－葡聚糖的熱溶液冷卻時(shí)會(huì)形成凝膠的β－葡聚糖。β－葡聚糖在治療各種疾病中的應(yīng)用。在化妝品和食品中作為添加劑的應(yīng)用,和作為成膜劑的應(yīng)用。一種已提取了β－葡聚糖、可在動(dòng)物飼料和釀造作業(yè)中使用的谷物。
文檔編號(hào)A61P3/08GK1235552SQ97199439
公開(kāi)日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1997年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月25日
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