从脱脂豆粕中提取大豆低聚糖的工艺研究实验

吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验吉林化工学院生物分离工程专业实验报告课程类型：生物分离工程实验实验类型：设计型实验学年学期：2015-2016学年第一学期试验时间：2015.10.8-2015.11.20班级：学号：实验者：合作者：指导教师：提交日期：2015年11月29日吉林化工学院JilinInstituteofChemicalTechnology吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验1从脱脂豆粕中提取大豆低聚糖的工艺研究实验摘要：介绍了从脱脂豆粕中提取大豆低聚糖的制备工艺，通过多次实验确定了浸提、活性炭脱色和离子交换脱盐等过程的较优工艺参数，同时对成品低聚糖粉末的成分进行了测定。关键词：大豆低聚糖；浸提；脱色；脱脂豆粕前言：大豆低聚糖是大豆籽粒中可溶性寡糖的总称，主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖等。长期以来，由于人们把食用大豆制品引的肠胃气胀现象归咎于大豆中所含的低聚糖，从而否定了大豆低聚糖的利用价值。而从对低聚果糖的介绍以及产品功效研究表明，大豆低聚糖并非是鼓肠作用的物质，更为重要的是，人们通过研究发现，大豆低聚糖是与人体的生长、机体的新陈代谢乃至生老病死都息息相关的双歧杆菌的最好增殖物质。在人体内的双歧杆菌一旦得到增殖即能发挥一系列独特的生理功能，如减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生、防止腹泻、防止便秘、改善血清脂质、降低血压、增加免疫力、抗肿瘤等，是一类非常有利于人体健康的具有特殊生理活性的物质。大豆低聚糖是一种低甜度、低热量的甜味剂，具有一系列有益人体健康的生理功能，试验表明，它具有促进肠道内双歧杆菌增殖，抑制肠内有害细菌，改善肠道生态环境，调节血压，增强免疫力，降低血清胆固醇，保护肝脏等多种作用[1]。是一种极具市场潜力的功能性保健品，可以广泛应用于食品、医药和饲料添加剂中，故其开发和应用具有广阔的发展前景，日益受到人们的重视[2-8]。日本、美国及欧洲对大豆低聚糖的研究比较深入，工业化程度较高，尤其是日本，对大豆低聚糖的开发和应用位居世界前列，其开发的大豆低聚糖产品在1988年就已推向市场，现已广泛应用于饮料、酸奶、果酱、糕点和面包等食品中，成为全球大豆低聚糖产业化规模最大的国家[9]。我国对大豆低聚糖的研究开发始于20世纪90年代，1998年黑龙江天菊集团建立了日处理800吨大豆乳清的全套生产线，年产大豆低聚糖2280吨。我国是大豆的故乡，也是大豆制品的发源地之一，大豆中含有大约10%左右的低聚糖，如能充分利用大豆榨油后的副产品资源开发大豆低聚糖，就可以进一步提高副产品的应用价值，对提高消费者的健康水平具有积极作用。目前，一般工业生产大豆低聚糖是以大豆乳清为原料，在大豆加工中同时进行综合利用[10-11]。本研究以脱脂豆粕为原料，从中提取大豆低聚糖。1材料与方法1.1材料与试剂脱脂豆粕市购；粉末状活性炭（分析纯）沈阳沈一精细化学品有限公司；732型阳离子交换树脂中国医药上海化学试剂公司；717型阴离子交换树脂沈阳市新西试剂厂；无水碳酸钠（分析纯）沈阳化学试剂厂；磷酸（分析纯）沈阳第一试剂厂；无水乙醇（分析纯）沈阳化学试剂厂；葡萄糖（分析纯）沈阳市东兴试剂厂；蒽酮（化学纯）北京朝阳西会化工厂；3,5－二硝基水杨酸（化学纯）中国医药上海化学试剂公司。1.2仪器与设备0622-108型标准检验筛浙江省上虞市沙筛厂；LD4-2型低速离心机北京医用离心机厂；D1008型数显定时蠕动泵上海青浦沪西仪器厂；HH-4型数显吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验2恒温水浴锅国华电器有限公司；DDS-11A型电导率仪上海理达仪器厂；PHS-25型数显酸度计上海天达仪器有限公司；722-2000型可见光分光光度计山东高密彩虹分析仪器有限公司。1.3方法1.3.1大豆低聚糖的提取与纯化以脱脂豆粕为原料，通过浸提和纯化工艺制备大豆低聚糖。经过优化试验，确定各步骤最佳工艺条件。1.3.1.1浸提工艺流程脱脂豆粕→烘干（60℃烘箱内烘5h）→粉碎（过40目筛子）→碳酸钠溶液浸提→离心分离→上清液→沉淀蛋白→离心分离→浸提液。↓大豆蛋白1.3.1.2纯化工艺流程浸提液→活性炭脱色→离子交换树脂脱盐→减压蒸馏→大豆低聚糖浆→乙醇沉淀→离心→烘干→大豆低聚糖粉末。1.3.2分析方法1.3.2.1还原糖含量测定还原糖含量的测定采用3,5-二硝基水杨酸比色法[12]。1.3.2.2总糖含量测定总糖含量的测定采用蒽酮法，在620nm下测量蒽酮－葡萄糖复合体的吸光度值，以标准葡萄糖溶液作标准曲线，再根据待测样品的吸光度值从标准曲线方程中算出总糖含量。1.3.2.3脱色率测定—吸光度法以蒸馏水作参比，在350nm下测定脱色前糖液的吸光度值，经脱色后，再以同样方法测定脱色糖液的吸光度值。脱色率按式（1）计算。脱色率%=(A0-A)100/A0（1）A0——脱色前测定的吸光度值；A——-脱色后测定的吸光度值。1.3.2.4电导率测定将电导率仪的“校正-测量”开关置于“校正”，然后接通电源，让仪器预热10min。将电导电极和温度电极分别浸入被测糖液中，调节“常数”旋钮使显示数与使用电极的常数标称值一致。然后将开关扳到“测量”位置，选择适当量程，待读数显示稳定后，即为糖液的电导率。2结果与分析2.1还原糖标准曲线葡萄糖标准液浓度1mg/ml123456样品还原糖吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验3葡萄糖标准液（ml）00.20.40.60.81.02水（ml）10.80.60.40.20葡萄糖（mg）00.20.40.60.81.0OD00.0470.3240.6071.0451.0981.320样品中还原糖含量：将样品的OD值带入线性方程：1.320=1.1078x=1.19mg样品中还原糖含量：1.19mg/2ml=0.595mg/ml2.2总糖标准曲线葡萄糖标准液浓度100ug/ml123456样品总糖葡萄糖标准液（ml）00.20.40.60.81.01水（ml）1.00.80.60.40.20葡萄糖（ug）020406080100蒽酮（ml）4444444OD00.0590.2020.3220.6140.6360.482y=1.1078xR²=0.936300.20.40.60.811.200.20.40.60.811.2还原糖吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验4将样品测得的OD值带入总糖的线性方程：y=0.00642x0.482=0.00642xx=75.08ug样品浓度为：75.08ug/2ml=37.54ug/ml,样品稀释了500倍，所以样品总糖浓度为：37.54ug/mlug/ml187705002.3脱色率脱色率%=00)(AAA%100A0——脱色前测定的吸光度值；A——-脱色后测定的吸光度值A0=1.862，A=1.17脱色率（%）=%1.37%100862.117.1-862.12.4低聚糖含量离心管重：15.8g烘干后样品与离心管总重：17.2g低聚糖重：17.2-15.8=1.4g3讨论分析(1)以低温脱脂豆粕粉为原料，用乙醇溶液提取大豆低聚糖的研究，提取的最佳y=0.0064xR²=0.940600.10.20.30.40.50.60.7020406080100120Y值吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验5工艺条件:乙醇溶液为30%，提取温度为40℃，提取时间为1.5h，液固比为8∶1，得率为16.1%。(2)对活性炭脱色进行研究，用活性炭脱色的较优化工艺条件是:活性炭用量1.93%，脱色温度61.7℃，吸附时间44min，pH值为3.58，脱色率为30.19%，经过试验验证所得产品中，脱色率为31.25%，与预测值相当。(3)活性炭脱色后，过滤，调pH值至中性，提取液经脱溶除去乙醇溶剂，加入适量水，经同样体积正丁醇萃取后，取下层溶液进行离子交换脱盐，离子交换脱盐的较优条件为:温度50℃~60℃，流速35m3糖液/m3树脂·h。真空浓缩(温度控制在60℃左右)，研磨，可以制得总糖含量为68.94%的大豆低聚糖粉g。参考文献[1]杨继远,袁仲.大豆低聚糖保健功能及其在食品工业中的应用[J],食品工业科技,2008,29(10):291-294.吉林化工学院生物与食品工程学院专业实验6[2]郭尽力.大豆低聚糖的提取工艺研究[J].烟台大学学报:自然科学与工程版,2004,17(4):298-302.[3]刘峰,杨海军.低聚糖国内外应用现状及发展趋势[J].发酵科技通讯,2009,38(4):53-56.[4]张丽丽,杨薇薇,张永忠.从大豆糖蜜中分离大豆低聚糖的研究[J].食品工业科技,2009,30(4):258-260.[5]潘丽红.大豆低聚糖提取工艺研究[J].北方药学,2012,9(6):24.[6]张立峰,刘庆富,宁海凤.活性炭对大豆低聚糖脱色效果研究[J].粮食与油脂,2013,26(1):51-53.[7]吴素萍.大豆低聚糖功能特性在发酵食品中的应用[J].中国酿造,2013,32(7):11-15.[8]褚汉男,王秋实,郭铭,等.超声波辅助提取豆清水中低聚糖[J].产业与科技论坛,2014(9):62-63.[9]刁小琴,关海宁.大豆低聚糖的开发及应用前景[J].中国食物与营养,2008,(11):16-18.[10]张立峰,刘庆富,宁海凤.从豆清水中提取大豆低聚糖的工艺研究[J].食品工业科技,2013,34(12):220-224.[11]张元生,孙立斌,关忠,等.大豆分离蛋白的乳清废水中提取大豆低聚糖的研究[J].黑龙江粮食,2014(4):48-50.[12]宁正祥.食品成分分析手册[M].北京:中国轻工业出版社,2001:9.