碱法提取可溶性大豆多糖的工艺.pdfVIP

食 品 工 艺 食品研究与开发 2 0 0 9 年 1 1 月 第 3 0 卷 第 1 1 期 碱法提取可溶性大豆多糖的工艺 孟岳成。 邱蓉。 张学兵 ( 浙江工商大学 食品与生物工程学院， 浙江 杭州 3 1 0 0 3 5 ) 摘要： 研究以豆渣为原料， 在碱性条件下从 中提取可溶性大豆多糖的工艺， 详细探讨料液比、 p H、 提取温度及反应 时间等条件对 多糖得 率的影响 ， 并通过正交试验得 出最佳 的提取 条件 为料 液比 1 ： 2 0 ， p H 1 1 0 ， 提取 温度 1 2 0， 反应 时 间 2 0 h 。 关键词 ： 豆渣 ； 可溶性 大豆 多糖 ； 提取 S rI UDI ES ON THE EXTRACT I O OF S OYBEAN POLY S ACCHARl DES FROM OKARA BY ALKAL l E l _KAC l I O ME N G Y u e - c h e n g ， Q I U R o n g ， Z H A N G X u e b i n g ( C o l l e g e o f F o o d S c i e n c e a n d B i o t e e h n o l o g y E n g i n e e ri n g ， Z h e j i a n g G o n g s h a n g U n i v e r s i t y ， H a n g z h o u 3 1 0 0 3 5 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T o s t u d i e d o n t h e e x t r a c t i o n t e c h n o l o g y o f s o l u b l e s o y b e a n p o l y s a c c h a r i d e ( s s p s ) p e r f o r m e d i n a l k a l i n e wa t e r u s i n g o k a r a a s r a w ma t e ria 1 De t a i l e d l y i n v e s t i g a t e d t he e f f e c t s o f r a t i o o f s o l i d t o l i q ui d， p H， t e mpe r a t u r e a n d t i me B y o r t h o g o n a l t e s t ， t h e o p t i ma l c o n d i t i o n s we r e o b mi n e d ： r a t i o o f s o l i d t o l i q u i d 1 ： 2 0 ， pH 1 1 0 ， e x t r a c t i o n t e mp e r a t u r e 1 2 0 o C， e x t r a c t i n g d u r a t i o n 2 0 h Ke y wo r d s ： o k a r a ； s o l u b l e s o y b e a n p o l y s a c e h a r i d e ； e x t r a c t i o n 作者简介 ： 孟岳成( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ( 汉 ) ， 教授级高工 ， 博士 ， 研究方向 ： 食品加工。 l “ 1 1 一 一 表 4 产 品配方 Ta b l e 4 Pr o du c tf o r m u l a 成分 添加量 成分 添加量 C o mp o s i t i o n Co n t e n t C o mp o s i t i o n C o n t e n t 鲜牛奶 3 5 0 柠檬酸 O 1 4 芦荟果粒 5 0 乳 酸0 0 6 白砂糖4 0 耐酸 C MC 0 2 5 蛋 白糖 O 0 6 琼脂0 0 9 柠檬酸钠0 0 5 芦荟香精 O O 2 适 口。 果粒悬浮均匀 、 稳定， 口感饱满爽滑， 果粒人口咀 嚼感十足， 呈均匀乳体状态、 无分层， 无蛋白沉淀。 3 2 2 理化指标 经测定产 品 的蛋 白质 ( g l O 0 m L ) 1 0 ； 可溶性 固 形物为 7 1 ； 脂肪( g 1 0 0 mL ) 1 0 ； p H值为 4 1 。 3 2 3 微生物指标 菌落总数， ( 个， m L ) 1 0 0 ； 大肠菌群， ( + 1 0 0 m L ) 3 ； 致病菌未检出。 4结论 1 确定糖酸比为白砂糖 4 0 ， 蛋白糖 0 0 6 ， 柠 檬酸 0 1 4 ， 乳酸0 0 6 。产品酸甜适口， 奶香味良好。 2 ) 复配试验确定最佳复配稳定剂及用量： 耐酸C M C 为0 2 5 ， 琼脂为 0 0 9。制成的饮料果粒悬浮均一。 经检测产品的理化指标符合国家标准。 该产品用了蛋白糖取代部分白砂糖做甜味剂， 蛋 白糖的使用不但降低了成本还降低了饮料的热值。由 于果粒悬浮在乳中， 给人更大的视觉冲击， 同时产品稳 定性好 ， 滋味柔和 ， 酸甜适 口。 参考文献 ： 川董林 神奇 的植物芦荟【 M】 北京： 蓝天出版社 ， 1 9 9 9： 1 - 5 2 】 廖 威， 杨春城 芦荟 中药 复合保健饮料 的研制 J 】 食 品科学， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 6 ) ：2 0 7 - 2 0 9 【 3 】 郑 海平 ， 申利 娟 甜乳饮料稳 定剂及稳定性 的研究 J 】 食品工业 科技， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 7 ) ： 8 7 8 9 4 】 周建均 酸性含乳果汁饮料稳定性探讨 J 】 _饮料工业， 2 0 0 1 , 4 ( 6 ) ： 1 7 【 5 】 李加兴， 袁秋红， 陈建伏， 等 猕猴桃果粒果汁饮料生产工艺及其 稳定性研 究I J J 食品科技， 2 0 0 7 ， 1 2 ( 4 ) ： 1 5 1 【 6 】6 高慧娟 ， 王春晖 酸性乳饮料稳定性的研究【 J 河西学院学报， 2 0 0 5 ， 2 1 ( 2 ) ： 9 9 1 0 2 收稿 日期 ： 2 0 0 9 - 0 7 1 6 8 4 。 。 3 0 食品 研究 与开发 第 卷 第 1 1 期 民 叩岍 J 丌 食 品 工 艺 可溶性大豆多糖是一种从大豆中提取 的多糖类 化合物 ， 主要由膳食纤维组成， 而膳食纤维对治疗高血 压、 高血脂 、 心血管疾病和肥胖病等具有积极作用【 l _ 3 】 。 可溶性大豆多糖还具有分散稳定性 、 乳化性， 所以常用 于酸性饮料中 。其属于酸性多糖， 结构类似于果胶 ， 多数类型由半乳糖 、 阿拉伯糖 、 半乳糖醛酸 ， 也包括鼠 李糖 、 海藻糖 、 木糖、 葡萄糖等。 组成最主要的化学结构 是半乳糖醛酸组成的酸性主链和阿拉伯糖基组成的中 性糖侧链 ， 其分子量在 5 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0之间6 - 7 1 。 用水作溶剂 ， 在碱性条件下从豆渣中提取可溶性 大豆多糖， 研究料液 比、 p H、 提取温度、 反应时间等因 素对多糖得率的影响， 且进行正交试验， 获得了较好的 结果 。 1 材料与方法 1 1 仪器 T O MY A u t o c l a v e S S 3 2 5 型高压蒸气灭菌锅 ： T O M Y S E I K O C O ， L T D； S H Z m型循环 水真空泵 、 R E 一 5 2 A型 旋转蒸发器：上海亚荣生化仪器厂； H H _ 4型数显恒温 水浴锅：常州国华电器有限公司； A N K E D L - 4 一 B c型 台式低速离心机 ：上海安亭科学仪器 厂 ； 7 2 2 分光光度 计： 上海菁华科技仪器有限公司。 l - 2 材料与试 剂 大豆豆渣：实验室制备豆乳的残渣 ；石油醚 、 氢 氧化钠、 盐酸 、 浓硫酸、 苯酚 、 葡萄糖及乙醇 ： 均为国产 分析纯。 1 _ 3 工艺流程 湿豆渣一烘干一磨细一脱脂一碱处理一风干一 浸提一调 p H至 4 5 一抽滤一脱色一离心一上清液一 浓缩一 醇沉一过滤一干燥一产 品 1 4 方法 称取 1 0 0 g干燥的细豆渣粉 ，采用石油醚在索氏 抽提 器中脱脂处理 3 h ， 风干 以后 置于 3 倍 p H 9 0 碱性 水 中 ， 于 6 0浸泡 0 5 h ， 调 p H至 4 5 ， 然后抽滤 ， 对滤 液进行活性炭脱色， 条件是活性炭含量为提取液的2 ( 质量分数) ， 6 0反应 2 0m i n ， 4 0 0 0 r m i n 离心 3 0 m i n ， 上清液用旋转蒸发器进行浓缩 ，加人 9 5 的乙醇， 置 于冰箱中沉淀数小时， 过滤 ， 并烘干沉淀物， 得到大豆 多糖产品。 1 4 1 制作标准 曲线 采用苯酚一 硫 酸法 ， 以葡 萄糖为标准物【 8 J 。 8 0 苯酚 ： 8 0 g 苯酚加 2 0 g 水使之溶解， 可置冰箱 中避光长期储存； 6 苯酚： 临用前以8 0 苯酚配制。 准确称葡萄糖 2 5 m g ， 于 2 5 0 m L容量瓶中， 加蒸 馏水至刻度 ，分别吸取 0 4 、 0 6 、 0 8 、 1 0 、 1 2 、 1 4 、 1 6 、 1 8 m L ， 各加蒸馏水至2 0 m L ； 然后加入 6 苯酚 1 0 mL 及 9 8浓 硫 酸 5 0 m L ， 静 置 1 0 m i n ， 摇匀 ； 室温 放置 2 0m i n后 ， 于 4 9 0 n m测吸光度， 以 2 0m L蒸馏水按同 样显色操作作为空白， 横坐标为多糖含量， 纵坐标为 吸光值， 得标准曲线 ， 如图 1 。 0 25 50 75 】 0 0 l 25 1 5O 1 7 5 浓度， ( I g mL ) C 0 n c e n t r a t i 0 n ， ( p g mL ) 图 1 葡萄糖标准液的标准 曲线 Fi g 1 S t a n d c ur v e o f g l uc o s e s ta n d s o l u tio n 1 4 2 可溶性大豆 多糖含量的测定 取一定量脱色离心后的上清液( 约含 4 0 g 多糖 ) 于干燥试管中， 并以水补至 2 0 m L ， 同 1 4 1 中的操作， 测得吸光度， 根据标准曲线 ， 计算多糖含量。 2 结果与讨论 2 1 单 因素试验 2 1 1 料液 比对得率的影响 称取干豆渣粉 9份各 1 0 0 g ， 脱脂处理 、 碱处理以 后， 放入编好号的三角瓶中， 将其 p H调节到 8 0 ， 料液 比分别 为 1 ： 5 、 1 ： 1 0 、 1 ： 1 5 、 1 ： 2 0 、 1 ： 2 5 、 1 ： 3 0 、 1 ： 3 5 、 1 ： 4 0 、 1 ： 4 5 ， 8 0下反应 1 0 h后 ， 调 p H 4 5 ， 抽滤得滤液 ， 活 性炭脱色， 离心得上清液， 如图 2 。 1 ： 5 l ： 1 0 1 ： 1 5 1 ： 2 0 l ：2 5 1 ： 3 0 1 ：3 5 l ： 4 0 l ：4 5 料 液 比 Ra t i o 图 2 料液 比对得率的影响 F i g 2 Effe c t o f r a tio o f s o l i d t o n q t d o n S S PS y i dd 由图 2可以看出， 随料液 比的增加， 可溶性大豆 多糖得率总体呈增加趋势。在料液比为 1 ： 2 5时基本 可达到可溶性大豆多糖提取的最大值 ，再增大料水 比， 大豆多糖含量的增加幅度不大 ， 同时会大大增加 水的用量 ， 降低提取液的固形物浓度 ， 很难应用于工 食 品 工 艺 食品 研究与开发 2 0 0 9 年 1 1 月 第 3 0 卷 第 1 1 期 业化生 产 。 2 1 2 p H对得率的影响 称取干豆渣粉 6 份各 1 0 0 g ， 脱脂处理 、 碱处理以 后 ，放人编好号的三角瓶中，分别调 p H 7 0 、 8 0 、 9 0 、 1 0 0 、 1 1 0 、 1 2 0 ，料 液 比为 1 ： 2 5 ， 8 0 c 【 = 下反 应 1 0 h后 ， 调 p H 4 5 ， 抽滤得滤液。活性炭脱色， 离心得上清液 ， 如 图 3 。 图 3 p i t对得率的影响 Fi g 3 Effe c t o fpH o n SS PS y i e l d 由图 3 可以看出， 随 p H的增大， 得率有一定的增 加， 但增加的幅度不是很大， 在 5 5 一 7 5之间， 加之 反应液过碱， 对设备的腐蚀性就大， 故不宜选取过高 的 p H。 2 1 3 反应 时间对得率 的影 响 称取干豆渣粉 6 份各 1 0 0 g ， 脱脂处理 、 碱处理以 后， 放入编好号的三角瓶中， 调 p H为 1 0 0 ， 料液比 1 ： 2 5 ， 8 0 c I ： 下 反 应 时 间分 别 为 1 0 、 1 5 、 2 2 5 3 0 、 3 _ 5 h ， 调 p H 4 _5 ， 抽滤得滤液， 活性炭脱色， 离心得上清液， 如图4 。 时 问， h Ti me h 图 4反 应 时 间 对 得 翠 的 影 响 Fi g 4 Effe c t o f e x t r a c t i n g t i me o n S SP S y i e l d 由图 4可以看出， 大豆多糖的得率随反应时间的 延长增加， 反应时间越长， 提取得越充分， 但是当时间 到 2 0 h 后增加缓慢 ， 考虑到实际应用时不应使时过长 以免影响生产效率， 所以选择提取时间为 2 0 h 左右比 较适 当。 2 1 4 提取温度对得率的影响 称取干豆渣粉 5 份各 1 0 0 g ， 脱脂处理、 碱处理以 后 ， 放人编好号的烧杯 中， 调 p H1 1 0 ， 料液 比 1 ： 2 0 ， 温 度分别为 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 、 1 2 0 o C， 反应时间为 2 0 h ， 调 8 5 p H 4 5 ， 抽滤得滤液， 活性炭脱色， 离心得上清液， 如图 5 。 温 度 C 图 5提 取 温 度 对 得 翠 的 影 响 Fi g 5 Effe c t o f e x t r a c t i n g t e mp e r a t ur e o n SS PS y i e l d 由图 5可以看出， 随温度的升高， 得率也有一定 程度的提高， 因为温度的升高降低浸提液黏度， 扩散系 数会增加， 这就促使浸提速度增快， 就会有更多的固液 交换 ， 但是温度过高对设备的要求就高， 能耗就越大 ， 因此工业化生产时不宜采用过高的温度。 2 2 正交试验 可溶性大豆多糖提取条件的确立 ： 影响可溶性大 豆多糖提取率的因素很多， 如反应时间、 提取次数、 提 取温度、 p H、 料液比、 搅拌等。本文只探讨其中的主要 影响因素： 料液比、 p H、 提取温度、 反应时间， 取它们各 自的不同水平进行正交试验， 结果如表 1 所示。 表 1 可溶性大豆 多糖提取正交试验表及结果 Ta b l e l Tab l e a n d r e s ul t s o f o r t h o g o n a l t e s t f o r e x t r a c t i n g S SPS 组号 No 因素 F a c t o r s 得率 A料液 比 B c温度f C D时间 l l Y i e l d ， S o l i d t o l i qu i d r a t i o p H Te mp e r a t u r e C Ti me l l 1 1 ( 1 ： 1 0) 1 ( 8 o ) 1( 6 0 ) 1 ( 1 o ) 4 0 3 2 1 2( 9 o ) 2( 8 0 ) 2( 1 5 ) 6 5 2 3 1 3( 1 0 0 ) 3( 1 O 0) 3( 2 o ) 9 4 1 4 I 4( 1 1 o )4( 1 2 0 )4( 2 5 ) 1 3 0 4 5 2( 1 ：2 0 ) 1 2 3 1 0 0 2 6 2 2 1 4 9 0 2 7 2 3 4 1 1 0 9 8 8 2 4 3 2 1 2 0 0 9 3 f l ： 3 O 1 1 3 4 9 8 8 1 O 3 2 4 3 1 4 5 3 1 1 3 3 1 2 9 1 9 1 2 3 4 2 l 7 4 6 1 3 4f 1 ： 4 0 ) I 4 2 1 5 7 3 1 4 4 2 3 1 6 _ 3 5 1 5 4 3 2 4 8 2 7 1 6 4 4 l 3 9 7 4 Kl 3 3 0 0 3 9 6 6 3 1 9 8 2 8 8 2 K2 4 2 0 2 3 6 4 2 3 2 2 7 4 3 4 4 - = =t5 6 。 。 1 3 0， 食品 研究 与开发 第 卷 第 1 1 期 妖 叩哪 I J 丌蹑 食 品 工 艺 续表 l 可溶性大豆 多糖提取正交试 验表及结果 Co nt i nu e t a b l e 1 Ta b l e a nd r e s ul t s o f o r t h o g o n a l t e s t f o r e x t r a c tin g SS PS 由表 1 分析，可以得出影响多糖得率的因素主次 顺序为 C D A B ， 即提取温度 反应时间 料液 B p H。 2 2 1 试验因素的主次分析 根据表 1 中各因素每个水平的均值， 可得到影响 可溶性大豆多糖得率的优化水平组合为 A B c 4 D ， 即 碱性条件下提取可溶性大豆多糖的最佳工艺为 ： 料液 比 1 ： 2 0 、 p H1 1 0 、 提取温度 1 2 0 o C、 反应时间 2 0 h 。 2 2 2 试验因素的方差分析( 见表 2 ) 表 2 可溶性大豆多糖提取正交试验方差分析 Ta b l e 2 Va r i a n c e a n a l y s i s of o r t ho g o n a l t e s t f or e x t r a c t i ng S SP S 注 ： 查表得 F 3 l3 】 = 9 2 8 ； F a o l3 】= 2 9 4 6 。 从表 2的方差分析可知 ： F n 0 l ( 3 - 3 】 F D F a ( 3 3 】 ， F C F ( ) ， 即C、 D因素对结果的影响显著， 且 c因素极显 著； F A、 F B都小于 ( ， _ 3 ) ， 故 A因素、 B因素对结 果无 显著影响； 即提取温度影响最大 ， 其次是反应时间， 料 液比和 p H对结果无显著影响。 2 3 验证试 验 根据 2 2中得到的最佳工艺条件验证三批，可溶 性大豆多糖平均得率为 1 6 2 4， R S D为 2 7 9。与正 交试验结果 基本一致 ， 说 明工艺稳定可行 。 3 结论 1 ) 多糖为豆渣中的主要成分之一， 其中部分是水 溶性的， 故水煮提取工艺能有效提取该类成分 ， 而在碱 性条件下就更有利于多糖的溶出， 且工艺简便 、 经济、 工业化前景很好。 2 ) 本试验以多糖得率为考察指标， 因素 A、 B虽无 显著性差异， 但极差分析数据仍能反映 A因素对得率 有较大的影响 ， c、 D因素有显著性差异，其中 c因素 特别显著。综合试验结果和生产实际，确定最佳工艺 条件为： 提取温度 1 2 0 o C ， 反应时间 2 0 h ， 料液比 1 ： 2 0 ， p H1 1 0。 参考文献 ： 1 】宋国安 大豆资源的开发利用( 二) 【 J J 山东食品科技， 2 0 o 4 ( 1 2 ) ： 1 3 一 l 4 【 2 】钱建亚 水溶性膳食纤维与人体健康 【 J J 陕西粮油科技， 1 9 9 6 ( 3 ) ： 2 2 - 2 5 【 3 】 T a k a h a s h i T ， Ma e d a ， H， A o y a ma T ， e t a 1 P h y s i o l o g i c a l e ff e c t s o f w a t e r - s o l u b l e s o y b e a n fib e r i n r a t , ； B i o s c i e n c e ， Bi o t e c h n o l o g y , a n d B i o c h e mi s t r y ， 1 9 9 9 ， 6 3 ( 8 ) ： 2 6 7 2 7 4 4 】 N a k a mu r a A ， T a k a h a s h i T ， Yo s h i d a R ， e t a1 E mu l s i f y i n g p r o p e r t i e s o f s o y b e a n s o l u b l e p o l y s a c c h a r i d e F o o d H y d ro c o l l o i d s , 2 0 0 4 , 1 8 ( 5 ) ： 7 9 5 8 0 3 【 5 】 N a k a m u r a A ， F u r u t a H， K a t o M， e t a1 E ff e c t of soy b e a n s o l u b l e p o l y s a c c h a r