专利名称：一种从棉籽粕中提取棉籽糖的方法
技术领域：
本发明属于植物提取领域，涉及一种从棉籽粕中提取棉籽糖的方法。
背景技术：
棉籽糖又称蜜三糖，是植物界中存在的低聚糖中含量仅次于蔗糖的低聚糖，棉籽糖对人体有多种保健功能，具有使双歧杆菌明显增殖，显著改善肠道菌群，改善便秘和腹泻患者的便性，抗癌等多种生理功能，2010年3月9日，我国卫生部公布了包括棉籽低聚糖在内的7种物品为新资源食品(包淑云，广州化工，2011，3，20)。除此之外，棉籽糖在医药和微生物方面也有一定的应用，还能合成糖脂作为高能物质的替代物、作为乳液体系的稳定成分等。我国是世界上最大的产棉国之一，棉花年总产量为600-700万t，棉籽年产量为 960-1100万t (周冬丽等，粮食与油脂，2010，12，39)。棉籽粕中含有大量的棉籽糖，其含量大约为4%-9%，然而现在国内却将棉籽粕直接用于牲畜饲料，生物利用率极低，改变目前棉籽粕直接作为肥料使用的局面，对其进行深加工，提取功能性低聚糖具有巨大的经济效益和社会效益。目前，自棉籽粕中提取棉籽糖的研究较少，一般都使用甲醇或乙醇溶液提取法来提取棉籽糖(例如戴卫东等，食品工业科技，2009，4，208 ；和CN200710121866.8)。使用醇直接从棉籽粕中提取棉籽糖的方法存在的缺点是1)使用大量的醇，这些醇在使用后需要进行蒸馏回收，使得成本提高；和2)使用醇从棉籽粕中提取棉籽糖时，能够将棉籽粕中有毒的棉酚溶出，使得后续分离步骤繁琐且成本高，同时也造成了棉籽糖的回收率低。
发明内容
本发明目的是提供一种新的提取棉籽糖方法，该方法能够克服现有的醇提取方法中醇的使用量大、棉籽糖回收率低、工业成本高等缺点。一种从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，包括如下步骤、(1)在3(T80°C温度下用水对棉籽粕进行浸提，然后分离去除固体，得到粗棉籽糖溶液，其中棉籽粕与水的质量体积比为1:3 g/mL 1:10 g/mL；
(2)加入絮凝剂或者使用超滤膜去除所述粗棉籽糖溶液中的大分子物质，得到初步纯化的棉籽糖溶液，所述大分子物质包括蛋白质和多糖；
(3)使用吸附剂吸附所述初步纯化的棉籽糖溶液中的棉籽糖；
(4)在30 80°C温度下，用浓度为309Γ80%乙醇或甲醇将棉籽糖从所述吸附剂上洗脱， 收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液；(5)将所述回收棉籽糖溶液浓缩至原体积的1/8 1/10，加入浓缩糖液广3倍体积的 509Γ80%乙醇溶液，然后加入棉籽糖晶种进行结晶，0、°C养晶广3天，将晶体分离并烘干得到纯化的棉籽糖。[2]、根据[1]所述的方法，其中所述棉籽粕为脱酚棉籽粕或未脱酚棉籽粕。[3]、根据[1]所述的方法，其中所述水为去离子水。[4]、根据[1]所述的方法，其中所述浸提进行1-3次，每次广3h。[5]、根据[1]所述的方法，其中所述超滤膜是中空纤维超滤膜。[6]、根据[1]所述的方法，其中所述絮凝剂选自壳聚糖、ZTC1+1澄清剂II型、101 果汁澄清剂、三氯乙酸(TCA)、聚丙烯酸(PAC)、聚丙烯酰胺中的一种或多种。[7]、根据[1]所述的方法，其中所述吸附剂选自颗粒活性炭、非极性大孔型聚苯乙烯系吸附树脂、非极性大孔型丙烯酸系吸附树脂、非极性凝胶型聚苯乙烯系吸附树脂、非极性凝胶型丙烯酸系吸附树脂、键合有C18的硅胶和键合有C30的硅胶。[8]、根[1]所述的方法，其中所述吸附通过直接在所述初步纯化的棉籽糖溶液中加入吸附剂，进行静态吸附。[9]、根据[1]所述的方法，其中所述吸附通过将所述初步纯化的棉籽糖溶液通过装有吸附剂的吸附柱进行动态吸附。[10]、根据[1]任一项所述的方法，其中步骤(4)所述洗脱直到无棉籽糖洗出；其中步骤(5)所述浓缩通过减压蒸馏进行。本发明提供的方法利用棉酚不溶于水的性质，以棉籽粕作为原料以水作为溶剂提取棉籽糖。提取棉籽糖工艺之后，对于含有棉酚的棉籽粕，可再进行简单的脱酚处理(例如用稀酸或者醇类等对棉籽粕进行处理)，然后可以用作高蛋白饲料；对于不含棉酚的棉籽粕，可以直接用作高蛋白饲料。其中分离出的大分子物质可重新放回作为饲料的棉籽粕中， 以保证用作饲料时棉籽粕的营养成分。本发明方法中使用的超滤膜或吸附剂经过清洗之后可以重复使用。本发明的方法与现有技术中的醇提取法相比，具有以下优点
1、由于提取溶剂使用的是水，使得提取过程清洁无污染，而且生产成本相比于使用醇作为提取溶剂而言大大降低。2、由于在工艺过程中使用的醇的量大大减少，减少了醇回收造成的能源消耗以及成本。3、使用水作为溶剂避免了棉酚的溶出，使得提取工艺更为简单且棉籽糖的收率闻。
具体实施例方式本发明结合以下实施例进行进一步说明，但并不是限制本发明。实施例1
称取IOOg棉籽粕(棉籽糖含量为5.8%)，按质量体积比为1:3 (g/mL)加入去离子水， 40°C提取1小时3次，经沉淀，过滤，离心后，得粗棉籽糖溶液。采用中空超滤纤维膜(截留分子量为10000 Dalton)按6mL/min流速进行超滤，得纯化的棉籽糖溶液。在40°C条件下，采用活性炭为吸附剂，以质量体积比为1 l(Tl 20进行静态吸附。在50°C条件下，用50%乙醇溶液振荡洗脱30min，收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液。将回收棉籽糖溶液减压蒸馏浓缩至原体积的1/8，按体积比1 3加入60%乙醇溶液，然后加入标品棉籽糖进行结晶，标品棉籽糖的加入量为0. 05g/L，0°C养晶3天，分离并烘干晶体得棉籽糖产品5. 18g，棉籽糖纯度可达93%，提取收率为83%。实施例2
称取200g棉籽粕(棉籽糖含量为5. 6%)，按质量体积比为1:4 (g/mL)加入去离子水， 60°C提取3小时1次，经沉淀，过滤，离心后，得粗棉籽糖溶液。加入粗棉籽糖溶液体积1/100 的1%壳聚糖溶液进行絮凝，离心取上清，得纯化的棉籽糖溶液。在60°C条件下，采用填充有非极性大孔型丙烯酸系吸附树脂吸附交换柱进行吸附处理，流速约为4mL/min。在50°C 条件下，用30%甲醇溶液洗脱树脂吸附交换柱，流速3mL/min，至洗脱液中无棉籽糖，收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液。将回收棉籽糖溶液减压蒸馏浓缩至原体积的1/9，按体积比1:1 加入80%乙醇溶液，然后加入标品棉籽糖进行结晶，标品棉籽糖的加入量为0. 08g/L，3°C养晶2天，分离并烘干晶体得棉籽糖产品10. 35g，棉籽糖含量可达92%，提取率为85%。实施例3
称取200g棉籽粕(棉籽糖含量为5. 6%)，按质量体积比为1:5 (g/mL)加入去离子水， 60°C提取1.5小时2次，经沉淀，过滤，离心后，得粗棉籽糖溶液。采用中空纤维超滤膜(截留分子量为10000 Dalton)按SmL/min流速进行超滤，得纯化的棉籽糖溶液。在70°C条件下，采用填充有键合有C18的硅胶吸附交换柱进行吸附处理，流速约为5mL/min。在60°C条件下，用60%乙醇溶液洗脱树脂吸附交换柱，流速2. 5mL/min，至洗脱液中无棉籽糖，收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液。将回收棉籽糖溶液减压蒸馏浓缩至原体积的1/9，按浓缩糖液2 倍体积加入70%乙醇溶液，然后加入标品棉籽糖进行结晶，标品棉籽糖的加入量为0. 06g/ L，4°C养晶1天，分离并烘干晶体得棉籽糖产品9. 68g，棉籽糖含量可达95%，提取率为82%。实施例4
称取200g棉籽粕(棉籽糖含量为5. 6%)，按质量体积比为1:6 (g/mL)加入去离子水， 80°C提取2. 5小时2次，经沉淀，过滤，离心后，得粗棉籽糖溶液。加入棉籽糖溶液体积1/9 的100%三氯乙酸(TCA)沉淀蛋白，放4°C冰箱过夜，离心取上清，得纯化的棉籽糖溶液。在 80°C条件下，采用填充有非极性凝胶型聚苯乙烯系吸附树脂吸附交换柱进行吸附处理，流速约为9mL/min。在40°C条件下，用30%乙醇溶液洗脱树脂吸附交换柱，流速4. 5mL/min,至洗脱液中无棉籽糖，收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液。将回收棉籽糖溶液减压蒸馏浓缩至原体积的1/10，按浓缩糖液3倍体积加入50%乙醇溶液，然后加入标品棉籽糖进行结晶，标品棉籽糖的加入量为0. 10g/L，0°C养晶3天，分离并烘干晶体得棉籽糖产品9. 65g，棉籽糖含量可达94%，提取率为81%。实施例5
称取200g棉籽粕(棉籽糖含量为5. 6%)，按质量体积比为1:7 (g/mL)加入去离子水， 70°C提取1.5小时3次，经沉淀，过滤，离心后，得粗棉籽糖溶液。采用中空纤维超滤膜(截留分子量为10000 Dalton)按lOmL/min流速进行超滤，得纯化的棉籽糖溶液。在70°C条件下，采用填充有活性炭吸附柱进行吸附处理，流速约为5mL/min。在60°C条件下，用30%甲醇溶液洗脱活性炭吸附交换柱，流速2. 5mL/min，至洗脱液中无棉籽糖，收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液。将回收棉籽糖溶液减压蒸馏浓缩至原体积的1/9，按浓缩糖液1倍体积加入75%乙醇溶液，然后加入标品棉籽糖进行结晶，标品棉籽糖的加入量为0. 09g/L，3°C养晶 3天，分离并烘干晶体得棉籽糖产品10. 26g，棉籽糖含量可达95%，提取率为87%。
权利要求
1.一种从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其特征在于包括以下步骤(1)在3(T80°C温度下用水对棉籽粕进行浸提，然后分离去除固体，得到粗棉籽糖溶液， 其中棉籽粕与水的质量体积比为1:3 g/mL 1:10 g/mL；(2)加入絮凝剂或者使用超滤膜去除所述粗棉籽糖溶液中的大分子物质，得到初步纯化的棉籽糖溶液，所述大分子物质包括蛋白质和多糖；(3)使用吸附剂吸附所述初步纯化的棉籽糖溶液中的棉籽糖；(4)在30 80°C温度下，用浓度为309Γ80%乙醇或甲醇将棉籽糖从所述吸附剂上洗脱， 收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液；(5)将所述回收棉籽糖溶液浓缩至原体积的1/8 1/10，加入浓缩糖液广3倍体积的 509Γ80%乙醇溶液，然后加入棉籽糖晶种进行结晶，0、°C养晶广3天，将晶体分离并烘干得到纯化的棉籽糖。
2.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(1)所述棉籽粕为脱酚棉籽粕或未脱酚棉籽粕。
3.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(1)所述水为去离子水。
4.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(1)所述浸提进行1-3 次，每次广3h。
5.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(2)所述超滤膜是中空纤维超滤膜。
6.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(2)所述絮凝剂选自壳聚糖、ZTC1+1澄清剂II型、101果汁澄清剂、三氯乙酸(TCA)、聚丙烯酸(PAC)、聚丙烯酰胺 (PAM)中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中所述步骤(3)吸附剂选自颗粒活性炭、非极性大孔型聚苯乙烯系吸附树脂、非极性大孔型丙烯酸系吸附树脂、非极性凝胶型聚苯乙烯系吸附树脂、非极性凝胶型丙烯酸系吸附树脂、键合有C18的硅胶和键合有C30的硅胶。
8.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(3)所述吸附通过直接在所述初步纯化的棉籽糖溶液中加入吸附剂，进行静态吸附。
9.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中步骤(3)所述吸附通过将所述初步纯化的棉籽糖溶液通过装有吸附剂的吸附柱进行动态吸附。
10.根据权利要求1所述从棉籽粕中提取棉籽糖的方法，其中进行步骤(4)所述洗脱直到无棉籽糖洗出；步骤(5)所述浓缩通过减压蒸馏进行。
全文摘要
本发明属于植物提取领域，涉及一种从棉籽粕中提取棉籽糖的方法。具体而言，所述方法包括用水对棉籽粕进行浸提，得到粗棉籽糖溶液；加入絮凝剂或者使用超滤膜去除所述粗棉籽糖溶液中的大分子物质，得到初步纯化的棉籽糖溶液；使用吸附剂吸附所述初步纯化的棉籽糖溶液中的棉籽糖；用乙醇或甲醇将棉籽糖从所述吸附剂上洗脱，收集洗脱液得到回收棉籽糖溶液；将所述回收棉籽糖溶液浓缩并加入乙醇溶液，然后加入棉籽糖晶种进行结晶，将晶体分离并烘干得到纯化的棉籽糖。本发明的方法与传统的醇提取法相比，具有清洁、能耗少、成本低、操作简单、回收率高等优点。
文档编号A23K1/14GK102351917SQ20111027042
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者常雁红, 瞿海燕, 罗晖 申请人:北京科技大学