一种戊聚糖的提取方法与流程

1.本发明属于戊聚糖制备领域，具体涉及一种戊聚糖的提取方法。


背景技术：

2.戊聚糖主要是戊糖的聚合物，近年来研究发现戊聚糖不仅降血糖、降血脂还具有调节肠道菌群，增加免疫力，抗肿瘤的作用，而且被经常用于食品加工领域，戊聚糖的加工方法主要为膜分离法，膜分离法只要将淀粉加工后的水使用超滤和反渗透法来回收戊聚糖，但是在加工过程，加工淀粉后的水中，会出现淀粉糖类等物质结合成有机胶体，并且团聚，在过滤过程中很难通过超滤膜，而且过滤效果缓慢，并且经过超滤膜，而且在过滤过程中，膜容易堵塞且更换困难，因此，现有技术需要进一步的改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种戊聚糖提取率高，还可以加工过程中保证部分维生素的含量戊聚糖的提取方法。
4.一种戊聚糖的提取方法，由以下步骤组成：(1)将小麦研磨为面粉，再加入水，置于30-40℃下，均质加热10-12h，经过三相涡轮离心机进行分离，分离后分别为粗戊聚糖液，谷朊粉液和其余淀粉乳；所述的谷朊粉液熟化，脱水后，烘干，制得谷朊粉成品；
5.(2)将其余淀粉乳过滤30-40％水后，再与粗戊聚糖液混合后发酵，发酵得酒精成品和醪液，再向醪液中加入蛋白质酶、纤维素酶和α-淀粉酶，加入改性的纳米多孔二氧化硅，在40-50℃下继续发酵3-4h，再使用微滤方式过滤淀粉、蛋白、脂肪，在使用二次微滤的方式过滤有机酸、氨基酸、盐，脱水得戊聚糖精品。进一步的，所述的改性的多孔二氧化硅，由以下步骤制得：将纳米多孔二氧化硅中加入乙醇溶液，在400-500w下超声20-30min后，使用清水清洗1-2min后，再加入纳米级粉末状维生素，再加入胶原蛋白，在45-50℃下，搅拌均匀，烘干后，研磨制得纳米级粉状，即为改性后的多孔二氧化硅。
6.进一步的，所述的步骤(1)中面粉与水的质量体积比为1-2kg:15-30l；所述的醪液与蛋白质酶、纤维素酶、α-淀粉酶和改性的纳米多孔二氧化硅的质量体积比为20-30l:15-20mg:10-20mg:2-4mg:0.0012-0.0015mg。
7.进一步的，所述的改性的多孔二氧化硅制备步骤中：所述的乙醇溶液质量浓度为65-75％；所述的纳米多孔二氧化硅、维生素与胶原蛋白的质量比为：1-2mg:2.025-3.045mg:0.003-0.005mg。
8.一种制备戊聚糖的提取方法用系统，包括磨面机，磨面机连通均质机，均质机连通三相涡轮离心机，三相涡轮离心机包括粗戊聚糖出口、谷朊粉出口和其余淀粉出口，谷朊粉出口连接第一熟化罐，第一熟化罐连接脱水机，脱水机连接烘干机，烘干机连接包装系统；所述的其余淀粉出口连接过滤机，过滤机连通第二熟化罐，第二熟化罐进口还连接粗戊聚糖出口，第二熟化罐出口连通发酵微滤装置，发酵微滤装置第一出口连接酒精收集罐，发酵微滤装置第二出口连通干燥机，干燥机连接成品包装系统。
9.进一步的，所述的发酵微滤装置包括支架，支架包括两个相对设置的竖板，竖板下端通过横板连接，竖板的板面与横板的板面垂直，两个竖板之间设置可旋转的发酵罐，发酵罐为圆柱状且内部中空，发酵罐的侧壁通过连接杆滑动连接两个竖板，连接杆一端连接发酵罐侧壁，连接杆另一端通过轴承连接竖板，形成发酵罐位于两个竖板之间自由转动的结构，发酵罐上设有发酵液进口和进气口，发酵液进口和进气口上均设有可开闭的密封盖，发酵罐内设有加热器，发酵罐为圆柱状腔体结构，发酵罐的侧壁上设有清洗口，清洗口上设有可开闭的密封塞，发酵罐通过连通管连通集液罐，集液罐包括第一圆筒，第一圆筒内套设第二圆筒，第一圆筒和第二圆筒之间具有间隔，第一圆筒和第二圆筒的上开口平齐且通过上板连接，第一圆筒下开口低于第二圆筒的下开口，第一圆筒的下开口通过下板封闭，连通管上端开口与发酵罐连通，上板上设有数个第一开口，第一开口朝向发酵罐方向，第二开口与第一开口的方向相反，连通管的中段侧壁与第二圆筒内侧壁固定连接，连通管下端开口位于第一圆筒和第二圆筒之间的间隔位置。
10.进一步的，所述的连通管包括上段管、中段管和下段管，上段管的长度方向与中段管长度方向在同一平面内呈钝角，该钝角朝向第一圆筒的所在方向，上段管上设有电磁阀，下段管的长度方向与中段管长度方向在同一平面内呈钝角，该钝角朝向第一圆筒的所在方向，中段管中间部分为橡胶管，橡胶管上端开口和下端开口通过螺纹与中段管连接，橡胶管内套设可拆卸过滤网装置。
11.进一步的，所述的橡胶管内侧壁设有数个凸头，凸头沿橡胶管的长度方向均匀等间距排列，过滤网装置包括数个圆形过滤板，两个相邻的过滤板的圆形轴面边沿通过两根支撑杆连接，过滤板包括圆环，圆环内固定覆盖过滤膜，过滤网装置插入橡胶筒时，凸头位于两个相邻的过滤板之间。
12.进一步的，所述的第一圆筒的外侧壁通过子母贴设置可拆卸的冷凝袋，该第一圆筒外侧壁上设有子母贴勾面，冷凝袋设有与该勾面配合使用的棉面。
13.进一步的，所述的过滤膜的孔径为分别为孔径为0.012-0.015μm。
14.本发明使用三相涡轮离心机将朊谷粉分离后，通过熟化，发酵的方式，将淀粉分解为小分子，加入多孔纳米二氧化硅发酵后，发现发酵后的大分子淀粉含量较少，还可以再保留淀粉中其他的营养成分，经过过滤后提取戊聚糖的提取率高，并且还有维生素可以保留，使用本发明的系统和设备制作过程中，发酵微滤装置中将发酵罐和集液罐设置为可以旋转的结构，通过旋转发酵罐和集液罐的位置，可以分别将酒精和醪液分离出来，并且设置可以拆卸的连通管结构，可以随时更换过滤网，发酵罐还设置清洗口，可以通过旋转发酵罐，利用重力排出过滤后的残渣方便清洗，而且过滤过程中可以利用其物料的自身重力来加快过滤速度，加快过滤效果，使用本设备还可以通过转动发酵罐，让其在发酵过程中可以混合均匀，使用本设备之后，戊聚糖提取率也有上升。
附图说明
15.图1为本发明的系统流程图；
16.图2为发酵微滤装置的结构示意图；
17.图3为集液罐的结构示意图；
18.图4为连通管与第二圆筒的连接关系图；
19.图5为过滤板和支撑杆的位置关系图；
20.图6为过滤板的结构示意图；
21.图7为第一圆筒与冷凝袋的结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.实施例1：
24.一种戊聚糖的提取方法，由以下步骤组成：(1)将小麦研磨为面粉，再加入水，置于30℃下，均质加热10h，经过三相涡轮离心机进行分离，分离后分别为粗戊聚糖液，谷朊粉液和其余淀粉乳；所述的谷朊粉液熟化，脱水后，烘干，制得谷朊粉成品。
25.(2)将其余淀粉乳过滤30％水后，再与粗戊聚糖液混合后发酵，发酵得酒精成品和醪液，再向醪液中加入蛋白质酶、纤维素酶和α-淀粉酶，加入改性的纳米多孔二氧化硅，在50℃下继续发酵3h，再使用微滤方式过滤淀粉、蛋白、脂肪，在使用二次微滤的方式过滤有机酸、氨基酸、盐，脱水得戊聚糖精品。
26.所述的改性的多孔二氧化硅，由以下步骤制得：将纳米多孔二氧化硅中加入乙醇溶液，在200w下超声20min后，使用清水清洗1min后，再加入纳米级粉末状维生素b2，再加入胶原蛋白，在45℃下，搅拌均匀，烘干后，研磨制得纳米级粉状，即为改性后的多孔二氧化硅。
27.所述的步骤(1)中面粉与水的质量体积比为1kg:15l；所述的醪液与蛋白质酶、纤维素酶、α-淀粉酶和改性的纳米多孔二氧化硅的质量体积比为20l:15mg:10mg:2mg:0.0012mg。
28.所述的改性的多孔二氧化硅制备步骤中：所述的乙醇溶液质量浓度为65-75％；所述的纳米多孔二氧化硅、维生素b2与胶原蛋白的质量比为：1mg:2.025mg:0.003mg。
29.实施例2：
30.一种戊聚糖的提取方法，由以下步骤组成：(1)将小麦研磨为面粉，再加入水，置于35℃下，均质加热11h，经过三相涡轮离心机进行分离，分离后分别为粗戊聚糖液，谷朊粉液和其余淀粉乳；所述的谷朊粉液熟化，脱水后，烘干，制得谷朊粉成品。
31.(2)将其余淀粉乳过滤35％水后，再与粗戊聚糖液混合后发酵，发酵得酒精成品和醪液，再向醪液中加入蛋白质酶、纤维素酶和α-淀粉酶，加入改性的纳米多孔二氧化硅，在40℃下继续发酵3.5h，再使用微滤方式过滤淀粉、蛋白、脂肪，在使用二次微滤的方式过滤有机酸、氨基酸、盐，脱水得戊聚糖精品。
32.所述的改性的多孔二氧化硅，由以下步骤制得：将纳米多孔二氧化硅中加入乙醇溶液，在450w下超声25min后，使用清水清洗1.5min后，再加入纳米级粉末状维生素钙，再加入胶原蛋白，在48℃下，搅拌均匀，烘干后，研磨制得纳米级粉状，即为改性后的多孔二氧化硅。
33.所述的步骤(1)中面粉与水的质量体积比为1.5kg:20l；所述的醪液与蛋白质酶、纤维素酶、α-淀粉酶和改性的纳米多孔二氧化硅的质量体积比为25l:18mg:18mg:3mg:
0.0013mg。
34.所述的改性的多孔二氧化硅制备步骤中：所述的乙醇溶液质量浓度为70％；所述的纳米多孔二氧化硅、钙与胶原蛋白的质量比为：1.5mg:2.5mg:0.004mg。
35.实施例3：
36.一种戊聚糖的提取方法，由以下步骤组成：(1)将小麦研磨为面粉，再加入水，置于40℃下，均质加热12h，经过三相涡轮离心机进行分离，分离后分别为粗戊聚糖液，谷朊粉液和其余淀粉乳；所述的谷朊粉液熟化，脱水后，烘干，制得谷朊粉成品。
37.(2)将其余淀粉乳过滤40％水后，再与粗戊聚糖液混合后发酵，发酵得酒精成品和醪液，再向醪液中加入蛋白质酶、纤维素酶和α-淀粉酶，加入改性的纳米多孔二氧化硅，在45℃下继续发酵4h，再使用微滤方式过滤淀粉、蛋白、脂肪，在使用二次微滤的方式过滤有机酸、氨基酸、盐，脱水得戊聚糖精品。
38.所述的改性的多孔二氧化硅，由以下步骤制得：将纳米多孔二氧化硅中加入乙醇溶液，在500w下超声30min后，使用清水清洗2min后，再加入纳米级粉末状维生素b2，再加入胶原蛋白，在50℃下，搅拌均匀，烘干后，研磨制得纳米级粉状，即为改性后的多孔二氧化硅。
39.所述的步骤(1)中面粉与水的质量体积比为2kg:30l；所述的醪液与蛋白质酶、纤维素酶、α-淀粉酶和改性的纳米多孔二氧化硅的质量体积比为30l:20mg:20mg:4mg:0.0015mg。
40.所述的改性的多孔二氧化硅制备步骤中：所述的乙醇溶液质量浓度为75％；所述的纳米多孔二氧化硅、维生素b2与胶原蛋白的质量比为：2mg:3.045mg:0.005mg。
41.如图1-7所示的一种制备戊聚糖的提取方法用系统，包括磨面机1，磨面机1连通均质机2，均质机2连通三相涡轮离心机3，三相涡轮离心机3包括粗戊聚糖出口301、谷朊粉出口302和其余淀粉出口303，谷朊粉出口302连接第一熟化罐4，第一熟化罐4连接脱水机5，脱水机5连接烘干机6，烘干机6连接包装系统7；所述的其余淀粉出口303连接过滤机8，过滤机8连通第二熟化罐9，第二熟化罐进口901还连接粗戊聚糖出口301，第二熟化罐出口902连通发酵微滤装置10，发酵微滤装置10第一出口连接酒精收集罐11，发酵微滤装置10第二出口连通干燥机12，干燥机12连接成品包装系统7。所述的发酵微滤装置10包括支架101，支架101包括两个相对设置的竖板1011，竖板1011下端通过横板1012连接，竖板1011的板面与横板1012的板面垂直，两个竖板1011之间设置可旋转的发酵罐102，发酵罐102为圆柱状且内部中空，使用时，发酵罐102圆形轴面朝向横板或者上方方向，发酵罐102的侧壁通过连接杆滑动连接两个竖板1011，连接杆一端连接发酵罐102侧壁，连接杆另一端通过轴承13连接竖板1011，形成发酵罐102位于两个竖板1011之间自由转动的结构，发酵罐102上设有发酵液进口103和进气口105，发酵液进口103和进气口105上均设有可开闭的密封盖105，发酵罐102内设有加热器106，发酵罐102为圆柱状腔体结构，发酵罐102的侧壁上设有清洗口107，清洗口107上设有可开闭的密封塞108，发酵罐102通过连通管110连通集液罐109，集液罐109包括第一圆筒1091，第一圆筒1091内套设第二圆筒1092，第一圆筒1091和第二圆筒1092之间具有间隔，第一圆筒1091和第二圆筒1092的上开口平齐且通过上板1093连接，第一圆筒1091下开口低于第二圆筒1092的下开口，第一圆筒1091的圆筒高度大于第二圆筒1092，第一圆筒1091的下开口通过下板封闭，连通管110上端开口与发酵罐102连通，上板1093上
设有四个第一开口1094，第一开口1094朝向发酵罐102方向，第二开口1905与第一开口1094的方向相反，连通管110的中段侧壁与第二圆筒1092内侧壁固定连接，连通管110下端开口位于第一圆筒1091和第二圆筒1092之间的间隔位置。连通管110的中段上部和下部，分别通过固定卡座，固定在第二圆筒1092的内侧壁上，所述的连通管110包括上段管1101、中段管1102和下段管1103，上段管1101的长度方向与中段管1102长度方向在同一平面内呈钝角，该钝角朝向第一圆筒1091的所在方向，上段管1101上设有电磁阀1105，下段管1103的长度方向与中段管1102长度方向在同一平面内呈钝角，该钝角朝向第一圆筒1091的所在方向，中段管1102中间部分为橡胶管1104，橡胶管1104上端开口和下端开口通过螺纹与中段管1102连接，橡胶管1104内套设可拆卸过滤网装置1106。
42.所述的橡胶管1104内侧壁设有七个凸头1107，凸头1107沿橡胶管1104的长度方向均匀等间距排列，过滤网装置1106包括八个圆形过滤板1108，两个相邻的过滤板1108的圆形轴面边沿通过两根支撑杆1109连接，八个过滤板自上而下沿竖直方向均匀等间距排列，过滤板1108包括圆环1110，圆环1110内固定覆盖过滤膜1111，过滤网装置1106插入橡胶筒时，凸头1107位于两个相邻的过滤板1108之间。所述的第一圆筒1091的外侧壁通过子母贴设置可拆卸的冷凝袋1112，该第一圆筒1091外侧壁上设有子母贴勾面，冷凝袋1112设有与该勾面配合使用的棉面。
43.使用时，将小麦放入磨面机1研磨成面粉，加入水，再通过管道进入均质机2内，在均质机2内以35℃下，均质加热10-12h，然后从均质机2中出来进入三相涡轮离心机3中，三相涡轮离心机3将均质后的物料进行分离，分别分为粗戊聚糖液，谷朊粉液和其余淀粉乳，并且分别从粗戊聚糖出口301、谷朊粉出口302和其余淀粉出口303流出，谷朊粉出口302连接第一熟化罐4进行熟化，熟化后进入脱水机5，使谷朊粉液脱水，脱水机5连接烘干机6，脱水后的谷朊粉进入烘干机6烘干，再进入到包装系统7。其余淀粉乳从其余淀粉出口303流出经过过滤机8过滤后，除去部分水分，进入第二熟化罐9内，粗戊聚糖液也从粗戊聚糖出口301进入第二熟化罐进口901，在第二熟化罐9内进行熟化，熟化后进入发酵微滤装置10内，进行发酵后，分离出来酒精和醪液，酒精从发酵微滤装置10第一出口出来进入酒精收集罐11内，得酒精成品，醪液从发酵微滤装置10第二出口出来，进入干燥机12，干燥后进入成品包装系统7。
44.所述的发酵微滤装置10使用时，关闭电磁阀1105，将从第二熟化罐9中出来的熟化液从发酵罐102的发酵液进口103进入，再放入酿酒酵母，打开进气口105，输送无菌气体，打开加热器106，加热器106进行恒温加热，酿酒酵母繁殖后，关闭进气口105和发酵液进口103，将集液罐109翻转至发酵罐102上方，打开电磁阀1105，发酵过程中，酒精易挥发，会沿着连通管110向集液罐109中进入，冷凝袋1112将气化后的酒精再次液化，从与发酵微滤装置10第一出口出来，进入酒精收集罐11内，得酒精成品，发酵完毕后，酒精分离完毕，将连通管110中段拆卸下来，放入过滤网装置1106插入橡胶筒时，凸头1107位于两个相邻的过滤板1108之间，将连通管110中段重新与连通管110上段管1101和下段管1103连通，向发酵后的溶液再加入蛋白质酶、纤维素酶和α-淀粉酶分解6-10h后，此时，将集液罐109翻转到发酵罐102的下方，发酵罐102内的其余醪液会因为自身重力的通过过滤网装置1106上的膜，进行多次过滤后，得戊聚糖滤液，戊聚糖滤液从发酵微滤装置10第二出口流入干燥机12，干燥后得戊聚糖。所述的过滤膜的孔径为分别为孔径为0.012-0.015μm。
45.试验例1：
46.对比组1为计算使用未加入纳米二氧化硅情况下使用先将其作为淀粉浆液，加入蛋白酶，淀粉酶分解后，微滤制得的戊聚糖的提取率。
47.对比组2未加入纳米二氧化硅情况下使用先将其作为淀粉浆液，加入酵母菌，在经过蛋白酶，淀粉酶分解后，微滤得到的戊聚糖的提取率。
48.使用本发明实施例1和实施例2方法得到的提取率，并对其营养物质保留情况进行检测，检测结果如下，其中戊聚糖提取率取以100g淀粉的量计算而得的百分比(提取后的戊聚糖质量/淀粉总质量)
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100％，其中维生素检测以1000g淀粉做试验量：
[0049] 戊聚糖提取率维生素b2钙实施例141.3％7.321mg4.9mg实施例243.4％3.126mg9.6mg对比组121.5％0.032mg0.03mg对比组225.2％0.126mg0.23mg
[0050]
由上可知，在加入二氧化硅的情况下，使用本发明的方法制得戊聚糖中可以保留部分维生素，而且戊聚糖的提取率大大提高，维生素含量也大大提高。而对比组中由于过滤后大分子的维生素也被过滤掉，无法保证成品中维生素的含量。试验例2：
[0051]
使用本发明的方法，并同时使用本发明设备，得到的提取率作为对比：
[0052] 戊聚糖提取率维生素b2钙实施例141.3％7.321mg4.9mg实施例243.4％3.126mg9.6mg实施例352.5％9.849mg5.7mg
[0053]
由上可知，使用本发明的设备大大提高了戊聚糖的提取率和维生素的含量。