专利名称：生物酶辅助提取菊粉的方法
技术领域：
本发明涉及一种菊粉的提取方法，特别涉及一种生物酶来辅助提取菊粉的方法。
背景技术：
菊粉(Inulin)是由D-果糖经(3-(2,l)糖苷键连接形成的直链多糖，末端常含 有一个葡萄糖基。其聚合度(DP)大约为2-60。菊粉是一种非消化性的碳水化 合物，能够选择性地促进结肠细菌的生长，提升宿主的健康状况。而且，菊粉还 能降低血糖浓度、维持脂类代谢平衡、提高矿质元素的生物利用度、增强免疫力。 在食品工业中，菊粉能够改善食品质构、提高流变学性质和营养特性，属于功能 性食品。菊粉作为一种天然功能性食品配料，已在欧美国家得到了广泛应用。我国从九十年代末才进入菊粉提取的技术领域。技术水平还不够完善，不够 成熟。菊粉的提取分离工艺一般为预处理一提取一除杂，脱色一滤膜过滤杀菌 一喷雾干燥。提取的方法主要有以预处理过的菊芋为原料，以水为溶剂，在一定温度下， 加热浸泡提取一定时间的热水浸提法；利用微波通过分子极化、摩擦、碰撞来使 提取物料升温进行提取的微波法；利用超声波进行提取的超声波法；以及几种方 法的混合使用。其中以热水浸提法较为常用。工业生产上，菊芋提取液经过脱灰 和脱色后，利用滤膜过滤杀菌，采用超滤膜对菊粉液进行纯化，最后以喷雾干燥 方式生产出稳定无菌的商业菊粉。目前的工艺方法，在关键的提取阶段采用的提 取方法存在提取率低，只有50%左右；采用常规的热水浴浸提，需在8(TC条件 下浸提0.5 h左右，但能耗高。
发明内容
为了解决现有技术存在的提取率低，水浴浸提能耗高，浸提时间长的缺点， 本发明提供了一种生物酶辅助提取菊粉的方法，具有提取率高，水浴浸提时间短 的优点。本发明的技术方案为 一种生物酶法辅助提取菊粉的方法，具体步骤如下 (1)以菊芋为原料，首先将新鲜的菊芋清洗切片，进行热水烫漂热处理， 钝化菊芋中的多酚氧化酶后干燥，制成菊芋干片。热水烫漂温度为80'C — 10(TC。热水烫漂时间为5—20 min。制成菊芋干片的干燥温度为40°C-75°C。干燥时间 为3-9h。(2) 菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉。将菊芋干粉用缓冲液浸泡，并独创性 的向其中添加纤维素酶和果胶酶，以利于细胞破碎，使得胞内物质更容易到胞外。 所述的缓冲液使用pH值为4一5.5的HAc—NaAc缓冲液，缓冲液的量需完全 浸泡菊芋干粉。浸泡温度为4(TC-55。C,浸泡时间为0.5-1.5h。纤维素酶和果胶酶 的添加量为0.1%wt-0.5%wt。纤维素酶和果胶酶的添加比例为质量比1: 1 3: 1。(3) 将处理后的溶液在热水浴中加热，以灭酶及进行热水浸提。得到菊粉 的粗提取液。所述热水浴的温度为8(TC — 10(rC，热水浴的时间为5-10min。(4) 运用活性炭吸附色素脱色的方法，可对粗提取液的色素进行脱色处理。 所述的脱色条件为以5 g/L的添加量加入粉末活性炭。温度为6(TC-9(TC。脱色 时间为5-20 min。(5) 采用向粗提取液中添加氢氧化钙和形成磷酸钙沉淀的固液界面吸附方 法来进行提取液的澄清除杂。除杂条件为先向菊芋提取液添加氢氧化钙至pH值 为10-12，再加磷酸将pH值调至8-10，澄清温度为40°C —6(TC 。(6) 提取液经过超滤膜分离，得到菊粉溶液。超滤操作压力为0.01—O.l MPa，超滤温度为20。C一4(TC。超滤膜标准分子量为1000-10000道尔顿。(7) 菊粉溶液经减压浓缩，喷雾干燥后得到高纯度菊粉。与现有技术相比，本发明具有以下优点(1) 本发明采用生物酶法技术辅助提取的方法，与传统的热水浸提相比，降 低了热水浴浸提的时间，由半小时降低到5 10min，降低了能耗。(2) 本发明独创性的在菊粉提取过程中，采用生物与物理方法相结合，通过 添加纤维素酶，果胶酶大大提髙菊粉提取效率。纤维素酶，果胶酶主要破坏植物 细胞壁中(3-l， 4糖苷键，a-l， 4糖苷键，使得植物细胞壁脆弱，胞内物质更易 释放，菊粉的提取率达到70%，而传统提取方法只有50%左右，此法大大提高 了菊粉的提取率。(3) 本发明采用生物酶法技术辅助提取的方法，整个提取过程易于操作，与 微波，超声波等高能耗的提取方法相比大大降低了能耗，成本低，更加环保。
具体实施方式
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明， 一般具有本领域普通技术人员 通常理解的含义。下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细地描述本发明。 应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范 围。一种生物酶法辅助提取菊粉的方法，具体步骤如下(1) 以菊芋为原料，首先将新鲜的菊芋清洗切片，进行热水烫漂热处理， 钝化菊芋中的多酚氧化酶后干燥，制成菊芋干片。热水烫漂温度为8(TC — 100'C。 热水烫漂时间为5—20 min。制成菊芋干片的干燥温度为40°C-75°C。干燥时间 为3-9h。热水烫漂温度可以是80。C、卯"C或者10(TC，烫漂时间可以是5min、 10min、 20min，干燥温度可以是40。C、 52°C、 75°C，干燥时间可以是3h、 6h、 9h。(2) 菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉。将菊芋干粉用缓冲液浸泡，并独创性 的向其中添加纤维素酶和果胶酶，以利于细胞破碎，使得胞内物质更容易到胞外。 所述的缓冲液使用pH值为4一5.5的HAc—NaAc缓冲液，缓冲液的量需完全 浸泡菊芋干粉。浸泡温度为40'C-55。C,浸泡时间为0.5-1.5h。纤维素酶和果胶酶 的添加量为0.1%wt-0.5%wt。纤维素酶和果胶酶的添加比例为质量比1: 1 3: 1。 浸泡温度可以是40'C、 50°C、 55°C，浸泡时间为0.5h、 lh、 1.5h。纤维素酶和果 胶酶的添加量为0.1^wt、 0.25%wt、 0.5Xwt等，纤维素酶和果胶酶的添加比例可以为1: 1、 2: 1、 3: 1。(3) 将处理后的溶液在热水浴中加热，以灭酶及进行热水浸提。得到菊粉 的粗提取液。所述热水浴的温度为80。C一10(TC，可以是80。C、 9(TC、 IO(TC， 热水浴的时间为5-10min，可以是5min、 8min、 10min。(4) 运用活性炭吸附色素脱色的方法，可对粗提取液的色素进行脱色处理。 所述的脱色条件为以5 g/L的添加量加入粉末活性炭。温度为6(TC-卯"C，可以 为60。C、 80°C、 90°C。脱色时间为5-20min,可以是5min、 12min、 20min。(5) 采用向粗提取液中添加氢氧化l丐和形成磷酸妈沉淀的固液界面吸附方 法来进行提取液的澄清除杂。除杂条件为先向菊芋提取液添加氢氧化钙至pH值 为10-12，再加磷酸将pH值调至8-10，澄清温度为40°C —60。C 。(6) 提取液经过超滤膜分离，得到菊粉溶液。超滤操作压力为O.Ol—O.l MPa，超滤温度为2(rC—4(TC。超滤膜标准分子量为1000-10000道尔顿。(7) 菊粉溶液经减压浓縮，喷雾干燥后得到高纯度菊粉。实施例1:以菊芋为原料，采用生物酶法技术辅助提取的步骤如下(1) 将新鲜的菊芋根茎清洗切片，切片厚度在0.5cm左右。在8(TC热水中进 行热水烫漂热处理10min，钝化菊芋中的多酚氧化酶后在5(TC下干燥4h，制成菊芋干片。(2) 菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉，粉碎粒度为60目。将菊芋干粉用pH值 为4.8的HAc—NaAc缓冲液浸泡，缓冲液的量完全浸泡菊芋干粉。浸泡温度为50'C,浸泡时间为0.5h。并向其中添加0.2%纤维素酶和果胶酶，添加比例关系为 1:1，以利于细胞破碎，使得胞内物质更容易到胞外。(3) 将处理后的溶液调整固液比为1:30，在IO(TC热水浴中加热5 min，以灭 酶及进行热水浸提。得到菊粉的粗提取液。(4) 以5 g/L的添加量向粗体液中加入粉末活性炭。在温度为80°C，脱色时间 为10min的条件下进行脱色。(5) 向菊芋提取液添加氢氧化钙至pH值为12，再加磷酸将pH值调至8，温 度控制在6(TC，进行澄清除杂。(6) 脱色除杂过的菊芋提取液先经过分子量10000道尔顿的超滤膜，以除去 大分子杂质。透过液再经过分子量1000道尔顿的超滤膜，以除去小分子杂质， 所得截留液为菊粉溶液。超滤的操作压力为0.05MPa，温度为25'C。(7) 菊粉溶液经减压浓缩，喷雾干燥后得到高纯度菊粉。 经过计算，此实施例菊粉提取率达到70%。实施例2:以菊芋为原料，采用生物酶法技术辅助提取的步骤如下(1) 将新鲜的菊芋根茎清洗切片，切片厚度在0.5cm左右。在8(TC热水中进 行热水烫漂热处理10min，钝化菊芋中的多酚氧化酶后在5(TC下干燥4h，制成 菊芋干片。(2) 菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉，粉碎粒度为60目。将菊芋干粉用pH值 为5.2的HAc—NaAc缓冲液浸泡，缓冲液的量完全浸泡菊芋干粉。浸泡温度为 45'C,浸泡时间为0.5h。并向其中添加0.1%纤维素酶和果胶酶，添加比例关系为 1:2，以利于细胞破碎，使得胞内物质更容易到胞外。(3) 将处理后的溶液调整固液比为1:30，在IOO'C热水浴中加热5 min，以灭 酶及进行热水浸提。得到菊粉的粗提取液。(4) 以5 g/L的添加量向粗体液中加入粉末活性炭。在温度为8(TC，脱色时间 为10 min的条件下进行脱色。(5) 向菊芋提取液添加氢氧化钙至pH值为12，再加磷酸将pH值调至8，温 度控制在6(TC，进行澄清除杂。(6) 脱色除杂过的菊芋提取液先经过分子量10000道尔顿的超滤膜，以除去 大分子杂质。透过液再经过分子量1000道尔顿的超滤膜，以除去小分子杂质， 所得截留液为菊粉溶液。超滤的操作压力为0.05MPa，温度为25'C。(7) 菊粉溶液经减压浓缩，喷雾干燥后得到高纯度菊粉。 经过计算，此实施例菊粉提取率为62%。实施例3:以菊芋为原料，采用生物酶法技术辅助提取的步骤如下(1) 将新鲜的菊芋根茎清洗切片，切片厚度在0.5cm左右。在80。C热水中进 行热水烫漂热处理10min，钝化菊芋中的多酚氧化酶后在50'C下干燥4h，制成 菊芋干片。(2) 菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉，粉碎粒度为60目。将菊芋干粉用pH值 为4的HAc—NaAc缓冲液浸泡，缓冲液的量完全浸泡菊芋干粉。浸泡温度为40°C， 浸泡时间为20 min。并向其中添加0.15%纤维素酶和果胶酶，添加比例关系为 1:3，以利于细胞破碎，使得胞内物质更容易到胞外。(3) 将处理后的溶液调整固液比为1:30，在10(TC热水浴中加热5 min，以灭 酶及进行热水浸提。得到菊粉的粗提取液。(4) 以5 g/L的添加量向粗体液中加入粉末活性炭。在温度为8(TC，脱色时间 为10min的条件下进行脱色。(5) 向菊芋提取液添加氢氧化钙至pH值为12，再加磷酸将pH值调至8，温 度控制在6(TC，进行澄清除杂。(6) 脱色除杂过的菊芋提取液先经过分子量10000道尔顿的超滤膜，以除去 大分子杂质。透过液再经过分子量1000道尔顿的超滤膜，以除去小分子杂质， 所得截留液为菊粉溶液。超滤的操作压力为0.05MPa，温度为25t:。(7) 菊粉溶液经减压浓縮，喷雾干燥后得到高纯度菊粉。 经过计算，此实施例菊粉提取率达为68%。实施例4:(传统提取方法)以菊芋为原料，采用传统提取方法步骤如下(1) 将新鲜的菊芋根茎清洗切片，切片厚度在0.5cm左右。在8(TC热水中进 行热水烫漂热处理10min，钝化菊芋中的多酚氧化酶后在5(TC下干燥4h，制成 菊芋干片。(2) 菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉，粉碎粒度为60目。将菊芋干粉浸泡于 8(TC的热水中50 min。固液比为1:30。得到菊粉的粗提取液。(3) 以5 g/L的添加量向粗体液中加入粉末活性炭。在温度为80'C，脱色时间 为10min的条件下进行脱色。(4) 向菊芋提取液添加氢氧化钙至pH值为12，再加磷酸将pH值调至8，温 度控制在6(TC，进行澄清除杂。(5) 脱色除杂过的菊芋提取液先经过分子量10000道尔顿的超滤膜，以除去 大分子杂质。透过液再经过分子量1000道尔顿的超滤膜，以除去小分子杂质， 所得截留液为菊粉溶液。超滤的操作压力为0.05MPa，温度为25。C。(6) 菊粉溶液经减压浓縮，喷雾干燥后得到高纯度菊粉。 经过计算，此实施例菊粉提取率达为52%。
权利要求
1、一种生物酶辅助提取菊粉的方法，使用热水浸提法对预处理过的菊芋干粉浸提得到菊粉粗提取液；脱色除杂，超滤膜对菊粉液进行纯化，最后减压浓缩、喷雾干燥得到菊粉，其特征在于，热水浸提前使用pH值为4～5.5的HAc-NaAc缓冲液浸泡菊芋干粉，其中添加0.1％～0.5％wt的纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶的添加比例为质量比1∶1～3∶1，浸泡温度为40℃～55℃，时间为0.5～1.5h。
2、 如权利要求1所述的生物酶辅助提取菊粉的方法，其特征在于，所述的 菊芋干粉的预处理的方法为将新鲜的菊芋清洗切片，8(TC — 100'C进行热水烫漂 5—20min，热处理后干燥，制成菊芋干片，菊芋干片经粉碎成为菊芋干粉。
3、 如权利要求1所述的生物酶辅助提取菊粉的方法，其特征在于，脱色除 杂的方法为以5 g/L的添加量加入粉末活性炭，温度为6(TC-9(TC，脱色时间为 5-20 min，然后向菊芋提取液中添加氢氧化钙至pH值为10-12，再加磷酸将pH 值调至8-10，控制温度为4(TC一6(TC，进行提取液的澄清除杂。
4、 如权利要求1所述的生物酶辅助提取菊粉的方法，其特征在于，所述的 超滤膜对菊粉进行纯化时，操作压力为0.01—0.1MPa，温度为20。C一4(TC，超 滤膜标准分子量为1000-10000道尔顿。
5、 如权利要求1所述的生物酶辅助提取菊粉的方法，其特征在于，所述的 热水浸提的温度为8(TC 100'C，时间为5 10min。
全文摘要
本发明公开了一种生物酶辅助提取菊粉的方法，使用热水浸提法对预处理过的菊芋干粉浸提得到菊粉粗提取液；脱色除杂，超滤膜对菊粉液进行纯化，最后减压浓缩、喷雾干燥得到菊粉，热水浸提前使用pH值为4～5.5的HAc-NaAc缓冲液浸泡菊芋干粉，其中添加0.1％～0.5％wt的纤维素酶和果胶酶，纤维素酶和果胶酶的添加比例为质量比1∶1～3∶1，浸泡温度为40℃～55℃，时间为0.5～1.5h。解决现有技术存在的提取率低，水浴浸提能耗高，浸提时间长的缺点，本发明提供了一种生物酶辅助提取菊粉的方法，具有提取率高，水浴浸提时间短的优点。
文档编号C12P19/14GK101402984SQ20081023436
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者娟 刘, 卓 王, 范淑峰 申请人:南京泛成生物化工有限公司