一种基于发芽菜籽酶法高效降解菜粕中芥子碱的方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于发芽菜籽酶法高效降解菜粕中芥子碱的方法。包括如下步骤：(1)菜籽发芽：将具有发芽活力的油菜籽于恒温恒湿箱中发芽，发芽期间根据需要加水，使菜籽保持湿润状态；(2)粗酶液提取：终止油菜芽发芽，然后进行粉碎，用磷酸钠缓冲溶液搅拌萃取，离心分离后取上清液即粗酶液；(3)酶解：在菜粕中加入磷酸钠缓冲溶液，再加入粗酶液，充分振荡进行酶解反应。其用于菜粕中芥子碱的降解，具有降解效率高、专一性强、绿色环保(整个过程不涉及有机溶剂)、不破坏菜粕营养品质等特点。
【专利说明】
一种基于发芽菜籽酶法高效降解菜粕中芥子碱的方法
技术领域
[0001]本发明涉及食品化学与菜柏综合利用技术领域，具体涉及一种利用发芽菜籽产生的酶降解菜柏中芥子碱的方法。【背景技术】
[0002]油菜籽富含多酚，脱脂后菜籽饼柏(简称菜柏)中含3%左右，约是豆柏的30倍。菜籽多酚分为酚酸和单宁，酚酸又包括游离酚酸和酯化酚酸，其中游离酚酸占总酚的9-16%， 芥子酸(Sinapic acid)是最主要的游离酸酸；芥子碱(Sinapine)是芥子酸的胆碱酯，是油菜籽中最主要的酯化酚酸，约占总酚的80%，在菜籽中的含量约为0.4-1.0%。经压榨和浸出制油后，绝大部分多酚都残留在菜柏中。芥子碱具有苦味而影响动物采食量，使鸡蛋具有鱼腥味，同时易与蛋白质和酶结合而影响蛋白质的消化吸收率，因此芥子碱是菜柏中最主要的抗营养因子之一。降低菜柏中的芥子碱含量对于提高菜柏的饲用品质和利用价值具有重要意义。
[0003]早期的研究者大多采用化学法如溶剂提取法来降低菜柏中芥子碱的含量，存在溶剂消耗大、三废排放严重、溶剂回收困难等问题。后来的研究表明，多酚氧化酶、单宁酸酶、 酪氨酸酶、阿魏酸酯酶、￠-葡萄糖苷酶、漆酶、酯酶等能破坏芥子碱的酯基结构从而有效降解芥子碱。米谷蛋白曲霉菌中提取的单宁酸酶，能将芥子碱水解为芥子酸和胆碱，但反应时间较长。蘑菇中提取的酪氨酸酶，是一种一元酚氧化酶，能在较高温度和pH范围内水解芥子碱，并能将芥子酸继续分解成苯醌或者其他衍生物，在反应过程中发现有色物质的产生;在 30-40°C、pH6.0条件下，芥子碱在60min后含量降低了80%。阿魏酸酯酶能够在50-60°(:、 PH4-6范围内水解芥子碱，但不能分解芥子酸。白腐真菌发酵所产的多酚氧化酶可以在水溶液中酶解98%以上的芥子碱和芥子酸。但还未见将菜籽进行发芽处理使之高效产酶并降解菜柏芥子碱的文献和专利。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，具有降解效率高、专一性强、绿色环保(整个过程不涉及有机溶剂)、不破坏菜柏营养品质等特点。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]—种基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，包括如下步骤:
[0007](1)菜籽发芽:将具有发芽活力的油菜籽于恒温恒湿箱中发芽，发芽期间根据需要加水，使菜籽保持湿润状态；
[0008](2)粗酶液提取:终止油菜芽发芽，然后进行粉碎，用磷酸钠缓冲溶液搅拌萃取，离心分离后取上清液即粗酶液；
[0009](3)酶解:在菜柏中加入磷酸钠缓冲溶液，再加入粗酶液，充分振荡进行酶解反应。
[0010]根据上述方案，所述步骤(1)中，发芽温度为30±2°c，发芽时间为4?5天。
[0011]根据上述方案，所述步骤(2)中，油菜芽与磷酸钠缓冲溶液的质量体积比为1(g):2 ?10(mL)〇
[0012]根据上述方案，所述步骤(2)中，将油菜芽置于_25°C?_15°C，使其终止发芽。[〇〇13]根据上述方案，所述步骤(2)中，磷酸钠缓冲溶液的浓度为5?15mM，pH值为6.5? 7.5。[〇〇14]根据上述方案，所述步骤(2)中，搅拌是机械搅拌或磁力搅拌，搅拌速度为150? 300rmp〇[0〇15]根据上述方案，所述步骤⑵中，萃取时间为10?30min。
[0016] 根据上述方案，所述步骤(2)中，离心转速为10000?15000rmp。[〇〇17]根据上述方案，所述步骤(3)中，粗酶液与菜柏的体积质量比为1:0.5?1.25(ml/g)〇
[0018]根据上述方案，所述步骤(3)中，磷酸钠缓冲溶液的浓度为5?15mM，pH值为6.5? 7.5;菜柏质量与磷酸钠缓冲溶液和酶溶液的总体积的比为1:3?8(g/mL)。[〇〇19] 根据上述方案，所述步骤(3)中，酶解温度为30?50°C，酶解时间为1?20h。
[0020]根据上述方案，上述方法包括:在酶解反应完成后，经固液分离得到菜柏残渣;然后低温干燥除去体系中水分，得到芥子碱含量显著降低的菜柏。
[0021]根据上述方案，固液分离的方法可以是离心，也可以是过滤，离心转速范围为8000 ?15000rmp〇[〇〇22]根据上述方案，干燥温度为45?65°C，干燥时间为2?3h。
[0023]本发明采用高效液相色谱法检测菜柏中芥子碱和芥子酸含量。[〇〇24]本发明的有益效果是:[〇〇25](1)本发明整体工艺简捷，操作简单，易实现。
[0026] (2)本发明提供的方法利用发芽菜籽产生的酶降解菜柏中芥子碱，即基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中的芥子碱，具有条件温和、效率高和专一性强的优势。
[0027] (3)本发明采用低温干燥的方法脱除菜柏中水分，具有成本低、对菜柏营养品质破坏小的优势。【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0029]实例 1:
[0030]—种基于发芽菜籽的酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，包括如下步骤:[0031 ] (1)菜籽发芽:取发芽盒5个，先铺4层卫生纸于底部，上面再铺一层砂布，洒水润湿。称取3g油菜籽，均匀分散在砂布上，洒水使油菜籽表明看起来处于湿润状态。将恒温恒湿箱设置温度为30°C，将发芽盒放入恒温恒湿箱，每天观察菜籽是否处于湿润状态，根据情况适当加水。发芽4天后将油菜芽取下置于_20°C冰箱，终止发芽。[〇〇32] (2)粗酶液提取:将油菜芽粉碎，称取10g置于锥形瓶中，加入50mL浓度为10mM、pH 值为7.0的磷酸钠缓冲溶液，混合均匀后置于磁力搅拌器上，设置转速250rmp，萃取20min。 之后在转速为12000rmp条件下离心分离得到上清液，即粗酶液。[〇〇33] (3)酶解:称取5g菜柏于锥形瓶中，分别加入20mL浓度为10mM、pH值为7.0的磷酸钠缓冲溶液和lOmL粗酶液，充分搅拌使体系混合均匀。将锥形瓶置于水浴摇床，设置温度为40 °C、振荡速率为200rmp，进行酶解反应，16h后终止酶解反应。[〇〇34](4)分离:取出锥形瓶冷却至室温，离心分离溶液与菜柏，离心机转速为8000rmp，得到菜柏残渣。[〇〇35](5)干燥:将菜柏残渣置于烘箱中，设置温度为60°C，干燥2.5h后取出冷却至室温。[〇〇36]经高效液相色谱检测，酶解和离心干燥后菜柏中芥子碱含量由酶解前的7.00mg/g 降低至未检出，芥子酸含量由〇.58mg/g增加至.41mg/g，说明芥子碱全部酶解，并转化成芥子酸。
[0037]实例2:
[0038]—种基于发芽菜籽的酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，包括如下步骤:[〇〇39](1)菜籽发芽:同实施例1。[〇〇4〇] (2)粗酶液提取:将油菜芽粉碎，称取10g置于锥形瓶中，加入80mL浓度为8mM、pH值为6.5的磷酸钠缓冲溶液，混合均勾后置于磁力搅拌器上，设置转速30〇1~11^1，萃取251]1；[11。之后在转速为15000rmp条件下离心分离得到上清液，即粗酶液。[〇〇411 (3)酶解:称取5(^菜柏于锥形瓶中，分别加入15〇1^浓度为1〇11^、？11值为6.5的磷酸钠缓冲溶液和50mL粗酶液，充分搅拌使体系混合均匀。将锥形瓶置于水浴摇床，设置温度为 45 °C、振荡速率为250rmp，进行酶解反应，8h后终止酶解反应。
[0042](4)分离:取出锥形瓶冷却至室温，过滤分离溶液与菜柏，得到菜柏残渣。[〇〇43](5)干燥:将菜柏残渣置于烘箱中，设置温度为55°C，干燥3h后取出冷却至室温。
[0044]经高效液相色谱检测，酶解和离心干燥后菜柏中芥子碱含量由酶解前的13.04mg/ g降低至2.85mg/g，芥子酸含量由1.09mg/g增加至6.33mg/g，说明大部分芥子碱酶解，并转化成芥子酸。
[0045]实例3:
[0046]—种基于发芽菜籽的酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，包括如下步骤:[〇〇47](1)菜籽发芽:同实施例1。只是发芽温度28°C，发芽时间5天。[〇〇48](2)粗酶液提取:将油菜芽粉碎，称取5g置于锥形瓶中，加入20mL浓度为15mM、pH值为7.5的磷酸钠缓冲溶液，混合均匀后置于磁力搅拌器上，设置转速30(^1^，萃取2〇1^11。之后在转速为l〇〇〇〇rmp条件下离心分离得到上清液，即粗酶液。[〇〇49] (3)酶解:称取1(^菜柏于锥形瓶中，分别加入3〇1^浓度为1211^、？田直为7.5的磷酸钠缓冲溶液和8mL粗酶液，充分搅拌使体系混合均匀。将锥形瓶置于水浴摇床，设置温度为 35 °C、振荡速率为300rmp，进行酶解反应，1 Oh后终止酶解反应。
[0050](4)分离:取出锥形瓶冷却至室温，离心分离溶液与菜柏，离心机转速为8000rmp， 得到菜柏残渣。
[0051](5)干燥:将菜柏残渣置于烘箱中，设置温度为60°C，干燥2h后取出冷却至室温。 [〇〇52]经高效液相色谱检测，酶解和离心干燥后菜柏中芥子碱含量由酶解前的9.65mg/g 降低至0.48mg/g，芥子酸含量由0.47mg/g增加至4.58mg/g，说明芥子碱几乎全部酶解，并转化成芥子酸。[〇〇53]以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解:可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
【主权项】
1.一种基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在于:包括如下步骤:(1)菜籽发芽:将具有发芽活力的油菜籽于恒温恒湿箱中发芽，发芽期间根据需要加 水，使菜籽保持湿润状态；(2)粗酶液提取:终止油菜芽发芽，然后进行粉碎，用磷酸钠缓冲溶液搅拌萃取，离心分 离后取上清液即粗酶液；(3)酶解:在菜柏中加入磷酸钠缓冲溶液，再加入粗酶液，充分振荡进行酶解反应。2.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(1)中，发芽温度为30±2°C，发芽时间为4?5天。3.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(2)中，油菜芽与磷酸钠缓冲溶液的质量体积比为1:2?10(g/mL);磷酸钠缓冲 溶液的浓度为5?15mM，pH值为6.5?7.5。4.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(2)中，将油菜芽置于_25°C?_15°C，使其终止发芽。5.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(2)中，搅拌是机械搅拌或磁力搅拌，搅拌速度为150?300rmp ;离心转速为 10000?15000rmp〇6.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(2)中，萃取时间为10?30min。7.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(3)中，粗酶液与菜柏的体积质量比为l:0.5?1.25(ml/g)。8.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(3)中，磷酸钠缓冲溶液的浓度为5?15mM;pH值为6.5?7.5;菜柏质量与磷酸 钠缓冲溶液和酶溶液的总体积的比为1:3?8(g/mL)。9.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:所述步骤(3)中，酶解温度为30?50°C，酶解时间为1?20h。10.根据权利要求1所述的基于发芽菜籽酶法高效降解菜柏中芥子碱的方法，其特征在 于:上述方法还包括:在酶解反应完成后，经固液分离得到菜柏残渣;然后低温干燥除去体 系中水分，得到芥子碱含量显著降低的菜柏。
【文档编号】A23K10/37GK105961840SQ201610366829
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】郑畅, 杨湄, 周琦, 黄凤洪, 李文林, 张苗, 刘昌盛, 万楚筠
【申请人】中国农业科学院油料作物研究所