一种芡果皮中多糖的分离纯化方法及其产品与流程

本发明涉及食品领域，具体涉及一种芡果皮中多糖的分离纯化方法及其产品。

背景技术：

芡实是一种水生植物芡的成熟种仁，俗称“鸡头米”，是我国传统中药材之一，也是我国卫生部首批颁布的“药食兼用”材料之一。芡实具有多种保健功能，如“芡能止渴益肾，治小便不禁、遗精、白浊、带下”（《本草纲目》）、芡实具有“补脾、利湿、固肾”功效（《本草求真》）。芡实植株硕大，其主要食用部分是芡实种仁，种仁包被在果实中。其果实分有刺（北芡，野生种）和无刺（南芡或苏芡）两种类型，每个果实中一般包含数十个至数百个芡实种子。其中苏芡果实很大，在采取种子后，会产生大量的果皮及其内部海绵质隔膜等副产物。在芡实产区，这些副产物一般被废弃，未开发利用。

目前，对芡实资源的加工利用还仅局限于芡实种仁。每年国内芡实种仁产量大约8-10万吨，其中10%-15%用做中药材，其余用于滋补食材。相对于对芡实种仁，包括芡实种壳、嫩茎、果皮等副产物的产量远高于芡种仁。但这部分资源目前基本都没有被利用，比如芡果皮，其产量是芡种仁数量的2-3倍，本科研团队前期的研究发现，芡实果皮中含有丰富的多糖。该多糖是一种非淀粉多糖，水溶性极高，显示多种功能特性，极具开发利用潜力。

截止2016年7月9日，从中国科技期刊数据库（CNKI）中共检索到有关芡实多糖的文献共16篇（表1），表1中的文献中的芡实多糖均无一例外是从芡实米中提取的，涉及非淀粉多糖或淀粉多糖，且提取方法大多为水提醇沉的方法。芡果皮是芡实生产中的主要副产物，目前尚未利用。

表1 从CNKI数据库中搜集的芡实多糖相关文献

。

技术实现要素：

解决的技术问题：本发明目的在于提高芡实资源综合利用率，提供一种水提取结合膜过滤的芡果皮多糖分离纯化方法，并对该多糖的功能性质做进一步分析，开发一种新的芡果皮多糖产品，该多糖产品具有极高的吸水性（51.30 g/g）、吸油性（1.14 g/g）以及总还原力（图1）。样品提取率在4%以上，是表1对比文件8中（0.62 mg/g）的近100倍。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种芡果皮中多糖的分离纯化方法，其制备工艺包括：芡实果皮的清理、加水匀浆、渣液逐级压滤分离、膜过滤、冷冻干燥等5个工艺环节。

具体步骤如下：

（1）芡实果皮的清理：选择新鲜、无腐烂、无病虫害的芡实果皮，先是人工清理去除芡果皮中的固体杂质，再用干净的水，清洗去除芡果皮上的泥沙；

（2）加水匀浆：取清理干净的芡果皮，放入匀浆机内，加入芡果皮质量10-20倍量的水（g/mL），匀浆；

（3）渣液逐级压滤分离：将（2）步中所得匀浆液，逐级去除残渣，收集最终滤液，此为芡果皮多糖提取液；

（4）膜过滤：选择截留分子量在3000Da以上的超滤膜过滤（3）中所收集的滤液，取膜上截留部分，即可得到芡果皮多糖浓缩液；

（5）冷冻干燥：将（4）中所得芡果皮多糖浓缩液冷冻干燥即可得到芡果皮多糖产品，该产品中多糖纯度在90%以上，呈乳白色粉末状，无异味。

作为优选的是，步骤（2）中采用Y18型高速匀浆机间歇、多次匀浆处理，每次处理1-2min（15000r/min），间歇1-2min，连续匀浆处理3-4次。

作为优选的是，步骤（3）中所述逐级压滤分离是将匀浆液依次通过100目~500目滤布压滤分离。例如可以使依次采用100目、200目、300目、500目滤布压滤。

作为优选的是，步骤（4）选择截留分子量在3000Da以上的超滤膜，叶轮转速600-800 r/min，操作压力0.06-1.0Mpa。

通过“加水匀浆、渣液逐级压滤分离”可以得到芡果皮中的多糖提取液；经过“膜过滤”环节，可得到芡果皮多糖纯化液，并将多糖浓度提高2-4倍，提高多糖提取效率，节约成本。

采用上述工艺，可以从新鲜芡果皮中提取出多糖产品，该产品中多糖纯度在90%以上，呈乳白色粉末状，无异味。样品得率在4%以上。所得多糖样品经凝胶柱色谱分析，该多糖平均分子量在3700-12500，结构单元以半乳糖和葡萄糖为主。

本发明提取得到的芡实多糖与表1中列举的这些文献存在以下区别：（1）来源不同，表1中的文献中的芡实多糖均无一例外地市从芡实米中提取的，涉及非淀粉多糖或淀粉多糖。而本发明中所说芡实多糖是从芡果实的果皮中提取的，果皮是芡实生产中的主要副产物，目前尚未利用。（2）特性不同，表1中文献所提芡实多糖的提取率很低，只有0.62 mg/g（赵翾等），且对比材料中没有关于芡实多糖的吸水性、吸油性数据，只有抗氧化性质和抗疲劳等特性。本专利所提取芡实多糖的提取率在4%以上（相当于40mg/g以上），远高于对比材料，此外，本专利所得芡实多糖具有极高的吸水性（51.30 g/g）、吸油性（1.14 g/g）以及较强的抗氧化特性（0.4mg/ml时在700nm波长下的吸光值为1.2）（图1），远高于表1中对比材料10（李湘利等）中的总还原力（0.4mg/ml时的吸光值约为0.2）。（3）提取方法不同。本专利芡实多糖采用水提取结合膜过滤方法，而表1中对比材料大多采用水提醇沉的方法。

因此，本专利方法提取所得芡果皮多糖完全不同于表1 中所有芡实多糖，是一种新型的多糖。

有益效果：

本发明从芡实生产加工中大量废弃的芡果皮中经清洗、匀浆、渣液逐级压滤分离、膜过滤和冷冻干燥等工艺提取一种新型芡果皮多糖，样品得率在4%-12%。该工艺流程简单、完善、易于产业化加工。

所得芡果皮多糖纯度在90%以上，呈乳白色粉末状，无异味。经凝胶柱色谱分析，该多糖平均分子量在3700-12500，结构单元以半乳糖和葡萄糖为主。体外抗氧化性质分析结果显示，该多糖具有很强的体外抗氧化活性（图1，采用铁氰化钾比色法，波长700nm）和极高的吸水性（51.30 g/g，吸附离心法）、吸油性（1.14 g/g，吸附离心法），其他的功能性质分析还有待深入研究。

附图说明

图1为本发明芡果皮多糖总还原力；

图2为本发明芡果皮多糖分离纯化流程图。

具体实施方式

以下实施例是为了更好的解释本发明工艺，并不作为对本发明工艺的限制。

超滤膜

实施例1

一种芡果皮中多糖的分离纯化方法，包括如下步骤：

（1）芡实果皮的清理：选择新鲜、无腐烂、无病虫害的芡实果皮，先是人工清理去除芡果皮中的固体杂质，再用干净的水，清洗去除芡果皮上的泥沙；

（2）加水匀浆：取500 g清理干净的芡果皮，放入匀浆机（Y18型，上海翼悾）内，加5 L去离子水，匀浆1min（15000 r/min），间歇1 min，连续匀浆处理3次；

（3）渣液逐级压滤分离：将（2）步中所得匀浆液，依次采用100目、200目、300目、500目滤布压滤（压力），逐级去除残渣，收集最终滤液，此为芡果皮多糖提取液；

（4）膜过滤：选择截留分子量在5000 Da超滤膜过滤（3）中所收集的滤液，取膜上截留部分（叶轮转速600 r/min，操作压力0.08 Mpa），即可得到芡果皮多糖浓缩液1.2 L；

（5）冷冻干燥：将（4）中所得1.2 L芡果皮多糖浓缩液冷冻干燥（-55℃，32 h）即可得到芡果皮多糖产品25.8 g，提取率5.16%，该产品中多糖纯度在91.21%，呈乳白色粉末状，无异味。

对所得的芡果皮多糖进行分析，多糖样品经凝胶柱色谱分析，该多糖平均分子量在6800-9680之间，采用酸水解结合高效液相色谱（HPLC）分析其结构单元以半乳糖和葡萄糖为主。采用铁氰化钾比色法测定其总还原力为1.24（0.4 mg/ml，波长700 nm），具有极高的吸水性（52.32 g/g）和吸油性（1.18 g/g）。

实施例2

一种芡果皮中多糖的分离纯化方法，包括如下步骤：

（1）芡实果皮的清理：选择新鲜、无腐烂、无病虫害的芡实果皮，先是人工清理去除芡果皮中的固体杂质，再用干净的水，清洗去除芡果皮上的泥沙；

（2）加水匀浆：取1000 g清理干净的芡果皮，放入匀浆机（Y18型，上海翼悾）内，加12 L去离子水，匀浆1min（15000 r/min），间歇1 min，连续匀浆处理3次；

（3）渣液逐级压滤分离：将（2）步中所得匀浆液，依次采用100目、200目、300目、500目滤布压滤（压力），逐级去除残渣，收集最终滤液，此为芡果皮多糖提取液；

（4）膜过滤：选择截留分子量在8000 Da超滤膜过滤（3）中所收集的滤液，取膜上截留部分（叶轮转速800 r/min，操作压力0.1 Mpa），即可得到芡果皮多糖浓缩液2.5 L；

（5）冷冻干燥：将（4）中所得2.5 L芡果皮多糖浓缩液冷冻干燥（-55℃，40 h）即可得到芡果皮多糖产品48.72 g，提取率4.87%，该产品中多糖纯度在93.63%，呈乳白色粉末状，无异味。

对所得的芡果皮多糖进行分析，多糖样品经凝胶柱色谱分析，该多糖平均分子量在7800-1030之间，采用酸水解结合高效液相色谱（HPLC）分析其结构单元以半乳糖和葡萄糖为主。采用铁氰化钾比色法测定其总还原力为1.54（0.4mg/ml，波长700nm），具有极高的吸水性（58.14 g/g）和吸油性（1.72 g/g）。