一种利用多级逆流-酶解耦合技术提取人参花多糖的方法与流程

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本发明涉及一种利用多级逆流-酶解耦合技术提取人参花多糖的方法，具体涉及一种以人参花为原料利用纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶中的一种或多种配合罐组式逆流提取工艺提取人参花多糖的方法，属于植物活性成分提取领域。


背景技术：

[0002]
人参花又名神草花，是五加科人参属植物人参的未开放的伞形花序。在花蕾时期采收，自然供晒而成。人参花全体质脆，易捻碎，有独特的香气，有苦潘味。每棵人参长至3年才开花，每年每颗人参只有一个花序，35公斤的人参，仅能釆收一斤的人参花，经人工采集、日晒、烘干而成，属人参之精华，是天然的补品，属世间珍贵药材，素有“绿色黄金”之称。本草纲目记载:人参花味道甘苦，性温和，适合阴虚火旺不宜用人参滋补者，人参花有特有的香气，饮用人参花茶可解渴，解毒，生津又不耗气，适合餐后热饮。它的营养成分是人参的 3.2倍，人参花含有被医学界誉称为“神奇元素”的锗元素，含量丰富，是灵芝的3倍、卢荟的55倍。具有极好的活性，抗氧化性。能帮助消除体内自由基、改善机体环境、使人体的新陈代谢更加旺盛、避免细胞老化、令人精力充沛、同时可增强机体免疫力、防治肿瘤。人参花其中的元素可使食用者气血旺盛，精力充沛，头脑益智，在提神、抗癌、调理胃肠功能、缓解更年期综合征等诸多方面的突出保健效果，现已经得到了世界许多权威机构的认定，被称之为“免疫保健的万能养生品”。
[0003]
人参花含有人参根中相似的成分，如人参皂苷、多糖、蛋白质、挥发油等多种活性成分。人参皂苷具有补气强身、延缓衰老等作用；人参花多糖具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、抗辐射、降血糖等多种生物活性，其中人参花多糖的提取是人参花资源化利用的关键所在。回流法是多糖传统提取方法，其具有提取时间较长、能耗高、溶剂消耗量大、得率低和多糖活性相对较低等缺点。近年来，闪式提取(he)、超声提取(ue)、微波提取(me)等方法广泛应用于植物多糖的提取，这些方法具有时间短、溶剂用量较小、提取得率高等特点，但不同的多糖提取方法不仅影响多糖的提取效率，而且影响多糖的结构和活性，从而影响人参花提取液的营养特性。此外，植物多糖提取过程中产生大量废水也直接制约着植物多糖产业的发展。因此，建立人参花高抗氧化性和低废水排放量的提取方法是本领域的最主要的技术弊端。


技术实现要素：

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为了克服现有技术中人参花多糖的提取效率低下，废水排放量高且能耗大的问题，本发明的目的在于提供一种以人参花为原料利用多级逆流-酶解耦合技术提取人参花多糖的方法。该方法中首次将多级逆流-酶解耦合技术应用于人参花多糖的制备方法中，采用酶解配合罐组式多级逆流提取工艺提取得到酶解提取液，然后通过超滤法得到超滤浓缩液，除去杂质，浓缩液经干燥即可得到人参花多糖，该制备方法的人参花多糖的收率高，杂质低，产品非常适合进一步加工保健食品、食品添加剂、饲料添加剂和功能型农业制品。
[0005]
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：本发明所述的一种以人参花为原料利用多级逆流-酶解耦合技术提取人参花多糖的方法，其包括人参花预处理、多级逆流-酶解耦合提取、纯化、喷雾干燥四个步骤，所述的具体步骤如下：1)预处理：将含水量30-50％的新鲜人参花(如含水量过低，可加入适量纯净水) 打浆至呈糊状，投入多级逆流罐组中进行多级逆流-酶解耦合提取；或者将干人参花粉碎至20目以下，加入6-10倍重量的纯净水，投入多级逆流罐组中进行多级逆流-酶解耦合提取；2)多级逆流-酶解耦合提取：设置3-5个浸泡提取罐连续逆流操作，在提取过程中，通过对提取水溶液的逆向转移实现提取相和提余相的逆向操作，将溶出的多糖及时移出，使各罐组之间形成多糖浓度梯度。逆向提取过程中保持罐内温度 40-60℃，ph 6.0-8.0，反应0.5-2h，添加纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、蛋白酶、淀粉酶中的一种或多种的组合，通过酶解提高多糖溶出率，最终提取液由第一级即投料罐中排出，提余相即提取后的残渣从最后一级即提取水的加入罐中排出，得到酶解提取液；3)纯化：将酶解提取液过滤或离心，将得到的滤液或离心液通过截留分子量为2000-3500da的超滤膜，并达到脱盐、脱蛋白的目的，得到超滤浓缩液；4)干燥：超滤浓缩液进一步浓缩至固形物达到25-35％，喷雾干燥，即可得到人参花寡糖。
[0006]
优选地，所述步骤2)中纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶的加入量为每公斤干人参花500个酶活力单位，所述纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶的最佳酶解条件为：提取罐内ph为6.0，酶解温度为50℃，保温时间为1小时。
[0007]
优选地，所述步骤2)中淀粉酶的加入量为每公斤干人参花450个酶活力单位，所述淀粉酶的最佳酶解条件为：提取罐内ph为7.0，酶解温度为55℃，保温时间为2小时。
[0008]
优选地，所述步骤2)中蛋白酶的加入量为每公斤干人参花200个酶活力单位，所述蛋白酶的最佳酶解条件为：提取罐内ph为8.0，酶解温度为45℃，保温时间为1小时。
[0009]
优选地，所述步骤3)中的过滤操作中滤布的目数为600-1000目；所述步骤3)中的离心操作中离心转速为3500转/分，离心时间为10min。
[0010]
进一步优选的，所述步骤2)中添加一定量的柚苷酶，加入量为每公斤干人参花200个酶活力单位。
[0011]
申请人根据上述条件的组合对本发明的制备方法进行了深入研究，申请人发现，本发明最优选的一个实施方式中，所述的具体步骤如下：1)预处理：将干人参花粉碎后过20目筛，投入多级逆流浸泡罐，加入6倍重量的水，进行多级逆流-酶解耦合提取；2)多级逆流-酶解耦合提取：设置3级逆流提取罐连续逆流操作，一级罐保持温度40℃，二级罐温度50℃，三级罐温度60℃，调节各罐ph为7.0，按每公斤干人参花200-500个酶活力单位加入纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶、柚苷酶，逆流提取1小时，升温至90℃以上，保温15分钟，灭酶活，最终提取液由第一级即投料罐中排出，残渣从三级罐即提取水的加入罐中排出，得到人参花多糖粗提液；3)纯化：将粗提液过滤或离心，将得到的滤液或离心液通过截留分子量为2500da 的超滤膜，达到脱盐、脱蛋白及其它杂质的目的，得到超滤浓缩液；
4)干燥：超浓缩液进一步浓缩至固形物达到30％，喷雾干燥，即可得到人参花多糖。
[0012]
本发明效果实施例显示，按照本发明制备的人参花多糖的提取效率高，用水量少，能耗低，且人参花多糖产品的纯度高。
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本发明还请求保护按照上述方法制备得到的人参花多糖。
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上述人参花多糖还可以进一步制备成保健食品、食品添加剂、饲料添加剂和功能型农业制品，用于保健食品、食品添加剂或饲料添加剂时可以显著增强机体的免疫力。
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本发明与现有技术相比技术优势在于：1)人参花多糖的收率高，从而大幅度降低生产成本。本发明效果实施例显示，按照本发明制备的人参花多糖的收率高，其收率在44％-81％之间，远高于现有技术所制备的人参花多糖，且本发明制备得到的人参花多糖的纯度高，不低于现有技术所获得的人参花多糖。
[0016]
2)生产过程中用水量低，减少了废水的排放，降低能耗。本发明效果实施例显示，按照本发明制备1kg人参花多糖，用水量在12-20kg之间，远低于现有技术制备人参花多糖的用水量。
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3)本发明人参花多糖还可以进一步制备成保健食品、食品添加剂、饲料添加剂和功能型农业制品，其营养含量高，用于保健食品、食品添加剂或饲料添加剂时可以显著增强机体的免疫力；4)本发明中采用多级逆流-酶解耦合技术提取人参花多糖，在人参花多糖提取常用纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶等酶制剂的基础上增加了柚苷酶，不仅改善了人参花多糖的口感，而且显著提升了人参花多糖的提取率。实验结果表明利用本发明多级逆流-酶解耦合技术提取人参花多糖，采用柚苷酶单一酶制剂时与直接水提差异极不明显。
具体实施方式
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实施例1：脱水的干人参花粉碎过20目筛，向3级逆流提取罐中分别投入50kg粉碎好的人参花粉，向一级罐中加入1t水，调节ph至7.5，加入75ku纤维素酶和30ku木瓜蛋白酶，一级罐升温至40℃，二级罐温度50℃，三级罐温度60℃，按照3级逆流提取的操作规程依次进行逆流酶解提取操作，提取1小时后，升温至95℃并保温15min，灭酶活。提取液由一级罐排出，板框过滤，得到780l滤液，加入500kg自来水稀释，并通过截留分子量2500da的纳滤膜，至浓缩液体积浓缩至500l，浓缩液再用三效浓缩器进一步浓缩至固形物30％，喷雾干燥，得到 77.01kg人参花多糖。
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实施例2-实施例10按照如表1所述参数制备人参花多糖，除下述参数不同外，实施例2-实施例10 制备方法同实施例1。
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表1实施例2-实施例10中主要参数
别测定按照本发明实施例1-实施例10所制备得到的人参花多糖的收率，人参花多糖纯度以及生产过程中的用水量。其测定结果如表2所示。人参花多糖的收率＝人参花多糖/干人参花
×
100％，或者人参花多糖/(新鲜人参花
×
(1-含水率))
×ꢀ
100％。人参花多糖纯度＝总糖含量/人参花多糖
×
100％。总糖的测定方法按照现有技术中所公开的苯酚硫酸法测定。用水量按生产1kg人参花多糖的用水量计。
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表2实施例1-实施例10制备人参花多糖的指标检测结果
由表2可以看出，按照本发明制备的人参花多糖的收率高，生产过程中用水量少，且产品的纯度高，其中以实施例9所述的方法的制备的产品的收率最高，为本发明的最佳实施例。
[0022]
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。