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        亞臨界水水解豆渣多糖工藝條件的研究

        2015-03-29 08:23:18韓業(yè)輝
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年35期
        關(guān)鍵詞:大豆工藝

        韓業(yè)輝

        (黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

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        亞臨界水水解豆渣多糖工藝條件的研究

        韓業(yè)輝

        (黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院,黑龍江齊齊哈爾 161006)

        [目的]考察亞臨界水提取豆渣中還原糖的最佳工藝條件。[方法] 利用亞臨界水對豆渣中的可溶性大豆多糖進行提取, 通過單因素和正交試驗優(yōu)化提取工藝條件。 [結(jié)果]試驗表明,豆渣多糖最佳提取條件為:亞臨界水溫度為140 ℃,液料比為30∶1 ml/g,提取時間為7 min,壓力為1.2 MPa,鹽酸提取量為6 ml,該條件下還原糖得率達到57.2%。 [結(jié)論] 與傳統(tǒng)提取方法相比, 亞臨界水提取法最大的優(yōu)點是提取時間明顯縮短,且多糖得率提高。一般在多糖酶活力測定時,DNS添加量為3 ml較適宜,且還原糖含量與吸光度之間的線性范圍較寬。

        亞臨界水;提??;豆渣;還原糖

        大豆是人類種植時間悠久,利用廣泛的農(nóng)作物之一,由于其富含多種營養(yǎng)成分,大豆的加工工業(yè)發(fā)展迅速。大豆加工工藝中主要的副產(chǎn)物是豆渣,隨著大豆加工量的增加,豆渣的產(chǎn)量也日趨增加[1-2]。利用酶技術(shù)、膜技術(shù)等現(xiàn)代科技手段對豆渣進行綜合利用與加工,使其營養(yǎng)成分得以全面開發(fā),解決廢棄豆渣所造成的環(huán)境污染,實現(xiàn)廢物的循環(huán)利用,已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點和趨勢[3]。

        多糖水解的方法主要有:微波水解多糖、酸性離子液多糖水解、超聲輔助水解多糖、金屬離子助催化稀酸水解多糖[4]。筆者利用亞臨界水對豆渣中的可溶性大豆多糖進行提取,優(yōu)化豆渣中還原糖的提取工藝。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        原料:豆渣為黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食堂饋贈,70 ℃烘干至恒重后用高速萬能粉碎機粉碎過40目篩備用。主要試劑:葡萄糖、3, 5-二硝基水楊酸、丙三醇、苯酚、濃硫酸,均為分析純。主要儀器:METTLER TOLEDO AG135型電子天平, FW型高速萬能粉碎機,高壓磁力攪拌反應(yīng)釜,恒溫水浴鍋,TU-1901雙光束紫外可見分光光度計。

        1.2 方法

        還原糖測定采用3,5-二硝基水楊酸法[5]。利用豆渣水解制備還原糖的工藝流程如下:原料豆渣→烘干→粉碎→脫脂→亞臨界水提取→抽濾→冷卻后定容測定還原糖含量。

        具體操作過程:取一定質(zhì)量的豆渣樣品,烘干、粉碎、脫脂后加入一定體積的蒸餾水,及少量鹽酸,在一定的亞臨界水提取溫度下提取一定時間。按下式計算還原糖得率:

        還原糖得率=(C×V)/m

        式中,C為提取液還原糖質(zhì)量濃度(mg/ml);V1為提取液體積(ml);M為原料質(zhì)量(g)。

        還原糖測定方法:取上清液,按照Miller的方法,使用DNS試劑,通過測定540 nm波長下的光吸收值來確定還原糖的含量,并以葡萄糖為標準來表示。另外,也可用Somogyi方法來測定還原糖的生成量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗2.1.1

        亞臨界水提取時間的選擇。在液料比35∶1 ml/g,亞臨界水提取溫度120 ℃條件下,提取時間對還原糖得率的影響如圖1所示。

        由圖1可以看出,隨提取時間的延長,還原糖得率增加趨勢明顯,9 min后還原糖得率增加趨勢逐漸趨于平緩。綜合考慮選定亞臨界水提取時間為9 min。

        2.1.2 液料比的選擇。在亞臨界水提取溫度120 ℃,提取時間9 min條件下,液料比對還原糖得率的影響如圖2所示。由圖2可以看出,液料比在15∶1~25∶1 ml/g,還原糖得率增長較快,超過25∶1 ml/g后繼續(xù)提高液料比,還原糖得率變化趨于平緩。對液料比的選擇,若加水太少,還原糖提取不徹底;加水太多,降低了提取的還原糖濃度,試驗初步選定液料比為25∶1 ml/g。

        2.1.3 亞臨界水提取溫度的選擇。在液料比25∶1 ml/g,提取時間9 min條件下,提取溫度對還原糖得率的影響如圖3所示。由圖3可以看出,還原糖得率隨著亞臨界水提取溫度的升高逐漸升高,在100~140 ℃范圍內(nèi)升高趨勢明顯, 140 ℃之后隨溫度升高還原糖得率有下降趨勢。這是因為過高的提取溫度可能會破壞還原糖焦糖化,影響其生物活性,從提取物得率及節(jié)能等方面綜合考慮,選取溫度140 ℃[6]。

        2.1.4 亞臨界水壓力的選擇。如圖4可以看出,還原糖得率隨著壓力的升高組建升高,在0.2~1.4 MPa范圍內(nèi)升高趨勢明顯,在1.4 MPa之后隨溫度的升高還原糖得率有下降趨勢。這是因為過高的提取溫度可能會使還原糖分解,有一部分發(fā)生美拉德反應(yīng)。從提取物得率及節(jié)能等方面綜合考慮,選取壓力1.4 MPa。

        2.1.5 亞臨界水鹽酸含量的選擇。在總量140 ml,原料4 g的條件下,鹽酸添加量對還原糖得率的影響如圖5所示。如圖5可以看出,還原糖得率隨著鹽酸量的升高逐漸升高,在2~5 ml范圍內(nèi)升高趨勢明顯,5 ml之后又有降低趨勢。這是因為過高的提取鹽酸量可能會破壞還原糖的結(jié)構(gòu),影響其生物活性,從提取物得率及對反應(yīng)釜的腐蝕作用等方面綜合考慮,選取鹽酸5 ml。

        2.2 正交試驗

        根據(jù)單因素試驗結(jié)果,選取亞臨界水提取溫度、液料比和提取時間、壓力、鹽酸提取量5個因素,做 L16(45)正交試驗,以確定亞臨界水提取豆渣中還原糖的最佳工藝條件,因素水平見表1,正交試驗結(jié)果見表2。

        表1 正交試驗因素水平

        表2 L16(45)正交試驗結(jié)果分析

        從表2極差分析結(jié)果得出,影響還原糖提取得率的因素主次順序為E>A>B>D>C,即鹽酸添加量對還原糖得率的影響作用最大,提取溫度影響作用次之,提取時間影響不明顯。最佳組合為A2B3C1D2E4,即亞臨界水提取溫度140 ℃,液料比30∶1 ml/g,提取時間7 min,壓力1.2 MPa,鹽酸含量6 ml。

        3 結(jié)論

        通過該試驗可以看出,隨著DNS添加量的增加,顯色液的吸光度變化不大,但有逐漸增加的趨勢。這可能是由于DNS添加量的增多使其吸光度增大的緣故。DNS添加量主要與待測液的還原糖含量有關(guān)[7]。一般在多糖酶活力測定時,DNS添加量為3 ml較適宜,且還原糖含量與吸光度之間的線性范圍較寬。與傳統(tǒng)熱水提取法相比,亞臨界水提取法最大的優(yōu)點是提取時間明顯縮短,且還原糖得率提高,通過對亞臨界水提取豆渣中還原糖的單因素試驗和正交試驗的研究,確定提取的最佳工藝參數(shù)為:亞臨界水提取溫度140 ℃,液料比30∶1 ml/g,提取時間7 min,壓力1.2 MPa,鹽酸提取量6 ml。此時還原糖得率為57.2%。

        [1] 趙健,趙國華.亞臨界水萃取技術(shù)及其在食品方面的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技,2009,30(4): 364-367.

        [2] 蘇浩.豆渣中水溶性大豆多糖提取、結(jié)構(gòu)鑒定及物性學(xué)研究[J].烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2009:35-37.

        [3] 盛國華.亞臨界水提取技術(shù)在有效利用食品副產(chǎn)物中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑, 2009,12(2): 127-129.

        [4] 伍軍,艾啟俊,于同泉,等.大豆黃漿水處理過程中超濾膜的選擇[J].北京.農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2003,12(3):56-59.

        [5] 婁冠群. 亞臨界水提取豆渣中可溶性大豆多糖工藝研究[J].大豆科學(xué),2010,6(1):23-25.

        [6] 郭娟,丘泰球,楊日福,等.亞臨界水萃取技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的研究進展[J]. 現(xiàn)化工,2007,27(12):19-24.

        [7] 張佳.豆渣可溶性多糖提取與純化新工藝[D].北京:北京化工大學(xué), 2007:15-18.

        Study on Process Conditions of Polysaccharide in Subcritical Water Hydrolysis of Soybean Residue

        HAN Ye-hui

        (Qiqihaer Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Qiqihaer, Heilongjiang 161006)

        [Objective] The optimum conditions of extracting soybean soluble polysaccharide with sub-criticalwater from soybean dregs were studied. [Method] Soybean soluble polysaccharide was extracted from soybean dregs by using sub-criticalwater, the technique conditions were optimized through single-factor test and orthogonal test. [Result] The results showed that the optimum conditions were as follows: temperature 140 ℃, ratio ofwater volume to stuffmass 30∶1 ml/g, extraction time 7 min, pressure 1.2 MPa, hydrochloric acid 6 ml, under the above conditions, the yield of soybean soluble polysaccharide was 57.2%. [Conclusion] Compared with traditional extraction method, the sub-criticalwater extraction could shorten the extraction time and improve the yield of soybean soluble polysaccharide. General in the polysaccharide enzymes activity assay, DNS additives for 3 ml is suitable, and reducing sugar and absorbency wide between the linear.

        Sub-criticalwater; Extraction; Soybean dregs; Reducing sugar

        韓業(yè)輝(1982- ),男,黑龍江牡丹江人,助理研究員,碩士,從事育種研究。

        2015-11-13

        S 565.1

        A

        0517-6611(2015)35-151-02

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