一种紫青稞麸皮功能成分的梯次提取方法

技术领域

本发明属于青稞麸皮开发技术领域，具体涉及到一种紫青稞麸皮功能成分的梯次提取方法。

背景技术

青稞是禾本科、大麦属一年生草本植物，三秆直立，光滑，高可达100厘米，叶鞘光滑，两侧具两叶耳，互相抱茎；叶舌膜质，叶片微粗糙。穗状花序成熟后黄褐色或为紫褐色，小穗颖线状披针形，被短毛，先端渐尖呈芒状，外稃先端延伸，两侧具细刺毛。颖果成熟时易于脱出俘体。在中国西北、西南各省常栽培，适宜生长在高原清凉气候，耐寒性强，生长期短，高产早熟，适应性广。

青稞是中国藏区居民主要食粮、燃料和牲畜饲料，而且也是啤酒、医药和保健品生产的原料。

尽管青稞营养和保健功能已得到公认，但由于青稞麸皮含有大量β-葡聚糖、纤维等，它们对蛋白质有较强束缚作用，青稞蛋白难以分离提取，普通溶剂无法使这些蛋白溶解出来；而且青稞中含有脂肪，易氧化酸败，更增加蛋白质提取难度。现有工艺中，国内外关注最多的是碱法提取及酶法提取，但这些方法都较为复杂，而且单一产品附加值低，麸皮没有得到充分开发利用，不适合工业化大生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫青稞麸皮功能成分的梯次提取方法，可以使原料充分利用，同时提取出5种难以提取的成分，使紫青稞麸皮得到充分利用，适合工业化大规模生产。

为达上述目的，本发明提供了一种紫青稞麸皮功能成分的梯次提取方法，包括以下步骤：

(1)脱脂预处理

将紫青稞麸皮溶解于溶剂中，超声过滤后，制得脱脂紫青稞麸皮；

(2)提取花青素

称取脱脂紫青稞麸皮溶解于混合溶液中，超声提取并过滤，收集滤液并浓缩，将浓缩液洗脱后，收集洗脱液并浓缩干燥，提出花青素；

(3)提取麸皮蛋白

将步骤(2)过滤后的残渣加入碱液并于室温下搅拌，初次离心后取上清液，调节pH为4.0-4.4，静置2-2.5h后，再一次离心后取沉淀，将沉淀冷冻干燥，提出麸皮蛋白；

(4)提取青稞β-葡聚糖

将步骤(3)中再一次离心后的上清液加入碱液调节pH为6.0-6.2，加入中温α-淀粉酶，于55-65℃反应1.5-3h后，再于85-95℃温度下灭酶10min，过滤后将滤液浓缩并加入乙醇后沉淀，提出青稞β-葡聚糖；

(5)提取紫青稞结合酚

将步骤(4)中沉淀后的上清液进行萃取并减压浓缩回收乙酸乙酯后，提出紫青稞结合酚；

(6)提取不溶性膳食纤维

将步骤(3)中初次离心后的沉淀加入水后调节pH为6.0-6.2，加热并加入高温α-淀粉酶，再加入糖化酶，酶解1-3小时，过滤后，残渣加入盐酸水溶液至pH＝3，过滤，清洗滤渣并烘干后，提出不溶性膳食纤维。

采用上述方案的有益效果是：紫青稞麸皮中主要成分是淀粉、总膳食纤维和蛋白质，其中可溶性多糖是总膳食纤维的一部分，还包括多种酚类化合物，如酚酸、黄酮和花青素等，本发明通过开发β-葡聚糖、花青素、麸皮蛋白、多酚(阿魏酸)和膳食纤维的梯次提取关键技术，实现紫青稞麸皮的综合开发利用，形成系列产品，附加值大大提高。其中包括首先将使用溶剂溶解紫青稞麸皮通过溶剂法脱脂，除去脂类杂质，后续离心步骤才能取较纯的上清液，不会被油脂覆盖；再通过混合溶液提取出最容易提取的花青素，花青素中还包含有部分黄酮；将剩余的残渣通过碱提和离心，得到包含多糖、结合酚以及蛋白质的上清液以及包含不溶性膳食纤维的残渣，将上清液通过调节pH为酸性后进行离心，可以得到麸皮蛋白的沉淀以及包含多糖和结合酚的滤液；再将滤液进行酶解和醇沉，即可以将β-葡聚糖与结合酚分离，上清液中的结合酚通过萃取以及减压后，即可得到结合酚(阿魏酸)，并且通过该方法提取到的结合酚的质量分数以及DPPH自由基清除能力均能保持较高水平。

进一步地，步骤(1)中的溶剂为6号溶剂，其中固液比为紫青稞麸皮：6号溶剂＝1kg：10-20L，超声时间为15-25min。

进一步地，步骤(2)中的混合溶液为乙醇-盐酸混合溶液，脱脂紫青稞麸皮与混合溶液的添加比例为脱脂紫青稞麸皮：混合溶液＝1kg：10-20L；其中乙醇的体积分数为80％，盐酸的体积分数为0.1％，超声提取的具体过程为：于35-45℃条件下超声35-45min，过滤，再加入混合溶液超声提取2-3次。

采用上述方案的有益效果是：使用酸与乙醇的混合溶液提取花青素，盐酸可以使紫青稞麸皮的细胞壁破裂，使其中的花青素溶解于溶液中，而乙醇本身既是溶解性好的有机溶剂，在混合体系中，与盐酸配合，可以降低提取过程中非酰基化的花青素降解的几率，增加渗透性。

进一步地，步骤(2)中浓缩的具体过程为：将滤液收集合并后，于30-50℃条件下浓缩至40-45％。

进一步地，步骤(2)中洗脱的具体过程为：以AB-8树脂填充5-80cm洗脱柱，依次使用0.5％的盐酸溶液和80％乙醇+0.5％盐酸混合溶液各5000mL洗脱，收集洗脱液。

进一步地，步骤(3)中碱液为浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，室温搅拌时间为1-3h，初次离心的转速为5500-6500r/min，离心时间为8-12min；再一次离心的转速为3500-4500r/min，再一次离心的时间为15-25min。

进一步地，骤(4)中温α-淀粉酶的加入量为紫青稞麸皮重量的0.5％，浓缩的程度为过滤液体积的1/5，乙醇的加入量为浓缩液的4倍体积。

采用上述方案的有益效果是：中温α-淀粉酶由枯草芽孢杆菌经深层发酵、提炼等工序精制而成，在pH为6.0-6.2以及60℃以下的环境下具有稳定性，并且最适宜的作用温度为60-70℃，因此采用中温α-淀粉酶可以提高淀粉分子中α-1,4葡萄糖苷键的水解效率，使青稞β-葡聚糖可以更快速及彻底地提取出来。

进一步地，骤(5)中萃取前还包括将上清液浓缩至1/5体积，pH调至中性后加入等体积的乙酸乙酯萃取3-5次。

进一步地，步骤(6)中加热温度为85-95℃，高温α-淀粉酶和糖化酶的加入总量为紫青稞麸皮重量的0.5％，液化时间为1-2h。

采用上述方案的有益效果是：高温α-淀粉酶由地衣芽孢杆菌经深层发酵、提炼等工序精制而成，该酶的pH范围5.0～10.0，有效pH范围5.0～8.0，最适pH范围5.8～6.8，该酶应用于间隙液化时，最适作用温度在90℃以上，95～97℃时液化迅速，100℃时仍保持相当活力。同时由于高温α-淀粉酶具有较宽的温度适应范围，可以保证液化彻底，提高不溶性膳食纤维的提出率。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、采用生物技术提取紫青稞麸皮营养成分，提取方法简便，技术工艺达到先进水平；

2、紫青稞麸皮系列产品的开发采用了综合利用和环保的理念，使原料得以充分利用，紫青稞麸皮可以做出青稞花青素、青稞麸皮蛋白、青稞麸皮β-葡聚糖、阿魏酸、膳食纤维5种产品；

3、对紫青稞麸皮5种产品的提取工艺和提取顺序进行了探索和优化，实现了各个产品的最大化利用。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为提取出的青稞花青素的高效液相色谱图；

图3为提取出的青稞结合酚的高效液相色谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种紫青稞麸皮功能成分的梯次提取方法，包括以下步骤：

(1)脱脂预处理

将1000g青稞麸皮溶解于10L 6号溶剂中搅拌提取3h，于室温下超声20min后过滤，制得脱脂青稞麸皮910.7g；

(2)提取花青素

称取500g脱脂青稞麸皮溶解于5L的体积分数为80％的乙醇和体积分数为0.1％的盐酸混合溶液中，于40℃超声提取40min后过滤，重复加入混合溶液并超声提取3次后，收集滤液并于40℃条件下浓缩至300mL，以AB-8树脂填充洗脱柱，填充高度为80cm，先用5000毫升体积分数为0.5％的盐酸溶液洗脱除去水溶性糖，再使用5000毫升体积分数为80％的乙醇和体积分数为0.5％的盐酸混合溶液将浓缩液洗脱，收集洗脱液并于40℃条件下浓缩干燥，提出花青素15.7g，纯度为28.5％，其中含有16.4％的黄酮；

(3)提取麸皮蛋白

将步骤(2)过滤后的残渣加入2mol/L氢氧化钠溶液7500mL，并于室温下搅拌2h，于6000r/min的转速下离心10min后取上清液，调节pH为4.2，静置2h后，于40000r/min的转速下离心20min后取沉淀，将沉淀冷冻干燥，提出麸皮蛋白45.4g，蛋白含量62％；

(4)提取青稞β-葡聚糖

将步骤(3)中再一次离心后的上清液加入碱液调节pH为6.0，加入4g中温α-淀粉酶，于60℃反应2h后，再于90℃温度下灭酶10min，再加入1g糖化酶水解2小时(目的是把淀粉彻底水解)，过滤后将滤液浓缩至滤液原体积的1/5，并加入浓缩液4倍体积的乙醇后沉淀，提出青稞β-葡聚糖54.8g；

(5)提取紫青稞结合酚

将步骤(4)中沉淀后的上清液浓缩回收乙醇，浓缩液约为100毫升，加入100毫升的乙酸乙酯萃取4次，于40℃条件下减压后，回收乙酸乙酯，提出紫青稞结合酚7.5g；

(6)提取不溶性膳食纤维

将步骤(3)中初次离心后的沉淀加入5000毫升水后调节pH为6.2，加热至90℃，并加入4g高温α-淀粉酶，液化1.5h后过滤，再加入1g糖化酶，酶解2小时，过滤后，残渣加入盐酸水溶液至pH＝3，过滤，用热水清洗滤渣并烘干后，提出不溶性膳食纤维123.5g。

将提取出的花青素以及结合酚通过高效液相色谱进行检测，花青素的检测参数为：色谱柱Poroshell 120PFP column(4.6×100mm，2.7μm particle size，Agilent，SantaClara，CA，USA)。流动相A(0.1％甲酸水)，流动相B(乙腈)。0–10min(5％–10％B)，10–20min(10％–20％B)，20–35min(20％–40％B)，35–40min(40％–70％B)，40–45min(70％–95％B)，流速0.8mL/min。柱温30℃，检测波长525nm，如图2所示。结合酚的检测参数为：色谱柱Poroshell 120PFP column(4.6×100mm，2.7μm particle size，Agilent，Santa Clara，CA，USA)。流动相A(0.1％甲酸水)，流动相B(乙腈)。0–10min(5％–10％B)，10–20min(10％–20％B)，20–35min(20％–40％B)，35–40min(40％–70％B)，40–45min(70％–95％B)，流速0.8mL/min。柱温30℃，检测波长320nm。如图3所示，其最高峰为阿魏酸。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。