[发明专利]一种超声波协同复合酶法从菊芋中提取高纯度菊糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及菊芋加工利用领域，具体为一种超声波协同复合酶法从菊芋中提取高纯度菊糖的方法。

背景技术

菊芋(Jerusalem Artichoke)俗名洋姜、鬼子姜，属多年生菊科向日葵属，为食用地下块茎的薯芋类蔬菜。菊糖在菊芋中占有很大比例，它是一种聚合度一般在2～60的混合物。菊糖有很多功能性作用，如可以预防糖尿病人的低血糖以及促进肠道双歧杆菌的生长，因此可以作为糖、脂肪替代物而大量用于低热量、低糖、低脂肪食品中，并能显著改善无脂或低脂食品的口感和质感。研究表明, 每日摄食2 g 菊芋多糖对控制人体的质量，改善肠道功能，防止机体失调以及老年性疾病很有帮助。由于菊粉独特的理化性质和生理功能，在食品、饮料、保健品、医药等领域具有广泛应用价值，已被世界上40多个国家批准作为食品的营养增补剂。     

目前，从菊芋提取、纯化菊粉的方法，主要工艺包括提取、纯化和干燥，其中提取工艺有超声波提取、热水提取、微波提取、浸提法等，在提取过程中所得的粗提液中会含有大量的蛋白质、果胶、色素等杂质，使粗提液呈棕褐色。在生产菊粉时，为了得到纯的菊粉，还需要对菊粉粗提液进行脱色、脱蛋白等纯化过程。通常提取工艺采用单一的方法，提取效果不是很好，通常为热水浸提法，该方法耗时长并且长时间的高温加热容易破坏菊芋中其它的活性成分；脱除色素的方法主要是活性炭吸附法，活性炭能够较好的吸附色素，但因为其颗粒小难以除去，增加了多糖纯化的后处理的麻烦，并且解吸率较差，多糖损失率较高，也有采用离子交换树脂，但由于所选用离子交换树脂的型号、运行参数不恰当，一是会导致提取液中杂质含量高，对后序的膜分离污染严重；二是会导致提取液中的有色物质异味去除不彻底，最终产品在口感、气味等方面都会受到影响；脱蛋白主要是Sevage法、三氯乙酸法、Hcl法、石灰乳法等，脱蛋白的方法目前主要采取化学除蛋白方法，化学方法使多糖的损失率增加，而且会增加后续除盐负担。

发明内容

    本发明为了解决现有从菊芋中提取菊粉的提取、纯化工艺分别存在上述诸多缺陷的问题，提供一种超声波协同复合酶法从菊芋中提取高纯度菊糖的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种超声波协同复合酶法从菊芋中提取高纯度菊糖的方法，包括以下步骤：

步骤一：提取工序

（1）将菊芋块茎切片，在温度为45～55℃的条件下烘干，然后粉碎，过80目筛，得到菊芋粉末；（2）将菊芋粉末加水溶解，料液比为1:15～25，同时调PH值为5.3～5.7；（3）然后再加入复合酶，搅拌均匀，每克菊芋粉末中的加酶量为100～140μg，复合酶是由纤维素酶和果胶酶以1:4的重量比混合而成；（4）将步骤（3）得到的混合物放入超声波清洗机中，超声功率为200～250W，时间为22～28分钟，温度保持在48～53℃；（5）灭酶、过滤，得到菊粉粗提液；

步骤二：纯化工序

（1）将经预处理的树脂D280与D151按照质量比2:1分别装入层析柱中，构成动态串联树脂层析柱；（2）调节菊粉粗提液的PH值为6.0～6.5，使菊粉粗提液先经过树脂D280，再经过树脂D151，菊粉粗提液经过层析柱时的流速为3.19ml/min，收集流出液，当收集液的脱色率和脱蛋白率都不大于90%时，停止收集；（3）将得到的菊粉收集液先经截留分子量为10 KDa的超滤膜，操作压力为0.1～0.16MPa，再经截留分子量为500Da的纳滤膜，操作压力为0.22～0.25MPa；（4）将分子量在500Da～10KDa的截留液，50℃下烘干、磨粉，即得到本发明所述的高纯度菊粉。

所述提取工序中，最佳料液比为1:20，温度为51.0℃，每克菊芋粉末中的加酶量为120μg，超声功率为240W，时间为25分钟，在此工艺条件下，菊糖得率可达到72.2%。

为了得到上述工艺条件及最佳工艺参数，本发明进行了以下一系列优化实验：

一、提取工序

A、实验方法

1.1 可溶性总糖的测定

1.1.1 可溶性总糖标准曲线的制作

    准确称量在105℃条件下干燥至恒重的葡萄糖100mg,加水溶解，配制得0.1mg/ml葡萄糖标准溶液。