大豆多糖的提取.doc

大豆多糖的提取摘要：豆渣中含有丰富的纤维素，从中可以提取出水溶性大豆多糖。该多糖性质优良，应用广泛。本文介绍了水溶性大豆多糖的结构、性质，提取工艺及其应用情况。关键词：水溶性大豆多糖；提取；应用Abstract: Soluble soybean polysaccharides (SSPS) could be extracted from bean curd waste, because they are rich in celluloses SSPS are excellent and useful. The article introduced the structure, character, extraction and application of SSPS.Key Words: Soluble soybean polysaccharides; Bean curd waste; Extraction大豆的营养成分全面而且含量丰富，这使得我国乃至世界各国的大豆加工业都方兴未艾，并且随着对大豆功能性成分的深入研究，大豆的综合开发利用价值也越来越受到世界各国的关注。大豆蛋白、大豆肽、大豆异黄酮、大豆磷脂及大豆皂甙等功能成分也都得到了较为深入的研究和开发。但是，作为大豆蛋白加工业最大的副产物豆渣，却在相当长的一段时间内被人们所忽视,对其研究也只是停留在一般性应用上，如作油炸食品、烘烤食品的辅料，能真正、高效的开发和利用好豆渣的方法还很少，国内外虽然有些公司在一定程度上实现了豆渣制品的产业化生产，但其利用程度和广度还较小，商业利润低。另外，一些企业对豆渣的不良处理还给环境造成了很大的污染。因此，豆渣一直以来都被看作是商业和环保的双重难题，被企业所废弃，并未得到很好开发和利用。豆渣的营养成分含量很高，干豆渣中含有19%23%的蛋白质，16%18%的脂肪及50%70%的膳食纤维，另外还含有丰富的抗氧化物如黄酮、异黄酮、多肽、皂角苷、绿原酸等。豆渣的这一潜力，只是在近几十年才得到科学工作者和商业界的肯定。而我国是食用大豆产品最多的国家，大豆产品普及到所有的城市和乡镇，相应也产生了大量的湿豆渣，仅2003年,其产量就达到2000多万吨（张振山等，2004）。如果不能对其合理开发利用，这些豆渣不仅会对企业造成很大的负担，而且还会给社会环境带来巨大的压力。能否合理开发利用这些豆渣，变“废”为宝对科研工作者和企业来说既是机遇也是挑战。豆渣中含有大量的纤维素，这是很好的糖来源，利用这些纤维素可以得到大量的特性优良的水溶性大豆多糖。本文就利用豆渣提取水溶性大豆多糖这一方法，分别从水溶性大豆多糖的结构、性质，提取工艺和应用几个方面来阐述。1 水溶性大豆多糖类分析值与基本性质大豆多糖类主要成分是半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸，并含有鼠李糖、岩藻糖、木糖及葡萄糖等多种成分。采用HPLC凝胶过滤色谱中，MW由550000,25000,5000大小三种成分组成。大豆多糖类结构，是以鼠李半乳糖醛酸和高聚半乳糖醛酸为主链，半乳聚糖和阿拉伯糖为侧链结合近似于球状结构体。另一方面，采用AOAC标准法分析，大豆多糖类中食物纤维含量约为60%。由于这些食物纤维在肠内发酵而具有整肠作用和抑制胆固醇升高微弱效果。水溶性大豆多糖类由于分子结构近于球状，与其它糖类相比，显有较低粘性特点，有可能变为高浓度（30%）溶液。另外，水溶性大豆多糖类水溶液黏度几乎不受盐害影响，对温度亦有良好热稳定性。另外，大豆多糖类干燥时粘结强度较好，可形成简单膜。一般其粘结强度与支链淀粉相当，有望在干燥粘结方面可得到利用。大豆多糖类形成简单膜，可作为无色透明水溶性可使用涂膜剂用于食品表面吗，在不使用其他添加剂时涂膜，其抗拉强度，经测定实验，显示有与支链淀粉近似结果。2 水溶性大豆多糖提取工艺 水溶性大豆多糖传统的提取方法是热水浸提，该法得率低、操作费时、能耗大。近年来，超声波、微波等辅助提取方法已应用于多糖的提取。这两种方法操作简单，可大大缩短提取时间。2 1 酸法热水浸提法提取水溶性大豆多糖豆渣粉中加水搅匀，用有机酸调节其pH，然后进行热处理，离心（过滤），将得到的上清液浓缩，离心除去沉淀，调节清液的pH，进行冷冻干燥得到水溶性大豆多糖的粗品。用有机酸提取水溶性大豆多糖的最佳条件为：酒石酸水溶液作为提取介质，提取温度110，提取时间1. 5 h，pH3. 8。在该条件下提取水溶性大豆多糖，有效地将部分不溶性多糖转化为可溶性多糖，较大幅度提高了SSPS得率，并且明显降低蛋白质的溶出率，可以省掉多糖脱蛋白的过程，简化了水溶性大豆多糖加工的流程，分子量分布符合国家标准。2 2 超声波辅助提取水溶性大豆多糖干豆渣挤压（单螺杆挤压机）粉碎（过30目筛）超声波辅助浸提离心（4500r/min，30min）取上清液去蛋白（加三氯乙酸）离心（4500r/min，20min）取上清液浓缩95%乙醇沉淀离心（4000r/min，20min）沉淀物无水乙醇洗涤冷冻干燥粗多糖稀释苯酚-硫酸法测定多糖含量。一般来说，超声波功率越高越容易获得较大的声强，超声强度对多糖得率的影响却不能一概而论，要考虑超声波与介质相互作用的程度和提取物的性质。本试验频率保持在45kHz，选用不同的功率进行提取。（超声波辐射时间40min、液料比10:1，提取温度50）当功率较小时，大豆多糖的得率随着超声波功率的提高而提高，因为加大超声波功率，超声空化作用加强，高速射流加强，从而有效地减小了豆渣与水之间的阻滞层，提高了提取效率；随着高速射流的加强，超声波的机械剪切作用也加强，有助于细胞多糖的溶出。但当超声波功率达到一定程度(200W)时，功率再进一步提高，多糖得率反而呈下降趋势。这是因为：功率过大可能会使多糖分子降解程度加大；功率太大会使液体中产生大量气泡，因气泡表面形成一道屏障，阻碍声波在整个容器中的辐射，造成远离声源的地方作用减弱，使样品介质内各点受到的作用不一致，使整个样品提取不均匀。因此，超声波功率150200W为宜。（超声波功率200W、液料比10:1，提取温度50）可知，超声波辐射时间少于40min时，超声波辐射时间越长，多糖得率越高。处理40min时多糖得率达到最大。超声波辐射时间再延长，多糖得率开始下降，这可能是由于随着时间增加，超声波的机械剪切作用导致部分多糖降解。因此，用超声波处理多糖浸提液的时间以40min为宜。根据单因素试验的结果，考察超声波功率、超声波辐射时间以及液料比对大豆多糖得率的影响，进行四因素三水平L9(34)的正交试验，正交试验设计及结果见表。从试验结果可以看出，超声波功率(A)、超声波辐射时间(B)、液料比(C)对大豆多糖得率影响的大小顺序是BCA；根据正交试验结果最佳工艺条件A2B2C1，即超声波功率150W、超声波辐射时间40min、液料比10:1。由于正交试验所得的最佳工艺条件A2B2C1不在正交试验表中，所以要做验证实验，即与正交表中多糖得率最高的工艺条件A2B3C1作对比实验。按照工艺条件A2B2C1所得大豆多糖得率为8.67%，根据实验结果表明最佳工艺条件仍为A2B2C1。2 3微波辐射辅助水溶性大豆多糖干豆渣挤压（单螺杆挤压机）粉碎（过30目筛）微波辅助浸提离心（4500r/min，30min）取上清液去蛋白（加三氯乙酸）离心（4500r/min，20min）取上清液浓缩95%乙醇沉淀离心（4000r/min，20min）沉淀物无水乙醇洗涤冷冻干燥粗多糖稀释苯酚-硫酸法测定多糖含量。（微波辐射时间7min、液料比10:1、提取温度50）微波功率在300600W之间时，随微波功率提高，大豆多糖得率上升。因为当微波辐射时间一定时，微波功率越高，物系吸收微波能越多，豆渣细胞内部温度上升越快，使细胞内液态水尾化，从而产生压力，冲破细胞膜和细胞壁，形成孔洞和裂纹，细胞外溶剂进入细胞内，水溶性物质快速溶出，溶解并释放大豆多糖等胞内物质，从而增加多糖的得率。但如果功率过高，得率会有所下降，因瞬间加热作用会使被处理成分发生变性，对提取介质的渗入造成较大的阻碍，导致有效成分得率下降，而且液体易沸腾溢出，时间难以掌握，不利于试验的进行，故微波功率选取600W为宜。微波辅助提取温度50为最佳，因此本试验选择微波辅助提取温度为50。在单因素试验的基础上，考察微波功率、微波辐射时间以及液料比对大豆多糖得率的影响，进行四因素三水平L9(34)的正交试验，正交试验结果见表。从试验结果可以看出，微波功率(A)、微波辐射时间(B)、液料比(C)对大豆多糖得率影响的大小顺序是ACB；根据正交试验结果最佳工艺条件为A2B3C2，即微波功率600W、微波辐射时间7min、液料比10:1。由于正交试验所得的最佳工艺条件A2B3C2不在正交试验表中，所以要做验证实验，即与正交表中多糖得率最高的工艺条件A2B3C1做对比实验。按照工艺条件A2B3C2所得大豆多糖得率为11.60%，实验结果表明最佳工艺条件仍为A2B3C2。2 4 提取方法的比较由表可以看出，与传统热水浸提的方法相比较，采用超声波和微波辅助提取大豆多糖的方法均明显地缩短了提取时间，降低了提取温度，避免了高温对活性物质的破坏，提高了大豆多糖的得率。所以，这两种方法都具有快速、节能、高效的特点，是辅助提取多糖的好方法。其中微波辅助提取效果最显著，大豆多糖得率为11.60%，其次是超声波辅助提取法。利用超声波和微波辅助提取大豆多糖，既节省时间，又能降低能量消耗，两者都是很有应用前景的多糖提取方法。3 水溶性大豆多糖的应用 水溶性大豆多糖可以作为很好的稳定剂、乳化剂、食品添加剂等。3 1 稳定剂稳定效果要好于目前常用的良好稳定剂果胶和瓜耳胶。果胶常被用在含有牛乳蛋白的食品和饮料中以作为牛乳蛋白在酸性条件下的稳定剂，但果胶的高粘度特点使其制品的味道差，口感次。瓜耳胶含有糖蛋白被广泛用于风味饮料中，但其粘度极高。水溶性大豆多糖也含有糖蛋白，它的结构阿拉伯胶相似(Connolly et al, 1987;Randall et al, 1988)，不同之处就在于其低粘度，能给人以清爽的口感，而且水溶性大豆多糖在低pH值下仍具有很好的稳定蛋白颗粒的能力，是很好的酸乳饮料稳定剂(Nakamuraet al, 2003)。3 2 乳化剂阿拉伯胶被认为是已知所有的水溶性胶中用途最广泛的胶，它是一种天然的蛋白质与多糖共价聚合物，具有很好的特性：如高溶解性(可配成30%50%的溶液)、低粘度、稳定的粘性等(胡国华, 2003)。在性质方面，水溶性大豆多糖不仅具有与其相似的性质，而且与蛋白质的互作能力要比阿拉伯胶更强，其原因可能在于水溶性大豆多糖具有更多的糖侧链，黏附能力更强一些。在来源方面，全球约有700多种能提取出阿拉伯树胶的树，但其中只有很少的一部分能用于树胶的工业化生产，相较而言，水溶性大豆多糖的材料来源更廉价、更广泛些。3 3 食品添加剂向2%的大豆蛋白液中加入0. 2%的SSPS可以稳定的产生极细的泡沫，效果优于角叉莱胶；煮米饭和面条时加入一定量的SSPS可以降低饭表面的淀粉糊的黏度，增加饭表面光滑性，增大饭量； SSPS可增加巧克力等的食物纤维含量，使面包和糕点更加松软可口，使食品、饮料的保存时间更长。(4)其他应用：水溶性大豆多糖还有很多用途，如各种涂料，农业化学用品等。4 展望不论是从国际市场上来看还是国内市场上来看，水溶性大豆多糖都具有很大的发展前景。国外对水溶性大豆的研究已有10年的时间，并且有相关的商业化产品出现。国内对水溶性大豆多糖的研究和报道均较少，也没有相关的商业化产品投入市场，但有见国外的水溶性大豆多糖制品的销售。另外，随着多糖改性研究的发展，国外已经开始对水溶性大豆多糖进行改性研究。国内还没有水溶性大豆多糖改性研究的相关报道。这使得我国在豆渣的利用和水溶性大豆多糖的开发上还远远落后发达国家。有效利用豆渣，研究适合我国国情的水溶性大豆多糖制品不仅可以解决豆渣所引起的环境问题和商业难题，还可以带动相关产业的发展，这也将是国内市场的需求。并且水溶性大豆多糖的基础性能优良，潜力大，如果能进一步提高其性能，就可以进一步扩大水溶性大豆多糖的应用领域，其商业潜力巨大。参考文献1熊杰，杨玥熹，华欲飞. 豆渣水溶性大豆多糖提取工艺研究J. 大豆科学，2009,12:1119-1122.2施翠娥，蒋立科，李苗苗. 大豆多糖提取分离工艺的优化研究J. 安徽农学通报，2009,15(3):148-150.3陈红，王大为，李侠，王秀娟. 不同方法提取大豆多糖的工艺优化研究J. 食品科学，2010,Vol.31,No.04:6-10.4赵国志，刘喜亮，刘智锋. 水溶性大豆多糖类开发与应用J. 粮食与油脂，2006,8:15-17.5谭永辉，王文生，秦玉昌，李 俊，李军国，董颖超. 豆渣中水溶性大豆多糖的提取与应用J. 大豆科学，Vol.27,No.1,Feb,2008.6尹 艳，高文宏，于淑娟，岳 强，曾宪远，刘胜国. 水溶性大豆多糖对羟基自由基抑制作用的研究J. 食品工业科技，Vol.30,No.08,2009: