一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法
2023-07-04 09:47:56 1
專利名稱：一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法
技術領域：
本發明屬於農產品深加工領域，特別涉及一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法。
背景技術：
阿魏酸在醫藥，食品，化妝品等領域有著日益廣泛的用途。它是一種優 良的抗氧化劑，具有抗血栓、預防動脈粥樣硬化、心臟病、提高精子活力、 抗菌消炎等功能。低聚糖阿魏酸酯是阿魏酸羧基與低聚糖中不同位置上的糖 羥基酯化而形成的一類化合物，其水溶性好。體外抗氧化研究結果表明，低
聚糖阿魏酸酯的抗氧化能力顯著高於阿魏酸和維生素c。因此，低聚糖阿魏
酸酯可成為一類新型高效功能性抗氧化劑。
低聚糖阿魏酸酯可通過稀酸或多糖水解酶降解植物細胞壁材料獲得，這 是因為在植物中阿魏酸主要通過酯鍵與細胞壁多糖和木質素交聯，從而構成 細胞壁的一部分。
我國是糧食、糖蔗生產大國，小麥和稻穀產量都接近或超過2億噸，玉 米1.2億噸，甘蔗8500萬噸，在收穫和加工過程中會產生大量的纖維質副產 物，如麩皮、蔗渣等。這些副產物中酚酸含量為0.5% 4%，酚酸中大部分 是反式阿魏酸(具體含量依原料而定)，尤其是玉米皮中，反式阿魏酸含量 約可佔到玉米皮的3%。如能利用這些纖維質副產物進行低聚糖阿魏酸酯的 製備將可在一定程度上增加這些產業的經濟效益。
目前，低聚糖阿魏酸酯可採用酶解法和酸解法進行製備。由於木質纖維 素結構緻密，酶解法的水解效率較低，本發明採用酸解法，可將水解效率提 高十倍。但製備過程中會產生低聚糖和少量的游離阿魏酸等雜質，因此純化 成為從纖維質中製備低聚糖阿魏酸酯的瓶頸，本發明的關鍵在於解決其純化 問題。
發明內容
為了解決上述現有技術的不足之處，本發明的目的在於提供一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法。該方法通過將蔗渣、玉米皮、麥麩、米糠或其混合物等纖維質原料，用質量濃度為1.5%的酸液處理，把阿拉伯木聚糖長鏈隨機 切斷，產生含阿魏酸的低聚糖和不含阿魏酸的低聚糖，採用樹脂吸附法分離 純化含阿魏酸的低聚糖即得低聚糖阿魏酸酯。本發明的目的通過下述技術方案實現 一種低聚糖阿魏酸酯的製備方 法，包括以下操作步驟(1) 稀酸處理將經預處理的纖維質原料與質量濃度為1 2%的酸液 混合，在加熱條件下攪拌，過濾，得到濾液和濾渣；將濾液採用超濾去除未 酸解的可溶性大分子，得到透過液；(2) 低聚糖阿魏酸酯的獲得將步驟(1)所得透過液經樹脂吸附後， 用水洗樹脂去除低聚糖；再用乙醇水溶液洗脫，得到乙醇洗脫液；將乙醇洗 脫液真空濃縮，得到濃縮液；將濃縮液噴霧乾燥，得到低聚糖阿魏酸酯；步驟(1)所述纖維質原料是蔗渣、玉米皮、麥麩和米糠中的一種以上。 步驟(1)所述預處理是對纖維質原料進行粉碎、去澱粉和去蛋白； 所述粉碎是將纖維質原料在105T:下滅酶乾燥4h，粉碎至80 120目。 所述去澱粉是將粉碎後的纖維質原料和水按質量體積比為O.lkg/L的比 例混合均勻，得到混合液；將混合液在90'C下糊化30min後，加入耐高溫 a-澱粉酶，耐高溫a-澱粉酶的添加量為混合液質量的0.2 0.3%，在90°C 下酶解2 3h;所述去蛋白是將去澱粉後的纖維質原料的溫度降低到65'C，加入蛋白 酶，蛋白酶的添加量為去澱粉後的纖維質原料質量的1%，反應30min後過 濾，水洗濾渣3 5遍，獲得預處理後的纖維質原料。步驟(1)所述酸液是無機酸，優選鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸。所得濾 渣可與下一循環纖維質原料合併酸處理。步驟(1)所述經預處理的纖維質原料與酸液的質量體積比為0.05 0.1kg/L。步驟(1)所述加熱的溫度為60 100。C，攪拌的時間為2 3小時；所 述超濾的截留分子量是3000 10000。步驟(2)所述樹脂與透過液的固液體積比是3: 1 4: 1;所述乙醇水溶液的體積百分比濃度為50% 60%。步驟(2)所述樹脂是弱鹼性陰離子交換樹脂；所述水洗樹脂是水洗至 水洗液達8倍樹脂體積時止；所述乙醇洗脫液為5倍樹脂體積；所述濃縮液的體積為乙醇洗脫液體積的1/20 1/40。所述樹脂優選D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂。步驟(2)所述濃縮為真空濃縮，濃縮溫度為40° 60C;所述乾燥為噴 霧乾燥，乾燥溫度為80。C 100。C。本發明的科學依據如下纖維質中的反式阿魏酸主要以酯鍵與多糖和木 質素結合，採用酸處理可斷開較弱的糖苷鍵，同時保留大部分阿魏酸酯鍵， 因而形成了糖鏈長度不一的低聚糖阿魏酸酯。在酸處理過程中，不含阿魏酸 的糖鏈段被酸解後，形成低聚糖；另外，少量的阿魏酸酯鍵也被酸解，形成 游離態的阿魏酸。通過D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂吸附可將低聚糖阿 魏酸酯和游離阿魏酸保留在樹脂上，而不含阿魏酸的低聚糖經水洗去除，再 由D301樹脂對游離阿魏酸吸附能力較強的根據，採用60%的乙醇溶液將吸 附能力較弱的低聚糖阿魏酸酯洗脫下來，從而獲得高純度的低聚糖阿魏酸酯 溶液。溶液經真空濃縮除去大部分乙醇，最後噴霧乾燥可獲得高純度的低聚 糖阿魏酸酯固體產品。本發明相對現有技術，具有如下的優點及有益效果(l)獲得的低聚糖 阿魏酸酯具有比阿魏酸更強的抗氧化能力；(2)獲得的低聚糖阿魏酸酯純度 高，其含量達90%以上；(3) D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂可經鹼處理 再生，鹼處理液中含有游離阿魏酸，可生產出阿魏酸副產品；(4)真空濃縮 過程中回收的乙醇可重複利用，從而降低成本；(5)本發明利用農業和食品 加工固體廢棄物為原料，生產出可應用在食品、醫藥、化妝品等行業的新型 高效功能性抗氧化劑~f氏聚糖阿魏酸酯，經濟意義和社會意義重大。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不 限於此。實施例1:利用玉米皮製備低聚糖阿魏酸酯 (O原料的預處理取1千克玉米皮，在105'C下滅酶乾燥4h，用粉碎機粉碎至80目；將 粉碎後的玉米皮加IO升水，混合均勻，在90。C下糊化30min後，加入耐高 溫a-澱粉酶，耐高溫a-澱粉酶的添加量為混合液質量的0.2%，在90。C下 酶解3h;將去澱粉後的玉米皮的溫度降低到65°C，加入蛋白酶，蛋白酶的 添加量為玉米皮質量的1%，反應30min;將去蛋白後的玉米皮過濾，水洗濾渣3遍，獲得預處理後的玉米皮。(2) 稀酸處理將經預處理的玉米皮按固液比1千克15升(即質量體積比0.067kg/L) 與質量濃度1.5%的鹽酸水溶液混合，不斷攪拌，100。C處理3小時，過濾; 將所得濾液用截留分子量為5000的超濾設備進一步去除未完全酸解的可溶 性大分子，得到透過液；(3) 高純度的低聚糖阿魏酸酯的獲得將步驟(2)所得透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理，D301 大孔弱鹼性陰離子交換樹脂須先按以下步驟預處理加3 5倍樹脂體積的 質量百分比濃度為5% NaOH到樹脂中攪拌24個小時，然後用蒸餾水洗至中 性，再加入3 5倍體積的5Q/。HC1攪拌4個小時，用蒸餾水洗至pH4 3，透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理步驟如下將D301大 孔弱鹼性陰離子交換樹脂裝到層析柱裡，加入透過液，D301大孔弱鹼性陰 離子交換樹脂與透過液的固液體積比是3: 1，過層析柱後的透過液丟棄，同 時層析柱用8倍樹脂體積的蒸餾水清洗，然後用5倍樹脂體積的體積百分數 60%的乙醇水溶液洗脫，得到乙醇洗脫液；將上述乙醇洗脫液在40°C條件下真空濃縮至原來體積的1/20，在80°C 條件下進行噴霧乾燥，得到高純度的低聚糖阿魏酸酯固體產品。實施例2:利用麥麩製備低聚糖阿魏酸酯(1) 原料的預處理取1千克麥麩，在105。C下滅酶乾燥4h，粉碎機粉碎至120目；將粉碎 後的麥麩加IO升水混合均勻，在9(TC下糊化30min後，加入耐高溫a-澱 粉酶，耐高溫a-澱粉酶的添加量為混合液質量的0.3y。，在90'C下酶解2h， 得到去澱粉的麥麩；將上述去澱粉的麥麩溫度降低到65'C，加入蛋白酶，蛋 白酶的添加量為麥麩質量的1%，反應30min，得到去蛋白的麥麩；將上述 去蛋白的麥麩過濾，水洗濾渣4遍，獲得預處理後的麥麩。(2) 稀酸處理經預處理的麥麩按固液比1千克20升(即質量體積比0.05kg/L)與質 量濃度1%的硫酸水溶液混合，不斷攪拌，60。C處理2小時，過濾，得到濾 液和濾渣；所得濾液用截留分子量為10000的超濾設備進一步去除未完全酸解的可溶性大分子，得到透過液。(3)高純度的低聚糖阿魏酸酯的獲得將步驟(2)所得透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理；D301 大孔弱鹼性陰離子交換樹脂須先按以下步驟預處理加入3 5倍體積的5% NaOH到樹脂中攪拌24個小時，然後用蒸餾水洗至中性，再加入3 5倍體 積的5。/。HCl攪拌4個小時，用蒸餾水洗至pH4 3，備用。透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理步驟如下將D301大 孔弱鹼性陰離子交換樹脂裝到層析柱裡，加入透過液，D301大孔弱鹼性陰 離子交換樹脂與透過液的固液體積比是4: 1，過層析柱後的透過液丟棄，同 時層析柱用8倍樹脂體積的蒸餾水清洗，然後用5倍樹脂體積的體積百分數 50%乙醇水溶液洗脫，得到乙醇洗脫液；將乙醇洗脫液在60°C條件下真空濃縮至原來體積的1/40後，在100°C 條件下進行噴霧乾燥獲得高純度的低聚糖阿魏酸酯固體產品。實施例3:利用蔗渣製備低聚糖阿魏酸酯(1) 原料的預處理取蔗渣經粉碎機粉碎至100目後，在105'C下乾燥4h。(2) 稀酸處理獲得粗低聚糖阿魏酸酯 經預處理的蔗渣按固液比1千克10升(即質量體積比0.1kg/L)與質量濃度2%的硝酸水溶液混合，不斷攪拌，80。C處理2.5小時，過濾，得到 濾渣和濾液；將所得濾液用截留分子量為3000的超濾設備進一步去除未完全酸解的 可溶性大分子，得到透過液；(3) 高純度的低聚糖阿魏酸酯的獲得將步驟(2)所得透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理。D301 大孔弱鹼性陰離子交換樹脂須先按以下步驟預處理加入3 5倍體積的5% NaOH到D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂中攪拌24個小時，然後用蒸餾水 洗至中性，再加入3 5倍體積的5% HC1攪拌4個小時，用蒸餾水洗至 pH=l 3，備用。透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理步驟如下將D301大 孔弱鹼性陰離子交換樹脂裝到層析柱裡，加入透過液，D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂與透過液的固液體積比是3: 1，過層析柱後的透過液丟棄，同時層析柱用8倍樹脂體積的蒸餾水清洗，然後用5倍樹脂體積的體積百分數 55%乙醇水溶液洗脫，得到乙醇水溶液洗脫；將上述乙醇水溶液洗脫液在50°C條件下真空濃縮至原來體積的1/30 後，在9(TC條件下進行噴霧乾燥獲得高純度的低聚糖阿魏酸酯固體產品。實施例4:利用米糠製備低聚糖阿魏酸酯(1) 原料的預處理取1千克米糠，在105'C下滅酶乾燥4h,粉碎機粉碎至120目；將粉碎 後的米糠加IO升水混合均勻，在9(TC下糊化30min後，加入耐高溫a —澱 粉酶，耐高溫a-澱粉酶的添加量為混合液質量的0.3%，在90'C下酶解3h， 得到去澱粉的米糠；將上述去澱粉的米糠溫度降低到65'C，加入蛋白酶，蛋 白酶的添加量為米糠質量的1%，反應30min，得到去蛋白的米糠；將上述 去蛋白的米糠過濾，水洗濾渣5遍，獲得預處理後的米糠。(2) 稀酸處理經預處理的米糠按固液比1千克15升(即質量體積比0.067kg/L)與 質量濃度1.5%的磷酸水溶液混合，不斷攪拌，60。C處理2小時，過濾，得 到濾液和濾渣；所得濾液用截留分子量為10000的超濾設備進一步去除未完全酸解的可 溶性大分子，得到透過液。(3) 高純度的低聚糖阿魏酸酯的獲得將步驟(2)所得透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理；D301 大孔弱鹼性陰離子交換樹脂須先按以下步驟預處理加入3 5倍體積的5% NaOH到樹脂中攪拌24個小時，然後用蒸餾水洗至中性，再加入3 5倍體 積的5WHC1攪拌4個小時，用蒸餾水洗至pH-l 3，備用。透過液用D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂處理步驟如下將D301大 孔弱鹼性陰離子交換樹脂裝到層析柱裡，加入透過液，D301大孔弱鹼性陰 離子交換樹脂與透過液的固液體積比是4: 1，過層析柱後的透過液丟棄，同 時層析柱用8倍樹脂體積的蒸餾水清洗，然後用5倍樹脂體積的體積百分數 50%乙醇水溶液洗脫，得到乙醇洗脫液；將乙醇洗脫液在60。C條件下真空濃縮至原來體積的1/25後，在8(TC條 件下進行噴霧乾燥獲得高純度的低聚糖阿魏酸酯固體產品。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在於包括以下操作步驟(1)稀酸處理將經預處理的纖維質原料與質量濃度為1～2％的酸液混合，在加熱條件下攪拌，過濾，得到濾液和濾渣；將濾液採用超濾去除未酸解的可溶性大分子，得到透過液；(2)低聚糖阿魏酸酯的獲得將步驟(1)所得透過液經樹脂吸附後，用水洗樹脂去除低聚糖；再用乙醇水溶液洗脫，得到乙醇洗脫液；將乙醇洗脫液濃縮，得到濃縮液；將濃縮液乾燥，得到低聚糖阿魏酸酯。
2、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於步驟(1)所述纖維質原料是蔗渣、玉米皮、麥麩和米糠中的一種以上。
3、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於步驟(1)所述預處理是對纖維質原料進行粉碎、去澱粉和去蛋白；所述粉碎是將纖維質原料在105'C下滅酶乾燥4h,粉碎至至80 120目。 所述去澱粉是將粉碎後的纖維質原料和水按質量體積比為O.lkg/L的比 例混合均勻，得到混合液；將混合液在90。C下糊化30min後，加入耐高溫 a-澱粉酶，耐高溫a-澱粉酶的添加量為混合液質量的0.2 0.3%，在90°C 下酶解2 3h;所述去蛋白是將去澱粉後的纖維質原料的溫度降低到65°C，加入蛋白 酶，蛋白酶的添加量為去澱粉後的纖維質原料質量的1%，反應30min後過 濾，水洗濾渣3 5遍，獲得預處理後的纖維質原料。
4、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於步驟(1)所述酸液是無機酸；所述經預處理的纖維質原料與酸液的質 量體積比為0.05 0.1kg/L。
5、 根據權利要求4所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於所述無機酸是鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸。
6、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於步驟(1)所述加熱的溫度為60 100。C，攪拌的時間為2 3小時；所 述超濾的截留分子量是3000 10000。
7、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在於步驟(2)所述樹脂與透過液的固液體積比是3: 1 4: 1;所述乙醇水溶液的體積百分比濃度為50% 60%。
8、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於步驟(2)所述樹脂是弱鹼性陰離子交換樹脂；所述水洗樹脂是水洗至 水洗液達8倍樹脂體積時止；所述乙醇洗脫液為5倍樹脂體積；所述濃縮液 的體積為乙醇洗脫液體積的1/20 1/40。
9、 根據權利要求8所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於所述樹脂是D301大孔弱鹼性陰離子交換樹脂。
10、 根據權利要求1所述的一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法，其特徵在 於步驟(2)所述濃縮為真空濃縮，濃縮溫度為40° 60C;所述乾燥為噴 霧乾燥，乾燥溫度為80'C 10(TC。
全文摘要
本發明公開了一種低聚糖阿魏酸酯的製備方法。製備步驟包括將纖維質原料預處理後與質量濃度為1.5％的酸液混合，加熱，攪拌，過濾，將濾液採用超濾設備去除未酸解的可溶性大分子，得到透過液；將透過液經樹脂吸附，用水洗樹脂去除低聚糖，再用乙醇水溶液洗脫；將乙醇洗脫液濃縮，乾燥，得到低聚糖阿魏酸酯。本發明低聚糖阿魏酸酯具有比阿魏酸更強的抗氧化能力，其純度高，含量高達90％；樹脂在處理後還可經鹼處理再生，鹼處理液中含有游離阿魏酸，可生產阿魏酸副產品；真空濃縮過程中回收的乙醇可重複利用，從而降低成本；本發明利用農業和食品加工固體廢棄物為原料，生產出新型高效功能性抗氧化劑低聚糖阿魏酸酯，經濟意義和社會意義重大。
文檔編號C07H13/00GK101628922SQ200910042169
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者林奇齡, 歐仕益 申請人:暨南大學