水溶性多糖及其製備方法
2023-10-04 15:59:44
專利名稱：水溶性多糖及其製備方法
在發明涉及水溶性多糖，尤其是當暴露於酸時具有穩定蛋白質顆粒的水溶性多糖，以及該多糖的生產方法。
多糖是人們熟知的，水溶性多糖具有很寬的分子量範圍。但是，當其分子量太低時其穩定暴露於酸的蛋白質顆粒的能力變得無效，而當分子量過高時其粘度增大，難以可口，且難以獲得高濃度溶液。
果膠、瓜耳膠、阿拉伯樹膠、呫噸膠等是目前已知的良好穩定劑。果膠是從水果中提取，瓜耳膠是從金合歡種子的細胞壁中提取。阿拉伯樹膠是通過提煉樹汁而製得，而呫噸膠是通過發酵製得。但是這些膠中沒有任何一種是從大豆等穀物的殼或細胞壁製得。
另一方面，得自大豆殼的多糖、其鹼性分解產物及其酶解產物均是已知的。例如，在JP-A-3-236759中水溶性多糖是通過在酸性條件下熱水解水不溶性纖維而獲得的。但是，分散在這些糖中的蛋白質顆粒的穩定性較差。
且果膠被用在含有牛乳蛋白的食品或飲料，如酸乳酪中，以作為牛乳蛋白在酸性條件下的穩定劑。但是，由於其高粘度，它很粘且味道較差。
如上所述，以前並為獲得具有在酸性條件下穩定蛋白質顆粒的功能的低粘度多糖。而已知具有穩定蛋白質功能的多糖，如果膠則具有很高的粘度，且味道較差。鑑於以上問題，本發明目的在於提供一種能夠在酸性條件下穩定蛋白質顆粒的低粘度多糖。
本發明人努力獲得一種具有低粘度且能在酸性條件下穩定蛋白質顆粒的多糖，且已發現，通過對水溶性半纖維素脫甲氧化所獲得的水溶性多糖滿足以上要求。
從以下的詳細敘述及實施例中可以更明顯地看出本發明的上述及其它目的、特點及其優點。
本發明涉及的一個方面是水溶性多糖，其中糖組分為鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖及糖醛酸，且糖醛酸的酯化度低於50%。
本發明涉及的第二個方面是製備該多糖的方法，其特徵是對水溶性半纖維素去甲基化。
本發明所利用的原材料可為任何植物，但不同於自水果提取的果膠，優選得自大豆等穀物的外殼或細胞壁以作為提取具有低半乳糖醛酸含量的半纖維素的原材料，因為它們具有穩定的來源。如大豆等豆類是優選的含糖醛酸的半纖維素源。
而且，在豆類中，優選大豆作為原材料，因為大豆是豆腐和大豆分離物的原料，在生產豆腐時作為副產品製得的豆渣已被脫蛋白和脫脂，作為水溶性半纖維素來源的外殼和細胞壁被純化至一定程度。
下面敘述生產本發明水溶性多糖的方法，該方法最重要的特徵是作為水溶性半纖維素組成性糖成分的糖醛酸的甲基化羧基被去甲氧基化。為了去甲氧基化，可使用酸、鹼或酶，且優選使用酸或鹼，因為它們便易且簡單。最優選的是鹼，因為其效率最高。脫甲氧基化可在提取水溶性半纖維素過程中進行，但最好在提取之前或之後完成脫甲氧基化。
當在提取水溶性半纖維素之前進行脫甲氧基化時，首先是按下述方法對原材料進行脫甲氧基化，向原料中加入足量的水並攪拌，水量取決於原料中所含的水含量。1-8倍的量是合適的。用鹼將該懸浮液的PH值調至9-14，優選11-13。鹼的例子有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣及氨水等。該處理的穩定效果在高PH值下比在低PH值下更有效。但是，PH值越低，其顏色越高。調節PH值之後，將懸浮液加熱至室溫以上，最好是在50℃以上。溫度越高，效果越好。但溫度較高時顏色更深。
然後，通過離心或壓濾分離固體-液體，且該分離方法可在如上所述的鹼性條件下進行，或通過等電點沉澱回收用鹼從原料中洗脫出的蛋白質。後一種方法較好，因為液相中存在的有機材料較少，減少了與廢水處理有關的問題。與在室溫下通過脫蛋白質純化多糖的已知方法不同是，在本發明的方法中固相中蛋白質的存在並不是關鍵。
然後從如上所獲得的固體中提取水溶性半纖維素。提取可在任何PH值範圍，即鹼性、中性或酸性條件下進行。最好是在該固體中所含蛋白質的等電點進行提取，因為它最有效且最純。例如，當利用豆渣時，提取是在PH2-7時進行，優選的是PH3-6，更優選的是PH4-5.5。提取過程中的溫度應在室溫以上，優選80℃以上，更優選100-130℃。根據需要，可在該加熱提取步驟中加入水促進提取和攪拌效率。
提取之後，通過離心或壓濾分離水溶性部分和水溶性成分。所分離的水溶性成分含有水溶性半纖維素。將該溶液脫色、除溴、脫礦質及乾燥後得到本發明的水溶性多糖。該水溶性多糖的穩定效果與未經過脫色、除臭和脫礦質步驟所獲得的多糖的穩定效果相似。
當在提取水溶性半纖維素之後進行脫甲氧基化時，首先是提取半纖維素，加足量的水並攪拌。水量取決於原料中所含的水份量，1-5倍的量比較合適，與上述方法相似，最好在原料中所含蛋白質的等電點提取半纖維素。提取溫度在室溫以上，優選在80℃以上，最好為100-130℃。
提取之後，通過離心或壓濾分離水溶性部分和水不溶性部分，以得到如上所述的含水溶性半纖維素的溶液，然後對水溶性半纖維素脫甲氧基化。該步驟按下法進行。首先用鹼將含有水溶性半纖維素溶液的PH值調至9-14，最好是11-13，然後將溶液加熱至室溫以上，最好是40℃以上。溫度和PH值越高，共效果及著色越強。
去甲氧基化之後，乾燥該溶液及得到本發明的水溶性多糖。
作為組成性糖組分，本發明所獲得的水溶性多糖含有鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖及糖醛酸，並根據需要還可含有甘露糖和果糖，其組成一般為1-7wt%的鼠李糖、2-8wt%的巖藻糖、15-50wt%的阿拉伯糖、2-10wt%的木糖、25-60wt%的半乳糖、小於4wt%的葡萄糖及10-35wt%的糖醛酸。糖醛酸的甲基酯被脫甲氧基化，且其酯化度小於50%，優選小於30%，更優選20%。含有水溶性多糖的該組合物適用於穩定蛋白質顆粒。
根據分子量的大小，通過凝膠過濾層析(G500，TOSOH、Oorp1，洗脫液20.1M磷酸鹽緩衝液，PH6.8)分級分離本發明的水溶性多糖，以獲得A、B和C級分。級分A具有高分子量，且在酸性條件下具有良好的穩定蛋白質顆粒的效果。級分B和C分子量相對較低，其穩定蛋白質顆粒的效果不足，但它們能減小粘度並可以小量含有。
當本發明的水溶性多糖由A、B和C級分組成時，它顯示出良好的穩定蛋白質顆粒的作用，且具有較低的粘度。用下述方法(方法B)測得的A、B和C級分的平均分子量分別為數千至數百萬、數萬及數千。A和B級分的糖組合物由糖醛酸、鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖及葡萄糖。尤其是，級分A主要含有糖醛酸。級分C具有低分子量級分，主要由低分子量糖和蛋白質組成。
級分A的重量比相對於級分B和C越大則其在酸性條件下穩定蛋白質顆粒的作用越強。
通過下面所述的方法A所測得的本發明水溶性多糖的平均分子量為數萬至數百萬，優選50，000-1，000，000。且所含糖醛酸甲酯應被脫甲氧基化，其酯化度應不大於50%，較好不大於30%，最好是不大於20%。
本發明是通過以下分析方法測定多糖比例。
通過Blumenkrantz方法測定糖醛酸。並通過alditol、乙酸酯法測定中性多糖。
多糖的平均分子量通過以下方法測得方法A利用標準的Pullulan(由Syowh Denko K、K生產)作為標準品，按特性粘度測定在0.1M硝酸鈉中的粘度，從而測定出分子量。
方法B利用標準的Pullulan(由Syowh Denko K、K、生產)作為標準品製備出HPLC凝膠過濾層析(Tosoh-G500OPWLX;洗脫液0.1M磷酸鹽緩衝劑，PH6.8)保留時間的標準曲線，並根據該標準曲線從樣品的保留時間測定出分子量。
本發明的多糖的旋光率(25℃)不低於15，優選20-70。
本發明多糖的蛋白質含量不大於13wt%，優選不大於9wt%。
本發明多糖的灰分含量為1-12wt%，優選2-8wt%，且由於灰分的存在，使得水溶性增加。
通過以下的實施例可以更容易地理解本發明。這些實施例旨在說明本發明而不是限制其範圍。
製備水溶性多糖實施例1將大量的水加到在製備大豆分離物過程中所得到的豆渣中，並向該懸浮液中加入氫氧化鈉以調節PH值至12。然後將懸浮液於60℃加熱1小時，離心(5000G，10min)分離上清液及鹼處理的豆渣。
向該豆渣中加入等量的水，並用鹽酸將PH調至5，於高壓釜中將懸浮液在120℃加熱1小時，以提取水溶性半纖維素，提取之後離心(5000G，10min)懸浮液以分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。通過噴霧乾燥器乾燥水溶性級分，得到水溶性多糖(1)。
實施例2將大量的水加到在製備大豆分離物過程中所獲得的豆渣中，向該懸浮液中加入氫氧化鈉以調節PH至12，然後向該懸浮液中加入鹽酸以調節PH至5。通過離心(5000G，10min)該混合物以分離上清液及鹼處理的豆渣。
溶解蛋白被再度澄清的該豆渣含有大部分的豆渣蛋白。向該豆渣中加入等量的水，並在高壓釜中於120℃加熱1小時，以提取水溶性半纖維素。提取之後，離心(5000G，10min)該懸浮液以分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分，並利用噴霧乾燥器乾燥水溶性級分，得到水溶性多糖(2)。
實施例3將大量水加至在製備大豆分離物過程中所得的豆渣中，並向該懸浮液中加入鹽酸以調節PH值至5。將該懸浮液在高壓釜中於120℃加熱1小時，然後離心(5000G，10min)分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。
向含有水溶性半纖維素的該溶液中加入氫氧化鈉以調節PH至12。然後於90℃加熱混合物30分鐘，除去產生的沉澱，並加入鹽酸中和(PH7)。然後乾燥溶液以得到水溶性多糖(3)。
實施例4利用作為製備豆腐時的副產品的豆渣，按照與實施例1相似的方法製得水溶性多糖(4)。
實施例5將大量水加至在製備大豆分離物過程中所得到的豆渣中，然後向懸浮液中加入鹽酸以調節PH至5。將懸浮液在高壓釜中於120℃加熱1小時後離心(5000G，10min)分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。乾燥該溶液後得到水溶性多糖(5)。
實施例6將大量水加到在製備大豆分離物過程中得到的豆渣中，向該懸浮液中加入氫氧化鈉以調節PH至12。然後不經加熱攪拌懸浮液，並離心(5000G，10min)分離上清液及鹼處理過的豆渣。
向該豆渣中加入等量的水，用鹽酸調節PH至5。然後在高壓釜中於120℃加熱懸浮液1小時，以提取水溶性半纖維素。提取之後離心(5000G，10min)懸浮液，以分離主要含水溶性半纖維素的水溶性級分。用噴霧乾燥器乾燥水溶性級分，以得到水溶性多糖(6)。
將水溶性多糖(1)-(3)，(5)和(6)的樣品配製成10%的溶液(PH7)，並利用FT-300光譜儀(Horiba Seisakusho)測定其紅外光譜，其透射比示於表1
將利用本發明的方法獲得的水溶性多糖(1)-(3)與在未經鹼處理的情況下通過加熱提取或在室溫下經過鹼處理的加熱提取所獲得的水溶性多糖(5)和(6)進行比較後可以看出，1240、1420、1600和1740cm-1處的吸收值是不相同的。即在未經鹼處理所得的多糖(5)及通過在室溫下用鹼處理所獲的多糖(6)中，1240和1740cm-1處的吸收值較高，它表明有甲基酯存在。而在利用本發明的方法所獲得的多糖(1)-(3)中未測得有吸收值。相反，1420和1600cm-1處的吸收被認為是羧基吸收，且(1)-(3)高於(5)和(6)。這些結果說明糖醛酸的甲基酯化的羧基在加熱時被鹼處理所脫甲氧基化。
測定水溶性多糖(1)、(2)和(5)的組成及糖組成，其結果示於表2和表3。
以上結果說明，糖醛酸的甲基酯化的羧基在加熱時被鹼處理所脫甲氧基化。
利用測定果膠酯化度的方法測定酯化度。即，利用被鹼脫甲氧基化之前和之後的樣品，通過以下公式獲得數據。
酯化度(DE)＝V2/(V1+V2)×100其中V1表示當利用含有鹽酸的異丙醇使糖醛酸樣品游離，用異丙醇洗滌以製備不含鹽酸的樣品，並利用酚酞作為指示劑用NaOH滴定該樣品時0.1N NaOH的量(ml);V2表示當0.5N NaOH被加至上述滴定樣品溶液中，然後加入與在脫甲氧基化中所用NaOH的量相同的Hcl，並按V1相同方式滴定該樣品時所用0.1N NaOH的量(ml)。
對蛋白質顆粒的穩定作用利用水溶性多糖(1)-(6)以及目前用作酸乳飲料的蛋白質穩定劑的果膠製備酸乳飲料。在製備7天後測定酸乳飲料的狀態及粘度。
酸乳飲料按以下方法製備(ⅰ)製備酸牛奶將脫酯牛奶加至水(21%)中，加熱並攪拌，於95℃滅菌。冷卻後將市售普通酸牛奶作為發酵劑注射到混合物中，於恆溫室中38℃發酵。破碎發酵過的酸牛奶以均化凝乳後，將混合物冷卻至10-15℃。
(ⅱ)製備穩定劑溶液將2%水溶性多糖溶液攪拌加熱(80℃，10min)，並冷卻至25℃。
(ⅲ)製備酸乳飲料將糖加至水中以製備糖溶液。然後向該溶液中加入穩定劑溶液和酸牛奶，並通過加入乳酸和檸檬酸鈉調節該混合物的PH值。然後使用均化器均化該混合物(150kg/cm2)，裝瓶後於冰箱中保存1周。各成分的百分比為20%穩定劑溶液、40%酸牛奶、7%糖和33%水。其結果示於表4表4穩定劑 酸乳飲料 7天後的 7天後的粘度的PH 狀態 (CPS)(1) 4.5 穩定 114.2 穩定 104.0 穩定 10(2) 4.5 穩定 124.2 穩定 104.0 穩定 11(3) 4.5 穩定 124.2 穩定 114.0 穩定 11(4) 4.5 凝集 824.2 穩定 114.0 穩定 11(5) 4.5 凝集 1004.2 凝集 75
4.0 凝集 20(6) 4.5 凝集 1204.2 凝集 804.0 凝集 15果膠 4.5 穩定 304.2 穩定 264.0 穩定 26從以上結果可以看出，使用本發明的水溶性多糖酸乳飲料在pH4.0以上的範圍保持穩定，且含有本發明水溶性多糖的酸乳飲料具有較低的粘度及較好的味道。
儘管本發明的優選形式已被敘述，但本領域普通技術人員很容易理解，在不背離本發明精神的情況下可對本發明進行改動，且本發明的範圍僅由下面的權利要求書加以限制。
權利要求
1.一種水溶性多糖，其中其組成性糖組分為鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖和糖醛酸，旦糖醛酸的酯化度不高於50%。
2.根據權利要求1所述的水溶性多糖，其中它還含有甘露糖和果糖作為組成性糖組分。
3.根據權利要求1所述的水溶性多糖，其組成性糖組分的比例為1-7wt%的鼠李糖、2-8wt%的巖藻糖、15-50wt%的阿拉伯糖、2-10wt%木糖、25-60wt%的半乳糖、不多於4wt%的葡萄糖及10-35wt%的糖醛酸。
4.根據權利要求1所述的水溶性多糖，其分子量為數萬至數百萬，優選50，000-1，000，000。
5.根據權利要求1所述的水溶性多糖，糖醛酸的酯化度不高於30%，優選不高於20%。
6.根據權利要求1所述的水溶性多糖，它由植物，優選由穀物製得。
7.製備權利要求1所述的水溶性多糖的方法，其特徵在於它具有水溶性半纖維素的脫甲氧基化步驟。
8.根據權利要求7所述的方法，其中脫甲氧基化步驟是在提取水溶性半纖維素之前或之後進行。
9.根據權利要求7所述的方法，其中脫甲氧基化步驟包括向水溶性半纖維素溶液中加入鹼以調節pH至9-14，並加熱該混合物至40℃以上。
10.根據權利要求7所述的方法，其中水溶性半纖維素是通過加熱提取原料並分離水溶性級分而獲得。
11.根據權利要求10所述的方法，其中加熱提取步驟在pH為3-6、溫度為80-130℃的條件下進行。
12.根據權利要求10所述的方法，其中提取水溶性半纖維素的原料是植物，優選穀物，更優選大豆。
13.一種酸乳飲料，它含有權利要求1所述的水溶性多糖作為蛋白質穩定劑。
全文摘要
本發明公開了由鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、半乳糖、葡萄糖及糖醛酸組成的水溶性多糖，且糖醛酸的酯化度不高於50％。該水溶性多糖可用作蛋白質穩定劑。本發明也公開了製備該多糖及含有該多糖食品的方法。
文檔編號C08B37/14GK1076700SQ9310000
公開日1993年9月29日 申請日期1993年1月1日 優先權日1992年3月23日
發明者前田裕一, 古田均, 吉田隆治, 高橋太郎, 佐藤陽子, 久川正教, 寺西進 申請人:不二制油株式會社