亚临界水水解豆渣多糖工艺条件的研究

韩业辉

(黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院，黑龙江齐齐哈尔 161006)



亚临界水水解豆渣多糖工艺条件的研究

韩业辉

(黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院，黑龙江齐齐哈尔 161006)

[目的]考察亚临界水提取豆渣中还原糖的最佳工艺条件。[方法] 利用亚临界水对豆渣中的可溶性大豆多糖进行提取， 通过单因素和正交试验优化提取工艺条件。 [结果]试验表明，豆渣多糖最佳提取条件为:亚临界水温度为140 ℃,液料比为30∶1 ml/g,提取时间为7 min,压力为1.2 MPa,盐酸提取量为6 ml,该条件下还原糖得率达到57.2%。 [结论] 与传统提取方法相比, 亚临界水提取法最大的优点是提取时间明显缩短,且多糖得率提高。一般在多糖酶活力测定时，DNS添加量为3 ml较适宜，且还原糖含量与吸光度之间的线性范围较宽。

亚临界水；提取；豆渣；还原糖

大豆是人类种植时间悠久,利用广泛的农作物之一，由于其富含多种营养成分,大豆的加工工业发展迅速。大豆加工工艺中主要的副产物是豆渣,随着大豆加工量的增加,豆渣的产量也日趋增加[1-2]。利用酶技术、膜技术等现代科技手段对豆渣进行综合利用与加工,使其营养成分得以全面开发,解决废弃豆渣所造成的环境污染,实现废物的循环利用,已经成为当今研究的热点和趋势[3]。

多糖水解的方法主要有：微波水解多糖、酸性离子液多糖水解、超声辅助水解多糖、金属离子助催化稀酸水解多糖[4]。笔者利用亚临界水对豆渣中的可溶性大豆多糖进行提取，优化豆渣中还原糖的提取工艺。

1 材料与方法

1.1 材料

原料：豆渣为黑龙江八一农垦大学食堂馈赠,70 ℃烘干至恒重后用高速万能粉碎机粉碎过40目筛备用。主要试剂：葡萄糖、3, 5-二硝基水杨酸、丙三醇、苯酚、浓硫酸,均为分析纯。主要仪器：METTLER TOLEDO AG135型电子天平, FW型高速万能粉碎机,高压磁力搅拌反应釜,恒温水浴锅,TU-1901双光束紫外可见分光光度计。

1.2 方法

还原糖测定采用3，5-二硝基水杨酸法[5]。利用豆渣水解制备还原糖的工艺流程如下：原料豆渣→烘干→粉碎→脱脂→亚临界水提取→抽滤→冷却后定容测定还原糖含量。

具体操作过程：取一定质量的豆渣样品，烘干、粉碎、脱脂后加入一定体积的蒸馏水，及少量盐酸，在一定的亚临界水提取温度下提取一定时间。按下式计算还原糖得率：

还原糖得率=(C×V)/m

式中,C为提取液还原糖质量浓度(mg/ml)；V1为提取液体积(ml)；M为原料质量(g)。

还原糖测定方法：取上清液,按照Miller的方法,使用DNS试剂,通过测定540 nm波长下的光吸收值来确定还原糖的含量,并以葡萄糖为标准来表示。另外，也可用Somogyi方法来测定还原糖的生成量。

2 结果与分析

2.1 单因素试验2.1.1

亚临界水提取时间的选择。在液料比35∶1 ml/g，亚临界水提取温度120 ℃条件下，提取时间对还原糖得率的影响如图1所示。

由图1可以看出，随提取时间的延长,还原糖得率增加趋势明显，9 min后还原糖得率增加趋势逐渐趋于平缓。综合考虑选定亚临界水提取时间为9 min。

2.1.2 液料比的选择。在亚临界水提取温度120 ℃，提取时间9 min条件下，液料比对还原糖得率的影响如图2所示。由图2可以看出，液料比在15∶1～25∶1 ml/g,还原糖得率增长较快，超过25∶1 ml/g后继续提高液料比，还原糖得率变化趋于平缓。对液料比的选择,若加水太少，还原糖提取不彻底;加水太多，降低了提取的还原糖浓度，试验初步选定液料比为25∶1 ml/g。

2.1.3 亚临界水提取温度的选择。在液料比25∶1 ml/g，提取时间9 min条件下，提取温度对还原糖得率的影响如图3所示。由图3可以看出，还原糖得率随着亚临界水提取温度的升高逐渐升高，在100～140 ℃范围内升高趋势明显， 140 ℃之后随温度升高还原糖得率有下降趋势。这是因为过高的提取温度可能会破坏还原糖焦糖化，影响其生物活性，从提取物得率及节能等方面综合考虑，选取温度140 ℃[6]。

2.1.4 亚临界水压力的选择。如图4可以看出，还原糖得率随着压力的升高组建升高，在0.2～1.4 MPa范围内升高趋势明显，在1.4 MPa之后随温度的升高还原糖得率有下降趋势。这是因为过高的提取温度可能会使还原糖分解，有一部分发生美拉德反应。从提取物得率及节能等方面综合考虑，选取压力1.4 MPa。

2.1.5 亚临界水盐酸含量的选择。在总量140 ml，原料4 g的条件下，盐酸添加量对还原糖得率的影响如图5所示。如图5可以看出，还原糖得率随着盐酸量的升高逐渐升高，在2～5 ml范围内升高趋势明显，5 ml之后又有降低趋势。这是因为过高的提取盐酸量可能会破坏还原糖的结构，影响其生物活性，从提取物得率及对反应釜的腐蚀作用等方面综合考虑，选取盐酸5 ml。

2.2 正交试验

根据单因素试验结果，选取亚临界水提取温度、液料比和提取时间、压力、盐酸提取量5个因素，做 L16(45)正交试验,以确定亚临界水提取豆渣中还原糖的最佳工艺条件,因素水平见表1,正交试验结果见表2。

表1 正交试验因素水平

表2 L16(45)正交试验结果分析

从表2极差分析结果得出，影响还原糖提取得率的因素主次顺序为E>A>B>D>C，即盐酸添加量对还原糖得率的影响作用最大，提取温度影响作用次之，提取时间影响不明显。最佳组合为A2B3C1D2E4，即亚临界水提取温度140 ℃，液料比30∶1 ml/g，提取时间7 min，压力1.2 MPa，盐酸含量6 ml。

3 结论

通过该试验可以看出，随着DNS添加量的增加，显色液的吸光度变化不大，但有逐渐增加的趋势。这可能是由于DNS添加量的增多使其吸光度增大的缘故。DNS添加量主要与待测液的还原糖含量有关[7]。一般在多糖酶活力测定时，DNS添加量为3 ml较适宜，且还原糖含量与吸光度之间的线性范围较宽。与传统热水提取法相比，亚临界水提取法最大的优点是提取时间明显缩短，且还原糖得率提高，通过对亚临界水提取豆渣中还原糖的单因素试验和正交试验的研究，确定提取的最佳工艺参数为：亚临界水提取温度140 ℃，液料比30∶1 ml/g，提取时间7 min，压力1.2 MPa，盐酸提取量6 ml。此时还原糖得率为57.2%。

[1] 赵健,赵国华.亚临界水萃取技术及其在食品方面的应用[J].食品工业科技,2009,30(4): 364-367.

[2] 苏浩.豆渣中水溶性大豆多糖提取、结构鉴定及物性学研究[J].乌鲁木齐：新疆农业大学，2009:35-37.

[3] 盛国华.亚临界水提取技术在有效利用食品副产物中的应用[J].中国食品添加剂, 2009,12(2): 127-129.

[4] 伍军,艾启俊,于同泉,等.大豆黄浆水处理过程中超滤膜的选择[J].北京.农学院学报,2003,12(3):56-59.

[5] 娄冠群. 亚临界水提取豆渣中可溶性大豆多糖工艺研究[J].大豆科学,2010,6(1):23-25.

[6] 郭娟,丘泰球,杨日福,等.亚临界水萃取技术在天然产物提取中的研究进展[J]. 现化工,2007,27(12):19-24.

[7] 张佳.豆渣可溶性多糖提取与纯化新工艺[D].北京：北京化工大学, 2007:15-18.

Study on Process Conditions of Polysaccharide in Subcritical Water Hydrolysis of Soybean Residue

HAN Ye-hui

(Qiqihaer Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Qiqihaer, Heilongjiang 161006)

[Objective] The optimum conditions of extracting soybean soluble polysaccharide with sub-criticalwater from soybean dregs were studied. [Method] Soybean soluble polysaccharide was extracted from soybean dregs by using sub-criticalwater, the technique conditions were optimized through single-factor test and orthogonal test. [Result] The results showed that the optimum conditions were as follows: temperature 140 ℃, ratio ofwater volume to stuffmass 30∶1 ml/g, extraction time 7 min, pressure 1.2 MPa, hydrochloric acid 6 ml, under the above conditions, the yield of soybean soluble polysaccharide was 57.2%. [Conclusion] Compared with traditional extraction method, the sub-criticalwater extraction could shorten the extraction time and improve the yield of soybean soluble polysaccharide. General in the polysaccharide enzymes activity assay, DNS additives for 3 ml is suitable, and reducing sugar and absorbency wide between the linear.

Sub-criticalwater; Extraction; Soybean dregs; Reducing sugar

韩业辉(1982- )，男，黑龙江牡丹江人，助理研究员，硕士,从事育种研究。

2015-11-13

S 565.1

A

0517-6611(2015)35-151-02