本發(fā)明涉及天然產(chǎn)物領(lǐng)域，且特別涉及一種糙米多糖及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
自由基，化學(xué)上也稱為“游離基”，是指化合物的分子在光熱等外界條件下，共價鍵發(fā)生均裂而形成的具有不成對電子的原子或基團(tuán)。自由基反應(yīng)在燃燒、氣體化學(xué)、聚合反應(yīng)、等離子體化學(xué)、生物化學(xué)和其他各種化學(xué)學(xué)科中扮演很重要的角色。外界環(huán)境中的陽光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。
體內(nèi)活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信號傳導(dǎo)過程。但過多的活性氧自由基就會有破壞作用，導(dǎo)致人體正常細(xì)胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。眾多醫(yī)學(xué)研究及臨床試驗證明：人體細(xì)胞電子被搶奪是萬病之源，自由基ROS是一種缺乏電子的物質(zhì)(不飽和電子物質(zhì))，進(jìn)入人體后到處爭奪電子，如果奪去細(xì)胞蛋白分子的電子，使蛋白質(zhì)接上支鏈發(fā)生烷基化，形成畸變的分子而致癌。該畸變分子由于自己缺少電子，又要去奪取鄰近分子的電子，又使鄰近分子也發(fā)生畸變而致癌。這樣，惡性循環(huán)就會形成大量畸變的蛋白分子，基因突變形成大量癌細(xì)胞，最后出現(xiàn)癌癥。而當(dāng)自由基或畸變分子搶奪了基因的電子時，人就會直接得癌癥。人體得到負(fù)離子后，由于負(fù)離子帶負(fù)電有多余的電子，可提供大量電子，而阻斷惡性循環(huán)，癌細(xì)胞就可防止或被抑制。目前用于清除自由基的藥品種類較少且其中有些還具有副作用，因而從天然植物中尋找高效、副作用小的自由基抑制劑為目前國內(nèi)外研究的熱點。
糙米是稻谷去掉稻殼后保留胚芽、糠層和胚乳的全谷米粒。糙米含有多種對人體健康有益的生物活性物質(zhì)，例如天然維生素E、植物甾醇、植酸、γ-氨基丁酸、神經(jīng)酰胺、阿魏酸、多糖等，而以上活性物質(zhì)主要存在于米糠中。但現(xiàn)有報道的米糠多糖的羥基自由基清除效果不高，也即抗氧化活性不高，遠(yuǎn)低于維生素C的抗氧化活性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一在于提供一種糙米多糖的制備方法，此制備方法操作簡單，易于實現(xiàn)，制得的多糖物質(zhì)含量較高且對羥基自由基的清除作用較強。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種由上述制備方法制備而得的糙米多糖，該多糖具有很好的抗氧化作用。其原料為可食用性物質(zhì)，安全無毒，且來源廣、價格低廉。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種糙米多糖的應(yīng)用，即將糙米多糖作為抗氧化產(chǎn)品。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
本發(fā)明提出一種糙米多糖的制備方法，其包括以下步驟：
去除發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠；用非極性溶劑對糙米米糠進(jìn)行脫脂，再經(jīng)超聲波提取，得到糙米多糖。
本發(fā)明還提出一種由上述制備方法制備所得的糙米多糖。
本發(fā)明還提出了一種糙米多糖作為抗氧化產(chǎn)品。
本發(fā)明較佳實施例中糙米多糖的制備方法的有益效果是：選擇發(fā)芽糙米作為原料，可使處于該階段的糙米中的多種酶被激活，根據(jù)不同酶的酶解作用，進(jìn)而使活性多糖的含量、結(jié)構(gòu)及其種類有所改變，以利于提取并能夠被人類進(jìn)食。在超聲波提取前對糙米米糠進(jìn)行除胚乳和脫脂處理，可除去發(fā)芽糙米中所含的淀粉和脂類物質(zhì)，避免上述非多糖類物質(zhì)對提取多糖造成不利影響。多糖提取時采用超聲波提取，成本較低、操作較易且提取率較高。因此，上述制備方法簡單，易操作。經(jīng)此方法制備而得的糙米多糖具有很好的羥基自由基清除效果。此外，鑒于糙米多糖所具有的較高羥基自由基清除效果，以及其安全無毒的特點，故可將其廣泛應(yīng)用于抗氧化產(chǎn)品中。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
圖1為不同質(zhì)量濃度的糙米多糖對羥基自由基的清除作用以及不同質(zhì)量濃度的維生素C對羥基自由基的清除作用的對比圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對本發(fā)明實施例的糙米多糖及其制備方法和應(yīng)用進(jìn)行具體說明。
本發(fā)明實施例提供的糙米多糖的制備方法，以糙米原料經(jīng)脫脂和超聲波提取而得。
糙米屬于穎果，表面平滑有光澤，由果皮、種皮、外胚乳、胚乳和胚組成。胚乳是糙米中最大部分，包括糊粉層和淀粉細(xì)胞。糊粉層細(xì)胞中充滿了微小的糊粉粒，含有蛋白質(zhì)、脂肪等，不含淀粉。較普通白米而言，糙米含有更多的維他命、礦物質(zhì)和膳食纖維，如維生素E是白米的10倍，鈣是白米的1.7倍，鐵是白米的2.75倍，而天然維生素E、植物甾醇、植酸、γ-氨基丁酸、神經(jīng)酰胺、阿魏酸、多糖等活性物質(zhì)大部分存在于米糠中。此外，糙米味甘性溫，能夠健脾養(yǎng)胃、補中益氣、調(diào)和五臟、鎮(zhèn)靜神經(jīng)以及促進(jìn)消化吸收。
因多糖的抗氧化活性與組成多糖的單糖、單糖連接次序以及分子量等化學(xué)結(jié)構(gòu)相關(guān)。通過化學(xué)修飾法引入化學(xué)官能團(tuán)可以改善和提高多糖的抗氧化活性。但化學(xué)修飾法容易引入化學(xué)副產(chǎn)物而導(dǎo)致多糖不適合直接食用。
種子在萌發(fā)時可激活其所含的多種酶，被激活的酶進(jìn)而催化種子中各種物質(zhì)的代謝。作為可選地，本實施例中經(jīng)稻谷去殼后得到糙米優(yōu)選為發(fā)芽糙米，從而在糙米在發(fā)芽的過程中，經(jīng)激活酶的酶解作用，可使多糖的含量、結(jié)構(gòu)、種類及其生物活性都有所改變。
由于糙米中的胚乳含有較多的淀粉，為了避免對提取多糖造成影響，在制備多糖的前期，可去除發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。去除胚乳可以直接采用碾米機(jī)進(jìn)行。
然后對糙米米糠進(jìn)行脫脂，去除其所含有的脂溶物。較佳地，根據(jù)相似相溶及最大化原理，可以采用非極性溶劑，如正己烷、石油醚、乙烷等對糙米米糠浸提脫脂，得到脫脂后的糙米米糠，也即脫脂糙米米糠。脫脂過程中，可根據(jù)待脫脂的糙米米糠的量進(jìn)行分批處理，以提高脫脂效果。又因本實施例中所制備的多糖可用于食品中，故上述非極性溶劑優(yōu)選為食品級溶劑，以避免殘留于多糖中的溶劑對人體造成不利影響。
接著，對脫脂糙米米糠進(jìn)行多糖提取處理，得到糙米多糖。作為可選地，考慮提取的綜合效益，選擇成本較低、操作較易且提取率較高的超聲波-水提取法。超聲波提取法也即超聲萃取技術(shù)，是由溶劑萃取技術(shù)與超聲波技術(shù)結(jié)合而成的新技術(shù)，因超聲場的存在，使其較單一的溶劑萃取技術(shù)提高了萃取效率。具體的，超聲波提取技術(shù)主要是利用超聲波的空化作用來增大物質(zhì)分子的運動頻率和速度，從而增加溶劑的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。其中，空化作用即不斷產(chǎn)生無數(shù)內(nèi)部壓力達(dá)上千個大氣壓的微小氣泡，并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強沖擊波并作用于樣品上。
多糖是由糖苷鍵結(jié)合的糖鏈，同樣的，根據(jù)相似相溶原則，超聲波提取中的溶劑優(yōu)選為水溶性溶劑，例如水和醇類(乙醇、甲醇等)，可以是水和醇類中的任意一種，也可以是水和醇類的混合液。本實施例中例如可僅選擇水為溶劑，既能保證多糖類物質(zhì)浸出速度較快、浸出的純度較高、雜質(zhì)少，而且成本低。
作為可選地，超聲波提取例如可以用水溶性溶劑以料液比1kg:5-30L在具有超聲波的條件下，例如具有超聲波的水浴條件下提取脫脂糙米米糠。超聲波提取可在功率為80-180W的條件下進(jìn)行，此功率范圍內(nèi)可使超聲波有效將脫脂糙米米糠中的多糖物質(zhì)溶解于溶劑中。因提取時間過短或提取溫度過低會造成有效物質(zhì)溶出率低，提取時間過長或提取溫度過高又會使得糙米米糠中多糖以外的其它雜質(zhì)過多的溶出，增大分離純化的難度并降低糙米多糖的純度，故本實施例在提取過程中，可將提取溫度控制在20-80℃，提取時間控制在15-90min。
為降低提取而得的糙米多糖中雜質(zhì)的含量，可在提取對糙米多糖溶液進(jìn)行過濾，去除沉淀，然后濃縮濾液，以便于貯存和保藏。為避免高溫條件下對多糖分子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)造成改變，濃縮時的溫度例如可以控制在38-42℃的范圍內(nèi)。
較佳地，在超聲波提取多糖前，還可將脫脂糙米米糠進(jìn)行粉碎，以增大脫脂糙米米糠與提取劑之間的接觸面積，提高浸出速度。作為可選地，可將脫脂糙米米糠粉碎至40-60目，該粒度范圍內(nèi)脫脂糙米米糠中的多糖類成分溶出率較大。
值得說明的是，根據(jù)超聲提取的結(jié)果以及便于實際操作，可對上述提取條件和過程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，例如可增加提取次數(shù)并同時縮短提取時間等。
因經(jīng)上述制備方法制備而得的糙米多糖具有較高的清除羥基自由基的能力，故在實際應(yīng)用中，可將糙米多糖作為抗氧化產(chǎn)品。具體的，例如可將其用于制備抗氧化食品，如作為食品添加劑，或直接用于加工抗氧化的傳統(tǒng)食品、功能食品、功能飲料、保健食品。此外，還可以用于制備化妝品，如具有抗氧化作用的保濕水、保濕霜、護(hù)手霜和面膜等。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實施例1
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂，得到脫脂糙米米糠。
用水作為溶劑，在20℃的水浴和超聲功率為80W的條件下，按料液比1kg:5L對脫脂糙米米糠超聲波提取90min，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖制備食品添加劑添加于食品中。
實施例2
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級石油醚對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至40目，然后用乙醇作為溶劑，在80℃且超聲功率為180W的條件下下，按料液比1kg:30L對脫脂糙米米糠超聲波提取15min，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖直接用于制備抗氧化的傳統(tǒng)食品。
實施例3
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級乙烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至60目，然后用甲醇作為溶劑，在50℃且超聲功率為130W的條件下，按料液比1kg:17.5L對脫脂糙米米糠超聲波提取52.5min，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖直接用于加工抗氧化的功能食品。
實施例4
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至50目，然后用乙醇-水溶液作為溶劑，在30℃且超聲功率為100W的條件下，按料液比1kg:10L對脫脂糙米米糠超聲波提取80min，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖直接用于制備抗氧化的功能飲料。
實施例5
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂2次，合并2次脫脂后的糙米米糠，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至45目，然后用水作為溶劑，在40℃的水浴和超聲功率為140W的條件下，按料液比1kg:10L對脫脂糙米米糠超聲波提取60min。然后靜置，過濾，去除沉淀，取濾液在40℃的條件下濃縮，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖直接用于制備抗氧化的保健食品。
實施例6
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級石油醚對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂3次，合并3次脫脂后的糙米米糠，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至55目，然后用水作為溶劑，在60℃的水浴和超聲功率為120W的條件下，按料液比1kg:15L對脫脂糙米米糠超聲波提取70min。然后靜置，過濾，去除沉淀，取濾液在38℃的條件下濃縮，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖用于制備具有抗氧化作用的保濕水中。
實施例7
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂3次，合并3次脫脂后的糙米米糠，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作為溶劑，在30℃的水浴和超聲功率為160W的條件下，按料液比1kg:22L對脫脂糙米米糠超聲波提取50min。然后靜置，過濾，去除沉淀，取濾液在42℃的條件下濃縮，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖用于制備具有抗氧化作用的保濕霜中。
實施例8
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂3次，合并3次脫脂后的糙米米糠，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作為溶劑，在30℃的水浴和超聲功率為160W的條件下，按料液比1kg:22L對脫脂糙米米糠超聲波提取30min。然后靜置，過濾，去除沉淀。重復(fù)超聲提取步驟2次，合并2次提取后所得的濾液在40℃的條件下濃縮，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖用于制備具有抗氧化作用的護(hù)手霜中。
實施例9
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂3次，合并3次脫脂后的糙米米糠，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作為溶劑，在30℃的水浴和超聲功率為160W的條件下，按料液比1kg:22L對脫脂糙米米糠超聲波提取40min。然后靜置，過濾，去除沉淀。重復(fù)超聲提取步驟3次，合并3次提取后所得的濾液在40℃的條件下濃縮，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖用于制備具有抗氧化作用的面膜中。
實施例10
用碾米機(jī)去除食品級發(fā)芽糙米中的胚乳，得到糙米米糠。然后用食品級正己烷對糙米米糠進(jìn)行浸提脫脂3次，合并3次脫脂后的糙米米糠，得到脫脂糙米米糠。
將脫脂糙米米糠粉碎至48目，然后用水作為溶劑，在30℃的水浴和超聲功率為160W的條件下，按料液比1kg:22L對脫脂糙米米糠超聲波提取40min。然后靜置，過濾，去除沉淀。重復(fù)超聲提取步驟2次，合并2次提取后所得的濾液在38℃的條件下濃縮，得到糙米多糖。
將所得的糙米多糖用于制備具有抗氧化作用的沐浴乳中。
試驗例1
重復(fù)以上實施例1-10以制得足夠多的糙米多糖，通過對比，經(jīng)實施例5的制備方法所制備出的糙米多糖含量最多，具體的，即0.5公斤脫脂糙米米糠中提取出的多糖含量為17.3g，也即該多糖相對于脫脂糙米多糖原料的提取率為3.46％。
將實施例5制備而得的糙米多糖作為試驗組，以維生素C作為對照組，比較二者對羥基自由基的清除效果。其結(jié)果如圖1所示。
由圖1可以看出，隨糙米多糖質(zhì)量濃度的增加，其對羥基自由基的清除率也隨之增加，至到糙米多糖質(zhì)量濃度達(dá)到80μg/mL后，其對羥基自由基的清除率趨于平穩(wěn)。其中，當(dāng)糙米多糖濃度為65μg/mL時，其對羥基自由基的清除率達(dá)到最大值，即57.25％。經(jīng)計算，糙米多糖對羥基自由清除率的IC50值為46.72μg/mL。此外，由圖1還可以看出，經(jīng)本實施例提取方法得到的糙米多糖較維生素C對羥基自由基的清除率明顯更高，由此表明糙米多糖的確具有較強的羥基自由基清除效果。
經(jīng)試驗，經(jīng)實施例1-4和實施例6-10的制備方法制備出的糙米多糖同樣較維生素C對羥基自由基的清除率更高。說明本實施例提供的糙米多糖的制備方法簡單有效。
綜上所述，本發(fā)明實施例通過對發(fā)芽糙米進(jìn)行去除胚乳和脫脂操作，有效避免了淀粉和脂類物質(zhì)對多糖提取的影響。將脫脂糙米米糠進(jìn)行粉碎，增加了脫脂糙米米糠與提取劑之間的接觸面積，提高浸出速度。以水溶性溶劑為超聲波提取劑，既能保證浸出速度快、浸出物的純度高、雜質(zhì)少，而且還能降低成本。以1kg:5-30L作為料液比可使發(fā)芽糙米中的多糖類物質(zhì)提取效果較佳；將超聲提取的溫度、功率和時間分別控制在20-80℃、80-180W和15-90min，可避免因提取時間過短、溫度過低或功率過低造成多糖類物質(zhì)溶出率低，提取時間過長、溫度過高或功率過高又會使得發(fā)芽糙米中的非多糖類雜質(zhì)過多的溶出，增大分離純化的難度等缺陷。該制備方法操作簡單，易于實現(xiàn)，制備出的糙米多糖具有很好的自由基清除作用。由于該發(fā)明的原料為可食用的發(fā)芽糙米，安全無毒，故由其制備出的多糖物質(zhì)可廣泛應(yīng)用于抗氧化產(chǎn)品中。
以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。