一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿拉伯聚糖的純化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿拉伯聚糖的純化方法，該方法先將堿處理水pH調(diào)節(jié)至中性；然后將中性液體在50℃下真空濃縮至總固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％～1.9％；將總固形物含量合格的濃縮液的pH調(diào)節(jié)至1.0～3.5后在83～95℃下均勻加熱10min以上，產(chǎn)生絮凝物，濾布過(guò)濾含絮凝物混合液，收集濾液；濾液經(jīng)過(guò)一次超濾，去除小分子雜質(zhì)，得阿拉伯聚糖濃縮液；將濃縮液噴霧干燥得阿拉伯聚糖粉末。本發(fā)明的原料來(lái)源廉價(jià)、豐富，屬于柑橘罐頭加工的副產(chǎn)品。工藝操作簡(jiǎn)單，純化時(shí)間短，生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保，適合產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。同時(shí)減少罐頭加工中廢棄物的排放，對(duì)柑橘罐頭加工具有積極意義。
【專利說(shuō)明】
一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿拉伯聚糖的純化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于多糖提取純化領(lǐng)域，尤其涉及一種柑橘罐頭加工堿處理水中純化阿拉 伯聚糖的方法。 技術(shù)背景
[0002] 阿拉伯聚糖廣泛存在于植物組織中，包括種子、果實(shí)等部位，是植物細(xì)胞壁的組成 成分之一。這里阿拉伯聚糖是指一類(lèi)多糖，除在油菜種子等里面發(fā)現(xiàn)過(guò)糖組成較單一的阿 拉伯聚糖外，阿拉伯糖(Ara)還可以跟木糖(Xyl)、半乳糖(Gal)等結(jié)合，形成含大量阿拉伯 糖的阿拉伯木聚糖(arabinoxylan，AX)和阿拉伯半乳聚糖(arabinogaIactan，AG)等功能性 多糖，廣泛存在于小麥等谷物以及蘿卜、馬鈴薯等蔬菜中，另外阿拉伯聚糖也常被歸為果膠 類(lèi)物質(zhì)的一種組分，在結(jié)構(gòu)上，其主要?dú)w于果膠的RGI區(qū)域(rhamnogalacturonan I)。因此 阿拉伯聚糖的純化目標(biāo)在于留下以Ara為主的阿拉伯聚糖鏈(不一定完全由Ara組成），以獲 得高純度的AX、AG或RGI等功能活性組分。
[0003] 阿拉伯聚糖具有很多生理活性，它是一種天然的植物膳食纖維，可以顯著降低膽 固醇和血脂水平，改善腸道微生態(tài)，增加乳酸菌和雙歧桿菌的數(shù)量，建議成年人每天攝入30 ~40g左右；另外在血糖調(diào)節(jié)方面也有重要作用，可以調(diào)控葡萄糖和胰島素水平;在抗病毒 抗炎方面也有突出貢獻(xiàn)，可通過(guò)調(diào)節(jié)免疫活性，激活NK細(xì)胞等來(lái)發(fā)揮作用；另外，阿拉伯聚 糖在抗癌活性方面也被進(jìn)一步認(rèn)識(shí)與重視。
[0004] 除了深受關(guān)注的生理活性，阿拉伯聚糖在食品生產(chǎn)中也可以充當(dāng)增稠劑等，具有 保水性，可顯著改善食品的感官，尤其在烘焙食品中應(yīng)用廣泛，是一種有益健康的食品添加 劑。
[0005]因此未來(lái)阿拉伯聚糖的市場(chǎng)需求將會(huì)高速增長(zhǎng)，挖掘阿拉伯聚糖的新來(lái)源也是多 多益善。而且需要開(kāi)發(fā)較高純度的阿拉伯聚糖，才能保障以上這些功能的高效發(fā)揮，在經(jīng)濟(jì) 上才有更好的商品價(jià)值。
[0006] 在柑橘罐頭加工中的柑橘脫囊衣工序，需用堿液浸泡橘瓣以徹底脫除囊衣，橘瓣 中部分植物多糖就溶解在堿液中。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)堿液中的多糖除了含有半乳糖醛酸外，還有 較多的阿拉伯糖，因此其除了作為果膠多糖利用外，也是提純阿拉伯聚糖的良好資源，并有 可能在提純過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)多糖的分級(jí)利用而使資源效率最大化。
[0007] 目前純化粗多糖的方法主要為柱色譜法，普遍使用的包括離子交換柱法，分子篩 法等。離子交換可分為陰離子交換和陽(yáng)離子交換，對(duì)含有酸性多糖成分的粗多糖常用陰離 子交換法進(jìn)行分離純化，如DEAE-52纖維素柱，其末端N帶有一個(gè)正電荷，屬于弱堿性陰離子 交換;現(xiàn)在也常用強(qiáng)陰離子交換快速柱，如末端季銨化的Q sephrose fast flow。分子篩法 也是柱色譜的一種，只是使用的填料往往附帶有分子篩的作用，可根據(jù)樣品分子量的大小 對(duì)粗多糖進(jìn)行分級(jí)純化。如有使用DEAE-纖維素柱進(jìn)行枸杞子中阿拉伯聚糖的分離純化(秦 小明，林華娟.枸杞子阿拉伯聚糖的提純分離及其構(gòu)造特征研究[J].食品科學(xué)，2003,24 (2): 52-56 .)，但其純化只是為了分析結(jié)構(gòu)等信息之用，其目標(biāo)并不是將純化糖作為最后的 產(chǎn)品應(yīng)用。因?yàn)橐陨喜还苁强焖僦€是常規(guī)柱，都涉及清洗填料、裝柱、平衡等一系列繁瑣 耗時(shí)的前處理，而且還有上樣量小，單位時(shí)間產(chǎn)量低等限制，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。另外阿拉 伯聚糖的純化也有使用乙醇或硫酸銨分級(jí)沉淀法，但需要額外使用沉淀劑，步驟較繁瑣，成 本較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿 拉伯聚糖的純化方法，該方法使用器材少，分離樣品量大，整個(gè)分離過(guò)程耗時(shí)較傳統(tǒng)方法大 大縮短，操作簡(jiǎn)便，可用于工廠大規(guī)模分離。同時(shí)作為柑橘罐頭加工的副產(chǎn)物，減少了罐頭 加工中的廢棄物排放，也增加了柑橘加工的附加值。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿拉伯 聚糖的純化方法，該方法包括以下步驟：
[0010] ⑴取柑橘罐頭加工中的的堿處理水，用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至中性；
[0011] (2)將中性液體在50°C下真空濃縮至總固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~1.9% ;
[0012] (3)將上述總固形物含量合格的濃縮液栗入耐酸加熱器中，并用3mol/L鹽酸溶液 調(diào)pH至1.0~3.5;
[0013] (4)在83~95°C下均勻加熱lOmin以上，產(chǎn)生絮凝物，濾布過(guò)濾含絮凝物混合液，收 集濾液；
[0014] (5)濾液經(jīng)過(guò)一次超濾，去除小分子雜質(zhì)，得阿拉伯聚糖濃縮液；
[0015] (6)將上述濃縮液噴霧干燥得阿拉伯聚糖粉末。
[0016] 進(jìn)一步地，所述真空濃縮至固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.7~1.8%。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，濃縮液pH調(diào)節(jié)到2.5。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，加熱溫度為92°C;加熱時(shí)間15min。接著使用350目濾布 過(guò)濾并收集濾液。
[0019] 進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，超濾膜使用截留分子量為5kDa。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟(6)中，噴霧干燥使用進(jìn)風(fēng)溫度170~180°C，進(jìn)樣速度600~ 900ml/h。抽氣功率 100%。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0022] (1)原料來(lái)源廉價(jià)，屬于柑橘罐頭加工中的廢棄物再利用，增加柑橘產(chǎn)業(yè)附加值， 也促進(jìn)柑橘加工的綠色化，大大減少資源的浪費(fèi)與有害物質(zhì)的排放。
[0023] (2)純化工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求低，單元操作容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，工人培訓(xùn)成本低。
[0024] (3)純化時(shí)間短，效率高，相比于傳統(tǒng)的柱填料分離純化，本工藝不存在上樣的樣 品質(zhì)量限制問(wèn)題。
[0025] (4)純化過(guò)程綠色安全，不使用有毒有害試劑，也不需使用洗脫液等，減輕后續(xù)產(chǎn) 品的脫鹽負(fù)擔(dān)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿拉伯聚糖的提純方法，包括如下步驟： [0027] (1)取柑橘罐頭加工中的的堿處理水，用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至中性；
[0028] (2)將中性液體在50°C下真空濃縮至總固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5 %~1.9 % ;總固 形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜過(guò)大或過(guò)小，過(guò)小絮凝不能有效的形成從而影響純化效果，過(guò)大則絮 凝物過(guò)濾效率低，易堵濾布。低溫真空濃縮可在濃縮過(guò)程中盡量減少熱對(duì)多糖鏈形態(tài)的影 響，使其在后續(xù)高溫加熱中有更好的絮凝表現(xiàn)。真空濃縮至固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為1.7~ 1.8%〇
[0029] (3)將上述總固形物含量合格的濃縮液栗入耐酸加熱器中，并用3mo 1/L鹽酸溶液 調(diào)pH至1.0~3.5;在此pH下，劇烈加熱可以促進(jìn)溶液中部分多糖之間的絮凝，以絮凝物沉淀 形式除去，從而純化多糖。濃縮液pH優(yōu)選為2.5。
[0030] (4)在83~95°C下均勻加熱lOmin以上，產(chǎn)生絮凝物，濾布過(guò)濾含絮凝物混合液，收 集濾液;加熱絮凝需要較高的加熱溫度，溫度過(guò)低不能在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)絮凝。溫度過(guò)高則浪 費(fèi)能量，也提高了對(duì)設(shè)備的要求。加熱溫度優(yōu)選為92°C;加熱時(shí)間優(yōu)選為15min。接著使用 350目濾布過(guò)濾并收集濾液。
[0031] (5)濾液經(jīng)過(guò)一次超濾，去除小分子雜質(zhì)，得阿拉伯聚糖濃縮液;超濾膜使用截留 分子量?jī)?yōu)選為5kDa。去除絮凝物的濾液已經(jīng)相對(duì)清澈，較易過(guò)濾，可用小孔徑超濾截留膜進(jìn) 行脫鹽、脫小分子物質(zhì)的處理。
[0032] (6)將上述濃縮液噴霧干燥得阿拉伯聚糖粉末;噴霧干燥使用進(jìn)風(fēng)溫度170~180 °C，進(jìn)樣速度600~900ml/h。抽氣功率100%。
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0034] 實(shí)施例1
[0035]本實(shí)施例用不同pH的濃縮液進(jìn)行加熱絮凝，以優(yōu)化阿拉伯聚糖的純化效果，具體 步驟如下：
[0036] 取柑橘罐頭加工脫囊衣工序的堿處理水，使用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至5~7 (HC1溶液濃 度不定量，使用較大濃度可提高調(diào)pH的效率，大濃度HC1需大攪拌速率）。再使用真空濃縮器 在50°C下進(jìn)行減壓濃縮，并在線檢測(cè)總固形物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），濃縮至總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.7~1.8%時(shí)停止?jié)饪s，將濃縮液栗入到耐酸加熱器，使用3mol/L鹽酸溶液調(diào)pH至1， 1.5,2.5,3.5,4。在92°C下均勻加熱15min，產(chǎn)生絮凝物，稍微冷卻后使用350目濾布過(guò)濾，收 集濾液，濾液再經(jīng)過(guò)一次超濾，超濾膜截留分子量為5kDa，截留下的大分子多糖濃縮液再經(jīng) 過(guò)噴霧干燥，即得阿拉伯聚糖粉末，干燥參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度180°C，進(jìn)料速度800ml/h，抽氣功 率100%。測(cè)定干燥后多糖的糖組成，以摩爾百分比表示。結(jié)果見(jiàn)下表：
[0038] 根據(jù)六瓜+乂71+6&1所占的總比重（即阿拉伯聚糖的純度），優(yōu)選?!1為2.5。
[0039] 實(shí)施例2
[0040]本實(shí)施例使用不同加熱溫度，以優(yōu)化阿拉伯聚糖的純化效果，具體步驟如下：
[0041 ] 取柑橘罐頭加工脫囊衣工序的堿處理水，使用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至5~7 (HC1溶液濃 度不定量，使用較大濃度可提高調(diào)pH的效率，大濃度HC1需大攪拌速率）。再使用真空濃縮器 在50°C下進(jìn)行減壓濃縮，并在線檢測(cè)總固形物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），濃縮至總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.6~1.7 %時(shí)停止?jié)饪s，將濃縮液栗入到耐酸加熱器，使用3mol/L鹽酸溶液調(diào)pH至2.5。 分別在80，83，88，92，95°C下均勻加熱15min，產(chǎn)生絮凝物，稍微冷卻后使用350目濾布過(guò)濾， 收集濾液，濾液再經(jīng)過(guò)一次超濾，超濾膜截留分子量為5kDa，截留下的大分子多糖濃縮液再 經(jīng)過(guò)噴霧干燥，即得阿拉伯聚糖粉末，干燥參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度180°C，進(jìn)料速度900ml/h，抽氣 功率100%。測(cè)定干燥后多糖的糖組成，以摩爾百分比表示。結(jié)果見(jiàn)下表：
[0043]根據(jù)Ara+Xyl+Gal所占的總比重（即阿拉伯聚糖的純度），以及能量經(jīng)濟(jì)使用原則， 優(yōu)選絮凝加熱溫度為92°C。
[0044] 實(shí)施例3
[0045] 本實(shí)施例使用不同加熱時(shí)間，以優(yōu)化阿拉伯聚糖的純化效果，具體步驟如下：
[0046] 取柑橘罐頭加工脫囊衣工序的堿處理水，使用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至5~7 (HC1溶液濃 度不定量，使用較大濃度可提高調(diào)pH的效率，大濃度HC1需大攪拌速率）。再使用真空濃縮器 在50°C下進(jìn)行減壓濃縮，并在線檢測(cè)總固形物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），濃縮至總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.5~1.6 %時(shí)停止?jié)饪s，將濃縮液栗入到耐酸加熱器，使用3mol/L鹽酸溶液調(diào)pH至2.5。 在92°C下分別均勻加熱8min，lOmin，12min，15min，20min，產(chǎn)生絮凝物，稍微冷卻后使用350 目濾布過(guò)濾，收集濾液，濾液再經(jīng)過(guò)一次超濾，超濾膜截留分子量為5kDa，截留下的大分子 多糖濃縮液再經(jīng)過(guò)噴霧干燥，即得阿拉伯聚糖粉末，干燥參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度170°C，進(jìn)料速度 600ml/h，抽氣功率100%。測(cè)定干燥后多糖的糖組成，以摩爾百分比表示。結(jié)果見(jiàn)下表：
[0048]根據(jù)Ara+Xyl+Gal所占的總比重（即阿拉伯聚糖的純度），以及能量經(jīng)濟(jì)使用原則， 優(yōu)選絮凝加熱時(shí)間為15m i η。
[0049] 實(shí)施例4
[0050] 取柑橘罐頭加工脫囊衣工序的堿處理水，使用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至5~7 (HC1溶液濃 度不定量，使用較大濃度可提高調(diào)pH的效率，大濃度HC1需大攪拌速率）。再使用真空濃縮器 在50°C下進(jìn)行減壓濃縮，并在線檢測(cè)總固形物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），濃縮至總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.7~1.8%時(shí)停止?jié)饪s，將濃縮液栗入到耐酸加熱器，使用3mol/L鹽酸溶液調(diào)pH至2.5。 在92°C下均勻加熱15min，產(chǎn)生絮凝物，稍微冷卻后使用300目濾布過(guò)濾，收集濾液，濾液再 經(jīng)過(guò)一次超濾，超濾膜截留分子量為10kDa，截留下的大分子多糖濃縮液再經(jīng)過(guò)噴霧干燥， 即得阿拉伯聚糖粉末，干燥參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度160°C，進(jìn)料速度500ml/h，抽氣功率90%。測(cè)定 干燥后多糖的糖組成，以摩爾百分比表示，結(jié)果顯示Ara+Xyl+Gal的含量為85%。
[0051 ] 實(shí)施例5
[0052] 取柑橘罐頭加工脫囊衣工序的堿處理水，使用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至5~7 (HC1溶液濃 度不定量，使用較大濃度可提高調(diào)pH的效率，大濃度HC1需大攪拌速率）。再使用真空濃縮器 在50°C下進(jìn)行減壓濃縮，并在線檢測(cè)總固形物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），濃縮至總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.8~1.9 %時(shí)停止?jié)饪s，將濃縮液栗入到耐酸加熱器，使用3mol/L鹽酸溶液調(diào)pH至2.5。 在92°C下均勻加熱15min，產(chǎn)生絮凝物，稍微冷卻后使用400目濾布過(guò)濾，收集濾液，濾液再 經(jīng)過(guò)一次超濾，超濾膜截留分子量為5kDa，截留下的大分子多糖濃縮液再經(jīng)過(guò)噴霧干燥，即 得阿拉伯聚糖粉末，干燥參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度175°C，進(jìn)料速度700ml/h，抽氣功率100%。測(cè)定干 燥后多糖的糖組成，以摩爾百分比表示，結(jié)果顯示Ara+XyΙ+Gal的含量為91 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柑橘罐頭加工堿處理水中阿拉伯聚糖的純化方法，其特征在于，該方法包括以 下步驟： (1) 取柑橘罐頭加工中的的堿處理水，用HC1溶液調(diào)節(jié)pH至中性； (2) 將中性液體在50°C下真空濃縮至總固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5 %~1.9 % ; (3) 將上述總固形物含量合格的濃縮液栗入耐酸加熱器中，并用3mol/L鹽酸溶液調(diào)pH 至1.0~3.5; (4) 在83~95°C下均勻加熱lOmin以上，產(chǎn)生絮凝物，濾布過(guò)濾含絮凝物混合液，收集濾 液； (5) 濾液經(jīng)過(guò)一次超濾，去除小分子雜質(zhì)，得阿拉伯聚糖濃縮液； (6) 將上述濃縮液噴霧干燥得阿拉伯聚糖粉末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，所述真空濃縮至固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.7 ~1.8%〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，所述步驟(3)中，濃縮液pH調(diào)節(jié)到2.5。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，所述步驟(4)中，加熱溫度為92°C;加 熱時(shí)間15min。接著使用350目濾布過(guò)濾并收集濾液。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，所述步驟(5)中，超濾膜使用截留分子 量為5kDa。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，所述步驟(6)中，噴霧干燥使用進(jìn)風(fēng)溫 度170~180°C，進(jìn)樣速度600~900ml/h。抽氣功率100%。
【文檔編號(hào)】C08B37/06GK106046195SQ201610367571
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】葉興乾, 陳健樂(lè), 程煥, 陳士國(guó), 劉東紅, 陳健初, 丁甜, 田金虎
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)