專利名稱：酶法提取酒糟中水溶性膳食纖維的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機化學提取技術領域，尤其涉及酶法提取酒糟中水溶性膳食纖維的方法。
背景技術：
水溶性膳食纖維(SDF)是指不能被人體消化道分泌的消化酶所消化，但可溶于溫水或熱水，且其水溶液又能被相當于四倍乙醇再沉淀的非淀粉類多糖。水溶性膳食纖維正以其豐富的營養(yǎng)價值、較強的生理功能和廣泛的實際應用價值[1_3]，越來越被國內外學者及民眾所認識和關注。高粱、小麥是膳食纖維的重要來源。酒廠就是用當地生產的糯性高粱加上小麥為原料的酒曲發(fā)酵而成的，其最大副產物酒糟是生產膳食纖維等物質的重要原料。國內提取SDF的工藝方法有水浸提法、酸堿法、酶法和發(fā)酵法[4_8]。我們已報道了 堿法提取酒糟SDF的研究[4]。本研究采用水解蛋白酶降解酒糟中殘留的蛋白質，通過單因素和正交試驗[9_11]，酶法提取酒糟中的SDF的最佳工藝條件，目的為進一步利用酒糟資源。
發(fā)明內容
本發(fā)明所述酶法提取酒糟中水溶性膳食纖維的方法，酶法工藝流程如下
新鮮酒糟粉一調PH —控溫酶解一離心一pH調至中性一濃縮一4倍體積95%乙醇沉淀—靜置一過濾一干燥一稱重(SDF)。酶法提取SDF的條件
首先進行酶添加量、提取溫度、提取時間、液固比、溶液PH值的單因素試驗，然后在單因素試驗的基礎上，以三因素三水平設計正交試驗。酶添加量的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，在料水比1:12、pH值5. 5、提取溫度60°C、提取時間4h的條件下，研究水解蛋白酶添加量對酒糟SDF得率的影響，當加酶量為2% 4%時，隨著酶量的增加，酒糟SDF得率明顯增加；當酶添加量為4%時，酒糟SDF得率最高為14. 8%。根據米氏學說[12]，當底物濃度一定時，游離的酶越多，越容易與底物結合成中間反應物，中間反應物再分解成反應產物，這樣反應速度就越快，在相同的時間下，底物分解的就越徹底。因此，酶添加量小于4%時，SDF得率隨著酶添加量的增加而明顯提高。但當加酶量高于4%以后，SDF得率逐漸降低。其原因可能是酶添加量的增加使酒糟中的不溶性膳食纖維降解成較低分子量的多糖、低聚糖或單糖，而不能被沉淀劑乙醇沉淀下來，從而使SDF得率降低。提取溫度的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，設定不同提取溫度，在料水比1:12、酶添加量為原料的4%、pH值5. 5的條件下提取4h，當溫度在50 60°C時，酒糟SDF得率隨溫度的升高而增大，溫度達到60°C時，SDF得率最大為14. 4%。當溫度在60 70°C時，SDF得率隨溫度的升高而降低。這是因為達到最適溫度之前提高溫度，可加速酶的催化反應，溫度每升高10°C，反應速度相應的增加Γ2倍，隨著溫度的進一步升高，酶分子間的氫鍵、范德華力等非共價鍵破裂，使酶逐步變性，降低了反應速度，即兩種過程平衡的結果使酶的最適溫度為60°C。pH值的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，設定不同PH值，在料水比1:12、酶添加量為原料的4%、溫度60°C條件下提取4h，當溶液pH值為4.0 5.0時，SDF得率隨pH值的增大而提高，pH值為5. 0 5. 5時，SDF得率最大為14. 4% ;當pH值在5. 5 6. 5時，SDF得率逐漸降低。這是因為PH值對酶活力的影響很大，過小、過大都會影響酶蛋白的構象，甚至使酶變性失活。當PH值改變不很劇烈時，酶雖然不變性，但活力受到影響，因為pH值會影響底物分子和酶分子的解離狀態(tài)，最適PH值與酶活力中心結合底物的基團以及參與催化的基團有關，往往只有一種解離狀態(tài)，最有利于酶與底物結合，此時酶活力最高。另外，PH值影響分子中一些基團的解離，這些基團的離子化狀態(tài)與酶的專一性及酶分子中心的構象有關。
提取時間的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，在料水比I :12、pH值5. 01、酶添加量為原料的4%、提取溫度60°C、提取時間4h的條件下，研究提取時間對酒糟SDF得率的影響，當提取時間在2 4h時，SDF得率隨時間增加顯著提高，超過4h，SDF又降低。其可能原因是在提取初期，酒糟濃度較高，水溶性多糖濃度較低，對酶反應的抑制作用小，酶促反應迅速進行，隨著時間的延長，酶的作用也越充分，SDF得率迅速提高。但當時間足夠長時，底物濃度的不斷降低和部分酶在提取過程中的失活以及水溶性多糖的不斷積累，產物的反饋抑制效應逐漸增強，酶促反應速度逐漸降低，因此SDF得率降低。液固比的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，在酶添加量為原料的4%、pH值5. 01、溫度60°C、提取時間4h的條件下，研究液固比對酒糟SDF得率的影響，當料水比在1:8 1:10時，SDF無明顯變化，1:10 1:12時，隨著料水比的增加，酒糟SDF得率升高，超過1:12時，SDF得率增加趨于平緩。其原因可能是，當料水比較小時，酒糟濃度較大，液體流動相縮小以及SDF終產物的抑制作用，阻礙了酶對底物的水解，SDF得率較低；隨著料水比的增大，酒糟濃度逐漸降低，這種阻礙作用逐漸減小，SDF得率也隨著提高；當酒糟濃度繼續(xù)降低，酶濃度也降低，酶的作用受到一定程度的影響，使SDF得率減小。正交試驗
在單因素的基礎上，確定提取溫度、加酶量、提取時間為影響提取率的主要因素。設計三因素三水平的正交實驗以優(yōu)化提取工藝，采用L9 (34)正交表。F。.。5 (2，2) =19，* 顯著差異
酶法提取SDF的最佳工藝條件組合是=A1B3C3,即溫度50°C，酶添加量6%，反應時間6h。通過極差分析可得到影響SDF得率各因素的主次關系是酶解溫度 > 酶解時間 > 酶用量。當α=0.05時F臨界值為4. 460，以對SDF得率影響最小的因素B為誤差項，得到的F比值數據表明三個因素Α、B、D在P < O. 05條件下其各水平對指標SDF得率的影響有顯著差異。稱取酒糟樣品，按最佳提取工藝條件提取，測定SDF得率，結果證明酶法提取SDF得率為11. 7%，相對標準偏差RSD值為O. 11%，說明此工藝條件穩(wěn)定可信，能用于茅臺酒糟中SDF的提取。酶法提取茅臺酒糟中水溶性膳食纖維的最佳條件為溫度50°C，水解蛋白酶添加量6%，時間6h，料水比1:12。采用上述技術方案的有益效果是
本發(fā)明酶法提取以茅臺酒糟中可溶性膳食纖維，具有試劑用量少、成本小、污染小、設備要求簡單、易于普及的特點，是提高酒糟綜合利用的有效途徑。
具體實施例方式酶法提取酒糟中水溶性膳食纖維的方法，酶法工藝流程如下
新鮮酒糟粉一調PH —控溫酶解一離心一pH調至中性一濃縮一4倍體積95%乙醇沉淀 —靜置一過濾一干燥一稱重(SDF)。酶法提取SDF的條件
首先進行酶添加量、提取溫度、提取時間、液固比、溶液PH值的單因素試驗，然后在單因素試驗的基礎上，以三因素三水平設計正交試驗。酶添加量的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，在料水比1:12、pH值5. 5、提取溫度60°C、提取時間4h的條件下，研究水解蛋白酶添加量對酒糟SDF得率的影響，當加酶量為2% 4%時，隨著酶量的增加，酒糟SDF得率明顯增加；當酶添加量為4%時，酒糟SDF得率最高為14. 8%。根據米氏學說[12]，當底物濃度一定時，游離的酶越多，越容易與底物結合成中間反應物，中間反應物再分解成反應產物，這樣反應速度就越快，在相同的時間下，底物分解的就越徹底。因此，酶添加量小于4%時，SDF得率隨著酶添加量的增加而明顯提高。但當加酶量高于4%以后，SDF得率逐漸降低。其原因可能是酶添加量的增加使酒糟中的不溶性膳食纖維降解成較低分子量的多糖、低聚糖或單糖，而不能被沉淀劑乙醇沉淀下來，從而使SDF得率降低。提取溫度的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，設定不同提取溫度，在料水比1:12、酶添加量為原料的4%、pH值5. 5的條件下提取4h，當溫度在50 60°C時，酒糟SDF得率隨溫度的升高而增大，溫度達到60°C時，SDF得率最大為14. 4%。當溫度在60 70°C時，SDF得率隨溫度的升高而降低。這是因為達到最適溫度之前提高溫度，可加速酶的催化反應，溫度每升高10°C，反應速度相應的增加Γ2倍，隨著溫度的進一步升高，酶分子間的氫鍵、范德華力等非共價鍵破裂，使酶逐步變性，降低了反應速度，即兩種過程平衡的結果使酶的最適溫度為60°C。pH值的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，設定不同PH值，在料水比1:12、酶添加量為原料的4%、溫度60°C條件下提取4h，當溶液pH值為4.0 5.0時，SDF得率隨pH值的增大而提高，pH值為5. 0 5. 5時，SDF得率最大為14. 4% ;當pH值在5. 5 6. 5時，SDF得率逐漸降低。這是因為PH值對酶活力的影響很大，過小、過大都會影響酶蛋白的構象，甚至使酶變性失活。當PH值改變不很劇烈時，酶雖然不變性，但活力受到影響，因為pH值會影響底物分子和酶分子的解離狀態(tài)，最適PH值與酶活力中心結合底物的基團以及參與催化的基團有關，往往只有一種解離狀態(tài)，最有利于酶與底物結合，此時酶活力最高。另外，PH值影響分子中一些基團的解離，這些基團的離子化狀態(tài)與酶的專一性及酶分子中心的構象有關。提取時間的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，在料水比I :12、pH值5. 01、酶添加量為原料的4%、提取溫度60°C、提取時間4h的條件下，研究提取時間對酒糟SDF得率的影響，當提取時間在2 4h時，SDF得率隨時間增加顯著提高，超過4h，SDF又降低。其可能原因是在提取初期，酒糟濃度較高，水溶性多糖濃度較低，對酶反應的抑制作用小，酶促反應迅速進行，隨著時間的延長，酶的作用也越充分，SDF得率迅速提高。但當時間足夠長時，底物濃度的不斷降低和部分酶在提取過程中的失活以及水溶性多糖的不斷積累，產物的反饋抑制效應逐漸增強，酶促反應速度逐漸降低，因此SDF得率降低。液固比的確定
準確稱取一定量的酒糟粉，在酶添加量為原料的4%、pH值5. 01、溫度60°C、提取時間4h的條件下，研究液固比對酒糟SDF得率的影響，當料水比在1:8 1:10時，SDF無明顯變化，1:10 1:12時，隨著料水比的增加，酒糟SDF得率升高，超過1:12時，SDF得率增加趨于平緩。其原因可能是，當料水比較小時，酒糟濃度較大，液體流動相縮小以及SDF終產物的抑制作用，阻礙了酶對底物的水解，SDF得率較低；隨著料水比的增大，酒糟濃度逐漸降低，這種阻礙作用逐漸減小，SDF得率也隨著提高；當酒糟濃度繼續(xù)降低，酶濃度也降低，酶 的作用受到一定程度的影響，使SDF得率減小。正交試驗
在單因素的基礎上，確定提取溫度、加酶量、提取時間為影響提取率的主要因素。設計三因素三水平的正交實驗以優(yōu)化提取工藝，采用L9 (34)正交表。F。.。5 (2，2) =19，* 顯著差異
酶法提取SDF的最佳工藝條件組合是=A1B3C3,即溫度50°C，酶添加量6%，反應時間6h。通過極差分析可得到影響SDF得率各因素的主次關系是酶解溫度 > 酶解時間 > 酶用量。當α=0.05時F臨界值為4. 460，以對SDF得率影響最小的因素B為誤差項，得到的F比值數據表明三個因素Α、B、D在P < O. 05條件下其各水平對指標SDF得率的影響有顯著差異。稱取酒糟樣品，按最佳提取工藝條件提取，測定SDF得率，結果證明酶法提取SDF得率為11. 7%，相對標準偏差RSD值為O. 11%，說明此工藝條件穩(wěn)定可信，能用于茅臺酒糟中SDF的提取。酶法提取茅臺酒糟中水溶性膳食纖維的最佳條件為溫度50°C，水解蛋白酶添加量6%，時間6h，料水比1:12。
權利要求
1.酶法提取酒糟中水溶性膳食纖維的方法，其特征在于將新鮮酒糟粉原料脫脂，4倍于原料 干粉的石油醚浸泡2小時，用水和80%的乙醇洗，烘干； 提取原料、加水和緩沖溶液、60°C O. 5小時、冷卻、加入纖維素酶反應I小時、加熱85°C滅酶、冷卻、加入中性蛋白酶、半小時后離心、用無水乙醇洗4倍濾液、離心、烘干得成品.
全文摘要
酶法提取酒糟中水溶性膳食纖維的方法，將新鮮酒糟粉原料脫脂，4倍于原料干粉的石油醚浸泡2小時，用水和80%的乙醇洗，烘干；提取原料、加水和緩沖溶液、60℃0.5小時、冷卻、加入纖維素酶反應1小時、加熱85℃滅酶、冷卻、加入中性蛋白酶、半小時后離心、用無水乙醇洗4倍濾液、離心、烘干得成品。充分利用醬香型的酒糟資源，變廢為寶，同時避免對環(huán)境的污染，提高經濟效益和社會效益。
文檔編號A23L1/308GK102960742SQ201210546889
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者張世仙, 從凱龍, 曾啟華, 朱彬 申請人:遵義師范學院