酵母发酵法纯化枸杞多糖
2007-05-01 10:44:52   来源：食品工业科技   评论：0 点击：

枸杞子系茄科植物枸杞的果实。作为传统的名贵中药,具有“滋阴补血,益精明目”之功效。许多临床和药理学实验研究表明,枸杞子具有促进免疫功能、抗肿瘤、抗衰老[1]等作用。现代科学研究证明,多糖是枸杞子具有许多药理作用的重要的功能因子之一,它主要成分为阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖和鼠李糖[1]等。枸杞多糖具有增强肌体免疫力[2]、抗肿瘤[3,4]、抗衰老[5]和抗疲劳[6]作用,另外还有明显的降血脂、降血糖、耐缺氧[7,8]等作用。枸杞多糖的提取多采用水浸加热的方法,浸提液中含有寡糖、胶体和多糖等物质,然后利用乙醇沉淀多次提取浸提液中的多糖成分[9,10],但是纯化后多糖纯度较低。鉴于此本文在乙醇沉淀多糖操作之前采用向浸提液中接入酵母菌,利用酵母在生长代谢过程中利用单糖和双糖等寡糖,除去浸提液中小分子糖类,以达到纯化多糖的目的。其次在石灰脱色过程中把胶体物质沉淀下来,以达到进一步澄清、除杂的目的。此方法耗能低,易操作,是一种相对有效、适合工业化生产枸杞多糖的方法。

1材料与方法

1.1材料与仪器枸杞子宁夏种子经销公司;安琪酵母安琪酵母股份有限公司。电光分析天平上海天平仪器厂;糖度计上海人民光学仪器厂;721分光光度计、恒温水浴锅上海第三分析仪器厂;HZQ-R振荡器哈尔滨东联技术有限公司;LD4-2离心机北京医用离心机厂;电子调温万用电炉龙口市先科仪器厂;PHS-3C型精密pH计上海第一分析仪器厂。

1.2测定方法还原糖测定参见文献[11];总糖测定采用苯酚-硫酸法;pH的测定应用PHS-3C型精密pH计测定;总酸的测定取20mL除气发酵液,用0.1NNaOH滴定至pH为9时所消耗的NaOH的体积。

1.3正交实验法优化水浸提枸杞多糖工艺实验以浸提液中所含粗多糖为实验指标,选择浸提温度、浸提时间和料液比三个实验因素,每个因素三个水平进行正交实验,采用L9(34)正交表(见表1),对所得实验结果进行极差分析,确定最佳工艺条件。

1.4发酵实验

称取50g枸杞子粉碎后按1.3所确定工艺提取粗多糖,在枸杞浸提液中按1%(m/v)接入酵母,自然pH,于温度25℃,转数180r/min摇床培养。在发酵过程中测定发酵液中总糖和还原糖含量、pH、总酸等参数。2结果与讨论2.1正交实验法优化水浸提枸杞多糖工艺实验结果按1.3确定工艺进行实验,所得结果见表2。

由表2可知,RB>RC>RA,因此因素对实验指标影响的主次顺序为B>C>A,最佳浸提条件为B2C3A2,即料水比为1∶9,温度65℃,浸泡48h。2.2酵母发酵实验结果按1.4所述工艺进行发酵实验,结果见图1～图5。5.5由图1和图2可知,发酵液的pH逐渐下降,由发酵初期的5.1降至发酵结束时的3.7;而发酵液的总酸度则呈逐渐上升的趋势,由发酵开始时消耗的NaOH0.042mL上升至发酵84h后的0.210mL,并且发酵后期总酸度的增长趋势要明显低于发酵初期。

由图4可以看出,发酵开始后酵母利用还原糖使还原糖的含量迅速下降,48h时还原糖含量由开始的198.0mg/mL降到10.9mg/mL,发酵继续进行还原糖几乎消耗殆尽,到发酵结束时为3.1mg/mL;而发酵过程总糖的变化也和还原糖有相同的趋势,发酵开始后总糖迅速下降,由发酵开始的306.3mg/mL降到48h时的116.7mg/mL,并于48h后保持含量不变,维持在106.0mg/mL左右。3讨论酵母在生长过程中以单糖和双糖等糖类为碳源,而对三糖的利用则因酵母的种类的不同而有很大的差异,但酵母并不能够以多糖为单一碳源。由图5可以看出,发酵液中多糖的含量在发酵过程中基本上保持不变,维持在105.0mg/mL左右,而由图1pH变化图和图2总酸变化图也可以看出,酵母在48h后生长缓慢,因此总酸在后期呈现出恒定的趋势。发酵结束后将生石灰添加到过滤以后的发酵液中直至饱和,不溶解的石灰则悬浮在溶液中,同时加热发酵液到80～85℃,通入CO2气体,生成大量碳酸钙沉淀,随着溶解的生石灰的减少,悬浮的石灰也逐渐溶解,使反应进行下去,发酵液纯度有了显著的改善。过滤上述溶液,于70℃,在0.08MPa下真空浓缩,得到颗粒细小的枸杞多糖。4结论采用水浸提法提取枸杞中的粗多糖,并应用正交实验设计法对水浸提工艺进行了优化,从而确定了其最佳工艺条件,即在65℃下,料水比1∶9,浸泡48h;在枸杞浸泡液中添加酵母菌后,利用酵母生长消耗了浸提液中的单糖及双糖等寡糖,而多糖的含量基本保持不便,枸杞多糖的纯度大为提高,为后期乙醇沉淀多糖工艺打下了良好的基础,实验取得了良好的效果,达到了纯化枸杞多糖的目的。