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大豆糖蜜制備高純度大豆皂苷的研究

發布日期:2018-11-21 09:12來源:中國油脂網作者:未知點擊次數:
 王校紅, 宋宏哲

(黑龍江省糧食科學研究所,哈爾濱 150008)

 

摘要:利用樹脂純化與結晶法技術相結合,從大豆糖蜜中分離制備高純度大豆皂苷。研究了固形物質量分數、溫度、離心轉速、離心時間對大豆皂苷含量和收率的影響,通過正交實驗對工藝進行優化,確定最佳工藝條件為:大豆糖蜜經H103樹脂純化,解吸液回收乙醇并濃縮至固形物質量分數為3%,在95 ℃、3 500 r/min下離心7.5 min,沉淀經干燥制得的產品中大豆皂苷含量達94.25%,收率為51.26%。

關鍵詞:大豆皂苷;H103樹脂;結晶法;離心;高純度

中圖分類號:TQ936;TS218   文獻標志碼:A   文章編號:1003-7969(2010)07-0058-03

 

Preparation of saponins from soybean molasses

WANG Xiaohong, SONG Hongzhe 

(Cereals and Oils Institute of Heilongjang Province of China, Harbin 150008,China)

 

Abstract:High-purity soybean saponins was produced from soybean molasses by resin purification and crystallization method.The effects of various influence factors on the purity and yield of soybean saponins were discussed.The optimum conditions determined by orthogonal experiment were that soybean molasses was purified by H103 resin and the desorption solution was heated to remove the eluent of alcohol and concentrated to solid mass fraction 3%, then the concentrate was centrifuged for 7.5 min at 95 ℃ and 3 500 r/min,and the sediment was dried to obtain the product of soybean saponins.The purity of soybean saponins was 94.25% and the yield was 51.26%.

Key words:soybean saponin;H103 resin;crystallization method;centrifugation;high-purity

    大豆皂苷是一類存在于豆科植物中的三萜類皂苷,現代研究證明,大豆皂苷可抗脂質氧化,降低過氧化脂質的生成,降低血中膽固醇和甘油三酯含量,對心腦血管疾病有較好的防治作用,并具有抗病毒、抑制腫瘤細胞生長作用[1-3]。由于大豆皂苷最初被認為是抗營養因子,對其功能性和提取分離的研究是從20世紀80年代以后開始的,起步較晚,提取技術相對落后[4],大豆皂苷產品的純度不高,含量多集中在50%~70%,限制了下游產品的開發,故發展大豆皂苷的提純技術對于促進保健產品的開發、提高人們生活質量具有積極的推動作用。

    大豆糖蜜是醇法生產大豆濃縮蛋白的副產品,主要成分為40%~50%的糖類物質,另外含有豐富的大豆皂苷、大豆異黃酮等具有生理活性的功能性因子[5]。大豆糖蜜一般被作為飼料應用,利用其黏性降低飼料的揚塵,其營養成分未得到充分的利用?,F有樹脂法制備的大豆皂苷含量為50%左右。本研究以大豆糖蜜為原料,在樹脂純化的基礎上,利用大豆皂苷和異黃酮可溶于乙醇溶液,而在不同溫度的水溶液中大豆皂苷結晶析出的特性,回收樹脂解吸液中所含乙醇后,通過控制解吸液濃縮水溶液的條件參數,在較高溫度下通過離心將大豆皂苷與大豆異黃酮等物質分離,該方法操作簡便,不使用有毒化學試劑,是可實現產業化的一種高純度大豆皂苷的制備方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑

    大豆糖蜜:黑龍江雙河松嫩大豆生物工程有限責任公司;齊墩果酸:中國藥品生物制品檢驗所;乙醇、甲醇、香草醛、冰乙酸、高氯酸為分析純,蒸餾水為實驗室自制。

1.2 儀器、設備

    UV2550紫外分光光度計,LC-10A vp高效液相色譜儀,TDL-40B離心機,分析天平(萬分之一),HHS型電熱恒溫水浴鍋。

1.3 實驗方法

1.3.1 提取工藝 調整大豆糖蜜質量分數至20%,上樣H103樹脂柱,自然流出,1倍樹脂體積水洗樹脂,水洗液與流出液合并、濃縮后作為飼用,以75%乙醇溶液解吸,解吸液回收乙醇、濃縮,控制濃縮液固形物質量分數,在一定溫度下離心,沉淀和上清液分別干燥,沉淀為大豆皂苷,上清液為一定純度的大豆異黃酮。提取工藝路線為:

 

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1.3.2 分析方法 見參考文獻[6]。

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

    選定樹脂的吸附解吸條件已確定,本實驗主要確定解吸液的參數,控制結晶析出的成分和收率,所以樹脂處理方法相同,主要對幾個影響結晶的因素進行考察。

2.1.1 濃縮液固形物質量分數的影響 控制濃縮液固形物質量分數分別為1%、2%、3%、4%,90 ℃下于3 000 r/min離心5 min,所得大豆皂苷含量和收率如圖1所示。

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圖1 濃縮液固形物質量分數的影響

    由圖1可以看出,隨著濃縮液固形物質量分數的增大,大豆皂苷的收率逐漸增大,說明析出物的量與濃縮液固形物質量分數成正比;而大豆皂苷的含量在濃縮液固形物質量分數為3%時最高,達到4%時含量急劇下降,經測定分析,主要是因為濃縮液固形物質量分數增大到一定程度時,大豆異黃酮等非大豆皂苷類物質大量析出,導致含量下降而收率增大。

2.1.2 濃縮液溫度的影響 濃縮液固形物質量分數為3%時,分別在70、80、90、100 ℃下,以3 000 r/min離心5 min,所得大豆皂苷含量和收率如圖2所示。

    由圖2可知,隨著濃縮液溫度的升高,大豆皂苷含量不斷增大,90 ℃時達到最高,100 ℃時略有下降,收率與溫度呈反比關系,這說明溫度的升高可減少雜質的析出,但溫度過高時,大豆皂苷的溶解度也增高,含量有所下降。

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圖2 濃縮液溫度的影響

2.1.3 離心轉速的影響 濃縮液固形物質量分數為3%,溫度90 ℃,分別在1 000、2 000、3 000、4 000 r/min下離心5 min,所得大豆皂苷含量和收率如圖3所示。

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圖3 離心轉速的影響

    由圖3可以看出,離心轉速由1 000 r/min提高到2 000 r/min時,大豆皂苷含量明顯提高,收率也升高,說明較低轉速下大豆皂苷未能全部沉淀,而隨著離心轉速的加大,大豆皂苷的收率不斷增加,含量逐漸降低,當達到4 000 r/min時,含量顯著下降,沉淀表面可見黃色薄層,主要是因為其他雜質沉淀大量增加。

2.1.4 離心時間的影響 濃縮液固形物質量分數為3%,溫度90 ℃,3 000 r/min下分別離心5、10、15、20 min,所得大豆皂苷含量和收率如圖4所示。

 

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圖4 離心時間的影響

    由圖4可以看出,離心時間與大豆皂苷的含量呈反比關系,與收率呈正比關系,離心5 min時可得到最高含量的大豆皂苷,收率也可達到52.14%。

2.2 正交實驗

    根據單因素實驗結果,分別選取4個因素的3個適宜水平進行正交實驗,考察各因素之間的相互作用。正交實驗因素水平見表1,正交實驗結果及分析見表2。

表1 正交實驗因素水平

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表2 正交實驗結果及分析

 

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 注:合計=含量+收率。

    通過對表2中每個因素的K1、K2、K3比較后得出A2、B3、C3、D2為各個因素的最佳水平。由極差RB>RA>RC>RD可以得出影響實驗結果的主次因素順序為B>A>C>D,因此最優工藝方案為B3A2C3D2,即解吸液濃縮至固形物質量分數3%,溫度降至95 ℃時,以3 500 r/min離心7.5 min。按最優工藝制備大豆皂苷,所得產品中大豆皂苷含量為94.25%,收率為51.26%。

3 結 論

    樹脂純化與結晶法相結合制備大豆皂苷可將大豆皂苷的純度提高至90%以上,應用范圍更寬廣,其最佳的生產工藝為調節大豆糖蜜質量分數為20%,上樣至樹脂吸附,水洗,75%乙醇解吸,解吸液濃縮至固形物質量分數3%,溫度降至95 ℃時,以3 500 r/min 離心7.5 min。所得產品中大豆皂苷含量為94.25%,收率為51.26%。

參考文獻:

[1] 吉城由美子,大久保一良.大豆サボニンの機能性[J].食品と開發,1999,34(7):8-11.

[2] BERHOW M A,WAGNER E D, VAVGHN S F,et al.Characterization and antimutagenic activity of soybean saponins[J] .Mutation Research, 2000, 448(1):11-22.

[3] 許金新,陳安國.大豆皂苷的生理功能及應用[J].中國飼料,2004(19):27-29.

[4] 唐傳核,楊曉泉,彭志英.大豆皂甙最新研究概況[J].大豆科學,2001,20(1):60-64.

[5] HOSNY M,ROSAZZ P N.Novel isoflavone,cinnamic acid,and triterpenoid glycosides in soybean molasses[J].J Nat Prod,1999,62(6):853-858.

[6] 滕燕平,張玉梅,劉穎,等.分光光度法測定大豆總皂苷的含量[J].中國食品衛生,2000,12(4):10-14.

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