專利名稱：超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利農(nóng)副產(chǎn)品開發(fā)和綜合利用、功能性食品添加劑、藥品和化妝 品添加劑生產(chǎn)等技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及一種利用超聲波輔助酶解小麥麩皮 制備阿魏酸的方法。
背景技術(shù)：
阿魏酸(Ferulicacid)是一種廣泛存在于植物細(xì)胞壁物質(zhì)的酚酸，在小麥 麩皮中主要通過酯鍵和醚鍵與多糖、木質(zhì)素交聯(lián)在一起，或自身酯化成二阿 魏酸。它有順式和反式兩種結(jié)構(gòu)，順式為黃色油狀物，反式為白色至微黃色 結(jié)晶物。其分子量為194.19，熔點(diǎn)174"C，微溶于冷水，可溶于熱水，易溶于 乙醇、甲醇、丙酮，難溶于石油醚、苯等。 一般是指反式。阿魏酸具有抗氧化、抗血栓、降血脂、抗動脈粥樣硬化、抗菌消炎、抗突 變防癌等卓越的功能特性。在臨床上主要用于冠心病、腦血管病、脈管炎等 疾病的防治，比較知名的藥品有利脈膠囊、心血康片等。在化妝品行業(yè)中， 阿魏酸的用途也很廣泛。此外，阿魏酸作為天然抗氧化劑也在國內(nèi)外的食品 行業(yè)中得到了較快的普及和應(yīng)用。從植物中提取的天然阿魏酸比化學(xué)合成的 阿魏酸更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，同時(shí)極大的減少了環(huán)境污染，并且更為消費(fèi)者所接受。近年來，阿魏酸因其卓越的功能性質(zhì)已引起人們的重視，阿魏酸及其衍生 物己經(jīng)被國際市場所認(rèn)識，并且得到了普遍應(yīng)用。阿魏酸及其衍生物在食品、 化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域中均有著廣泛的應(yīng)用。阿魏酸是公認(rèn)的美容因子，可改善皮膚品質(zhì)，使其細(xì)膩、光澤、富有彈性。 并且阿魏酸對紫外線具有良好的吸收作用和較強(qiáng)的抗氧化性能，能抑制酪氨 酸酶的作用從而起到抑制皮膚老化、美白皮膚的效果。如果將阿魏酸與Vc和 Ve并用，則具有較強(qiáng)的協(xié)同作用，抗氧化效果更好。因此將其添加入化妝品 中，可以抑制因紫外線造成的皮膚色素沉積，可以用于皮膚美白或者祛斑治 療。阿魏酸及其衍生物具有抗血栓形成、抗炎、止痛、清除自由基和抗紫外輻 射等功能性質(zhì)，因此，它可以清除人體血管壁血脂的沉積、促進(jìn)血液微循環(huán)， 滋養(yǎng)皮膚；同時(shí)，也可以有效調(diào)節(jié)內(nèi)分泌，降低皮膚色素沉積，從而有助于4重要部分，但由于阿魏 酸在植物體內(nèi)的含量較低，大多數(shù)以酯的形式存在于植物細(xì)胞壁中，主要通 過酯鍵和醚鍵與多糖、木質(zhì)素交聯(lián)在一起，或自身酯化成二阿魏酸。因而不 易提取，提取率一般很低，不足70%。小麥麩皮是小麥制粉后的副產(chǎn)物，據(jù)報(bào)道，2009年我國小麥的年產(chǎn)量超 過6.8億多噸，按每斤小麥產(chǎn)出0.22斤麩皮計(jì)算，可產(chǎn)出1.36億噸以上的麩 皮，產(chǎn)量十分可觀。阿魏酸在麩皮中的含量很高，若利用麩皮生產(chǎn)阿魏酸， 不僅可以解決阿魏酸原料來源問題，也可提高小麥副產(chǎn)品-麩皮的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是提供一種利用超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的 方法，該方法以小麥副產(chǎn)品-小麥麩皮為原料，經(jīng)過預(yù)處理后，利用合理的方 法進(jìn)行富集、分離、提取其中的阿魏酸。該方法能提高小麥麩皮的利用價(jià)值， 實(shí)現(xiàn)小麥麩皮的經(jīng)濟(jì)增值和利用，并可提高阿魏酸的提取率，為阿魏酸的提 取提供一條新的路徑。本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法包括下述步驟a、 對小麥麩皮進(jìn)行粉碎，并采用50目 100目篩網(wǎng)進(jìn)行篩選；b、 取a步驟所得到的小麥麩皮，加入70'C 8(TC的熱水，水浴加熱；其 中小麥麩皮與水的重量比為1:5 1:20;c、 利用a-淀粉酶酶解除去小麥麩皮中的淀粉先用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩 沖液調(diào)節(jié)b步驟所得料液的pH值為5.5 7.5，之后加入a-淀粉酶，淀粉酶作 用條件如下時(shí)間為30 45min;溫度為80°C 95°C;反應(yīng)體系中酶的濃度 為0.3 0.6ml/L;底物濃度為70 200g/L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；其 中ct -淀粉酶與料液的重量比為0.03 0.1:1;d、 利用堿性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)將除淀粉后的懸浮液冷卻 至40。C 45-C，再用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)pH值為7.5 8.5，然后 加入堿性蛋白酶，蛋白酶的酶解條件如下pH=7.5 9.0，溫度為45°C 60 °C，酶解時(shí)間為100min 150min，酶濃度為0.6 1.2g/L;期間采用攪拌機(jī) 勻速攪拌；最后在IO(TC下煮沸10min 15min滅酶；其中堿性蛋白酶與料液的重量比為0.03 0.1:1;
e、 將懸浮液離心沉淀，棄去上清液，用蒸餾水進(jìn)行洗滌3 5次，得到麩皮殘?jiān)?br> f、 將麩皮殘?jiān)M(jìn)行干燥處理，干燥溫度30°C 40°C，干燥時(shí)間24h 30h,至其含水量為10 14%;
g、 利用超聲清洗器對干燥處理后小麥麩皮進(jìn)行超聲處理；干燥處理后的麩皮與水的重量比為1:5 1:20;超聲溫度為70°C 90°C;期間采用攪拌機(jī)勻
速攪拌；
h、 利用木聚糖酶對(g)步驟超聲處理后的麩皮進(jìn)行酶解反應(yīng)小麥麩皮酶解反應(yīng)的底物濃度為6% 10%;酶濃度為0.8% 1.2%;酶解反應(yīng)時(shí)間為40min 50min;酶解溫度為40°C 60°C;酶解pH值為4.5 5.5;其中木聚糖酶與料液的重量比為0.06 0.14:1;
i、 將h步驟酶解反應(yīng)的懸浮液進(jìn)行離心，取上清液，將下層殘?jiān)? 5次，合并上清液進(jìn)行濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；將粗品用無水乙醇溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液，再進(jìn)行濃縮、干燥得到純度較高的阿魏酸結(jié)晶；真空度-0.1MPa;干燥溫度40 5(TC;干燥時(shí)間20 24h。
本發(fā)明中所述的攪拌速度為100 120r/min;所述的離心轉(zhuǎn)速為2500 4000r/min。所述g步驟中超聲清洗器的超聲功率為100 300W;超聲時(shí)間為15 30min。
本發(fā)明中所述的木聚糖酶為枯草芽孢桿菌木聚糖酶。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)就是把物理法與生物法相結(jié)合，使得阿魏酸的分離提取工藝可以省去堿水解工藝，不僅降低了化學(xué)法提取對環(huán)境的污染，還提高了阿魏酸提取效率，縮短了提取時(shí)間。與單用酶解的提取工藝相比，大大縮短了提取時(shí)間，而且提取效率也有很大提高。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例l
a、 首先用粉碎機(jī)將小麥麩皮進(jìn)行粉碎后過篩，除去其中的沙石等雜質(zhì)和部分淀粉，準(zhǔn)確稱取35目篩下的麩皮25g于三口瓶中；
b、 取a步驟所得到的小麥麩皮，加入70'C的熱水，水浴加熱；其中小麥麩皮與水的重量比為1:10;
C、利用a-淀粉酶酶解除去小麥麩皮中的淀粉先用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)b步驟所得料液的pH值為6.8，之后加入耐高溫的a-淀粉酶，淀粉酶作用條件如下時(shí)間為40min;溫度為90°C;反應(yīng)體系中酶的濃度為0.5ml/L;底物濃度為100g/L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，攪拌速度為120r/min，；利用碘液檢測淀粉是否完全水解，如若變藍(lán)則繼續(xù)反應(yīng)，直到碘液檢測不變藍(lán)為止；其中a-淀粉酶與料液的重量比為1:10。
d、 利用堿性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)將除淀粉后的懸浮液冷卻至45'C，再用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)pH值為9.0，然后加入堿性蛋白酶，蛋白酶的酶解條件如下pH=8.5，溫度為50°C，酶解時(shí)間為120min，酶濃度為l.O^L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，攪拌速度為120r/min;最后在IO(TC下煮沸10min滅酶；其中堿性蛋白酶與料液的重量比為1:10。
e、 將懸浮液在3000r/min下離心15min，沉淀后棄去上清液，用蒸餾水進(jìn)行洗滌4次，得到麩皮殘?jiān)賹堅(jiān)?0。C的蒸餾水洗滌至無混濁為止。
f、 將麩皮殘?jiān)谡婵崭稍锵渲羞M(jìn)行干燥處理，真空度為-0.1Mpa，干燥溫度40°C，干燥時(shí)間24h,至其含水量為12%。
g、 利用超聲清洗器對干燥處理后小麥麩皮進(jìn)行超聲處理超聲功率為
120W;超聲時(shí)間為15min;干燥處理后的麩皮與水的重量比為1:10;超聲溫度為80°C;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌攪拌速度為120r/min。
h、 利用木聚糖酶對(g)步驟超聲處理后的麩皮進(jìn)行酶解反應(yīng)小麥麩皮酶解反應(yīng)的底物濃度為6%;酶濃度為1.0%;酶解反應(yīng)時(shí)間為40min;酶解溫度為40。C;酶解pH值為4.5;其中木聚糖酶與料液的重量比為0.06:1。
i、將(h)步驟酶解反應(yīng)的懸浮液進(jìn)行離心，取上清液，將下層殘?jiān)?次，合并上清液進(jìn)行濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；將粗品用無水乙醇溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液，再進(jìn)行濃縮、干燥得到純度較高的阿魏酸結(jié)晶；離心時(shí)間15min,離心機(jī)轉(zhuǎn)速3500r/min，真空度-0.1Mpa，干燥溫度40"C;干燥時(shí)間24h。
實(shí)施例2
a、 首先用粉碎機(jī)將小麥麩皮進(jìn)行粉碎后過篩，除去其中的沙石等雜質(zhì)和部分淀粉，準(zhǔn)確稱取35目篩下的麩皮25g于三口瓶中。
b、 取(a)步驟所得到的小麥麩皮，加入70'C的熱水，水浴加熱；其中小麥麩皮與水的重量比為1:10。
C、利用Ct-淀粉酶酶解除去小麥麩皮中的淀粉先用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)b步驟所得料液的pH值為6.8，之后加入耐高溫的a-淀粉酶，淀粉酶作用條件如下時(shí)間為40min;溫度為90°C;反應(yīng)體系中酶的濃度為0.5ml/L;底物濃度為100g/L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，攪拌速度為120r/min，；利用碘液檢測淀粉是否完全水解，如若變藍(lán)則繼續(xù)反應(yīng)，直到碘液檢測不變藍(lán)為止；其中a-淀粉酶與料液的重量比為1:10。
d、 利用堿性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)將除淀粉后的懸浮液冷卻至45°。，再用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)pH值為9.0，然后加入堿性蛋白酶，蛋白酶的酶解條件如下pH=8.5，溫度為5CTC，酶解時(shí)間為120min，酶濃度為1.0g/L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，攪拌速度為120r/min;最后在IOO'C下煮沸10min滅酶；其中堿性蛋白酶與料液的重量比為1:10。
e、 將懸浮液在3000r/min下離心15min，沉淀后棄去上清液，用蒸餾水進(jìn)行洗滌4次，得到麩皮殘?jiān)?，再將殘?jiān)?0'C的蒸餾水洗滌至無混濁為止；
f、 將麩皮殘?jiān)谡婵崭稍锵渲羞M(jìn)行干燥處理，真空度為-0.1Mpa，干燥溫度40°C，干燥時(shí)間24h，至其含水量為12%;
g、 利用超聲清洗器對干燥處理后小麥麩皮進(jìn)行超聲處理超聲功率為-
150W;超聲時(shí)間為20min;干燥處理后的麩皮與水的重量比為1:15;超聲溫度為85"C;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌攪拌速度為120r/min;
h、 利用木聚糖酶對(g)步驟超聲處理后的麩皮進(jìn)行酶解反應(yīng)小麥麩皮酶解反應(yīng)的底物濃度為8%;酶濃度為1.0%;酶解反應(yīng)時(shí)間為45min;酶解溫度為50。C;酶解pH值為5.0;其中木聚糖酶與料液的重量比為0.1:1。
i、 將h步驟酶解反應(yīng)的懸浮液進(jìn)行離心，取上清液，將下層殘?jiān)?次，合并上清液進(jìn)行濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；將粗品用無水乙醇溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液，再進(jìn)行濃縮、干燥得到純度較高的阿魏酸結(jié)晶；離心時(shí)間15min，離心機(jī)轉(zhuǎn)速3500r/min，真空度-0.1Mpa，干燥溫度40。C;干燥時(shí)間24h。
實(shí)施例3
a、 首先用粉碎機(jī)將小麥麩皮進(jìn)行粉碎后過篩，除去其中的沙石等雜質(zhì)和部分淀粉，準(zhǔn)確稱取35目篩下的麩皮25g于三口瓶中。
b、 取(a)步驟所得到的小麥麩皮，加入7(TC的熱水，水浴加熱；其中小
8麥麩皮與水的重量比為1:10。
c、 利用a-淀粉酶酶解除去小麥麩皮中的淀粉先用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)b步驟所得料液的pH值為6.8，之后加入耐高溫的a-淀粉酶，淀粉酶作用條件如下時(shí)間為40min;溫度為90°C;反應(yīng)體系中酶的濃度為0.5ml/L;底物濃度為100g/L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，攪拌速度為120r/min，；利用碘液檢測淀粉是否完全水解，如若變藍(lán)則繼續(xù)反應(yīng)，直到碘液檢測不變藍(lán)為止；其中a-淀粉酶與料液的重量比為1:10。
d、 利用堿性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)將除淀粉后的懸浮液冷卻至45t:，再用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)pH值為9.0，然后加入堿性蛋白酶，蛋白酶的酶解條件如下pH=8.5，溫度為50°C，酶解時(shí)間為120min，酶濃度為l.Og/L;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，攪拌速度為120r/min;最后在IO(TC下煮沸10min滅酶；其中堿性蛋白酶與料液的重量比為1:10。
e、 將懸浮液在3000r/min下離心15min，沉淀后棄去上清液，用蒸餾水進(jìn)行洗滌4次，得到麩皮殘?jiān)?，再將殘?jiān)?0'C的蒸餾水洗滌至無混濁為止；
f、 將麩皮殘?jiān)谡婵崭稍锵渲羞M(jìn)行干燥處理，真空度為-0.1Mpa，干燥溫度40°C，干燥時(shí)間24h,至其含水量為12%。
g、 利用超聲清洗器對干燥處理后小麥麩皮進(jìn)行超聲處理超聲功率為180W;超聲時(shí)間為25min;干燥處理后的麩皮與水的重量比為1:20;超聲溫度為9(TC;期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌攪拌速度為120r/min;
h、 利用木聚糖酶對(g)步驟超聲處理后的麩皮進(jìn)行酶解反應(yīng)小麥麩皮酶解反應(yīng)的底物濃度為10%;酶濃度為1.2%;酶解反應(yīng)時(shí)間為50min;酶解溫度為6(TC;酶解pH值為5.5;其中木聚糖酶與料液的重量比為0.14:1。
i、 將h步驟酶解反應(yīng)的懸浮液進(jìn)行離心，取上清液，將下層殘?jiān)?次，合并上清液進(jìn)行濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；將粗品用無水乙醇溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液，再進(jìn)行濃縮、干燥得到純度較高的阿魏酸結(jié)晶；離心時(shí)間15min，離心機(jī)轉(zhuǎn)速3500r/min，真空度-0.1Mpa，干燥溫度4(TC;干燥時(shí)間24h。
權(quán)利要求
1、一種超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法，其特征在于該方法包括下述步驟a、對小麥麩皮進(jìn)行粉碎，并采用50目～100目篩網(wǎng)進(jìn)行篩選；b、取a步驟所得到的小麥麩皮，加入70℃～80℃的熱水，水浴加熱；其中小麥麩皮與水的重量比為1∶5～1∶20；c、利用α-淀粉酶酶解除去小麥麩皮中的淀粉先用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)b步驟所得料液的pH值為5.5～7.5，之后加入α-淀粉酶，淀粉酶作用條件如下時(shí)間為30～45min；溫度為80℃～95℃；反應(yīng)體系中酶的濃度為0.3～0.6ml/L；底物濃度為70～200g/L；期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；其中α-淀粉酶與料液的重量比為0.03～0.1∶1；d、利用堿性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)將除淀粉后的懸浮液冷卻至40℃～45℃，再用磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)pH值為7.5～8.5，然后加入堿性蛋白酶，蛋白酶的酶解條件如下pH＝7.5～9.0，溫度為45℃～60℃，酶解時(shí)間為100min～150min，酶濃度為0.6～1.2g/L；期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；最后在100℃下煮沸10min～15min滅酶；其中堿性蛋白酶與料液的重量比為0.03～0.1∶1；e、將懸浮液離心沉淀，棄去上清液，用蒸餾水進(jìn)行洗滌3～5次，得到麩皮殘?jiān)?；f、將麩皮殘?jiān)M(jìn)行干燥處理，干燥溫度30℃～40℃，干燥時(shí)間24h～30h，至其含水量為10～14％；g、利用超聲清洗器對干燥處理后小麥麩皮進(jìn)行超聲處理；干燥處理后的麩皮與水的重量比為1∶5～1∶20；超聲溫度為70℃～90℃；期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；h、利用木聚糖酶對g步驟超聲處理后的麩皮進(jìn)行酶解反應(yīng)小麥麩皮酶解反應(yīng)的底物濃度為6％～10％；酶濃度為0.8％～1.2％；酶解反應(yīng)時(shí)間為40min～50min；酶解溫度為40℃～60℃；酶解pH值為4.5～5.5；其中木聚糖酶與料液的重量比為0.06～0.14∶1；i、將h步驟酶解反應(yīng)的懸浮液進(jìn)行離心，取上清液，將下層殘?jiān)?～5次，合并上清液進(jìn)行濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；將粗品用無水乙醇溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液，再進(jìn)行濃縮、干燥得到純度較高的阿魏酸結(jié)晶；真空度-0.1MPa；干燥溫度40～50℃；干燥時(shí)間20～24h。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法， 其特征在于所述的攪拌速度為100 120r/min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法，其 特征在于所述的離心轉(zhuǎn)速為2500 4000r/min。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法， 其特征在于所述的木聚糖酶為枯草芽孢桿菌木聚糖酶。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法，其特征在于所述g步驟中超聲清洗器的超聲功率為100 300W;超聲時(shí)間為15 30min。
全文摘要
一種超聲波輔助酶解小麥麩皮制備阿魏酸的方法，該方法包括下述步驟a.對小麥麩皮進(jìn)行粉碎；b.對(a)步驟所得到的小麥麩皮進(jìn)行水浴加熱；c.利用α-淀粉酶酶解除去小麥麩皮中的淀粉；d.利用堿性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)；e.將懸浮液離心沉淀，棄去上清液，用蒸餾水進(jìn)行洗滌得到麩皮殘?jiān)籪.將麩皮殘?jiān)M(jìn)行干燥處理；g.對干燥處理后小麥麩皮進(jìn)行超聲處理；h.利用木聚糖酶對g步驟所得的麩皮進(jìn)行酶解反應(yīng)；i.將(h)步驟酶解反應(yīng)的懸浮液進(jìn)行離心，取上清液，將下層殘?jiān)春螅喜⑸锨逡哼M(jìn)行濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；將粗品用無水乙醇溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液，再進(jìn)行濃縮、干燥得到純度較高的阿魏酸結(jié)晶。
文檔編號C12P7/42GK101629191SQ200910065820
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者何粉霞, 劉國琴, 琳 李 申請人:河南工業(yè)大學(xué)