本發(fā)明屬于多糖溶解改善技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高β-葡聚糖水溶性的方法，尤其涉及一種采用超聲波輔助酶解法提高酵母β-葡聚糖水溶性的方法。
背景技術(shù)：
β-葡聚糖是在微生物、蘑菇和植物中廣泛存在的一種活性多糖，重要來(lái)源之一是釀酒酵母。我國(guó)雖擁有豐富的釀酒酵母資源，然而針對(duì)啤酒工業(yè)迅速發(fā)展產(chǎn)生的廢酵母的回收利用，一般僅限于對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的加工，并主要應(yīng)用于飼料領(lǐng)域或酵母制劑的生產(chǎn)，導(dǎo)致大量廢棄釀酒酵母隨廢水排放，造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的嚴(yán)重污染。
隨著功能食品工業(yè)的迅猛發(fā)展和人們消費(fèi)水平的提高，釀酒酵母來(lái)源的β-葡聚糖因其獨(dú)特的活性功效，日益引起人們的關(guān)注，可作為一種綠色天然的活性功效成分。近年來(lái)，歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家利用β-葡聚糖開(kāi)發(fā)了多種嬰幼兒、老年和孕婦的營(yíng)養(yǎng)食品，而且以β-葡聚糖為主的膳食纖維食品的產(chǎn)值正逐年遞增，故β-葡聚糖功能產(chǎn)品有著極好的市場(chǎng)前景。然而，通過(guò)現(xiàn)有常規(guī)的多糖提取技術(shù)直接提取得到的釀酒酵母β-葡聚糖由于其呈中性，不帶電荷，且分子內(nèi)多羥基基團(tuán)的相互作用，形成了致密的三股螺旋結(jié)構(gòu)，呈聚集顆粒狀，極大地限制了β-葡聚糖。因此，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性或生物降解,改善溶解性,是開(kāi)發(fā)利用酵母葡聚糖的有效途徑。
目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要通過(guò)化學(xué)、生物或物理修飾等方法對(duì)β-葡聚糖水溶性的改善進(jìn)行研究。其中，化學(xué)修飾通過(guò)在酵母葡聚糖上連接親水性基團(tuán)來(lái)增加溶解度，例如磷酸化、羧甲基化、硫酸酯化修飾，這類(lèi)反應(yīng)在有機(jī)溶劑體系中進(jìn)行，污染嚴(yán)重，存在安全隱患。生物改性方法操作復(fù)雜，費(fèi)用較高。物理飾改性是一個(gè)隨機(jī)性的過(guò)程，其降低相對(duì)分子質(zhì)量的范圍有限。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需一種簡(jiǎn)單有效、可行性高的方法用于提高β-葡聚糖水溶性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種提高β-葡聚糖水溶性的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中操作復(fù)雜、有機(jī)溶劑消耗量大的技術(shù)問(wèn)題，可大幅度提高β-葡聚糖的水溶性并為高水溶性性酵母β-葡聚糖的生產(chǎn)提供可行方法。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供了一種提高β-葡聚糖水溶性的方法，包括：將β-葡聚糖溶液和β-葡聚糖酶混合，在超聲波作用下進(jìn)行酶解。
優(yōu)選的，每毫升所述β-葡聚糖溶液中加入2～4U所述β-葡聚糖酶。
優(yōu)選的，所述酶解的溫度為40～50℃；所述酶解的時(shí)間為1～2h。
優(yōu)選的，所述超聲波的功率為100～200W。
優(yōu)選的，所述β-葡聚糖溶液的制備為：將β-葡聚糖溶解于醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中。
優(yōu)選的，所述β-葡聚糖和所述醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的混合比例為1μg：(10-20)mL。
優(yōu)選的，所述醋酸-醋酸鈉緩沖溶液的濃度為0.1～1mol/L。
更優(yōu)選的，所述溶解包括：在35～38℃下水浴預(yù)熱15～20min。
β-葡聚糖是一類(lèi)活性強(qiáng)、毒副作用低的活性多糖。在對(duì)β-葡聚糖改性過(guò)程中，發(fā)揮物理作用的超聲波通過(guò)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的力學(xué)作用減弱大分子主鏈的糖苷鍵，促進(jìn)β-葡聚糖解螺旋，同時(shí)，結(jié)合β-葡聚糖酶通過(guò)酶切作用將β-葡聚糖的糖苷鍵斷裂，使得大分子葡聚糖水解為較小寡糖或還原糖從而增加β-葡聚糖在水中的溶解性。同時(shí)，分子結(jié)構(gòu)與多糖的各種生物活性有著密切的關(guān)系，在改性過(guò)程中，生物酶解法條件溫和，通過(guò)酶切來(lái)降低β-葡聚糖的聚合度而不改變其天然結(jié)構(gòu)，超聲波對(duì)β-葡聚糖的物理作用不改變其高級(jí)分子結(jié)構(gòu)，因此采用超聲波輔助酶解法使得β-葡聚糖在保持原先生物天然結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增大其溶解性，因此本發(fā)明方法對(duì)β-葡聚糖的生物活性影響較低甚至無(wú)影響。
本發(fā)明提供了一種提高β-葡聚糖水溶性的方法，同時(shí)采用超聲波技術(shù)和酶解法對(duì)β-葡聚糖進(jìn)行降解，發(fā)揮了超聲波和酶解法的協(xié)同作用，大大提高了β-葡聚糖的水溶性。本發(fā)明具有操作工藝簡(jiǎn)單、可行性強(qiáng)、無(wú)需使用有機(jī)溶劑、綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，為高水溶性酵母β-葡聚糖的生產(chǎn)提供可行方法，而且本發(fā)明方法對(duì)β-葡聚糖的生物活性無(wú)影響，可廣泛應(yīng)用于食品和生物醫(yī)藥領(lǐng)域中。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行同等替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明保護(hù)的范圍中。
以下實(shí)施例中所采用的β-葡聚糖為釀酒酵母來(lái)源的β-葡聚糖，購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司；β-葡聚糖酶購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。
實(shí)施例1
第一步，將β-葡聚糖按1μg：10mL的混合比例投放于醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(0.1mol/L，pH5.0)，35℃水浴預(yù)熱15min制成β-葡聚糖溶液；
第二步，加入[E/S]為2U/mL的β-葡聚糖酶，其中，[E/S]表示β-葡聚糖酶在β-葡聚糖溶液中的添加濃度；
第三步，置于超聲波發(fā)生器(型號(hào)SB-600DTY)中，在超聲功率為100W的輔助條件下，40℃恒溫酶解1h；
第四步，沸水浴滅酶活5min，以4000r/min的速度離心5min，得到的上清液即為β-葡聚糖水溶液。
采用苯酚-硫酸法和Somogyi-Neslon依次測(cè)定β-葡聚糖水溶液中的多糖和還原糖含量，計(jì)算可溶性多糖得率，其計(jì)算公式如下：
可溶性多糖＝可溶性總糖(GT)-還原糖(GR)；
可溶性多糖得率(％)＝100×可溶性多糖(g)/葡聚糖干重(g)×100％。
本實(shí)施例采用超聲波輔助酶解法改性釀酒酵母β-葡聚糖，提高了β-葡聚糖的水溶性，其可溶性多糖得率比單獨(dú)使用超聲裂解和β-葡聚糖酶酶解時(shí)分別提高了15％和10％。
實(shí)施例2
第一步，將β-葡聚糖按1μg：15mL的混合比例投放于醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(0.5mol/L，pH5.0)，35℃水浴預(yù)熱18min制成β-葡聚糖溶液；
第二步，加入[E/S]為3U/mL的β-葡聚糖酶；
第三步，置于超聲波發(fā)生器(型號(hào)SB-600DTY)中，在超聲功率為150W的輔助條件下，45℃恒溫酶解1.5h；
第四步，沸水浴滅酶活8min，以4500r/min的速度離心8min，得到的上清液即為β-葡聚糖水溶液。
采用苯酚-硫酸法和Somogyi-Neslon依次測(cè)定β-葡聚糖水溶液中的多糖和還原糖含量，計(jì)算可溶性多糖得率，其計(jì)算公式如下：
可溶性多糖＝可溶性總糖(GT)-還原糖(GR)；
可溶性多糖得率(％)＝100×可溶性多糖(g)/葡聚糖干重(g)×100％。
本實(shí)施例采用超聲波輔助酶解法改性釀酒酵母β-葡聚糖，提高了β-葡聚糖的水溶性，其可溶性多糖得率比單獨(dú)使用超聲裂解和β-葡聚糖酶酶解時(shí)分別提高了18％和12％。
實(shí)施例3
第一步，將β-葡聚糖按1μg：20mL的混合比例投放于醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(1mol/L，pH5.0)，38℃水浴預(yù)熱20min制成β-葡聚糖溶液；
第二步，加入[E/S]為4U/mL的β-葡聚糖酶；
第三步，置于超聲波發(fā)生器(型號(hào)SB-600DTY)中，在超聲功率為200W的輔助條件下，50℃恒溫酶解2h；
第四步，沸水浴滅酶活10min，以5000r/min的速度離心8min，得到的上清液即為β-葡聚糖水溶液。
采用苯酚-硫酸法和Somogyi-Neslon依次測(cè)定β-葡聚糖水溶液中的多糖和還原糖含量，計(jì)算可溶性多糖得率，其計(jì)算公式如下：
可溶性多糖＝可溶性總糖(GT)-還原糖(GR)；
可溶性多糖得率(％)＝100×可溶性多糖(g)/葡聚糖干重(g)×100％。
本實(shí)施例采用超聲波輔助酶解法改性釀酒酵母β-葡聚糖，提高了β-葡聚糖的水溶性，其可溶性多糖得率比單獨(dú)使用超聲裂解和β-葡聚糖酶酶解時(shí)分別提高了20％和15％。
綜上所述，本發(fā)明所提供的一種提高β-葡聚糖水溶性的方法，采用超聲波輔助酶解法對(duì)β-葡聚糖進(jìn)行降解，其降解產(chǎn)物可溶性多糖得率比單獨(dú)使用其中一種降解方法時(shí)高10～20％，說(shuō)明本發(fā)明方法中超聲波和酶解法協(xié)同作用，大大提高了β-葡聚糖的水溶性，達(dá)到了1+1>2的有益效果。本發(fā)明方法具有操作工藝簡(jiǎn)單、可行性強(qiáng)、無(wú)需使用有機(jī)溶劑、綠色環(huán)保和生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，獲得的β-葡聚糖水溶性較單一改性方法獲得的β-葡聚糖水溶性高，而且其生物活性保持，可廣泛應(yīng)用于食品和生物醫(yī)藥行業(yè)中。