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1、(10)申请公布号 CN 103059159 A(43)申请公布日 2013.04.24CN103059159A*CN103059159A*(21)申请号 201310040005.2(22)申请日 2013.02.01C08B 37/00(2006.01)(71)申请人黄河三角洲京博化工研究院有限公司地址 256500 山东省滨州市博兴县经济开发区(72)发明人周传兵 徐泽平 刘结磊 冯文娟高洪奎(74)专利代理机构济南舜源专利事务所有限公司 37205代理人苗峻(54) 发明名称一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺(57) 摘要本发明涉及一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，以啤酒酵母粉为底物
2、，其具体步骤包括：酶解提取、碱提取，提取液的微滤、超滤，纳滤回收碱液、大孔吸附树脂纯化、喷雾干燥等步骤。本工艺采用酶法和碱法提取结合，工业化耐碱膜分离技术和大孔吸附树脂纯化技术，不使用有机溶剂，耐碱纳滤膜系统可回收90%的提取碱液，并回用于提取步骤，大大减少了对环境的污染，生产的甘露聚糖得率和纯度高，生产成本低，适合规模化生产。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书7页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页 附图5页(10)申请公布号 CN 103059159 ACN 103059159 A1/1页21.一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取
3、工艺，以啤酒酵母粉为底物，其特征在于：包括如下步骤：（1）酶解和碱提取：称取底物啤酒酵母粉加入水搅拌混匀，采用质量分数为5%-20%的冰乙酸溶液调节pH值，加入酶进行酶解，得到酶解液；然后向酶解液中加入固体碱后，搅拌进行碱提取，得到提取液；（2）微滤：对步骤（1）得到的提取液采用离心机分离成重相和轻相，重相再采用压滤机压滤，分离出料渣和过滤液，过滤液与轻相混合后采用陶瓷膜微滤设备进行微滤，收集微滤透析液；（3）超滤：对步骤（2）得到的微滤透析液利用耐碱超滤膜设备进行超滤，至超滤截留液电导率降至800s/cm以下停止超滤，得到超滤截留液和超滤透析液；（4）纳滤：对步骤（3）得到的超滤透析液采用耐
4、碱纳滤膜设备进行纳滤，得到纳滤透析液，即碱溶液；（5）脱色、脱蛋白：将步骤（3）中的超滤截留液采用大孔吸附树脂柱进行吸附，收集柱流出液；（6）干燥：将步骤（5）得到的柱流出液经过喷雾干燥，得到白色固体粉末，即甘露聚糖；步骤（1）中所述的酶为酵母抽提酶和蛋白酶组成的酶，其中酵母抽提酶用量为0.1%-0.5%，蛋白酶用量为0.1%-0.5%；步骤（1）中所述的固体碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或者两者的混合物。2.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：所述的蛋白酶为中性蛋白酶或碱性蛋白酶的一种或两种。3.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤
5、（1）中所述的酶解过程的条件：底物质量分数12w%-15w%，pH=5.5-7.5,温度55-60，时间2-8h，酶用量0.2-1w%。4.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（1）中所述的碱提取的条件：碱溶液的质量分数为2%-10%，温度为60-90，搅拌时间为0.5-2小时。5.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（2）中所述的陶瓷膜的孔径为0.1-1.2m。6.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（3）所述的耐碱超滤膜为截留分子量6000-30000Dalton的膜。7.根据权利要求1所述的啤
6、酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（4）所述的耐碱纳滤膜是截留分子量200-800Dalton的膜。8.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（5）所用大孔吸附树脂是D101型或OU-1型或AB-8型或D3520型或D354型中的一种。9.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（5）中所述吸附时的速率为每小时1-4倍的柱体积。10.根据权利要求1所述的啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，其特征在于：步骤（6）所述的喷雾干燥过程中：进风温度为170-190，出风温度为45-65。权 利 要 求 书CN 103059159 A1/
7、7页3一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺技术领域0001 本发明属生物工程技术领域，涉及一种生物活性多糖的分离纯化工艺，具体涉及一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺。背景技术0002 甘露聚糖存在于酵母细胞壁外层，占细胞壁干重的40左右，赋予细胞生物学活性和控制细胞壁孔径。甘露聚糖具有免疫调节功能，对肿瘤、心血管疾病的防治有独特的效果，具有抗病毒、细菌和真菌感染、抗肿瘤、抗氧化和抗辐射、促进伤口愈合等生理活性。0003 通常多糖的提取采用碱液提取，提取后经中和，采用固液分离操作后对提取液浓缩并加一定浓度的乙醇使多糖沉淀，分离获得粗多糖，然后直接干燥或进一步纯化。现有技术中在提取甘露聚糖时使用大量
8、的有机溶剂、酸碱溶液，一方面对环境造成污染，另一方面有残留造成产品纯度不高。发明内容0004 针对现有技术的不足，本发明提供了一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，解决了在提取甘露聚糖的过程中需要使用大量有机溶剂、酸碱溶液，造成环境污染和产品纯度不高的问题。0005 本发明提供的一种啤酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，以啤酒酵母粉为原料，依次采用酶解、碱提取、陶瓷膜微滤、耐碱超滤膜超滤与大孔吸附树脂的结合对多糖进行分离纯化，且采用耐碱纳滤膜提取的碱溶液可以回收再利用，大大减少了对环境的污染，可实现工业化生产；同时所用原料为啤酒生产过程中的副产品啤酒酵母粉，成本低，可提高生产的附加值。0006 一种啤
9、酒酵母粉中甘露聚糖的提取工艺，以啤酒酵母粉为底物，包括如下步骤：（1）酶解和碱提取：称取底物啤酒酵母粉加入水搅拌混匀，采用质量分数为5%-20%的冰乙酸溶液调节pH值，加入酶进行酶解，得到酶解液；然后向酶解液中加入固体碱后，搅拌进行碱提取，得到提取液；（2）微滤：对步骤（1）得到的提取液采用离心机分离成重相和轻相，重相再采用压滤机压滤，分离出料渣和过滤液，过滤液与轻相混合后采用陶瓷膜微滤设备进行微滤，收集微滤透析液；（3）超滤：对步骤（2）得到的微滤透析液利用耐碱超滤膜设备进行超滤，至超滤截留液电导率降至800s/cm以下停止过滤，得到超滤截留液和超滤透析液；（4）纳滤：对步骤（3）得到的超滤
10、透析液采用耐碱纳滤膜设备进行纳滤，得到纳滤透析液，即碱溶液；（5）脱色、脱蛋白：将步骤（3）中的超滤截留液采用大孔吸附树脂柱进行吸附，收集柱流出液；（6）干燥：将步骤（5）得到的柱流出液经过喷雾干燥，得到最终产品，即甘露聚糖；步骤（1）中所述的酶为酵母抽提酶和蛋白酶组成的酶，其中酵母抽提酶用量为说 明 书CN 103059159 A2/7页40.1w%-0.5w%，蛋白酶用量为0.1w%-0.5w%。0007 步骤（1）中所述的固体碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或者两者的混合物。向酶解液中加入固体碱，使得碱溶液的质量分数为2%-10%，若质量分数过大，其中的多糖物质容易破坏；若质量分数过小，则
11、提取的效果不佳。0008 所述的酵母抽提酶和蛋白酶均为市售产品，其中酵母抽提酶是一种酵母水解专用酶制剂， 它是一种含酵母破壁酶、内切酶、外切酶及磷酸二脂酶的复合酶，其作用是对啤酒酵母粉进行水解，通过破坏酵母细胞壁，使得内切酶、外切酶及磷酸二脂酶对酵母细胞中的物质释放并水解成多糖和蛋白等物质；所述的蛋白酶为中性蛋白酶或碱性蛋白酶的一种或两种，其作用一方面极大地促进酵母抽提酶对酵母的水解效果，另一方面把酵母细胞中的蛋白质水解为肽和氨基酸，以便在后续超滤过程中除去小肽和氨基酸。碱提取是为了进一步将酵母细胞壁破坏，进一步将多糖释放。0009 由于酶解需要在合适的pH值才能进行，若先进行碱提取再进行酶解
12、，需要大量的酸进行调节pH值；这样步骤（1）可以先加入质量分数为5%-20%的冰乙酸溶液调节pH值进行酶解，再加入固体碱进行碱提取，使得蛋白与多糖更好地分离，得到的碱提取液中含有不同分子量的多糖（可溶的甘露聚糖和不溶的葡聚糖）、蛋白、多肽、氨基酸、碱、色素等。0010 步骤（1）中所述的酶解过程的条件：底物质量分数12w%-15w%，pH=5.5-7.5,温度55-60，时间2-8h，酶用量0.2-1w%。只有在这样的酶解条件下，才能使得酵母抽提酶和蛋白酶组成的酶发挥最佳的酶解效果。本发明中所述酶用量为酶占底物溶液的质量百分数。0011 步骤（1）中所述的碱提取的条件：碱溶液的质量分数为2%-
13、10%，温度为60-90，搅拌时间为0.5-2小时。只有在这样的碱提取条件下，才能使得蛋白与多糖更好地分离，进一步将多糖释放。0012 步骤（2）中采用的离心机是蝶式离心机，离心因数为6000-9000，其优点是能够自动卸料，分离能力强，易清洗。对步骤（1）得到的提取液采用离心机分离成重相和轻相，重相再采用压滤机压滤，分离出料渣和过滤液，其中的料渣含有葡聚糖，可继续用于其他用途，如葡聚糖的制备等；过滤液与轻相混合后采用陶瓷膜微滤设备进行微滤，过滤掉离心时没除去的不溶物、悬浮物、细菌、部分胶体等，收集微滤透析液，这时微滤透析液中含有甘露聚糖，蛋白及多肽、氨基酸，碱、色素等。0013 所述步骤（2
14、）微滤的目的是去除离心时没除去的不溶物、悬浮物、细菌、部分胶体等，所采用的微滤膜为陶瓷膜，其耐酸碱性能好，可反复使用；所述的陶瓷膜的孔径为0.1-1.2m，若孔径过小，则通量低；若孔径过大，则过滤效果降低。0014 所述步骤（3）是对步骤（2）得到的微滤透析液利用耐碱超滤膜设备进行超滤，当超滤截留液体积达到设备最小循环体积后分多次加水，其目的是增加料液体积使超滤设备继续运转，这样能够保证较好的透析效果，使得碱、氨基酸、多肽、色素、杂糖等小分子物质进一步往透析液中去，截留分子量在截留分子量以上的如甘露聚糖、少量蛋白质、色素等，至超滤截留液电导率降至800s/cm以下停止超滤，得到超滤透析液。00
15、15 超滤的过程既是浓缩的过程，也是除杂的过程。步骤（3）所述的耐碱超滤膜为截留分子量6000-30000Dalton的膜，此截留范围内的超滤膜在保持较高的膜通量的同时可以去除分子量较小的寡糖和多糖，既可达到一般超滤膜浓缩除杂的目的，又可对高碱性的微滤透析液在不经过中和降低pH的情况下直接进行超滤浓缩，节省了酸用量，减少了操作说 明 书CN 103059159 A3/7页5步骤；所得甘露聚糖分子量分布范围窄，可以保证其纯度和生物活性。若膜截留分子量过大，则甘露聚糖会有损失；若膜截留分子量过小，则膜通量变小，即过滤速度变小，进而小分子的杂糖被截留。0016 步骤（3）所述的耐碱超滤膜的材质为聚醚
16、砜或聚酰胺，其膜组件是管式膜或卷式膜，具有抗氧化性、耐高浓度碱液、耐80高温等特殊的性能。0017 常规超滤中，由于超滤液经过中和的过程，其中除小分子蛋白、氨基酸、杂糖等小分子有机物之外，还含有大量中和产生的盐，通常作为废液处理，这样造成了一定的浪费。本发明中步骤（3）采用耐碱超滤膜，保留了透析液中的碱，再经过步骤（4）的耐碱纳滤膜，由于氨基酸和杂糖的分子量与无机碱的分子量有一定的差别，可通过纳滤进一步将无机碱与小分子有机物分离。0018 对步骤（3）得到的超滤透析液采用耐碱纳滤膜设备进行纳滤，得到纳滤透析液，即碱溶液；其中碱和水的回收率达90%，纯度为99.5%，可回用于步骤（1）的碱提取中。0019 步骤（4）中所述的耐碱纳滤膜是截留分子量200-800Dalton的膜，此截留分子量范围内的纳滤膜可以较好的截留碱液中的蛋白、多肽、寡糖等，并可以保持较高的膜通量。耐碱纳滤膜的材质是聚醚砜或聚酰胺，其膜组件是
