一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法与流程

1.本发明涉及一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，属于食品技术领域。


背景技术：

2.黄秋葵[abelmoschus esculentus(l.)moench]，又名秋葵、金花葵等，是锦葵科一年生草木本植物。黄秋葵是一种具有较高营养价值的新型健康蔬菜，除了富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和膳食纤维等基本营养物质外，富含的黄酮、多糖类物质使黄秋葵具有更高营养价值和更多保健功能，不仅有利于保护皮肤、肠胃、肝脏，还可提高抗疲劳能力。有“植物伟哥”、“绿色人参”之称。
[0003]
多糖是黄秋葵中主要的生物活性成分，为高分子化合物，是由半乳糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、葡萄糖和葡萄糖醛酸组成的一种酸性多糖，可作为蛋白替代品，其分子的高级结构十分复杂，水溶液具有明显的黏稠度，同时具有抗氧化、耐疲劳、降血糖，抗病毒、增强免疫力等生物活性。经研究表明，常被作为天然食品乳化剂、增稠剂和乳状液稳定剂用于生产功能性食品或食品添加剂等。
[0004]
目前，秋葵多糖的提取方法主要包括：热水浸提法、超声辅助提取法、酸/碱提取法和酶辅助提取法。其中，酸法提取率较高，但低酸性环境易导致秋葵多糖分子质量及结构改变，且易造成化学残留。酶法提取条件较为温和，但受秋葵黏液环境影响提取效率较低，且易影响多糖分子质量及分布，进一步影响多糖的功能特性；超声辅助提取对于低黏性物料的提取效果较好，但对高黏性物料效率较低；而热水浸提法提取率不高，且高温长时加热对保留多糖的生物活性不利。
[0005]
蒸汽爆破技术是一种新型物理化学复合提取预处理工艺，物料在高压环境下采用蒸汽加热至180～235℃，并维持一段时间高压。期间，物料在高温、高湿条件下发生热降解和半纤维素自催化作用。之后突然释压喷放，产生二次蒸汽，体积猛增，在机械力的作用下，破坏物料组织结构，使得功能组分能较好溶出。该方法具有处理量大、处理时间短、无化学残留、能耗低等优点，是一种非常理想的多糖提取预处理技术。目前该技术主要应用在制浆造纸业、废纸回收、木质纤维原料生物转化的预处理等方面,直接应用于黄秋葵上，在高温、高湿条件下组织中的多糖容易褐变，发生焦糖化反应。


技术实现要素：

[0006]
针对现有黄秋葵多糖提取效率和得率低，多糖容易褐变的难题，本发明提供一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法。
[0007]
为解决以上问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008]
一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，包括以下步骤：
[0009]
(1)将黄秋葵清洗沥干后加入浸泡罐中，同时加水，得混合物料，对浸泡罐抽真空，抽真空后通入惰性气体，通过调节进气管路阀门使浸泡罐内保持常压，将罐中混合物料加
热至90～110℃，保持20-30min；
[0010]
(2)关闭惰性气体，降温至60～70℃，持续对浸泡罐抽真空处理，压力为1kpa～5kpa，保持10-20min；
[0011]
(3)去除真空，恢复至常压，得到温差法混合物料；
[0012]
(4)将温差法混合物料装入汽爆装置中，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，在汽爆温度为120-190℃、蒸汽爆破压强0.5～1.5mpa，蒸汽保压时间30～180s，进行蒸汽爆破处理；
[0013]
(5)将爆破后物料用破壁机进行打浆，得到的浆液经采用超声波进行辅助提取处理；
[0014]
(6)将超声波处理后的浆料离心，上清液采用乙醇沉淀，离心，沉淀物经冷冻干燥处理得到黄秋葵粗多糖。
[0015]
根据本发明优选的，步骤(1)中，黄秋葵与水的质量比为1：(0.2-0.5)。
[0016]
根据本发明优选的，步骤(1)中，对浸泡罐抽真空至1kpa～3kpa。
[0017]
根据本发明优选的，步骤(1)中，将罐中混合物料加热至90～100℃。
[0018]
根据本发明优选的，步骤(4)中，蒸汽爆预处理时，物料体积与料腔总体积的比例为4-7:8。
[0019]
进一步优选的，步骤(4)中，蒸汽爆预处理时，物料体积与料腔总体积的比例为6:8，蒸汽爆破压强1mpa，蒸汽保压时间90s。
[0020]
根据本发明优选的，步骤(5)中，对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速25000-35000转/min，破碎时间10s-30s。
[0021]
根据本发明优选的，步骤(5)中，对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速32000转/min，破碎时间15s。
[0022]
根据本发明优选的，步骤(5)中，超声功率200-600w，超声温度40-90℃，超声时间10-60min。
[0023]
根据本发明优选的，步骤(5)中，超声功率400w，超声温度50℃，超声时间20min。
[0024]
根据本发明优选的，步骤(6)中，将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为4h-12h,5000r/min条件离心3-10min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。
[0025]
根据本发明优选的，步骤(6)中，将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为6h,5000r/min条件离心5min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。
[0026]
本发明将温差法引入黄秋葵多糖提取中，真空辅助温差法促使细胞分子间氢键断裂，进而导致细胞膜结构初步破裂，加快促进生物基体的渗透和待提取成分的溶剂化，结合蒸汽爆破，将温差法处理后混合物料体积猛增，破坏物料组织结构，形成疏松的组织结构，使黄秋葵多糖最大可能的溶出，同时真空辅助温差法使组织软化，软化后的组织极易破坏释放有效成分，也避免了多糖容易褐变。对黄秋葵进行快速提取处理，提高其提取效率和多糖得率，进一步提高产品的附加值和应用范围。
[0027]
本发明的有益效果：
[0028]
1、本发明将温差法引入黄秋葵多糖提取中，真空辅助温差法促使细胞分子间氢键断裂，进而导致细胞膜结构初步破裂，加快促进生物基体的渗透和待提取成分的溶剂化，结
合蒸汽爆破，将温差法处理后混合物料体积猛增，破坏物料组织结构，形成疏松的组织结构，使黄秋葵多糖最大可能的溶出，同时真空辅助温差法使组织软化，软化后的组织极易破坏释放有效成分，也避免了多糖容易褐变。
[0029]
2、本发明集成温差法、蒸汽爆破处理和超声波辅助提取等技术，最大限度提高黄秋葵多糖的提取效率和得率。
[0030]
3、本发明的加工方法将有效解决黄秋葵多糖提取效率和得率低等问题，提高产品附加值，进一步扩大其应用范围。
具体实施方式：
[0031]
为更好地理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。
[0032]
实施例1
[0033]
一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，包括以下步骤：
[0034]
(1)将黄秋葵清洗沥干后加入浸泡罐中，同时加水，黄秋葵与水的质量比为1:0.4，得混合物料，对浸泡罐抽真空至2kpa，抽真空后通入惰性气体，通过调节进气管路阀门使浸泡罐内保持常压，将罐中混合物料加热至95℃，保持20min；
[0035]
(2)关闭惰性气体，降温至65℃，持续对浸泡罐抽真空处理，压力为2kpa，保持15min；
[0036]
(3)去除真空，恢复至常压，得到温差法混合物料；
[0037]
(4)将温差法混合物料装入汽爆装置中，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，物料体积与料腔总体积的比例为6:8，蒸汽爆破压强1mpa，蒸汽保压时间90s，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，进行蒸汽爆破预处理；
[0038]
(5)对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速32000转/min，破碎时间15s。
[0039]
(6)将浆液适当比例复水后，进行超声波辅提处理，超声功率400w，超声温度50℃，超声时间20min。
[0040]
(7)将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为6h,5000r/min条件离心5min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。
[0041]
本实施例黄秋葵多糖提取物的得率为7.16％。
[0042]
经测定，本实施例制备的黄秋葵多糖提取物对羟基自由基(
·
oh)的清除率为72.37％。
[0043]
实施例2
[0044]
一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，包括以下步骤：
[0045]
(1)将黄秋葵清洗沥干后加入浸泡罐中，同时加水，黄秋葵与水的质量比为1:0.3，得混合物料，对浸泡罐抽真空至3kpa，抽真空后通入惰性气体，通过调节进气管路阀门使浸泡罐内保持常压，将罐中混合物料加热至90℃，保持25min；
[0046]
(2)关闭惰性气体，降温至60℃，持续对浸泡罐抽真空处理，压力为3kpa，保持15min；
[0047]
(3)去除真空，恢复至常压，得到温差法混合物料；
[0048]
(4)将温差法混合物料装入汽爆装置中，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，物料体积与料腔总体积的比例为7:8，蒸汽爆破压强1.1mpa，蒸汽保压时间90s，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，进行蒸汽爆破预处理。
[0049]
(5)对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速32000转/min，破碎时间10s。
[0050]
(6)将浆液适当比例复水后，进行超声波辅提处理，超声功率400w，超声温度50℃，超声时间15min。
[0051]
(7)将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为8h,5000r/min条件离心4min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。
[0052]
本实施例黄秋葵多糖提取物的得率为6.97％。
[0053]
经测定，本实施例制备的黄秋葵多糖提取物对羟基自由基(
·
oh)的清除率为71.28％。
[0054]
实施例3
[0055]
一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，包括以下步骤：
[0056]
(1)将黄秋葵清洗沥干后加入浸泡罐中，同时加水，黄秋葵与水的质量比为1:0.2，得混合物料，对浸泡罐抽真空至1kpa，抽真空后通入惰性气体，通过调节进气管路阀门使浸泡罐内保持常压，将罐中混合物料加热至90℃，保持25min；
[0057]
(2)关闭惰性气体，降温至65℃，持续对浸泡罐抽真空处理，压力为3kpa，保持15min；
[0058]
(3)去除真空，恢复至常压，得到温差法混合物料；
[0059]
(4)将温差法混合物料装入汽爆装置中，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，物料体积与料腔总体积的比例为6:8，蒸汽爆破压强1mpa，蒸汽保压时间80s，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，进行蒸汽爆破预处理。
[0060]
(5)对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速32000转/min，破碎时间15s。
[0061]
(6)将浆液适当比例复水后，进行超声波辅提处理，超声功率400w，超声温度50℃，超声时间18min。
[0062]
(7)将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为6h,5000r/min条件离心3min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。
[0063]
本实施例黄秋葵多糖提取物的得率为7.01％。
[0064]
经测定，本实施例制备的黄秋葵多糖提取物对羟基自由基(
·
oh)的清除率为69.28％。
[0065]
对比例1、
[0066]
一种提取黄秋葵多糖的方法，包括以下步骤：
[0067]
(1)取新鲜黄秋葵，经清洗沥干后切分为0.5-0.8cm圆段，进行蒸汽爆破预处理，物料体积与料腔总体积的比例为6:8，蒸汽爆破压强1mpa，蒸汽保压时间90s，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，进行蒸汽爆破预处理。
[0068]
(2)对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速32000转/min，破碎时间15s。
[0069]
(3)将浆液适当比例复水后，进行超声波辅提处理，超声功率400w，超声温度50℃，超声时间20min。
[0070]
(4)将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为6h,5000r/min条件离心5min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。
[0071]
本对比例黄秋葵多糖提取物的得率为2.31％，远低于本发明采用集成温差法、蒸汽爆破处理和超声波辅助提取得到的多糖得率，本发明实施例1中多糖提取物的得率为本对比例多糖提取物的得率的3倍。

技术特征：
1.一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，包括以下步骤：(1)将黄秋葵清洗沥干后加入浸泡罐中，同时加水，得混合物料，对浸泡罐抽真空，抽真空后通入惰性气体，通过调节进气管路阀门使浸泡罐内保持常压，将罐中混合物料加热至90～110℃，保持20-30min；(2)关闭惰性气体，降温至60～70℃，持续对浸泡罐抽真空处理，压力为1kpa～5kpa，保持10-20min；(3)去除真空，恢复至常压，得到温差法混合物料；(4)将温差法混合物料装入汽爆装置中，打开蒸汽阀门，通入饱和蒸汽，在汽爆温度为120-190℃、蒸汽爆破压强0.5～1.5mpa，蒸汽保压时间30～180s，进行蒸汽爆破处理；(5)将爆破后物料用破壁机进行打浆，得到的浆液经采用超声波进行辅助提取处理；(6)将超声波处理后的浆料离心，上清液采用乙醇沉淀，离心，沉淀物经冷冻干燥处理得到黄秋葵粗多糖。2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(1)中，黄秋葵与水的质量比为1：(0.2-0.5)，对浸泡罐抽真空至1kpa～3kpa，将罐中混合物料加热至90～100℃。3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(4)中，蒸汽爆预处理时，物料体积与料腔总体积的比例为4-7:8。4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(4)中，蒸汽爆预处理时，物料体积与料腔总体积的比例为6:8，蒸汽爆破压强1mpa，蒸汽保压时间90s。5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(5)中，对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速25000-35000转/min，破碎时间10s-30s。6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(5)中，对汽爆后的物料采用破壁机进行打浆处理，破壁机转速32000转/min，破碎时间15s。7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(5)中，超声功率200-600w，超声温度40-90℃，超声时间10-60min。8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(5)中，超声功率400w，超声温度50℃，超声时间20min。9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(6)中，将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为4h-12h,5000r/min条件离心3-10min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。10.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤(6)中，将超声波处理后的浆料进行离心处理，上清液采用乙醇沉淀，浆料与无水乙醇的比例为1:4(v/v)，醇沉时间为6h,5000r/min条件离心5min，沉淀经冷冻干燥后得到黄秋葵粗多糖。

技术总结
本发明涉及一种汽爆预处理提高黄秋葵多糖提取效率和得率的加工方法，该方法将温差法引入黄秋葵多糖提取中，真空辅助温差法促使细胞分子间氢键断裂，进而导致细胞膜结构初步破裂，加快促进生物基体的渗透和待提取成分的溶剂化，结合蒸汽爆破，将温差法处理后混合物料体积猛增，破坏物料组织结构，形成疏松的组织结构，使黄秋葵多糖最大可能的溶出，同时真空辅助温差法使组织软化，软化后的组织极易破坏释放有效成分，也避免了多糖容易褐变，最大限度提高黄秋葵多糖的提取效率和得率。度提高黄秋葵多糖的提取效率和得率。


技术研发人员：张明 马超 吴茂玉 孟晓峰 王崇队 张博华 杨立风 范祺
受保护的技术使用者：菏泽中果研现代农业产业研究院股份有限公司 龙池牡丹实业有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/5/25