專利名稱：擠壓膨化預處理輔助提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法
技術領域：
本發明涉及ー種大豆異黃酮的提取方法，特別是涉及ー種擠壓膨化預處理輔助提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法，屬于天然化學物質的分離純化領域。
背景技術：
大豆異黃酮是大豆生長過程中形成的次級代謝產物，是ー種生物類黃酮，主要指以3-苯丙吡喃酮為母核的多酚類化合物的混合物，人體內不能合成。在自然界中分布有限，主要存在于豆科植物中，以大豆中的含量最高，故稱大豆異黃酮。研究表明，大豆異黃酮具有多種生理功能和藥用價值，藥理學研究表明，大豆異黃酮具有的雌激素樣作用，可用于改善和治療婦女更年期綜合癥，能夠降低血液膽固醇，防止骨質疏松和動脈粥樣硬化。大豆異黃酮還具有抗菌作用，能抑制癌細胞生長，誘發癌細胞凋亡，對乳腺癌、前列腺癌、肺癌、 白血病等都有良好的預防作用。具有多種生物活性，特別是其防癌抗癌研究已成世界熱門焦點。目前，日本和歐美等國已相繼開發出多種大豆。大豆胚芽占大豆總重量的2% 2. 5%，組成成分獨特，在大豆分離蛋白等的制取中大豆胚芽常常作為ー種不必要的產物而被脫除掉，因為大豆分離蛋白的苦澀味主要來自于大豆胚芽。自上世紀80年代以來，國外對大豆胚芽的研究與開發日漸深入，尤其是美國和日本在這方面的研究就更為活躍，如日本開發了大豆胚芽茶、美國Soyhealth和Schouten公司也開發出富含大豆異黃酮的大豆胚芽食品。2010年伯克康奈爾醫學研究所、紐約亨特學院生物系，密歇根大學醫學院等發表了對黃豆苷元進行臨床試驗研究的重要成果。這幾所研究機構對ー個含有2000種FDA許可使用的藥物，天然產物和其它生物活性化合物的藥物庫中的化合物進行篩選，結果表明黃豆苷元可通過非cAMP依賴途徑促進神經元的保護和再生，這ー發現有望使它成為預防中風和治療帕金森病的安全藥物。國內對大豆胚芽的研究起步較晚，對大豆胚芽的研究與開發均主要集中在大豆胚芽中的異黃酮和皂苷等活性成分。大豆胚芽是大豆制油エ業和蛋白エ業的副產品之一，其中異黃酮含量遠高于大豆子葉和種皮，大豆胚芽中大豆異黃酮的含量是子葉中的8 10倍，但在生產中一般將其作為廢物處理。為了充分利用我國大豆資源，變廢為寶，研究從大豆胚芽中提取大豆異黃酮的方法具有重要意義。擠壓過程是ー個復雜的物理化學生物反應過程，物料組分所發生的變化主要同擠壓前物料的預處理、螺桿結構、螺桿轉速等多方面因素有夫。而物料組分的變化直接影響到后續加工效果。研究表明，使用大豆膨化-浸油技術，可使原設備浸出能力増加150%，柏殘油小于1%，同時省去傳統浸油過程的軟化、軋胚、蒸炒等エ序。由此可見，擠壓后大豆浸油效果改善，而擠壓-浸油后餅柏中大豆異黃酮提取效果如何，尚鮮有研究報道。目前已從大豆胚芽中分離出了9種異黃酮糖苷和3種相應的配糖體，并用UV、MS、13C-和IH-NMR光譜分析確定了這些化合物組分的結構式。在以往的研究中大豆異黃酮提取分離方法，主要有溶劑萃取法、堿提取、酸沉淀、活性炭吸附法、離子交換樹脂法，亞臨界水提取以及柱層析法等分離技木。而傳統的有機溶劑浸提法或者在加熱條件下提取，具有操作費時、溶劑量大、成本高等缺點。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種提取步驟簡便，大豆異黃酮產品品質好、提取率高的提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法。為達上述目的，本發明ー種擠壓膨化預處理輔助提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法，包括以下步驟(I)將大豆胚芽粉碎后得到大豆胚芽粉，將大豆胚芽粉的含水量調節到5_10%，用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽粉擠壓膨化，得到膨化產物，所述雙螺桿擠壓膨化機的套筒溫度為25°C _45°C、螺桿轉速為60-120r/min、模ロ孔徑為5_25mm ；
(2)將膨化產物與水混合后加入蛋白酶進行酶解除去油脂和蛋白，酶解后離心分離得到大豆油脂、水解液、殘渣；其中酶解PH為8-10，酶解溫度為20-60°C，酶的加入量與膨化產物的重量比為1:3-1:7，膨化產物與水的重量比(料液比)為1:3-1:7，酶解時間3-7h ；(3)向水解液和殘渣中加入無水こ醇進行超聲萃取大豆異黃酮，無水こ醇與水解液的體積比為(1-5) 1 ；(4)用大孔吸附樹脂純化大豆異黃酮，洗脫條件分別為上樣量為O. 1BV-0. 5BV,上樣流速為O. lBV/h-2BV/h，洗脫劑流速為O. 5BV/h-5. OBV/h，洗脫劑體積為1-8BV，洗脫劑こ醇的體積濃度為30%-95%，洗脫后即得到洗脫液；(5)將洗脫液旋轉蒸發后凍干即得大豆異黃酮。本發明的方法，其中還包括對步驟(I)中的膨化產物粉碎得到大豆粉的步驟，優選粉碎至顆粒度60目。本發明的方法，其中優選所述步驟(I)中將大豆胚芽粉的物料含水量調節到8%，所述雙螺桿擠壓膨化機的套筒溫度為30°C、螺桿轉速為90r/min、模ロ孔徑為15mm。本發明的方法，其中優選所述步驟(2)中加入的酶為Protex6L堿性蛋白酶。本發明的方法，其中優選所述步驟(2)中酶解pH值為9. 5，酶解溫度為50°C，酶的加入量與膨化產物的重量比為1:5，膨化產物與水的重量比為1:6，酶解時間為5h。本發明的方法，其中優選所述步驟(3)中無水こ醇與水解液的體積比為3 :1。本發明的方法，其中優選所述步驟(4)中選用大孔吸附樹脂DlOl進行純化；洗脫條件分別為上樣量為O. 3BV，上樣流速為O. 5BV/h，洗脫劑流速為2. OBV/h，洗脫劑體積為4BV，洗脫劑こ醇的濃度為70%。本發明方法作用條件溫和(無有機溶剤、無劇烈化學反應)，儀器設備要求簡單，操作簡便。體系中的降解產物一般不會與提取物發生反應，可以有效地保護大豆異黃酮的品質。凍干后，將大豆異黃酮產品做成干燥的粉末，有利于保存，同時也有利于使用和添加到食品中。擠壓過程是ー個復雜的物理化學生物反應過程，物料組分所發生的變化主要同擠壓前物料的預處理、螺桿結構、螺桿轉速等多方面因素有夫。而物料組分的變化直接影響到后續加工效果。本發明以擠壓膨化預處理大豆胚芽為輔助手段，通過一系列試驗篩選優選出較佳的擠壓膨化、酶解、純化工藝等條件，使本發明方法與傳統的大豆異黃酮分離純化方法相比有以下優點I、利用擠壓膨化預處理，提高了大豆胚芽中油脂的脫除率，同時也增加了大豆異黃酮的得率。2、所用設備簡單、操作安全、油脂和蛋白去除干凈，原料不需要再脫油、脫蛋白，可以直接用于大豆異黃酮提取。所以提取步驟簡便，大豆異黃酮產品品質好。下面結合附圖對本發明的擠壓膨化預處理輔助提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法作進ー步說明。



圖I為本發明提取方法的エ藝流程示意圖；圖2物料含水量對大豆異黃酮得率的影響；圖3擠壓溫度對大豆異黃酮得率的影響；圖4螺桿轉速對大豆異黃酮得率的影響；圖5模ロ孔徑對大豆異黃酮得率的影響；圖6pH對大豆異黃酮得率的影響；圖7酶解溫度對大豆異黃酮得率的影響；圖8加酶量對大豆異黃酮得率的影響；圖9料液比對大豆異黃酮得率的影響；圖10酶解時間對大豆異黃酮得率的影響；圖11超聲時無水こ醇添加量對大豆異黃酮的影響；圖12上樣量對大豆異黃酮得率的影響；圖13上樣流速對大豆異黃酮得率的影響；圖14洗脫劑流速對大豆異黃酮得率的影響；圖15洗脫劑體積對大豆異黃酮得率的影響；圖16洗脫劑濃度對大豆異黃酮得率的影響。
具體實施例方式以下是實施例及其試驗數據等，但本發明的內容并不局限于這些實施例的范圍。實驗例I擠壓膨化預處理輔助提取大豆異黃酮，擠壓膨化和酶法脫脂最佳エ藝參數篩選試驗I.材料與方法I. I材料、試劑大豆胚芽山東嘉華油脂有限公司無水こ醇天津市天力化學試劑有限公司大孔吸附樹脂杭州爭光化工廠Protex6L堿性蛋白酶杰能科生物工程有限公司所用試劑均為分析純I. 2主要儀器設備擠壓膨化機東北農業大學
超聲波細胞粉碎機寧波新芝生物科技股份有限公司低速離心機安徽中科中佳科學儀器有限公司旋轉蒸發儀鄭州長城科エ貿有限公司可見分光光度計上海菁華科技儀器有限公司I. 3試驗方法I. 3. I大豆異黃酮含量的測定方法分別精確稱取染料木素、大豆甙元標準品20. Omg，置于25ml容量瓶中，以甲醇溶解并定容至刻線，搖勻。分別精密吸取標準品溶液O. 1,0. 2,0. 4,0. 6,0. 8、I. 2、I. 6ml，置于IOml容量瓶中，用甲醇稀釋至刻線，搖勻。以甲醇為空白，在227nm和249nm波長處測定染料木素和大豆甙元的A值。以濃度X為橫坐標，A值為縱坐標繪制標準曲線，得染料木素回歸方程 Υ=2. 708χ-0. 0088，R2=O. 9994，大豆甙元回歸方程 Α=6. 51χ_0· 1007，R2=O. 999，兩者線性范圍均為O. 008-0. 128mg/mL。I. 3. 2擠壓膨化預處理工藝參數的確定I. 3. 2. I擠壓膨化時水分含量對大豆異黃酮得率的影響
將用于擠壓膨化的大豆胚芽粉的物料含水量調節到5-10%。調節擠壓膨化料的物料含水量后，利用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽進行擠壓膨化。擠壓膨化的套筒溫度選擇30°C，擠壓膨化的螺桿轉速設定為90r/min，擠壓膨化的模ロ孔徑選擇15mm，考察擠壓膨化預處理中物料含水量對脫脂率和大豆異黃酮得率的影響。由圖2可知，最佳的物料含水量為8%。I. 3. 2. 2擠壓膨化的套筒溫度對大豆異黃酮得率的影響將用于擠壓膨化的大豆胚芽粉的物料含水量調節到8%。調節擠壓膨化料的物料含水量后，利用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽進行擠壓膨化。擠壓膨化的螺桿轉速設定為90r/min。擠壓膨化的模ロ孔徑選擇15mm。擠壓膨化的套筒溫度選擇25°C _45°C。考察擠壓膨化預處理中擠壓膨化的套筒溫度對脫脂率和大豆異黃酮得率的影響。由圖3可知最佳的套筒溫度為30°C。I. 3. 2. 3擠壓膨化的螺桿轉速對大豆異黃酮得率的影響將用于擠壓膨化的大豆胚芽粉的物料含水量調節到8%。調節擠壓膨化料的物料含水量后，利用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽進行擠壓膨化。擠壓膨化的套筒溫度選擇30°C。擠壓膨化的模ロ孔徑選擇15mm。擠壓膨化的螺桿轉速設定為60-120r/min。考察擠壓膨化預處理中擠壓膨化的螺桿轉速對脫脂率和大豆異黃酮得率的影響。由圖4可知最佳的螺桿轉速為90r/min。I. 3. 2. 4擠壓膨化的模ロ孔徑對大豆異黃酮得率的影響將用于擠壓膨化的大豆胚芽粉的物料含水量調節到8%。調節擠壓膨化料的物料含水量后，利用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽進行擠壓膨化。擠壓膨化的套筒溫度選擇30°C。擠壓膨化的螺桿轉速設定為90r/min。擠壓膨化的模ロ孔徑選擇5_25mm。考察擠壓膨化預處理中擠壓膨化的模ロ孔徑對脫脂率和大豆異黃酮得率的影響。由圖5可知最佳的模ロ孔徑為15mm。I. 3. 3堿性酶法脫脂的脫脂條件的確定I. 3. 3. I酶解pH的確定
在50°C，料液比為1:6的條件下，加入1:5的Protex6L堿性蛋白酶，酶解脫脂5h，考察酶解pH對大豆異黃酮得率的影響。由圖6可知最佳酶解pH為9. 5。I. 3. 3. 2酶解溫度的確定在料液比為1:6，ρΗ為9. 5的條件下，加入1:5的Protex6L堿性蛋白酶，酶解脫脂5h，考察酶解溫度對大豆異黃酮得率的影響。由圖7可知最佳酶解溫度為50°C。I. 3. 3. 3加酶量的確定在50°C，料液比為1:6，pH為9. 5的條件下，酶解脫脂5h，考察加酶量對大豆異黃 酮得率的影響。由圖8可知最佳加酶量為1:5。I. 3. 3. 4脫脂料液比的確定在酶解溫度為50°C, pH為9. 5的條件下,加入1:5的Protex6L堿性蛋白酶,酶解脫脂5h，考察料液比對大豆異黃酮得率的影響。由圖9可知最佳料液比為1:6。I. 3. 3. 5酶解時間的確定在酶解溫度為50°C，料液比為1:6，pH為9. 5的條件下，加入1:5的酶，酶解脫脂5h，考察酶解時間對大豆異黃酮得率的影響。由圖10可知最佳酶解時間為5h。I. 3. 4超聲こ醇提取分別加入與水解液體積比為I :1，2 :1，3:1，4 1,5 1的無水こ醇，考察こ醇添加
量對大豆異黃酮得率的影響。由圖11可知最佳無水こ醇添加量為無水こ醇與水解液的體積比為3:1。I. 3. 5大孔吸附樹脂洗脫條件的確定利用大孔吸附樹脂純化大豆異黃酮，選用大孔吸附樹脂DlOl進行純化，考察各個洗脫條件的確定。I. 3. 5. I上樣量的確定上樣流速為O. 5BV/h,洗脫劑流速2. OBV/h,洗脫劑體積4BV，洗脫劑為こ醇，濃度為70%。上樣量上樣量O. 1BV-0.5BV，考察上樣量對大豆異黃酮得率的影響。由圖12可以看出最佳上樣量為O. 3BV。1.3. 5.2上樣流速的確定上樣量為O. 3BV,洗脫劑流速2. OBV/h,洗脫劑體積4BV，洗脫劑為こ醇，濃度為70%。上樣流速為O. lBV/h-2BV/h時，考察上樣流速對大豆異黃酮得率的影響。由圖13可以看出最佳上樣流速為O. 5BV/h。1.3. 5.3洗脫劑流速的確定上樣量為O. 3BV,上樣流速為O. 5BV/h,洗脫劑體積4BV，洗脫劑為こ醇，濃度為70%。洗脫流速O. 5BV/h-5. OBV/h，考察洗脫劑流速對大豆異黃酮得率的影響。由圖14可以看出最佳洗脫劑流速為2. OBV/h。I. 3. 5. 4洗脫劑體積的確定上樣量為O. 3BV,上樣流速為O. 5BV/h,洗脫劑流速2. OBV/h,洗脫劑為こ醇，濃度為70%。洗脫劑體積為1-8BV，考察洗脫劑體積對大豆異黃酮得率的影響。由圖15可以看出最佳洗脫劑體積為4BV。I. 3. 5. 5洗脫劑濃度的確定上樣量為0. 3BV,上樣流速為0. 5BV/h，洗脫劑流速2. 0BV/h,洗脫劑體積4BV，洗脫劑為乙醇，濃度為70%。洗脫劑濃度為30%-95%，考察洗脫劑濃度對大豆異黃酮得率的影響，洗脫后即得到洗脫液。由圖16可以看出最佳洗脫劑濃度為70%。以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方 案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種擠壓膨化預處理輔助提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法，包括以下步驟 (1)將大豆胚芽粉碎后得到大豆胚芽粉，將大豆胚芽粉的含水量調節到5-10%，用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽粉擠壓膨化，得到膨化產物，所述雙螺桿擠壓膨化機的套筒溫度為25°C _45°C、螺桿轉速為60-120r/min、模ロ孔徑為5_25mm ； (2)將膨化產物與水混合后加入蛋白酶進行酶解除去油脂和蛋白，酶解后離心分離得到大豆油脂、水解液、殘渣；其中酶解pH為8-10，酶解溫度為20-60°C，酶的加入量與膨化產物的重量比為1:3-1:7，膨化產物與水的重量比為1:3-1:7，酶解時間3-7h ； (3)向水解液和殘渣中加入無水こ醇進行超聲萃取大豆異黃酮，無水こ醇與水解液的體積比為(1_5) I ； (4)用大孔吸附樹脂純化大豆異黃酮，洗脫條件分別為上樣量為O.1BV-0. 5BV，上樣流速為O. lBV/h-2BV/h，洗脫劑流速為O. 5BV/h-5. OBV/h，洗脫劑體積為1-8BV，洗脫劑こ醇 的體積濃度為30%-95%，洗脫后即得到洗脫液； (5)將洗脫液旋轉蒸發后凍干即得大豆異黃酮。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中將大豆胚芽粉的含水量調節到8%，所述雙螺桿擠壓膨化機的套筒溫度為30°C、螺桿轉速為90r/min、模ロ孔徑為.15mm。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中酶解pH值為9.5，酶解溫度為50°C，酶的加入量與膨化產物的重量比為1:5，膨化產物與水的重量比為1:6，酶解時間為5h。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中加入的酶為ProteX6L堿性蛋白酶。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中無水こ醇與水解液的總體積比為3:1。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中選用大孔吸附樹脂DlOl進行純化；洗脫條件分別為上樣量為O. 3BV,上樣流速為O. 5BV/h,洗脫劑流速為2. OBV/h,洗脫劑體積為4BV，洗脫劑こ醇的體積濃度為70%。
全文摘要
本發明涉及一種擠壓膨化預處理輔助提取大豆胚芽中大豆異黃酮的方法，包括以下步驟將大豆胚芽粉的物料含水量調節到5-10％，用雙螺桿擠壓膨化機對大豆胚芽擠壓膨化，雙螺桿擠壓膨化機的套筒溫度25℃-45℃、螺桿轉速60-120r/min、模口孔徑5-25mm；將膨化產物與水混合后加入蛋白酶進行酶解，酶解后離心分離得到大豆油脂、水解液、殘渣；其中酶解pH8-10，酶解溫度20-60℃，加酶量1:3-1:7，料液比1:3-1:7，酶解時間3-7h；向水解液和殘渣中加入無水乙醇進行超聲萃取大豆異黃酮，無水乙醇與水解液的體積比(1-5)1；用大孔吸附樹脂純化大豆異黃酮，洗脫后即得到洗脫液；將洗脫液旋轉蒸發后凍干即得大豆異黃酮。本發明方法具有步驟簡便，大豆異黃酮產品品質好、提取率高的特點。
文檔編號C07D311/36GK102838575SQ20121031506
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者江連洲, 李楊, 齊寶坤, 劉珊, 王中江, 王勝男 申請人:東北農業大學