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1、(10)申请公布号 CN 103102430 A (43)申请公布日 2013.05.15 CN 103102430 A *CN103102430A* (21)申请号 201310022943.X (22)申请日 2013.01.22 C08B 37/02(2006.01) (71)申请人 广州城市职业学院 地址 510405 广东省广州市广园中路 248 号 (72)发明人 彭述辉 熊波 徐振林 潘廷跳 张挺 黄利华 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 任重 (54) 发明名称 一种协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法 (57) 摘要 本发明涉及天然产物加。
2、工技术领域， 提供了 一种协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法。本 发明用不同浓度的乙醇溶液对魔芋粉进行洗涤， 制备获得魔芋精粉 ； 然后将魔芋精粉进行抽真空 密封包装， 利用 60Co 射线对魔芋精粉进行辐照 处理， 获得不同聚合度的魔芋葡甘聚糖复合物 ； 接着将魔芋葡甘聚糖复合物溶解于水中， 配成魔 芋葡甘聚糖水溶液， 通过超滤处理， 获得中聚合度 魔芋葡甘聚糖溶液 ； 最后， 将获得的中聚合度魔 芋葡甘聚糖溶液进行减压浓缩干燥， 即获得粉末 状的中聚合度魔芋葡甘聚糖。本发明方法操作工 艺较为简单、 生产成本低廉、 产物聚合度分布较 窄、 氧化程度低， 适于进行工业化生产。 (51)Int.。
3、Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 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5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103102430 A CN 103102430 A *CN103102430A* 1/1 页 2 1. 一种协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： S1. 用不同浓度的乙醇水溶液洗涤魔芋粉， 然后将洗涤完毕的魔芋粉进行减压干燥， 制 备得到高纯度的魔芋精粉 ； S2. 将 S1 制备得到的魔芋精粉抽真空密封于高阻隔性的聚乙烯塑料袋中， 每袋魔芋粉 的质量为 0.5 4 kg， 然后于。
4、室温下采用 60Co 射线对魔芋精粉进行辐照处理， 辐照结束 后， 魔芋精呈白色或略微呈淡黄色， 然后将经过辐照处理后的魔芋精粉置于干燥环境下保 存 ； S3. 将经 S2 辐照处理过的魔芋精粉加水溶解溶胀， 溶胀后过滤， 将滤液离心处理， 取上 清液备用 ； S4. 将 S3 所得上清液通过截留分子量较大的超滤膜， 取滤过液， 然后将滤过液通过截 留分子量较小的超滤膜， 收集浓缩液备用 ； S5. 将 S4 收集的浓缩液进行减压浓缩后干燥， 即得中聚合度魔芋葡甘聚糖。 2. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S1 所述 不同浓度的乙醇水溶液的体积百分比。
5、浓度为 40 80% ； 洗涤次数为 24 次， 每次洗涤用的 乙醇水溶液的用量优选按照 1 g 魔芋粉 1040 mL 乙醇水溶液的量来确定。 3. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S1 所述 减压干燥是将魔芋粉置于 30 50 的温度下进行减压干燥 3060 min。 4. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S2 所述 辐照的剂量率为 2030 Gy/min， 辐照时间为 542 h， 辐照剂量为 10 50 kGy。 5. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S3 所述。
6、 加水溶解溶胀是将辐照处理过的魔芋精粉用蒸馏水进行溶解， 配置成质量百分浓度为 1 8% 的溶液， 于 40 60溶胀 1 3h。 6. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S3 所述 过滤是采用 100 目的滤布进行过滤 ； 所述离心处理的时间 4000 8000 r/min 下离心处理 515 min。 7. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S4 所述 的截留分子量较大的超滤膜为截留分子量为 100 200 KD 的超滤膜， 超滤条件为 ： 超滤压 力 0.10 0.20 MPa， 料液温度 30 45 ， p。
7、H 值 7.0 8.0， 超滤时间 15 45 min。 8. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S4 所述 的截留分子量较小的超滤膜为截留分子量为 20 50 KD 的超滤膜， 超滤条件为 ： 超滤压力 0.02 0.15 MPa， 料液温度 20 40 ， pH 值 6.0 8.0， 超滤时间 25 60 min。 9. 根据权利要求 1 所述协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法， 其特征在于， S5 所述 减压浓缩是将收集的浓缩液于 30 50 的温度下进行减压浓缩。 10. 权利要求 1 至 9 任一项所述方法制备得到的中聚合度魔芋葡甘聚糖。 权 。
8、利 要 求 书 CN 103102430 A 2 1/5 页 3 一种协同制备中聚合度魔芋葡甘聚糖的方法 技术领域 0001 本发明涉及天然产物加工技术领域， 更具体地， 涉及一种协同制备中聚合度魔芋 葡甘聚糖的方法。 背景技术 0002 魔芋葡甘聚糖 （KGM） 是天南星科魔芋属多年生草本植物魔芋的主要成分， 由 D- 葡 萄糖和D-甘露糖按1:1.5或1:1.6的比例通过-1,4糖苷键连接构成的天然高分子多糖， 在其主链的某些甘露糖糖残基C-3位上存在并由-1,3糖苷键组成的支链， 其平均聚合度 介于 1000 10000 之间。由于具有减肥、 降血脂、 降血糖等多种生理功能和优良的凝胶性。
9、、 成膜性和生物相容性等特性， 目前已被广泛应用于食品、 化工、 化妆品和医药等领域。然而 由于 KGM 存在分子聚合度较高， 粘性较大， 溶解度较小等缺陷， 因此， 在一定程度上限制了 天然 KGM 的应用。 0003 中聚合度KGM是指聚合度介于100900之间的KGM， 该种多糖在保持了KGM原有 特性的前提下， 降低了 KGM 水溶胶的粘度， 并使得 KGM 溶解度得到有效的增加。因此， 中聚 合度 KGM 是一种极具潜力的功能性多糖。目前常见的 KGM 降解方法主要有化学法、 物理法 和生物工程酶法。 0004 食品科学 2012 年第 6 期罗清楠的文章 “响应曲面法优化酸法魔芋葡。
10、甘露聚糖水 解工艺” ， 通过向 KGM 溶液中加入盐酸， 并控制盐酸与乙醇体积配比、 反应时间、 反应温度等 因素， 制备不同聚合度的 KGM 低聚糖。该方法操作工艺较为简单、 条件易于控制， 然而该方 法制备的 KGM 聚合度分布较为分散， 而且使用了盐酸等化学试剂， 产物的分离纯化过程较 为复杂。 0005 申请号为 200510019307.7 的发明专利 “一种魔芋低聚糖的制备方法” ， 利用紫外 光照射 KGM 水溶胶， 使 KGM 发生降解， 从而达到制备聚合度较低的 KGM 的目的。该方法具有 操作简便快捷、 产物收率高、 KGM 的聚合度易于进行控制等优点， 然而由于反应未能。
11、进行良 好的密闭处理， 导致 KGM 极易被氧化， 而且由于 KGM 吸水易发生膨胀， 导致紫外光照射处理 量较大， 难以在实际生产中得到应用。 0006 申请号为01128868.X的发明专利 “中性-甘露聚糖酶降解魔芋精粉生产葡甘露 低聚糖技术” ， 采用-甘露聚糖酶对KGM进行降解， 使得KGM的聚合度降低。 该方法产物收 率高， 生理活性好， 然而该方法存在酶制剂价格昂贵、 酶解工艺复杂、 产物分离纯化难度大、 产物聚合度难以控制等缺陷。 发明内容 0007 本发明要解决的技术问题是克服现有 KGM 降解技术的不足， 提供一种稳定性较 高， 可重复进行操作的协同制备中聚合度 KGM 的。
12、方法， 以魔芋粉为原料， 经过对魔芋粉的合 理精制、 60Co 射线诱变以及综合的后续处理技术方案， 获得中聚合度 KGM， 针对性解决现 有技术制备中聚合度 KGM 的工艺较为复杂、 产物聚合度难以控制、 KGM 易被氧化、 不适于大 说 明 书 CN 103102430 A 3 2/5 页 4 规模生产等缺陷。 0008 本发明的目的通过以下技术方案予以实现 ： 提供一种协同制备中聚合度 KGM 的方法， 包括以下步骤 ： S1.用不同浓度的乙醇水溶液将魔芋粉洗涤24次， 每次洗涤乙醇水溶液的用量按照1 g 魔芋粉 10 40 mL 乙醇水溶液的量来确定， 然后将洗涤完毕的魔芋粉于 305。
13、0 进行减 压干燥 3060 min， 制备获得高纯度的魔芋精粉 ； S2. 将 S1 制备获得的魔芋精粉抽真空密封于高阻隔性的聚乙烯塑料袋中， 每袋魔芋粉 的质量为 0.5 4 kg， 于室温下采用辐照剂量率为 2030 Gy 的 60Co 射线对魔芋精粉进 行辐照处理， 辐照时间为542 h， 辐照剂量为1050 kGy， 辐照结束后， 将呈白色或略微呈 淡黄色魔芋精粉置于干燥环境下保存 ； S3.将S2辐照处理过的魔芋精粉加水溶解溶胀， 溶胀后用100目的滤布进行过滤， 然后 将滤液于 4000 8000 r/min 下离心 515 min， 取上清液备用 ； S4. 将 S3 所得上清。
14、液通过超滤膜进行超滤处理 ： 具体是将 S3 所得上清液首先通过截 留分子量为 100200 KD 超滤膜， 控制超滤压力为 0.10 0.20 MPa， 料液温度为 30 45 ， pH 值为 7.0 8.0， 超滤时间为 15 45 min， 取滤过液 ； 然后将滤过液通过截留分子量 为 2050 KD 超滤膜， 控制超滤压力为 0.02 0.15 MPa， 料液温度为 20 40 ， pH 值为 6.0 8.0， 超滤时间为 25 60 min， 收集浓缩液备用 ； S5.将收集的浓缩液于3050 进行减压浓缩后干燥， 即得中聚合度KGM。 所得中聚合 度 KGM 呈白色或略微呈淡黄色粉。
15、末状。 0009 优选地， S1 所述不同浓度的乙醇水溶液的体积百分比浓度为 40 80%。更为优选 的是乙醇水溶液的浓度是 40%、 60%、 80%， 即首先用 40% 的乙醇水溶液洗涤魔芋粉， 再用 60% 的的乙醇水溶液洗涤魔芋粉， 然后用 80% 的乙醇水溶液洗涤魔芋粉。每次洗涤用的乙醇水 溶液的用量优选按照 1 g 魔芋粉 ： 20 30 mL 乙醇水溶液的量来确定。 0010 粗的魔芋粉中含有许多杂质， 杂质在辐照过程中会发生各种聚合反应， 按上述方 法用乙醇洗涤后获得的魔芋精粉纯度较高， 有利于后续辐照处理。 0011 优选地， S2 所述辐照剂量率为 25 Gy/min。优选。
16、地， S2 所述辐照时间为 1220 h。 优选地， S2 所述辐照剂量为 20 30 kGy。 0012 KGM 辐照的基本原理 ： 是通过高能的- 射线对 KGM 进行辐照处理， 使 KGM 糖环上 产生自由基， 并进而通过自由基的作用， 导致 KGM 的糖苷键发生断裂。因此只需要通过控制 辐照射线的强度和辐照时间， 就可有效的控制魔芋葡甘聚糖的降解反应。 0013 优选地， S3 所述加水溶解溶胀是将辐照处理过的魔芋精粉用蒸馏水进行溶解， 配 置成质量浓度为 35% 的 KGM 溶液， 于 45 55 溶胀 2 h。 0014 优选地， S3 所述过滤是采用 100 目的滤布进行过滤。优。
17、选地， S3 所述离心转速为 6000 r/min， 离心时间为 10 min。 0015 优选地， S4 所述第一次超滤的超滤膜的截留分子量为 150 KD ； 所述第二次超滤的 超滤膜的截留分子量为 20 KD。 0016 优选地， S5 所述减压浓缩是将收集的浓缩液于 40 进行减压浓缩。 0017 本发明首先用不同浓度的乙醇溶液对魔芋粉进行洗涤， 获得高纯度的魔芋精粉， 然后将魔芋精粉进行抽真空密封处理， 利用 60Co 射线对魔芋精粉进行辐照处理， 促使 KGM 说 明 书 CN 103102430 A 4 3/5 页 5 发生降解， 最后利用超滤设备使不同聚合度的 KGM 进行分离。
18、， 获得中聚合度 KGM。本发明具 有操作工艺简单、 重现性好、 生产成本低廉、 KGM 氧化程度低、 产物聚合度分布较窄、 适于工 业化生产等优点。 0018 基于本发明的制备原理和设计思想之下， 经过长期大量的研究和实验总结， 魔芋 粉经过洗涤精制后获得的魔芋精粉， 经辐照处理后发生降解的降解率可达到 55 90%。例 如 ： 未经辐照的 KGM 的重均分子量 （Mw） 为 48.06104， 经过 50 kGy 剂量辐照的 KGM 的重均 分子量 （Mw） 为 6.59104， 降解率为 86.29%。 附图说明 0019 图 1. 本发明的工艺流程图。 0020 图 2. 辐照剂量为 。
19、0 kGy 的 KGM 分子量分布图。 0021 图 3. 辐照剂量为 50 kGy 的 KGM 分子量分布图。 0022 图 4.KGM 原糖与中聚合度 KGM 的 FT-IR 图。 具体实施方式 0023 下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。 本发明所述魔芋粉的来源是 云南昭通市三艾有机魔芋发展有限公司。本发明也可采用其它常规方法获得的魔芋粉。 0024 实施例 1 ： 本发明的工艺流程图如附图 1 所示。 0025 S1. 依次用体积浓度为 40%、 60%、 80% 的乙醇水溶液对魔芋粉进行洗涤， 每次洗涤 乙醇水溶液的用量按照 1 g 魔芋粉 30 mL 乙醇水溶液的量来确。
20、定， 然后将洗涤完毕的魔芋 粉于 30 进行减压干燥 60 min， 制备得到纯度为 95.4% 的魔芋精粉 ； S2. 将 S1 制备得到的魔芋精粉抽真空密封于高阻隔性的聚乙烯塑料袋中， 每袋魔芋粉 的质量为 1 kg， 于室温下采用剂量率为 30 Gy/min 的 60Co 射线对魔芋精粉进行辐照处理 28 h， 辐照剂量为 50 kGy， 辐照结束后， 魔芋精粉略微呈淡黄色， KGM 的降解率为 82.69%， 将 魔芋精粉置于干燥环境下密闭保存 ； S3.将经S2辐照处理过的魔芋精粉用蒸馏水进行溶解， 配置成质量浓度为6%的KGM溶 液， 于 60 下溶胀 1 h， 然后用 100 目。
21、的滤布进行过滤， 除去滤渣， 将滤液置于 4000 r/min 下离心处理 5 min， 取上清液备用 ； S4. 将 S3 制备的上清液通过截留分子量为 100 KD 的超滤膜， 控制超滤压力为 0.12 MPa， 料液温度为 35 ， pH 值为 6.5， 超滤时间为 40 min ； 取滤过液， 然后将滤过液通过截 留分子量为 20 KD， 控制超滤压力为 0.05 MPa， 料液温度为 20， pH 值为 7.5， 超滤时间为 70min， 收集浓缩液备用 ； S5.将S4收集的浓缩液于30 进行减压浓缩后干燥， 即获得分子量介于20100 KD 的中聚合度 KGM。 0026 本实施。
22、例所得的中聚合度 KGM 呈淡黄色粉末状， 易溶于水。 0027 取所得的中聚合度KGM配成质量浓度小于0.5 mg/mL的水溶液， 用乌氏粘度计 （内 径 0.5 0.6 mm） 在 300.1 测定特性粘数 （） 为 2.23 Pa s， 根据水溶液的特性粘数 与分子量的关系式 （） =5.0610-4Mw0.754， 计算得中聚合度KGM的重均分子量 （Mw） 为68.09 说 明 书 CN 103102430 A 5 4/5 页 6 KD， 根据 KGM 聚合单体的分子量为 180， 可计算得所制备的 KGM 的平均聚合度为 378， 符合中 聚合度 KGM 聚合度为 1001000 。
23、的范围。 0028 实施例 2 S1. 依次用浓度为 45%、 55%、 75% 的乙醇水溶液对魔芋粉洗涤， 每次洗涤乙醇水溶液的 用量按照1 g魔芋粉25 mL乙醇水溶液的量来确定， 然后将洗涤完毕的魔芋粉于40 进行 减压干燥 45 min， 制备获得纯度为 93.2% 的魔芋精粉。 0029 S2. 将 S1 制备得到的魔芋精粉抽真空密封于高阻隔性的聚乙烯塑料袋中， 每袋魔 芋粉的质量为 2 kg， 于室温下采用剂量率为 25 Gy 的 60Co 射线对魔芋精粉进行辐照处理 20 h， 辐照剂量为 30 kGy， 辐照结束后， 魔芋精粉略微呈淡黄色， KGM 的降解率为 77.67%， 。
24、将 魔芋精粉置于干燥环境下密闭保存 ； S3.将上述辐照处理过的魔芋精粉用蒸馏水进行溶解， 配置成浓度为4%的KGM溶液， 于 50 溶胀2 h， 然后用100目的滤布进行过滤， 除去滤渣， 然后将滤液置于6000 r/min下进 行离心 10 min， 取上清液备用 ； S4. 将上述制备的 KGM 上清液通过截留分子量为 150 KD 的超滤膜， 控制超滤压力为 0.16 MPa， 料液温度为 40 ， pH 值为 7.0， 超滤时间为 30 min， 取滤过液， 然后将滤过液用 截留分子量为 30 KD 的超滤膜， 控制超滤压力为 0.08 MPa， 料液温度为 25 ， pH 值为 7。
25、.5， 超滤时间为 60 min， 收集浓缩液备用。 0030 S5. 将收集的浓缩液于 40 进行减压浓缩后干燥， 即获得分子量介于 30 150 KD 的粉末状中聚合度 KGM。 0031 本实施例所得的中聚合度 KGM 呈微黄色粉末状， 易溶于水。 0032 取所得的中聚合度 KGM 粉末配成质量浓度小于 0.5 mg/mL 的水溶液， 用乌氏粘度 计 （内径 0.5 0.6 mm） 在 300.1 测定特性粘数 （） 为 3.17 Pas， 根据水溶液的特 性粘数与分子量的关系式 （） =5.0610-4Mw0.754， 计算得中聚合度 KGM 的重均分子量 （Mw） 为 108.56。
26、 KD， 根据 KGM 聚合单体的分子量为 180， 可计算得所制备的 KGM 的平均聚合度为 603， 符合中聚合度 KGM 聚合度为 1001000 的范围。 0033 实施例 3 S1. 依次用浓度为 50%、 60%、 70% 的乙醇对魔芋粉进行洗涤， 每次洗涤乙醇水溶液的用 量按照1 g魔芋粉20 mL乙醇水溶液的量来确定， 然后将洗涤完毕的魔芋粉于50 进行减 压干燥 30 min， 制备得到得纯度为 91.6% 的魔芋精粉。 0034 S2. 将制备获得的魔芋精粉， 抽真空密封于高阻隔性的聚乙烯塑料袋中， 每袋魔芋 粉的质量为 3 kg， 于室温下采用剂量率为 20 Gy/min。
27、 的 60Co 射线对魔芋精粉进行辐照处 理 9 h， 辐照剂量为 10 kGy， 辐照结束后， 魔芋精粉呈白色粉末状， KGM 的降解率为 66.98%， 然后将魔芋精粉置于干燥环境下密闭保存 ； S3. 将上述辐照处理过的魔芋精粉用蒸馏水进行溶解， 配置成质量浓度为 2% 的 KGM 溶 液， 于 40 溶胀 3 h， 然后用 100 目的滤布进行过滤， 除去滤渣， 然后将滤液置于 8000 r/ min 下进行离心 15 min， 取上清液备用。 0035 S4. 将上述制备的 KGM 上清液通过截留分子量为 200 KD 的超滤膜， 控制超滤压力 为 0.20 MPa， 料液温度为 4。
28、5 ， pH 值为 7.0， 超滤时间为 20 min， 去滤过液， 然后将滤过液 通过截留分子量为 50 KD 的超滤膜， 控制超滤压力为 0.10 MPa， 料液温度为 30 ， pH 值为 说 明 书 CN 103102430 A 6 5/5 页 7 6.5， 超滤时间为 50 min， 收集浓缩液备用。 0036 S5. 将收集的浓缩液于 50 进行减压浓缩后干燥， 即获得分子量介于 80 200 KD 的粉末状中聚合度 KGM。 0037 本实施例所得的中聚合度 KGM 呈白色粉末状， 易溶于水。 0038 取所得的中聚合度 KGM 粉末配成质量浓度小于 0.5 mg/mL 的水溶液。
29、， 用乌氏粘度 计 （内径 0.5 0.6 mm） 在 300.1 测定特性粘数 （） 为 3.96 Pas， 根据水溶液的特 性粘数与分子量的关系式 =5.0610-4Mw0.754， 计算中聚合度 KGM 的重均分子量 （Mw） 为 145.83 KD， 根据 KGM 聚合单体的分子量为 180， 可计算得所制备的 KGM 的平均聚合度为 810， 符合中聚合度 KGM 聚合度为 1001000 的范围。 0039 本发明采用所述方法做了成千上万次试验， 长期大量实验证明， 将魔芋粉采用本 发明所述范围内的技术参数洗涤精制后的辐照处理， 采用不同辐照强度辐照下， 魔芋粉都 一定发生了降解， 而且， 降解率幅度在 50 90% 之间， 同一辐照强度下， 魔芋粉的降解率变 化幅度很微小， 本发明具有稳定技术效果， 实用可行 ； 进一步结合本发明精制、 超滤分离技 术方案， 可简单易行地实现工业化生产中聚合度 KGM。 说 明 书 CN 103102430 A 7 1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103102430 A 8 2/3 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103102430 A 9 3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103102430 A 10 。