豆渣中可溶性大豆多糖的提取工藝研究

李銀峰，趙亞奇，李 霞，丁明潔

（河南城建學院材料與化工學院，河南平頂山467036）

大豆在我國食品行業(yè)占有舉足輕重的地位，大豆加工過程中的副產(chǎn)物豆渣中有大量蛋白質、膳食纖維、維生素等對人體健康有利的成分［1-2］。相對于其他國家，我國每年產(chǎn)生的豆渣是其他國家的許多倍，但對于豆渣的利用率卻較低，造成了大量的浪費。

水溶性大豆多糖是一種酸性多糖，可從豆渣中提取獲得。水溶性大豆多糖具有較多優(yōu)良性能，如抗氧化性［3］、保健功效［4-5］、酸穩(wěn)定性［6］、作為抗結劑［7-8］、成膜性［9］等。豆渣中大約含有 30%的可溶性大豆多糖，與其他多糖相比，能顯著降低血液中的膽固醇含量，減少糖尿病人對胰島素的消耗。因此，將大豆產(chǎn)品制作過程中產(chǎn)生的豆渣廢料進行充分的利用，從中提取可溶性大豆多糖，能降低企業(yè)的成本，提高原料的利用率。

據(jù)不完全統(tǒng)計，日本是提取和利用可溶性大豆多糖最早的國家，在1975年以前日本就有了8項專利，到20世紀末，關于豆渣的開發(fā)專利，日本已經(jīng)遙遙領先世界上其他國家［10］。目前，我國也開始積極研究利用豆渣，并取得了一定成果。但同發(fā)達國家相比，仍存在較明顯差距，主要表現(xiàn)在提取利用率低、開發(fā)方法簡單，因此我國對于豆渣的開發(fā)利用研究有待深入。

目前，從豆渣中提取可溶性大豆多糖的方法包括熱水浸提法［11-12］、酸浸提法［13-14］、堿浸提法［15］、超聲波輔助提取法［16-17］、微波提取法［18］、酶提法［19-20］等。本文利用酸浸提法從豆渣中提取水溶性大豆多糖，分別從pH值、提取時間和固液比三個方面進行單因素試驗，經(jīng)過正交試驗結果分析得出實驗室條件下的最優(yōu)提取工藝參數(shù)。

1 實驗

1.1 實驗原料及試劑

實驗所需原料主要是干豆渣，購買自新瑞公司。實驗所需試劑如表1所示。

表1 試劑

1.2 主要的儀器

實驗所用儀器及設備如表2所示。

表2 實驗儀器

1.3 實驗方法

取豆渣粉并加入一定量水攪拌均勻，用鹽酸調(diào)節(jié)其pH值，再進行加熱處理后離心過濾，將得到的上清液進行濃縮處理，加入氫氧化鈉進行去甲基化，再離心去除其中的沉淀；將調(diào)節(jié)過后的上清液濃縮，加入80%的乙醇進行沉淀處理，棄去上層溶液后沉淀干燥處理，得到可溶性大豆多糖的粗品。

2 結果與討論

2.1 提取條件優(yōu)化

從pH值、提取時間、固液比三個方面進行單因素實驗，并分析每一個變量對可溶性大豆多糖提取的影響程度，然后進行正交實驗分析，從而得出可溶性大豆多糖的最佳提取方案。

2.1.1 pH值對可溶性大豆多糖提取率的影響

按5組分別稱取5 g豆渣粉，加入100 mL二次水，然后利用pH計用鹽酸（HCL）調(diào)節(jié)pH值至2.5、3.0、3.5、4.0、4.5。用DF-101S集熱式加熱攪拌器在100℃溫度下保溫處理1 h，旋轉速度為中，轉子選大轉子，然后進行離心處理得到上清液，將上清液用氫氧化鈉進行去甲基化處理，調(diào)節(jié)pH值為11，同樣用加熱攪拌器在75℃加熱50 min后取出，加入80%的乙醇進行沉淀處理，將其靜置12 h，在TG16-WS高速臺式離心機上7 000轉離心20 min，得出沉淀，即粗多糖，將其放在電熱真空干燥箱內(nèi)恒溫80℃進行烘干處理，最后將其研磨，放入試樣袋保存。

pH值對可溶性大豆多糖提取率的影響如圖1所示，從圖1中可以看出，在同等條件下，pH值為3.0時提取率相對較高，在其兩邊呈遞減狀態(tài)。因此，確定提取液適宜的pH值為3.0。

2.1.2 提取時間對可溶性大豆多糖提取率的影響

將提取溫度設定為100℃，提取時間分別為1 h、1.5 h、2 h，pH值取3.0，進行可溶性大豆多糖的提取，提取完成后進行研磨，留樣封袋保存。

圖1 pH值對可溶性大豆多糖提取率的影響

圖2 時間對可溶性大豆多糖提取率的影響

提取時間對提取率的影響如圖2所示，從圖2中可以看出，在同等條件下，提取時間在1.5 h時提取率相對較高，并在其兩端呈現(xiàn)遞減狀況，因此，選擇提取時間為1.5 h。

2.1.3 提取的固液比對可溶性大豆多糖提取率的影響

分組分別稱取5 g豆渣粉，設定提取溫度為100℃，但調(diào)節(jié)固液比為1:20、1:25、1:30，固定時間為1 h，pH值取3.0，提取可溶性大豆多糖，進行研磨，封袋保存試樣。

固液比對提取率的影響如圖3所示，從圖3可知，固液比為1:25時，提取率相對較高。因此，選擇固液比為1:25。

2.1.4 正交實驗分析

正交實驗主要是通過pH值、提取時間以及固液比來設計，正交實驗數(shù)據(jù)見表3，結果分析見表4。

圖3 固液比對可溶性大豆多糖提取率的影響

表3 正交實驗

表4 正交實驗結果分析

由表3、表4可知：豆渣中提取可溶性大豆多糖的因素優(yōu)劣關系為：固液比＞提取時間＞pH值，正交實驗的最優(yōu)條件：pH值為3.0、時間為1.5 h、固液比為1:25，提取率為3.98%。

2.2 產(chǎn)品分析

2.2.1 對多糖進行純度分析

利用苯酚—硫酸法進行多糖含量純度的測定，包括工作曲線的繪制和實際樣品的測定。

（1）葡萄糖標樣工作曲線繪制

標準曲線的測定：準確配置葡萄糖標準溶液，濃度為100μg/mL。精密吸取葡萄糖標準溶液0 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0mL、1.2 mL、1.6 mL、2.0 mL分別置于 20 mL的比色管，加水至2.00 mL，此時葡萄糖的濃度為0μg/mL，10μg/mL，20μg/mL，30μg/mL，40μg/mL，50μg/mL，60μg/mL，80μg/mL，100μg/mL。

向上述各比色管中加入6%的苯酚溶液1.00 mL，搖勻，移液管移取5.00 mL的濃硫酸于比色管中，震蕩搖勻，沸水加熱2 min左右，冷卻至室溫，以未加入葡萄糖的比色管為參比，在486 nm下進行試樣吸光度的測定，實驗結果見表5。

表5 葡萄糖的吸光度表

以吸光值為縱坐標，葡萄糖濃度為橫坐標，制作標準曲線，如圖4所示。對其進行線性擬合，得到回歸方程y=0.0077x+0.0006（R2=0.9942）。

（2）可溶性大豆多糖含量的測定

將所得的粗糖進行配樣，準確稱取0.01 g的可溶性粗糖于100 mL的容量瓶中進行定容，振蕩溶解，得100μg/mL的樣品溶液。取1.00 mL樣品液加入1.00 mL二次水，再加入1.00 mL苯酚溶液，5.00 mL的濃硫酸，進行振蕩，同樣放入DF-101S集熱式加熱攪拌器用沸水加熱2 min左右，在室溫下靜置，同樣在486 nm下測定吸光度，進行多糖粗品試樣的分析，結果見表6。

圖4 標準曲線

表6 測定數(shù)據(jù)

由表6可以看出：不同提取條件下得到的多糖含量在42.1%～85.8%，其中pH值為3.0條件下提取的多糖含量在75.7%～85.8%，說明pH值不僅影響提取多糖的產(chǎn)率，而且影響樣品多糖的含量。

2.2.2 紅外光譜分析

對正交實驗中不同條件下獲得的多糖樣品進行了紅外光譜分析，如圖5所示。從紅外光譜圖中可以看出，不同提取條件下的樣品，具有相似的紅外吸收曲線。在峰值為3 000～3 500 cm-1時，存在-OH的伸縮振動吸收峰；在2 500～3 000 cm-1時，C-H因為變角振動出現(xiàn)吸收峰；在1 680 cm-1左右應該為C=O的吸收峰；在500～1 000 cm-1時存在著α糖苷鍵以及β糖苷鍵。

3 結論

本文以豆渣為原料，運用酸浸提法提取可溶性大豆多糖，研究了用酸浸提取法提取可溶性大豆多糖的提取工藝。對影響可溶性大豆多糖提取率的主要因素（包括提取液pH值、提取時間、固液比）進行了對比分析，得到較優(yōu)提取工藝為：pH值取3.0，固液比為1:25，提取時間為1.5 h，在此條件下提取率為4%左右，純度達到85%。

圖5 紅外光譜（B-J為正交實驗1-9獲得的樣品）