超声波辅助酶解小麦麸皮制备阿魏酸的方法

摘要

一种超声波辅助酶解小麦麸皮制备阿魏酸的方法，该方法包括下述步骤：a.对小麦麸皮进行粉碎；b.对(a)步骤所得到的小麦麸皮进行水浴加热；c.利用α－淀粉酶酶解除去小麦麸皮中的淀粉；d.利用碱性蛋白酶去除小麦麸皮中的蛋白质；e.将悬浮液离心沉淀，弃去上清液，用蒸馏水进行洗涤得到麸皮残渣；f.将麸皮残渣进行干燥处理；g.对干燥处理后小麦麸皮进行超声处理；h.利用木聚糖酶对g步骤所得的麸皮进行酶解反应；i.将(h)步骤酶解反应的悬浮液进行离心，取上清液，将下层残渣水洗后，合并上清液进行浓缩、真空干燥得到阿魏酸粗品；将粗品用无水乙醇溶解，离心除去沉淀，得到透明的淡黄色上清液，再进行浓缩、干燥得到纯度较高的阿魏酸结晶。

说明书

技术领域

本发明涉及利农副产品开发和综合利用、功能性食品添加剂、药品和化妆品添加剂生产等技术领域，具体说是涉及一种利用超声波辅助酶解小麦麸皮制备阿魏酸的方法。

背景技术

阿魏酸(Ferulic acid)是一种广泛存在于植物细胞壁物质的酚酸，在小麦麸皮中主要通过酯键和醚键与多糖、木质素交联在一起，或自身酯化成二阿魏酸。它有顺式和反式两种结构，顺式为黄色油状物，反式为白色至微黄色结晶物。其分子量为194.19，熔点174℃，微溶于冷水，可溶于热水，易溶于乙醇、甲醇、丙酮，难溶于石油醚、苯等。一般是指反式。

阿魏酸具有抗氧化、抗血栓、降血脂、抗动脉粥样硬化、抗菌消炎、抗突变防癌等卓越的功能特性。在临床上主要用于冠心病、脑血管病、脉管炎等疾病的防治，比较知名的药品有利脉胶囊、心血康片等。在化妆品行业中，阿魏酸的用途也很广泛。此外，阿魏酸作为天然抗氧化剂也在国内外的食品行业中得到了较快的普及和应用。从植物中提取的天然阿魏酸比化学合成的阿魏酸更为经济实用，同时极大的减少了环境污染，并且更为消费者所接受。

近年来，阿魏酸因其卓越的功能性质已引起人们的重视，阿魏酸及其衍生物已经被国际市场所认识，并且得到了普遍应用。阿魏酸及其衍生物在食品、化妆品、医药等领域中均有着广泛的应用。

阿魏酸是公认的美容因子，可改善皮肤品质，使其细腻、光泽、富有弹性。并且阿魏酸对紫外线具有良好的吸收作用和较强的抗氧化性能，能抑制酪氨酸酶的作用从而起到抑制皮肤老化、美白皮肤的效果。如果将阿魏酸与Vc和VE并用，则具有较强的协同作用，抗氧化效果更好。因此将其添加入化妆品中，可以抑制因紫外线造成的皮肤色素沉积，可以用于皮肤美白或者祛斑治疗。

阿魏酸及其衍生物具有抗血栓形成、抗炎、止痛、清除自由基和抗紫外辐射等功能性质，因此，它可以清除人体血管壁血脂的沉积、促进血液微循环，滋养皮肤；同时，也可以有效调节内分泌，降低皮肤色素沉积，从而有助于皮肤衰老。

从天然原料中提取阿魏酸一直是阿魏酸生产的一个重要部分，但由于阿魏酸在植物体内的含量较低，大多数以酯的形式存在于植物细胞壁中，主要通过酯键和醚键与多糖、木质素交联在一起，或自身酯化成二阿魏酸。因而不易提取，提取率一般很低，不足70％。

小麦麸皮是小麦制粉后的副产物，据报道，2009年我国小麦的年产量超过6.8亿多吨，按每斤小麦产出0.22斤麸皮计算，可产出1.36亿吨以上的麸皮，产量十分可观。阿魏酸在麸皮中的含量很高，若利用麸皮生产阿魏酸，不仅可以解决阿魏酸原料来源问题，也可提高小麦副产品-麸皮的经济价值。

发明内容

本发明的目的正是提供一种利用超声波辅助酶解小麦麸皮制备阿魏酸的方法，该方法以小麦副产品-小麦麸皮为原料，经过预处理后，利用合理的方法进行富集、分离、提取其中的阿魏酸。该方法能提高小麦麸皮的利用价值，实现小麦麸皮的经济增值和利用，并可提高阿魏酸的提取率，为阿魏酸的提取提供一条新的路径。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的方法包括下述步骤：

a、对小麦麸皮进行粉碎，并采用50目～100目筛网进行筛选；

b、取a步骤所得到的小麦麸皮，加入70℃～80℃的热水，水浴加热；其中小麦麸皮与水的重量比为1∶5～1∶20；

c、利用α-淀粉酶酶解除去小麦麸皮中的淀粉：先用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节b步骤所得料液的pH值为5.5～7.5，之后加入α-淀粉酶，淀粉酶作用条件如下：时间为30～45min；温度为：80℃～95℃；反应体系中酶的浓度为：0.3～0.6ml/L；底物浓度为：70～200g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌；其中α-淀粉酶与料液的重量比为0.03～0.1∶1；

d、利用碱性蛋白酶去除小麦麸皮中的蛋白质：将除淀粉后的悬浮液冷却至40℃～45℃，再用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节pH值为7.5～8.5，然后加入碱性蛋白酶，蛋白酶的酶解条件如下：pH＝7.5～9.0，温度为：45℃～60℃，酶解时间为：100min～150min，酶浓度为0.6～1.2g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌；最后在100℃下煮沸10min～15min灭酶；其中碱性蛋白酶与料液的重量比为0.03～0.1∶1；

e、将悬浮液离心沉淀，弃去上清液，用蒸馏水进行洗涤3～5次，得到麸皮残渣；

f、将麸皮残渣进行干燥处理，干燥温度：30℃～40℃，干燥时间24h～30h，至其含水量为10～14％；

g、利用超声清洗器对干燥处理后小麦麸皮进行超声处理；干燥处理后的麸皮与水的重量比为1∶5～1∶20；超声温度为70℃～90℃；期间采用搅拌机匀速搅拌；

h、利用木聚糖酶对(g)步骤超声处理后的麸皮进行酶解反应：小麦麸皮酶解反应的底物浓度为6％～10％；酶浓度为0.8％～1.2％；酶解反应时间为40min～50min；酶解温度为40℃～60℃；酶解pH值为4.5～5.5；其中木聚糖酶与料液的重量比为0.06～0.14∶1；

i、将h步骤酶解反应的悬浮液进行离心，取上清液，将下层残渣水洗3～5次，合并上清液进行浓缩、真空干燥得到阿魏酸粗品；将粗品用无水乙醇溶解，离心除去沉淀，得到透明的淡黄色上清液，再进行浓缩、干燥得到纯度较高的阿魏酸结晶；真空度-0.1MPa；干燥温度40～50℃；干燥时间20～24h。

本发明中所述的搅拌速度为100～120r/min；所述的离心转速为：2500～4000r/min。所述g步骤中超声清洗器的超声功率为：100～300W；超声时间为15～30min。

本发明中所述的木聚糖酶为枯草芽孢杆菌木聚糖酶。

本发明的优点与特点就是把物理法与生物法相结合，使得阿魏酸的分离提取工艺可以省去碱水解工艺，不仅降低了化学法提取对环境的污染，还提高了阿魏酸提取效率，缩短了提取时间。与单用酶解的提取工艺相比，大大缩短了提取时间，而且提取效率也有很大提高。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步详述：

实施例1

a、首先用粉碎机将小麦麸皮进行粉碎后过筛，除去其中的沙石等杂质和部分淀粉，准确称取35目筛下的麸皮25g于三口瓶中；

b、取a步骤所得到的小麦麸皮，加入70℃的热水，水浴加热；其中小麦麸皮与水的重量比为1∶10；

c、利用α-淀粉酶酶解除去小麦麸皮中的淀粉：先用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节b步骤所得料液的pH值为6.8，之后加入耐高温的α-淀粉酶，淀粉酶作用条件如下：时间为40min；温度为：90℃；反应体系中酶的浓度为：0.5ml/L；底物浓度为：100g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌，搅拌速度为120r/min，；利用碘液检测淀粉是否完全水解，如若变蓝则继续反应，直到碘液检测不变蓝为止；其中α-淀粉酶与料液的重量比为1∶10。

d、利用碱性蛋白酶去除小麦麸皮中的蛋白质：将除淀粉后的悬浮液冷却至45℃，再用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节pH值为9.0，然后加入碱性蛋白酶，蛋白酶的酶解条件如下：pH＝8.5，温度为：50℃，酶解时间为：120min，酶浓度为1.0g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌，搅拌速度为120r/min；最后在100℃下煮沸10min灭酶；其中碱性蛋白酶与料液的重量比为1∶10。

e、将悬浮液在3000r/min下离心15min，沉淀后弃去上清液，用蒸馏水进行洗涤4次，得到麸皮残渣，再将残渣用70℃的蒸馏水洗涤至无混浊为止。

f、将麸皮残渣在真空干燥箱中进行干燥处理，真空度为-0.1Mpa，干燥温度：40℃，干燥时间24h，至其含水量为12％。

g、利用超声清洗器对干燥处理后小麦麸皮进行超声处理：超声功率为：120W；超声时间为15min；干燥处理后的麸皮与水的重量比为1∶10；超声温度为80℃；期间采用搅拌机匀速搅拌搅拌速度为120r/min。

h、利用木聚糖酶对(g)步骤超声处理后的麸皮进行酶解反应：小麦麸皮酶解反应的底物浓度为6％；酶浓度为1.0％；酶解反应时间为40min；酶解温度为40℃；酶解pH值为4.5；其中木聚糖酶与料液的重量比为0.06∶1。

i、将(h)步骤酶解反应的悬浮液进行离心，取上清液，将下层残渣水洗3次，合并上清液进行浓缩、真空干燥得到阿魏酸粗品；将粗品用无水乙醇溶解，离心除去沉淀，得到透明的淡黄色上清液，再进行浓缩、干燥得到纯度较高的阿魏酸结晶；离心时间：15min，离心机转速3500r/min，真空度-0.1Mpa，干燥温度40℃；干燥时间24h。

实施例2

a、首先用粉碎机将小麦麸皮进行粉碎后过筛，除去其中的沙石等杂质和部分淀粉，准确称取35目筛下的麸皮25g于三口瓶中。

b、取(a)步骤所得到的小麦麸皮，加入70℃的热水，水浴加热；其中小麦麸皮与水的重量比为1∶10。

c、利用α-淀粉酶酶解除去小麦麸皮中的淀粉：先用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节b步骤所得料液的pH值为6.8，之后加入耐高温的α-淀粉酶，淀粉酶作用条件如下：时间为40min；温度为：90℃；反应体系中酶的浓度为：0.5ml/L；底物浓度为：100g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌，搅拌速度为120r/min，；利用碘液检测淀粉是否完全水解，如若变蓝则继续反应，直到碘液检测不变蓝为止；其中α-淀粉酶与料液的重量比为1∶10。

d、利用碱性蛋白酶去除小麦麸皮中的蛋白质：将除淀粉后的悬浮液冷却至45℃，再用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节pH值为9.0，然后加入碱性蛋白酶，蛋白酶的酶解条件如下：pH＝8.5，温度为：50℃，酶解时间为：120min，酶浓度为1.0g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌，搅拌速度为120r/min；最后在100℃下煮沸10min灭酶；其中碱性蛋白酶与料液的重量比为1∶10。

e、将悬浮液在3000r/min下离心15min，沉淀后弃去上清液，用蒸馏水进行洗涤4次，得到麸皮残渣，再将残渣用70℃的蒸馏水洗涤至无混浊为止；

f、将麸皮残渣在真空干燥箱中进行干燥处理，真空度为-0.1Mpa，干燥温度：40℃，干燥时间24h，至其含水量为12％；

g、利用超声清洗器对干燥处理后小麦麸皮进行超声处理：超声功率为：150W；超声时间为20min；干燥处理后的麸皮与水的重量比为1∶15；超声温度为85℃；期间采用搅拌机匀速搅拌搅拌速度为120r/min；

h、利用木聚糖酶对(g)步骤超声处理后的麸皮进行酶解反应：小麦麸皮酶解反应的底物浓度为8％；酶浓度为1.0％；酶解反应时间为45min；酶解温度为50℃；酶解pH值为5.0；其中木聚糖酶与料液的重量比为0.1∶1。

i、将h步骤酶解反应的悬浮液进行离心，取上清液，将下层残渣水洗3次，合并上清液进行浓缩、真空干燥得到阿魏酸粗品；将粗品用无水乙醇溶解，离心除去沉淀，得到透明的淡黄色上清液，再进行浓缩、干燥得到纯度较高的阿魏酸结晶；离心时间：15min，离心机转速3500r/min，真空度-0.1Mpa，干燥温度40℃；干燥时间24h。

实施例3

a、首先用粉碎机将小麦麸皮进行粉碎后过筛，除去其中的沙石等杂质和部分淀粉，准确称取35目筛下的麸皮25g于三口瓶中。

b、取(a)步骤所得到的小麦麸皮，加入70℃的热水，水浴加热；其中小麦麸皮与水的重量比为1∶10。

c、利用α-淀粉酶酶解除去小麦麸皮中的淀粉：先用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节b步骤所得料液的pH值为6.8，之后加入耐高温的α-淀粉酶，淀粉酶作用条件如下：时间为40min；温度为：90℃；反应体系中酶的浓度为：0.5ml/L；底物浓度为：100g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌，搅拌速度为120r/min，；利用碘液检测淀粉是否完全水解，如若变蓝则继续反应，直到碘液检测不变蓝为止；其中α-淀粉酶与料液的重量比为1∶10。

d、利用碱性蛋白酶去除小麦麸皮中的蛋白质：将除淀粉后的悬浮液冷却至45℃，再用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节pH值为9.0，然后加入碱性蛋白酶，蛋白酶的酶解条件如下：pH＝8.5，温度为：50℃，酶解时间为：120min，酶浓度为1.0g/L；期间采用搅拌机匀速搅拌，搅拌速度为120r/min；最后在100℃下煮沸10min灭酶；其中碱性蛋白酶与料液的重量比为1∶10。

e、将悬浮液在3000r/min下离心15min，沉淀后弃去上清液，用蒸馏水进行洗涤4次，得到麸皮残渣，再将残渣用70℃的蒸馏水洗涤至无混浊为止；

f、将麸皮残渣在真空干燥箱中进行干燥处理，真空度为-0.1Mpa，干燥温度：40℃，干燥时间24h，至其含水量为12％。

g、利用超声清洗器对干燥处理后小麦麸皮进行超声处理：超声功率为：180W；超声时间为25min；干燥处理后的麸皮与水的重量比为1∶20；超声温度为90℃；期间采用搅拌机匀速搅拌搅拌速度为120r/min；

h、利用木聚糖酶对(g)步骤超声处理后的麸皮进行酶解反应：小麦麸皮酶解反应的底物浓度为10％；酶浓度为1.2％；酶解反应时间为50min；酶解温度为60℃；酶解pH值为5.5；其中木聚糖酶与料液的重量比为0.14∶1。

i、将h步骤酶解反应的悬浮液进行离心，取上清液，将下层残渣水洗3次，合并上清液进行浓缩、真空干燥得到阿魏酸粗品；将粗品用无水乙醇溶解，离心除去沉淀，得到透明的淡黄色上清液，再进行浓缩、干燥得到纯度较高的阿魏酸结晶；离心时间：15min，离心机转速3500r/min，真空度-0.1Mpa，干燥温度40℃；干燥时间24h。