一种富集酱油渣中的大豆素的方法及其应用

摘要

本发明公开了一种富集酱油渣中的大豆素的方法及其应用，其方法具体包括，将金属有机框架材料MOF‑808经两步修饰制备得到的MOF‑808‑F与酱油渣的初提液混合，随后将吸附有大豆素的MOF‑808‑F用甲醇解吸，最后经浓缩干燥即可。本发明通过在MOF‑808上进行氨基化、氟化的两步修饰，所制得的MOF‑808‑F材料的疏水性能得到大幅提升，提高材料对大豆素的吸附性能，达到对酱油渣中大豆素富集纯化的效果；本发明巧妙利用MOF‑808‑F材料的疏水作用、螯合作用、表面吸附作用对大豆素产生选择性吸附，有效地吸附大豆素从而达到富集酱油渣中大豆素的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及食品深加工技术领域，更具体地，涉及一种富集酱油渣中的大豆素的方法及其应用。

背景技术

酱油作为一种常用的传统调味品，其产量逐年增长并导致其副产品酱油渣产量的增加；其中，仍含有许多可再利用的生物活性成分如大豆异黄酮。在发酵过程中，由于糖苷型异黄酮会转化为具有生物活性的苷元型异黄酮(染料木素、大豆素、大豆黄素)，酱油渣中苷元类异黄酮含量较大豆中含量更高，因此，酱油渣是一个分离纯化大豆异黄酮的良好、丰富来源。

现有技术中，苷元型异黄酮大豆素的提取方法包括辅助溶剂萃取法(加热回流法、超声辅助萃取法、微波辅助萃取法)、压力流体萃取法(超临界CO

在精制纯化方面，常用的方法包括柱层析法(硅胶柱层析法、聚酰胺柱层析法、大孔吸附树脂柱层析法等)和高速逆流色谱法。柱层析法可通过分子筛作用、分子间作用力(氢键或范德华力)将大豆素从样品液中分离出来，因此可以得到高纯度的大豆素产品；高速逆流色谱是不需固态载体的液-液分配色谱技术，利用化合物之间的溶解性不同进行分离纯化，不会引起分析物变性分解，产品回收率高、纯化效果好且能连续高效进行分离。

柱层析法虽在分离纯化上有着广泛的应用，但其分离纯化步骤较为繁琐、单次处理量较小，难以应用于工业生产；高速逆流色谱法同样存在成本较高，仅适用于少量产品分离纯化的缺点，且此法不具备针对性，仅依靠物质溶解性的不同进行分离。在固相萃取方法中，吸附材料的选择会直接影响分离参数，如选择性、选择能力和吸附容量。常见的天然吸附材料如活性炭、沸石、黏土、树脂，大多数都具有较低的表面积，并且表面所带的官能团较少，难以提供有效的吸附作用力，导致吸附能力有限。

金属有机框架材料(MOFs)由于其大比表面积、多孔表面、丰富的活性位点、可设计性强等优点，被广泛应用在多种物质(如重金属离子、有害物质、气体、生物活性成分)的去除和分离。由于大豆素难溶于水，具有较高的疏水性，因此针对其疏水性较高的特点，MOFs材料进行氟化后修饰改性后，可提高MOFs材料的疏水性，通过疏水作用提高MOFs材料对大豆素的吸附性能。到目前为止，尚未见到有关如何改性MOFs材料对大豆异黄酮进行分离纯化并应用于食品领域里的报道。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种富集酱油渣中的大豆素的方法及其应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种富集酱油渣中的大豆素的方法，包括：

将金属有机框架材料MOF-808经两步修饰制备得到的MOF-808-F与酱油渣的初提液混合，随后将吸附有大豆素的MOF-808-F用甲醇解吸，最后经浓缩干燥即可。

在本发明的具体实施方式中，所述富集酱油渣中的大豆素的方法包括以下步骤：

S1、酱油渣的粗提取：以乙醇水溶液为溶剂与酱油渣混合，提取后调整提取液中乙醇的浓度，得到酱油渣的初提液；

S2、MOF-808的制备和修饰：水热法制备得到金属有机框架材料MOF-808，随后经5-氨基间苯二甲酸改性得到MOF-808-NH

S3、将步骤S2中的MOF-808-F和步骤S1中的初提液按固液比为0.8-1.25mg∶1mL的比例混匀后振荡吸附，去除上清液后用纯甲醇超声解吸，固液分离并收集解吸液，浓缩干燥即得大豆素；

其中，步骤S1和步骤S2可调换顺序。

在上述技术方案中，步骤S2中，所述金属有机框架材料MOF-808的水热法制备过程包括：

将锆盐、均苯三甲酸、N，N-二甲基甲酰胺和甲酸按比例超声混合，密封后在120-145℃下水热反应，离心收集反应后的产物，随后依次经浸泡洗涤和高温活化，即得MOF-808。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的水热法制备过程中，所述水热反应的时间为45-50h。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的水热法制备过程中，所述浸泡洗涤具体为，将产物依次用N，N-二甲基甲酰胺和甲醇各浸泡洗涤2-4次。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的水热法制备过程中，所述高温活化的温度和时间分别为140-160℃和18-24h。

在上述技术方案中，步骤S2中，5-氨基间苯二甲酸改性所述MOF-808的过程包括：

将制备得到的粉末状MOF-808分散于5-氨基间苯二甲酸的丙酮溶液中，活化反应后将产物浸泡洗涤后干燥，即得MOF-808-NH

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的5-氨基间苯二甲酸改性过程中，所述5-氨基间苯二甲酸的丙酮溶液的浓度为30-60mmol/L。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的5-氨基间苯二甲酸改性过程中，对应于1mg粉末状MOF-808，所述5-氨基间苯二甲酸的丙酮溶液的加入量为0.08-0.12mL。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的5-氨基间苯二甲酸改性过程中，所述活化反应的温度和时间分别为10-40℃和18-26h。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的5-氨基间苯二甲酸改性过程中，所述浸泡洗涤具体为，将产物依次用N，N-二甲基甲酰胺和丙酮各浸泡洗涤2-4次。

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808的5-氨基间苯二甲酸改性过程中，所述干燥包括，先在室温下真空干燥15-40h后，再在155-180℃下高温干燥18-35h。

在上述技术方案中，步骤S2中，五氟辛酰氯改性所述MOF-808-NH

将MOF-808-NH

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808-NH

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808-NH

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808-NH

具体地，在上述技术方案中，步骤S2中，在所述金属有机框架材料MOF-808-NH

进一步地，在上述技术方案中，步骤S1中，在所述酱油渣的粗提取的过程中，将酱油渣与70％的乙醇水溶液按料液比为1∶10-15的比例混合后，在65-78℃下提取3-6h后，再加水稀释至提取液中的乙醇浓度为24-26％，得到酱油渣的初提液。

进一步地，在上述技术方案中，步骤S3中，所述振荡吸附的时间为1.5-3h，所述超声解吸包括超声处理15-30min和震荡45-90min。

本发明另一方面还提供了上述方法在回收酱油渣中的大豆素中的应用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明制备了MOF-808-F材料，利用其多孔表面、丰富的金属中心、高疏水性的特点对酱油渣中大豆素进行富集精制；

(2)本发明采用的MOF-808-F材料相较于未改性的MOF-808材料，通过在MOF-808上进行氨基化、氟化的两步修饰，所制得的MOF-808-F材料的疏水性能得到大幅提升，提高材料对大豆素的吸附性能，达到对酱油渣中大豆素富集纯化的效果；

(3)本发明巧妙利用MOF-808-F材料的疏水作用、螯合作用、表面吸附作用对大豆素产生选择性吸附，有效地吸附大豆素从而达到富集酱油渣中大豆素的目的，利用该材料表面多孔特性、丰富的金属中心、高疏水性等优点对工业生产副产物——酱油渣中的大豆素进行富集纯化，解决了其污染环境、利用率低的问题，达到了绿色、经济生产的效果。

附图说明

图1为本发明实施例中富集酱油渣中的大豆素的流程示意图；

图2所示为本发明实施例1中步骤S2中的MOF-808及其经过两步修饰后得到的MOF-808-F的水接触角测量结果对比图

图3为本发明实施例1的步骤S1中酱油渣和粗提液中大豆素的含量、实施例1的步骤S3中解吸液中大豆素的含量和对比例1的步骤S3中解吸液中大豆素的含量的结果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。

本文中所用的术语“包含”、“包括”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例所用的实验原料均为市售产品。

本发明实施例所用的酱油渣为生产酱油后废弃的鲜酱油渣。

本发明实施例所用的金属有机框架材料MOF-808的制备过程包括如下步骤：

(1)准确称量483.6mg ZrOCl

(2)将内胆放入超声波清洗器中超声10min至混合物溶解，随后将反应釜内胆放入高压反应釜中，拧紧盖子，并将密封的高压釜置于电热恒温鼓风干燥箱中在130℃下加热48h，加热完毕并冷却后，获得的白色材料通过离心收集，并用N，N-二甲基甲酰胺和甲醇各浸泡洗涤3次，最后，将粉末在150℃下加热20h以活化。

实施例1

本发明实施例提供了一种富集酱油渣中的大豆素的方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S1、将所含大豆素含量经检测后的酱油渣(100g)与70wt％的乙醇水溶液以料液比为1∶12的比例混合均匀后，在70℃下搅拌提取4h得到粗提液，随后测量粗提液中的大豆素含量并加水稀释至粗提液中乙醇含量为25wt％后得到酱油渣的初提液备用；

S2、金属有机框架材料MOF-808的两步法改性

(1)将300mg MOF-808粉末样品分散在30mL 50mmol/L 5-氨基间苯二甲酸丙酮溶液中，于室温下剧烈搅拌24h，反应结束后经离心收集材料，并分别用N，N-二甲基甲酰胺和丙酮浸泡洗涤三次，洗涤完成后的材料在室温下真空干燥24h，再在160℃下干燥24h，得到活化产物MOF-808-NH

(2)称取300mg MOF-808-NH

S3、MOF-808-F材料静态吸附解吸

(1)吸附实验

准确称取30mg的MOF-808-F材料放于50mL离心管中，加入30mL的酱油渣初提液，超声20min后将离心管放置摇床上中振荡2h后，7000r/min离心10min，取上清液用乙醇稀释至2倍，通过高效液相色谱法测定稀释液中的大豆素浓度；

(2)解吸实验

转移上清液，MOF-808-F材料留于离心管中，加入40mL的纯甲醇进行解吸，进行超声处理20min，静止置1h后，7000r/min离心15min，收集解吸液，对解吸液进行体积和大豆素的浓度的测定，旋转蒸发至浸膏，干燥处理获取大豆素纯化精制物。

实施例2

本发明实施例提供了一种富集酱油渣中的大豆素的方法，具体包括以下步骤：

S1、将所含大豆素含量经检测后的酱油渣(100g)与70wt％的乙醇水溶液以料液比为1∶12的比例混合均匀后，在70℃下搅拌提取4h得到粗提液，随后测量粗提液中的大豆素含量并加水稀释至粗提液中乙醇含量为25wt％后得到酱油渣的初提液备用；

S2、金属有机框架材料MOF-808的两步法改性

(1)将300mg MOF-808粉末样品分散在35mL 40mmol/L 5-氨基间苯二甲酸丙酮溶液中，于室温下剧烈搅拌24h，反应结束后经离心收集材料，并分别用N，N-二甲基甲酰胺和丙酮浸泡洗涤三次，洗涤完成后的材料在室温下真空干燥24h，再在180℃下干燥24h，得到活化产物MOF-808-NH

(2)称取300mg MOF-808-NH

S3、MOF-808-F材料静态吸附解吸

(1)吸附实验

准确称取30mg的MOF-808-F材料放于50mL离心管中，加入30mL的酱油渣初提液，超声20min后将离心管放置摇床上中振荡2h后，7000r/min离心10min，取上清液用乙醇稀释至2倍，通过高效液相色谱法测定稀释液中的大豆素浓度；

(2)解吸实验

转移上清液，MOF-808-F材料留于离心管中，加入40mL的纯甲醇进行解吸，进行超声处理20min，静止置1h后，7000r/min离心15min，收集解吸液，对解吸液进行体积和大豆素的浓度的测定，旋转蒸发至浸膏，干燥处理获取大豆素纯化精制物。

经检测，实施例1和实施例2中经MOF-808-F富集后的解吸液中大豆素的含量分别为115.32mg/g和94.63mg/g。

对比例1

本发明对比例提供了一种富集酱油渣中的大豆素的方法，具体包括以下步骤：

S1、将所含大豆素含量经检测后的酱油渣(100g)与70wt％的乙醇水溶液以料液比为1∶12的比例混合均匀后，在70℃下搅拌提取4h得到粗提液，随后测量粗提液中的大豆素含量并加水稀释至粗提液中乙醇含量为25wt％后得到酱油渣的初提液备用；

S2、金属有机框架材料MOF-808的合成

称量483.6mg ZrOCl

S3、MOF-808材料静态吸附解吸

(1)吸附实验

准确称取30mg的MOF-808材料放于50mL离心管中，加入30mL的酱油渣初提液，超声20min后将离心管放置摇床上中振荡2h后，7000r/min离心10min，取上清液用乙醇稀释至2倍，通过高效液相色谱法测定稀释液中的大豆素浓度；

(2)解吸实验

转移上清液，MOF-808材料留于离心管中，加入40mL的纯甲醇进行解吸，进行超声处理20min，静止置1h后，7000r/min离心15min，收集解吸液，对解吸液进行体积和大豆素的浓度的测定，旋转蒸发至浸膏，干燥处理获取大豆素纯化精制物。

图2所示为本发明实施例1中步骤S2中的MOF-808及其经过两步修饰后得到的MOF-808-F的水接触角测量结果对比图；从图中可以看出：MOF-808的水接触角为30.14°，MOF-808-F的水接触角为40.29°，在经过两步修饰后MOFs材料的水接触角增大，表明材料的疏水性增强。

图3所示为本发明实施例1的步骤S1中酱油渣和粗提液中大豆素的含量、实施例1的步骤S3中解吸液中大豆素的含量和对比例1的步骤S3中解吸液中大豆素的含量的结果对比图。

从图中可以看出：酱油渣及粗提液中大豆素的含量极低，分别为1.45mg/g和5.06mg/g；经过MOF-808和MOF-808-F富集后，纯化物中大豆素的含量得到了大幅的提升，分别为53.64mg/g和115.32mg/g，表明在材料改性，其疏水性得到提升后，对大豆素的富集有显著的提升效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。

应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。