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CN110577657A - 一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法 - Google Patents

一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法 Download PDF

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CN110577657A CN201910752312.0A CN201910752312A CN110577657A CN 110577657 A CN110577657 A CN 110577657A CN 201910752312 A CN201910752312 A CN 201910752312A CN 110577657 A CN110577657 A CN 110577657A
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Abstract

本发明公开了一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法。本发明首先通过将诺丽多糖制成质量浓度为10～1000mg/L的诺丽多糖溶液；然后于40～90℃条件下，利用3～35kGy的电子束辐照处理，得到降解后的诺丽多糖溶液。该方法实现了对诺丽多糖的高效降解，进而提高诺丽多糖对自由基的清除率，增强了诺丽多糖抗衰老、抗肿瘤、增强免疫的作用效果。而且该方法还可通过调整质量浓度、辐照强度和温度等参数改变降解速率，可实时控制，工艺简单，成本低，效果显著，可操作性强，具有较大的推广应用价值。

Description

一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法
技术领域
本发明属于食品加工领域，更具体地，涉及一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法。
背景技术
人类的衰老和许多疾病的发生与自由基有很大关联。自由基产生于机体内的许多氧化还原过程。正常情况下，机体自由基的产生和清除处于一种动态平衡中，如果这个平衡被打破，机体内就会产生过量的氧自由基对机体造成伤害，如引起脂质过氧化物而改变生物膜结构及功能，损伤DNA，使蛋白质变性及酶活力丧失等，这些危害直接间接地导致了炎症、衰老、心血管疾病及肿瘤的发生。
海巴戟是茜草科巴戟天属植物，俗称印度桑树或诺丽，具有巨大的药用价值。目前有诺丽发酵果汁、冻干粉、胶囊和片剂口服液等。大量研究表明，诺丽发酵汁富含多糖物质，其有明显的抗衰老、抗肿瘤、免疫增强效果。
专利201710109760.X提供了一种获取诺丽果诺丽多糖的方法，提高了以往获取诺丽果中诺丽多糖的效率，所得提取物中诺丽多糖的含量较常规方法更高。而关于提升诺丽多糖的抗氧化、清除自由基能力的研究极少。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高制备所得诺丽多糖抗氧化、清除自由基能力的方法，利用电子束辐照处理降解诺丽多糖溶液，从质量浓度、强度、温度等辐照工艺条件进行优化，高效降解诺丽多糖溶液，从而显著提升诺丽多糖的抗氧化、清除自由基能力，该方法简便且效果显著。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法，是将诺丽多糖加水制成质量浓度为10～1000mg/L的诺丽多糖溶液；然后于40～90℃条件下，利用3～35kGy的电子束辐照处理40～160s，得到降解后的诺丽多糖溶液。所得诺丽多糖的抗氧化性、对自由基的清除率可得到显著提升。
其中，优选地，诺丽多糖溶液的质量浓度为70～120mg/L，电子束辐照条件55～80℃、9～30kGy、50～120s。
更优选地，诺丽多糖溶液的质量浓度为80～120mg/L，电子束辐照条件60～75℃、12～30kGy、60～90s。
最优选地，诺丽多糖溶液的质量浓度为90mg/L，电子束辐照条件75℃、30kGy、80s。
优选地，所述电子束为高频直线电子束。
优选地，所述诺丽多糖溶液为诺丽多糖水溶液。
更优选地，水为蒸馏水、纯净水、注射用水中的一种。最优选蒸馏水。
另外，为了保证对诺丽多糖抗氧化性能的提升效率，所述诺丽多糖的来源和品质需要满足一定的条件。本发明提供了一种制备诺丽多糖的方法，步骤如下：
S1.选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后进行发酵，得诺丽发酵汁；
S2.将诺丽发酵汁进行水提、浓缩、醇沉，留沉淀物，即为诺丽多糖。
本发明选用诺丽鲜果直接自然发酵得诺丽发酵汁，避免了直接购买的诺丽发酵汁含有的其它物质，采用人工酵母发酵的诺丽发酵汁，因酵母、果胶酶等成分调整对多糖的降解会产生影响，对电子束降解多糖效果的影响。该方法是热水浸提法，工艺简单、对多糖结构破坏性小及成本低，更利于本发明利用电子束辐照处理提高其抗氧化性，适合企业工业化生产，是首选方法。对比一般有酸碱提取法、微波辅助提取法、酶提取法和超声波辅助提取法等，其中酸碱提取法会破坏多糖的糖苷键，影响多糖结构性质；微波辅助提取法具有快速、高效、溶剂消耗量低、时间段等优点，但需特殊设备辅助，费用高不适合大规模应用；酶提取法绿色环保但不适于大规模应用；超声波辅助提取法时间短、效率高且易分离纯化，但需要特殊的仪器辅助设备，费用高；故而选用热水浸提法，研究电子束辐照对诺丽多糖降解的影响。
其中，优选地，步骤S1中发酵的条件为15～20℃厌氧发酵2～3个月。
优选地，步骤S2中水提是利用55～80℃热水浸提2～3h。
优选地，醇沉是加入3～6倍体积的85～98％乙醇沉淀，留沉淀物的方法是4～10℃静置10～24h后离心。
优选地，步骤S2中浓缩得到的浓缩液与醇沉所用乙醇体积比为1：3～6。
优选地，浓缩液与乙醇体积比为1：5，乙醇浓度为95％。
优选地，步骤S2中浓缩、醇沉，留沉淀物的步骤重复2～4次。
更优选地，步骤S2的方法为：将诺丽发酵汁进行热水浸提、抽滤、浓缩、醇提，离心、留沉淀物，即为诺丽多糖。
本发明选取海巴戟鲜果自然发酵得到诺丽发酵汁，利用乙醇提取诺丽多糖，并利用电子束辐照提高诺丽多糖溶液的降解效果。诺丽多糖溶液经电子束辐照后，溶液中的O2、H2O、CO2等分子会转化为大量的·OH、·O、·HO2等活性氧化性自由基，eaq -水合电子和·H等还原性强的自由基，·OH等氧化性极强的自由基能与诺丽多糖中的苯环、半缩醛还原基团、伯仲羟基等不饱和键发生加成反应，eaq -水合电子易攻击诺丽多糖中的无机物单元素基团，而使其脱去无机物单元素基团；H等还原性自由基在其脱去后，加成到基团上，使诺丽多糖发生降解，进而提高诺丽多糖对自由基的清除效果。
综上所述，本发明也即提供了一种制备诺丽多糖的方法，首先采用上述方法制备诺丽多糖，再按照上述电子束辐照方法进行处理即可(如图4所示)。
本发明具有如下有益效果：
本发明采用电子束辐照处理，并通过调整诺丽多糖溶液的质量浓度、辐照强度和温度等条件来改变降解速率，得到较好的降解效果并实现多糖降解的实时控制。本发明的诺丽多糖是从海巴戟鲜果直接自然发酵得的诺丽发酵汁，避免了直接购买发酵汁所含的其他物质对电子束影响多糖降解效果测定的影响。
本发明提供的方法制备得到的诺丽多糖对自由基的清除率提高18～30％，清除率可高达90％以上。且该方法工艺简单、成本低、可操作性强，具有较大的推广应用价值。
附图说明
图1为不同质量浓度的诺丽多糖溶液的降解效果图。
图2为不同电子束辐照强度对诺丽多糖溶液的降解效果图。
图3为不同辐照温度对诺丽多糖溶液的降解效果图。
图4为不同辐照时间对诺丽多糖溶液的降解效果图。
图5为本发明制备诺丽多糖方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，15℃发酵3个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过55℃热水浸提2h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加3体积85％乙醇进行沉淀，4℃条件下静置10h，离心后留沉淀物；再次重复2次加乙醇进行沉淀、静置、离心，最终合并沉淀物即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为10mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于40℃条件下，利用3kGy高频直线电子束辐照反应处理40s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例2诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，15℃发酵2个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过55℃热水浸提2.5h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加4体积95％的乙醇沉淀，5℃条件下静置12h，离心后留沉淀物，再次加乙醇重复3次加乙醇沉淀、静置、离心操作，最终合并后的沉淀即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为50mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于50℃条件下，利用12kGy高频直线电子束辐照反应50s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例3诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，18℃发酵3个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过60℃热水浸提2.5h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加5体积95％的乙醇沉淀，7℃条件下静置18h，离心后留沉淀物，再次加乙醇重复3次加乙醇沉淀、静置、离心操作，最终合并后的沉淀即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为70mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于55℃条件下，利用9kGy高频直线电子束辐照反应60s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例4诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，18℃发酵2个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过70℃热水浸提2.5h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加5体积98％的乙醇沉淀，10℃条件下静置20h，离心后留沉淀物，再次加乙醇重复3次加乙醇沉淀、静置、离心操作，最终合并后的沉淀即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为90mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于75℃条件下，利用30kGy高频直线电子束辐照反应80s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例5诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，18℃发酵3个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过80℃热水浸提3h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加6体积98％的乙醇沉淀，10℃条件下静置24h，离心后留沉淀物，再次加乙醇重复4次加乙醇沉淀、静置、离心操作，最终合并后的沉淀即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为80mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于60℃条件下，利用30kGy电子束辐照反应90s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例6诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，20℃发酵2个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过55℃热水浸提3h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加6体积98％的乙醇沉淀，10℃条件下静置24h，离心后留沉淀物，再次加乙醇重复4次加乙醇沉淀、静置、离心操作，最终合并后的沉淀即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为120mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于配制成120mg/L，80℃条件下，利用35kGy电子束辐照反应120s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例7诺丽多糖溶液的制备
诺丽多糖溶液的制备方法，包括如下步骤：
S1.制备诺丽发酵汁
选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后，加入发酵罐中，18℃发酵2个月后得诺丽发酵汁。
S2.制备诺丽多糖溶液
S21.将所得诺丽发酵汁通过55℃热水浸提3h，抽滤，减压浓缩，向1体积浓缩液中加6体积98％的乙醇沉淀，10℃条件下静置24h，离心后留沉淀物，再次加乙醇重复4次加乙醇沉淀、静置、离心操作，最终合并后的沉淀即为诺丽多糖；
S22.将步骤S21所得诺丽多糖添加蒸馏水制成质量浓度为1000mg/L的诺丽多糖溶液。
S3.电子束辐照降解诺丽多糖溶液
将步骤S22所得诺丽多糖溶液于90℃条件下，利用15kGy电子束辐照反应160s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
实施例8电子束辐照对象诺丽多糖溶液浓度的优化
分别选取10mg/L～1000mg/L不同质量浓度的诺丽多糖溶液，在6kGy、12kGy、30kGy的电子束下进行辐照处理，辐照温度为60℃，辐照时间为80s。
结果分别呈现如表1和图1所示。表1为12kGy辐照强度下对自由基清除率的影响结果，图1为不同质量浓度诺丽多糖溶液的降解效果图，图1中，x轴表示诺丽多糖溶液浓度，y轴表示多糖的降解率。
表1
诺丽多糖浓度(mg/L) 8 10 30 50 70 80 90 120 1000
·OH<sup>-</sup>清除率(％) 1.2 3.6 8.6 18.4 32.5 57.8 79.8 81.2 88.6
由图1和表1可知，辐照强度不同，诺丽多糖溶液的降解效果不同。诺丽多糖浓度较低时，电子束对多糖浓度的降解效果不明显。随着多糖浓度的增加，降解率逐渐增大，但多糖浓度达到90mg/L以上时，降解率基本变化不大。在90mg/L时12kGy辐照条件下，降解效果趋近稳定状态，降解率为78.2％，自由基·OH-清除率为79.8％。
其原因在于，在固定的电子束强度下，溶液中水产生的氧化性极强的活性自由基变化不大，多糖溶液浓度越低，多糖分子与·OH、·HO2自由基碰撞的频率较高，被降解的可能性越大。当浓度增高，活性自由基不足以作用于所有的多糖分分子，降解率下降。当溶液中的多糖含量过低时，多糖分子与自由基碰撞结合的机会较少，不能产生有效清除对应自由基的反应，自由基就产生了自泯灭或与水中其他化合物发生反应，浓度过高或者过低，降解率均会相应降低。
实施例9电子束辐照强度的优化
分别选取3kGy～35kGy的电子束，对30mg/L、70mg/L、120mg/L诺丽多糖溶液进行辐照处理，辐照温度为60℃,辐照时间为80s。
结果分别呈现如表2和图2所示。表2为诺丽多糖溶液浓度70mg/L条件下对自由基清除率的影响，图2为不同电子束辐照强度对诺丽多糖溶液的降解效果图，x轴表示电子束辐照强度，y轴表示溶液中多糖的降解率。
表2
辐照强度(kGy) 2 3 6 9 12 15 30 35
·OH<sup>-</sup>清除率(％) 4.5 8.6 22.4 32.4 48.6. 57.6 68.6 59.5
由图2和表2可知，随着电子束强度的增加，降解率逐渐增大，但当电子束达到30kGy时，降解率基本变化不大，自由基·OH-清除率为68.6％。
其原因在于，在电子束辐照下，溶液中水产生的氧化性极强的自由基与多糖中的半缩醛还原基团、伯仲羟基等发生加成或其他化学反应，使多糖分子逐渐被分解，辐照强度越大，降解率越大。
实施例10电子束辐照温度的优化
分别选取40～90℃的不同温度，采用6kGy、12kGy、30kGy的电子束对80mg/L的诺丽多糖溶液，辐照时间为80s。
结果分别呈现如表3和图3所示。表3为12kGy辐照强度对自由基清除率的影响，图3为不同辐照温度对诺丽多糖溶液的降解效果图，x轴表示电子束辐照强度，y轴表示溶液中多糖的降解率。
表3
辐照温度(℃) 35 40 45 50 55 60 75 90
·OH<sup>-</sup>清除率(％) 3.4 13.4 18.8 24.2 37.6 53.6 68.7 53.6
由图3和表3可知，随着辐照温度的增加，降解率逐渐增大，但当辐照温度从40℃到50℃时，降解率增加不明显，而当辐照温度在50℃到75℃之间时，降解率增加比较明显。
其原因在于，在一定的电子束辐照下，辐照温度越高，促使溶液中的水分子更易产生氧化性极强的·OH和还原性极强的·H自由基和水合电子eaq -，与多糖分子的还原基团或不饱和键发生化学反应，使得多糖分子逐渐被降解；然而温度较低或过高时反而不利。
实施例11电子束辐照时间的优化
分别选取处理时间为40s～160s之间的电子束，对6kGy、12kGy、30kGy诺丽多糖溶液进行辐照处理，辐照温度为60℃，浓度为80mg/L的诺丽多糖溶液。
结果分别呈现如表4和图4所示。表4为对自由基清除率的影响，图4为不同电子束辐照时间对诺丽多糖溶液的降解效果图，x轴表示电子束辐照时间，y轴表示溶液中多糖的降解率。
表4
辐照时间(s) 40 50 60 80 100 120 140 160
·OH<sup>-</sup>清除率(％) 45.5 60.6 78.4 80.4 78.6 77.6 78.6 79.5
由图4和表4可知，随着电子束辐照时间的增加，降解率逐渐增大，但当电子束辐照时间达到80s时，自由基·OH-清除率为80.4％，继续延长电子束辐照时间对自由基·OH-清除率基本变化不大。
其原因在于，在电子束辐照下，溶液中水产生的氧化性极强的自由基与多糖中的半缩醛还原基团、伯仲羟基等发生加成或其他化学反应，使多糖分子逐渐被分解，辐照时间越长，降解率越大。但随着时间的增加降解率变化不大。
实施例12多因素优化
在实施例7～10的基础上，再以诺丽多糖溶液的质量浓度、辐照强度、辐照温度与辐照时间四个因素，以降解后诺丽多糖产品对自由基的清除率为优化指标进行多因素正交实验。
结果显示，将诺丽多糖制成质量浓度为10～1000mg/L的诺丽多糖溶液，然后于40～90℃条件下，利用3～35kGy的电子束辐照处理40～160s，得到降解后的诺丽多糖，对自由基的清除率较好。
优选地，诺丽多糖溶液的质量浓度为70～120mg/L，电子束辐照条件55～80℃、9～30kGy、50～120s。
更优选地，诺丽多糖溶液的质量浓度为80～120mg/L，电子束辐照条件60～75℃、12～30kGy、60～90s。
最优选地，诺丽多糖溶液的质量浓度为90mg/L，电子束辐照条件75℃、30kGy、80s。此条件下，降解后诺丽多糖产品对·OH-自由基的清除率可达90％以上，比未经过电子束辐照处理的诺丽多糖对·OH-自由基的清除率提高30％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提高诺丽多糖抗氧化性的方法，其特征在于，将诺丽多糖加水制成质量浓度为10～1000mg/L的诺丽多糖溶液；然后于40～90℃条件下，利用3～35kGy的电子束辐照处理40～160s，得到降解后的诺丽多糖溶液。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述电子束为高频直线电子束。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述诺丽多糖溶液为诺丽多糖水溶液。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，水为蒸馏水、纯净水、注射用水中的一种。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述诺丽多糖的制备方法如下：
S1.选取新鲜的海巴戟鲜果，清洗烘干后进行发酵，得诺丽发酵汁；
S2.将诺丽发酵汁进行水提、浓缩、醇沉，留沉淀物，即为诺丽多糖。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S1中发酵的条件为15～20℃厌氧发酵2～3个月。
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S2中水提是利用热水55～80℃浸提2～3h。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，醇沉是加入3～6倍体积的85～98％乙醇沉淀，留沉淀物的方法是4～10℃静置10～24h后离心。
9.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S2中浓缩得到的浓缩液与醇沉所用乙醇体积比为1：3～6。
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