魔芋葡甘聚糖的降解方法技术

本发明专利技术涉及一种魔芋葡甘聚糖的降解方法，其包括如下步骤：制备含水魔芋粉混合物，含水魔芋粉混合物的含水量为5％‑60％；将含水魔芋粉混合物进行非均相湿热降解，得低分子量魔芋多糖降解产物。该降解方法工艺采用非均相体系进行降解反应，可以避免魔芋葡甘聚糖均相(配成溶胶)降解之后耗时耗能的脱水操作，同时也可以避免其它非均相降解法中为限制魔芋多糖溶胀而采用乙醇等有机溶剂，操作步骤简单，省时高效，可通过控制反应条件来调节降解产物的分子量分布范围，有利于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
魔芋葡甘聚糖的降解方法
本专利技术涉及天然高分子加工领域，尤其涉及一种魔芋葡甘聚糖的降解方法。
技术介绍
魔芋葡甘聚糖是一种来源于草本植物魔芋的天然高分子杂多糖，由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以约2:3的摩尔比通过β-1,4糖苷键连接而成，在主链甘露糖的C3位置上以β-1,3糖苷键的结合方式形成支链，其相对分子质量约为200-2000kDa。魔芋葡甘聚糖具有凝胶性、成膜性、生物相容性，可应用于食品、化妆品、制药和保健品等领域。研究表明，魔芋葡甘聚糖的分子量越大，其水溶胶黏度越高，天然魔芋葡甘聚糖因其极高的黏度被用作增稠剂和稳定剂。然而在一些特殊应用场景如用作膳食纤维补充剂或酶解底物，则需要其具有高浓度、低黏度的特性，而降低分子量是必然选择。另外，相比于天然魔芋葡甘聚糖，低分子量魔芋葡甘聚糖具有更优良的益生元作用，可刺激双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的生长，有助于肠道健康。并且，降解后的低分子量魔芋葡甘聚糖对自由基和脂质过氧化物清除能力增强，因而具有更好的抗氧化作用。因此，有必要对其降解以获得低分子量多糖，更好地发挥其生物活性。目前，降解魔芋葡甘聚糖的方法主要有物理降解法、化学降解法和酶降解法。其中，物理降解法主要有超声波法、辐照降解法以及机械降解等。物理降解法通常操作较为简单，但往往对设备的要求较高，无法达到工业化生产。同时，辐照降解法则对辐射源有较大的依赖，且普通消费者对辐照产品的安全性仍存疑。化学降解法主要有酸降解法、碱降解法和氧化降解法等。酸降解法是利用氢离子断裂魔芋葡甘聚糖中的糖苷键以减小多糖的分子量，是比较经典降解方法，碱降解法是利用碱性环境对糖苷键断裂以得到低分子量目标产物，但两种降解方法对糖苷键的断裂是随机的，产物分子量分布范围广，副产物多，对产物的结构和活性有较大的破坏性。氧化降解法主要以过氧化氢降解法为代表，降解反应条件较温和，但降解产物中易残留氧化剂，降解产物的分子量依然较高，且产物中存在有毒的过氧化物。酶降解法虽然反应条件温和，但目前还没有适用于魔芋葡甘聚糖降解的成熟经济的专用酶。另外，根据降解体系中魔芋葡甘聚糖分子的分散状态，可将降解反应分为均相降解和非均相降解。在均相降解反应中，需先将魔芋葡甘聚糖制成水溶胶，体系的黏度会随底物魔芋葡甘聚糖浓度的增大而急剧升高，因而难以通过增大底物浓度而大量获取目标产物，且反应结束后需脱除质量数十倍于目标产物的溶剂，极为耗能费时。而在非均相降解反应，魔芋葡甘聚糖一般保持颗粒状态，在已报道的非均相降解反应中，需使用大量的有机溶剂如乙醇来限制魔芋多糖的溶胀以增加其作为反应体系中底物的投料量，对有机溶剂需求量大，且应结束后需脱除大量的溶剂才能获取目标产物。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种魔芋葡甘聚糖的降解方法，通过非均相湿热降解魔芋葡甘聚糖，无需使用有机溶剂体系即可获得分子量分布均匀的低分子量魔芋多糖产物，便于实现大规模高效降解。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种魔芋葡甘聚糖的降解方法，包括如下步骤：制备含水魔芋粉混合物，所述含水魔芋粉混合物的含水量为5％-60％；将所述含水魔芋粉混合物进行非均相湿热降解，所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度110℃-160℃，降解压力0.105MPa-0.630MPa，得低分子量魔芋多糖。优选地，所述含水魔芋粉混合物的含水量为15％-45％；所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度115℃-140℃，降解压力0.145MPa-0.550MPa，降解时间10min-60min，整体上可控制天然魔芋多糖降解产物的平均分子量降至700kDa以下，降低体系(含1wt％魔芋降解产物的溶液)的表观黏度至10000mPa·S以下。优选地，所述含水魔芋粉混合物的含水量为20％-40％；所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度120℃-135℃，降解压力0.205MPa-0.325MPa，降解时间20min-40min，整体上可控制天然魔芋多糖降解产物的平均分子量降至150-400kDa之间，降低体系(含1wt％魔芋降解产物的溶液)的表观黏度至1000mPa·S以下。更优选地，所述含水魔芋粉混合物的含水量为20％；所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度130℃，降解压力0.275MPa，降解时间30min-40min，整体上可控制天然魔芋多糖降解产物的平均分子量150kDa-190kDa之间，降低体系(含1wt％魔芋降解产物的溶液)的表观黏度至350mPa·S以下。在其中一些实施例中，所述制备含水魔芋粉混合物包括如下步骤：称取魔芋粉，向所述魔芋粉中加入水，研磨混匀。由于魔芋葡甘聚糖分子极强的束水能力，通过研磨处理可避免魔芋粉末各处的水分含量不均导致粉末各处降解程度不一致的问题。在其中一些实施例中，所述魔芋粉选自纯化魔芋粉、纯化魔芋精粉、纯化魔芋微粉中的至少一种。在其中一些实施例中，所述魔芋葡甘聚糖的降解方法还包括对所述魔芋降解产物进行干燥的步骤。优选地，所述干燥采用热风干燥、真空加热干燥或真空冷冻干燥。本专利技术还提供一种上述任一项所述的魔芋葡甘聚糖的降解方法制备而成的魔芋降解产物，分子量分布范围较窄，并可以有效降解作为添加剂使用时的体系黏度，提高生物活性，可以在制备食品、化妆品、药品、保健品中的应用，尤其是在减肥产品中的应用。本专利技术的有益效果是：本专利技术魔芋葡甘聚糖的降解方法工艺采用非均相体系进行降解反应，操作步骤简单，省时高效，可通过控制反应条件来调节降解产物的分子量分布范围，有利于规模化生产，具体来讲：(1)在均相降解反应中，通常需将魔芋葡甘聚糖配制成溶胶，其浓度的增加受限于魔芋葡甘聚糖溶胶极高的黏度。而本专利技术采用非均相体系对魔芋葡甘聚糖进行降解，一次可对大量底物进行降解，且无需对降解产物进行耗能耗时的脱水操作，节能高效。(2)与常规非均相的降解方式相比，本专利技术的降解方法无需使用大量的有机溶剂如乙醇来限制魔芋葡甘聚糖在含水体系中地溶胀，节约降解成本。(3)与常规降解方法相比，本专利技术的降解方法无需酸碱试剂、酶试剂或氧化剂等，仅在水的参与下，通过控制含水量、温度、压力及时间即可获得不同降解程度且分子量分布范围窄的低分子量魔芋葡甘聚糖降解产物。(4)密封的含水魔芋葡甘聚糖经湿热降解后，可长时间储存备用，无需添加防腐剂。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。实施例1本实施例提供一种魔芋葡甘聚糖的降解方法，包括如下步骤：S1，制备含水魔芋粉混合物：称取0.5kg纯化魔芋微粉(葡甘聚糖含量≥90％，分子量1133.6kDa)，按重量加入20％的蒸馏水，研磨使水与多糖充分混匀，得含水魔芋粉混合物。S2，非均相湿热降解：将步骤S1制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种魔芋葡甘聚糖的降解方法，其特征在于，包括如下步骤：/n制备含水魔芋粉混合物，所述含水魔芋粉混合物的含水量为5％-60％；/n将所述含水魔芋粉混合物进行非均相湿热降解，所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度110℃-160℃，降解压力0.105MPa-0.630MPa，得低分子量魔芋多糖。/n

【技术特征摘要】
1.一种魔芋葡甘聚糖的降解方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备含水魔芋粉混合物，所述含水魔芋粉混合物的含水量为5％-60％；
将所述含水魔芋粉混合物进行非均相湿热降解，所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度110℃-160℃，降解压力0.105MPa-0.630MPa，得低分子量魔芋多糖。


2.根据权利要求1所述的魔芋葡甘聚糖的降解方法，其特征在于，所述含水魔芋粉混合物的含水量为15％-45％；
所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度115℃-140℃，降解压力0.145MPa-0.550MPa，降解时间10min-60min。


3.根据权利要求2所述的魔芋葡甘聚糖的降解方法，其特征在于，所述含水魔芋粉混合物的含水量为20％-40％；
所述非均相湿热降解的工艺条件为：降解温度120℃-135℃，降解压力0.205MPa-0.325MPa，降解时间20min-40min。


4.根据权利要求3所述的魔芋葡甘聚糖的降解方法，其特征在于，所述含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，商龙臣，李斌，陈园园，陈致君，刘石林，梁宏闪，宋蓉，占福朝，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42