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可溶性大豆多糖的主要应用

发布日期:2019/5/9 17:38:23

背景及概述[1-2]

可溶性大豆多糖,是一种从大豆子叶中提取的水溶性多糖。可溶性大豆多糖粘性低,可制成高浓度溶液,其溶液的粘度几乎不受盐类影响,对温度的热稳定性也优于其他糖类。可溶性大豆多糖有分散性,稳定性,乳化性和豁着性等多种功能,不仅能用作强化食品的膳食纤维素,还可以用于制药与工业中。工业生产中一般能产生30-35%的豆渣,这些豆渣由于不能被进一步利用,被工厂作为废弃物扔掉或者被当作饲料的填充料或肥料低值使用,造成浪费。而这些豆渣的主要成份是子叶部的细胞壁多糖,含约以豆渣为准的水溶性多糖,是有着巨大潜在价值的可再生资源。

结构特征[2]

可溶性大豆多糖(SolubleSoybeanPolysacchar-ides,SSPS)是一种来源于大豆的水溶性多糖类,属酸性多糖,结构类似果胶,由半乳糖(Gal)、阿拉伯糖(Ara)、半乳糖醛酸(GalA)、鼠李糖(Rha)、岩藻糖(Fuc)、木糖(Xyl)和葡萄糖(G1c)等组成。其主要的构造是聚鼠李糖半乳糖醛酸和聚半乳糖醛酸的主链上结合着半乳聚糖和阿拉伯糖聚糖,侧链近似球状结构;另外还有一些蛋白质成分结合在糖链上,相对分子质量约为30~100万。可溶性大豆多糖的结构使其在水溶液中具有相对低的粘度和较高的稳定性;优良的溶解性能,无论在较的温度或是较低的温度下都可以溶解,且溶解冷却后不会形成絮凝和凝胶现象;溶液的粘度受酸、热及盐类的影响很小。可溶性大豆多糖的这些优良特性使其具有很多独特的功能,如乳化及乳化稳定性、酸性条件下对蛋白颗粒的稳定作用、抗粘结性、成膜性能及发泡稳定性等,作为乳化剂、稳定剂、分散剂和抗结剂等广泛应用于各个领域,且可溶性大豆多糖本身即是膳食纤维,因此可适于添加到各种食品中。

生物学活性[1]

可溶性大豆多糖作为食品添加剂己经得到了广泛的研究与应用,而对大豆的生物学活性的研究还很少,根据己有的对多糖类物质的研究,以下我们介绍可溶性大豆多糖可能具有的一些生物活性。

1.膳食纤维功能

膳食纤维是指不能在人体小肠内消化吸收,而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和,包括多糖、低聚糖糖、木质素以及相关的植物物质。根据溶解性不同,分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类。可溶性大豆多糖作为膳食纤维具有如下功能特性

1)具有较强的吸水功能和膨胀功能:膳食纤维可吸收相当于自身重数倍的水,在肠胃中吸水膨胀并形成高粘度的溶胶或凝胶,使人产生饱腹感并抑制进食。对肥胖人群有较好的调节减肥功能。同时增加大便水分、体积,刺激肠道蠕动,加速排便频率,使粪便中的有害物质特别是致癌物质及时排出体外,大大减少肠道癌和痔疮等的发病机率。

2)改变肠道系统中微生物群落组成:膳食纤维可被大肠有益菌部分发酵或全部发酵,产生大量短链脂肪酸,如乙酸,乳酸等。可调节肠道,改善有益菌的繁殖环境,使双歧杆菌、乳酸菌等有益菌增殖,从而使得双歧杆菌等有益菌群能迅速扩大。这对抑制腐生菌生长,防止肠道粘膜萎缩和支持肠粘膜屏障功能,维持维生素供应,保护肝脏等都是十分重要的。

3)具有吸附有机物的功能:膳食纤维能吸附胆汁酸、胆固醇变异原等有机分子,抑制总胆固醇浓度升高,降低胆酸及其盐类的合成与吸收,降低人体血浆和肝脏胆固醇水平,防治冠状动脉硬化、胆石症和预防心脑血管疾病。膳食纤维还能吸附葡萄糖使吸收减慢,另外膳食纤维还具有一种抑制增血糖素分泌的作用,这样就可充分发挥胰岛素的作用,防止糖尿病。此外,膳食纤维还具有吸附人体自由基的作用。

4)阳离子结合和交换功能:膳食纤维可与、等重金属离子进行交换,缓解重金属中毒。更重要的是它能与肠道中的、进行交换,促使尿液和粪便中大量排出,从而降低血液中的与比,产生降低血压的作用。

2.抗氧化性质

目前,对多糖的研究表明其具有生物抗氧化作用,多糖抗氧化的作用机理可能有以下两大类型多糖分子间接作用于自由基本身。具体又可以分为两种①、多糖分子直接作用于抗氧化酶,通过提高体内原有抗氧化酶的活性,间接发挥抗氧化作用。②、多糖分子络合产生活性氧所必需的金属离子。多糖结构中的醇轻基可以与产生·等自由基所必需的金属离子络合,使轻基自由基的产生受到抑制,进而影响脂质过氧化的启动,最终抑制活性氧的产生。多糖分子直接作用于自由基本身。对于脂质过氧化而言,多糖分子可以直接捕获脂质过氧化链式反应中产生的活性氧,阻断或减缓脂质过氧化的进行。多糖碳氢链上的氢原子可以与其结合成水,达到清除的目的,而多糖的碳原子则因此成为碳自由基,并进一步氧化形成过氧自由基,最后分解成对机体无害的产物。对于超氧阴离子自由基而言,多糖可与其发生氧化反应,达到清除的目的。

免疫学活性[1-2]

研究表明多糖具有对免疫系统的调节作用。大量免疫试验证明,多糖的免疫调节作用是其最重要的生物活性之一,它主要通过以下几个途径实现诱生多种细胞因子,促进干扰素、白细胞介素等的生成,激活巨噬细胞,自然杀伤细胞,和、淋巴细胞,激活网状内皮系统和补体系统,促进抗体产生等方面对免疫系统发挥调节作用。多糖免疫机制可以概括如下。①、应用于体内的可溶性大豆多糖能影响血液循环中细胞因子的含量,多糖也能影响体外培养的淋巴细胞中细胞因子的分泌,同时还可增强细胞因子的作用。②、具有免疫学活性的可溶性大豆多糖能激活体内补体系统。有研究表明啤酒酵母多糖在体外能激活豚鼠血清的经典和替代补体途径。静脉注射还能激活豚鼠的替代途径。③、多糖能增强淋巴细胞功能,可促进淋巴细胞转化和增殖,影响淋巴细胞数量和比例,影响淋巴细胞形态和结构。能增加血液中中性粒细胞数和巨噬细胞吞噬能力,增强小鼠的迟发超敏反应,增强免疫细胞活性。④、多糖还可作为免疫佐剂,促进抗体的产生。此外,多糖对淋巴细胞信息传导也有一定影响。因此,多糖在免疫调节方面有一定的促进作用,具有进一步开发的意义一。

应用[1-2]

可溶性大豆多糖是一种具有类果胶结构的阴离子多糖,最早由日本不二制油公司自1993年开始商业化生产,可溶性大豆多糖易溶于水,且不形成凝胶,其溶液具有很好的耐酸、耐热、耐盐性。1994年开始被应用到酸性乳体系中作为稳定剂。可溶性大豆多糖溶液的粘度低于果胶,用于稳定酸性乳饮料时具有更清爽的口感,并且其用量少于果胶时就可以达到相同的稳定效果。用酶解法对比研究了可溶性大豆多糖和果胶对酸性乳体系的稳定作用。当酶解掉可溶性大豆多糖的阿拉伯多糖(Arabinan)或半乳聚糖(galactan)的中性支链后,其稳定作用消失,而酶解开主链的半乳聚糖或鼠李二半乳糖醛酸聚糖(rhamnogalacturonan)时,其对酸性乳体系仍有较好的稳定效果。相反的是,当果胶主链被酶解后其稳定用明显减弱,而中性支链被酶解后稳定效果没有显著变化。

由于可溶性大豆多糖具有上述物理性质,在食品中加入少量的可溶性大豆多糖就可大大地改善食品的物理性质,其中倍受关注的是其分散稳定性、乳化性和防止食品粘结的性能。对酸性条件下蛋白质胶粒分散稳定性的影响蛋白质分子在酸性条件下容易产生絮凝沉淀,这大大影响了乳酸类饮品的质量和口感,可溶性大豆多糖在酸性条件下有分散稳定蛋白质分子的作用,因此可以利用可溶性大豆多糖的这一性质加工出具有低粘度的爽口型乳酸饮料。可溶性大豆多糖有接近的半乳糖醛酸存在于主链上,因此,阴离子在酸性条件下吸附阳性蛋白质粒子,且在其周围吸附多层多糖,而电荷间的斥力可使蛋白质粒子分散,可溶性大豆多糖能形成由中性糖侧链组成的厚包裹层,所以认为可溶性大豆多糖的分散性是优秀的。可溶性大豆多糖具有与阿拉伯树胶相同的乳化能力和悬浊稳定性,被应用于乳化香料和粉末香料中。可溶性大豆多糖含有结合蛋白质多糖残基。由于蛋白质具有疏水基的作用,而可溶性大豆多糖中单糖残基具有亲水基,从而能发挥其乳化作用。试验表明,在盐类和蔗糖存在的条件下,和温度的变化对可溶性大豆多糖持水性的影响有限。此外,可溶性大豆多糖水溶液受盐离子浓度影响小,对温度亦具有良好的热稳定性。同时,可溶性大豆多糖干燥时粘结强度较好,可形成简单膜。其一般粘结强度可与支链淀粉相当,有望在干燥粘结方面得到利用。

制备[3]

一种从大豆粕中提取可溶性大豆多糖的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,将大豆粕用旋风磨进行粉粹然后过80目筛得到豆粕粉;

步骤2,将完成步骤1的豆粕粉采用碱法去除蛋白后进行酶解;

步骤3,将完成步骤2已经酶解的豆粕粉进行加热灭酶,然后对加热灭酶后的豆粕粉进行抽滤,得到抽滤后的滤液;

步骤4,将完成步骤3的滤液中加入无水乙醇,所述无水乙醇与滤液的质量比为4∶1;

步骤5,将完成上述步骤4的无水乙醇与滤液混合液进行沉淀,沉淀时间为10h-12h;

步骤6,将完成步骤5所得进行旋转蒸发,得到蒸发后浓缩液。其中,上清液旋转蒸发的条件是:保持旋转转速为70rpm,温度为50-60℃,真空度为0.095mpa,蒸发时间为2h;

步骤7,将步骤6所得放入离心机内进行离心,保持离心机转速5000rpm,离心时间为10min-15min,得到离心后的大豆多糖;

步骤8,将完成步骤7所得的大豆多糖放入真空冻干机中进行冷冻干燥,保持温度在-40℃,干燥时间为8h-12h,最终得到冷冻干燥后的可溶性大豆多糖。

主要参考资料

[1] 可溶性大豆多糖的提取、鉴定及生物活性的研究

[2] 可溶性大豆多糖的性质及其在清爽型含乳饮料中的应用

[3] CN201110213490.X一种从大豆粕中提取可溶性大豆多糖的方法