一种植物细胞壁多糖及其制备方法和应用

1.本发明涉及植物多糖技术领域，具体涉及一种植物细胞壁多糖及其制备方法和应用。


背景技术：

2.食盐不仅可以起到食物保鲜防腐的作用，而且还是一种不可或缺的调味剂，在人们的日常生活中发挥着至关重要的作用。然而，当人体过量摄入食盐会造成钠在人体内滞留，而钠若是长期滞留在人体内则会引起高血压、心脑血管疾病、肾脏功能疾病、骨质疏松症等疾病，严重影响人体健康。
3.随着减盐策略的推广，人们的减盐意识不断提高，但由于执着于对风味口感的追求，很多人每天的食盐摄入量依然大幅超过每日推荐摄入量。味觉分子(例如：na
+
)的口腔感知强烈依赖于食物基质中味觉化合物的释放、唾液对na
+
的渗透、黏膜表面的吸附以及na
+
与味觉受体的结合。目前，利用氯化钾、氯化镁等矿物盐完全替代或部分替代氯化钠，进而降低氯化钠的添加量是应用最广泛的一种减盐方法。然而，氯化钾、氯化镁等非钠盐的金属味和口感都难以让人接受，当混合盐中非钠盐的加入量超过一定范围时其金属苦味将明显上升，且最终还会导致咸味下降，根本就不能满足实际应用要求。
4.因此，开发一种既能减少食盐用量又能不影响食物风味口感的食盐替代物具有十分重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种植物细胞壁多糖及其制备方法和应用。
6.本发明所采取的技术方案是：
7.一种植物细胞壁多糖的制备方法包括以下步骤：将大豆种皮和麦麸粉碎，再用水分散后进行超声处理，再调节ph至2～6后进行高温提取，再离心取上清液进行旋蒸浓缩，再进行醇沉，再烘干和粉碎，即得植物细胞壁多糖。
8.优选的，所述大豆种皮、麦麸的质量比为1:0～1。
9.优选的，所述大豆种皮和麦麸的总质量为水的质量的3％～5％。
10.优选的，所述超声处理在超声功率为150w～300w、超声频率为15khz～25khz的条件下进行，超声处理的时间为5min～20min。
11.优选的，所述调节ph采用hcl或柠檬酸。
12.优选的，所述高温提取在温度为110℃～140℃的条件下进行，提取时间为15min～45min。
13.优选的，所述离心在离心机转速为3000r/min～6000r/min的条件下进行，离心的时间为10min～30min。
14.优选的，所述旋蒸浓缩在温度为50℃～75℃的条件下进行，浓缩至上清液的体积为原始体积的15％～30％。
15.优选的，所述醇沉的时间为1h～2h。
16.优选的，所述烘干在温度为50℃～70℃的条件下进行，烘的时间为3h～4h。
17.一种植物细胞壁多糖，其由上述制备方法制成。
18.一种食盐替代物，其包含上述植物细胞壁多糖。
19.本发明的有益效果是：本发明的植物细胞壁多糖豆腥味等异味低、在水中溶解度高，其可以增加钠离子在舌表面的黏附穿透效果，使得钠离子能够快速到达味觉感受器，强烈增加咸味感知，最终可以显著降低食品的食盐用量。
20.具体来说：
21.1)本发明的植物细胞壁多糖是以食品加工过程中的副产物大豆种皮和麦麸为原料提取得到，大豆种皮和麦麸来源广泛，将其制成植物细胞壁多糖不仅提高了这两种农业副产物的利用率(大豆种皮和麦麸通常是作为低价值的膳食纤维补充剂添加在反刍动物的饲料中，而为了降低蛋白质含量和增加纤维素的含量，部分企业甚至会将大豆种皮和麦麸作为废弃物直接丢弃)，同时还大大降低了减盐功能多糖的获取成本(常见的具有减盐效果的阿拉伯胶等食品胶的成本较高)；
22.2)本发明的植物细胞壁多糖是一种亲水胶体，具有乳化性、稳定性、分散性、抗氧化性和高溶解性等理化特性，同时，其中的果胶等多糖还具有一定的生理功能，可以作为一种天然的可溶性膳食纤维进行补充，此外，大豆种皮多糖还具有一定的护肝功能；
23.3)本发明的植物细胞壁多糖在食品中具有减盐增咸效果，可以减少约20％的盐用量，且无不良风味，溶解性高；
24.4)本发明将超声技术与酸性条件下亚临界水萃取技术联用，极大地改善了植物细胞壁多糖的溶出率以及在水中的溶解率，且高温高压提取条件可以使植物细胞壁多糖中的豆腥味等异味大大降低。
附图说明
25.图1为实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖的减盐效果图。
26.图2为实施例2和对比例中的植物细胞壁多糖的减盐效果图。
27.图3为实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖的异味程度测试结果图。
28.图4为实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖的促进钠离子穿透效果测试结果图。
29.图5为实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖的促进钠离子黏附滞留效果测试结果图。
30.图6为实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖的促进钠离子黏附滞留效果荧光定量测试结果图。
31.图7为实施例2、实施例3和对比例中的植物细胞壁多糖的溶解度测试结果图。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
33.实施例1：
34.一种植物细胞壁多糖的制备方法，其包括以下步骤：
35.将质量比为1:1的大豆种皮和麦麸粉碎，再过50目的网筛，再按照大豆种皮和麦麸的总质量与水的质量比0.03:1加入水，搅拌30min，再在超声功率为250w、超声频率为20khz的条件下超声处理15min，再用浓度2mol/l的盐酸调节得到的分散液的ph至2，再将分散液转入灭菌锅内，升温至125℃后保温30min，冷却，3000r/min离心30min，取上清液75℃浓缩至上清液的体积为原始体积的25％，再加入乙醇-水混合物(乙醇、水的体积比为95:5)至体系中乙醇的体积含量为75％，醇沉2h，再60℃烘4h，再用磨粉机研磨成粉，即得植物细胞壁多糖。
36.实施例2：
37.一种植物细胞壁多糖的制备方法，其包括以下步骤：
38.将质量比为1:1的大豆种皮和麦麸粉碎，再过50目的网筛，再按照大豆种皮和麦麸的总质量与水的质量比0.03:1加入水，搅拌30min，再在超声功率为250w、超声频率为20khz的条件下超声处理15min，再用浓度2mol/l的盐酸调节得到的分散液的ph至4，再将分散液转入灭菌锅内，升温至125℃后保温30min，冷却，3000r/min离心30min，取上清液75℃浓缩至上清液的体积为原始体积的25％，再加入乙醇-水混合物(乙醇、水的体积比为95:5)至体系中乙醇的体积含量为75％，醇沉2h，再60℃烘4h，再用磨粉机研磨成粉，即得植物细胞壁多糖。
39.实施例3：
40.一种植物细胞壁多糖的制备方法，其包括以下步骤：
41.将大豆种皮粉碎，再过50目的网筛，再按照大豆种皮、水的质量比0.03:1加入水，搅拌30min，再在超声功率为250w、超声频率为20khz的条件下超声处理15min，再用浓度2mol/l的盐酸调节得到的分散液的ph至4，再将分散液转入灭菌锅内，升温至125℃后保温30min，冷却，3000r/min离心30min，取上清液75℃浓缩至上清液的体积为原始体积的25％，再加入乙醇-水混合物(乙醇、水的体积比为95:5)至体系中乙醇的体积含量为75％，醇沉2h，再60℃烘4h，再用磨粉机研磨成粉，即得植物细胞壁多糖。
42.实施例4：
43.一种植物细胞壁多糖的制备方法，其包括以下步骤：
44.将大豆种皮粉碎，再过50目的网筛，再按照大豆种皮、水的质量比0.03:1加入水，搅拌30min，再在超声功率为200w、超声频率为20khz的条件下超声处理20min，再用质量分数30％的柠檬酸溶液调节得到的分散液的ph至4，再将分散液转入灭菌锅内，升温至130℃后保温25min，冷却，5000r/min离心20min，取上清液60℃浓缩至上清液的体积为原始体积的25％，再加入乙醇-水混合物(乙醇、水的体积比为95:5)至体系中乙醇的体积含量为65％，醇沉2h，再70℃烘4h，再用磨粉机研磨成粉，即得植物细胞壁多糖。
45.对比例：
46.一种植物细胞壁多糖的制备方法，其包括以下步骤：
47.将大豆种皮粉碎，再过50目的网筛，再按照大豆种皮、水的质量比0.03:1加入水，搅拌30min，再用浓度2mol/l的盐酸调节得到的分散液的ph至4，再将分散液转入灭菌锅内，升温至130℃后保温25min，冷却，5000r/min离心20min，取上清液60℃浓缩至上清液的体积为原始体积的25％，再加入乙醇-水混合物(乙醇、水的体积比为95:5)至体系中乙醇的体积含量为75％，醇沉2h，再70℃烘4h，再用磨粉机研磨成粉，即得植物细胞壁多糖。
48.性能测试：
49.1)感官评定：
50.人员培训：所有感官培训和评定分析在25℃下分两个不同时段进行，评定小组由11名组员构成(6名女性和5名男性，年龄18岁～36岁)，所有成员没有味道或嗅觉障碍史，并依据“iso 8586-2012”接受培训，所有成员都了解项目的程序和意图，并获得同意。
51.感官评价以双盲和标准化条件下进行：样品随机三位数标记，测试样品和小组成员间随机评价。在样品评定前后用矿泉水冲洗口腔，以消除干扰携带效应。评定小组成员各取5ml样品溶液含在口中10s，然后吐出来，再根据浓度60mmol/l的nacl溶液来评价样品的相对咸度，在两次品尝样品之间，用水彻底漱口2min，样品的相对咸度分为以下几个等级：无，没有咸度差异；+，稍微咸一点；++，较咸；+++，很咸。将浓度60mmol/l的nacl溶液的咸度评分定为5分，按0分～10分对样品的咸味进行评分。
52.a)将0.3g的实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖分别加入100ml浓度60mmol/l的nacl溶液中，并以未添加植物细胞壁多糖的浓度60mmol/l的nacl溶液作为标准品，再进行相对咸味评价，测试得到的减盐效果图如图1所示。
53.由图1可知：实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖均具有较好的减盐增咸效果，且实施例2中的植物细胞壁多糖的减盐增咸效果更加明显。
54.b)将0.3g的实施例2和对比例中的植物细胞壁多糖分别加入到100ml的浓度60mmol/l(100％)、48mmol/l(80％)、36mmol/l(60％)和24mmol/l(40％)的nacl溶液中，并以未添加植物细胞壁多糖的浓度60mmol/l的nacl溶液作为标准品，并规定其咸度评分为5分，对样品溶液进行咸味评分，测试得到的减盐效果图如图2所示。
55.由图2可知：对比例中的植物细胞壁多糖可以减少约20％的食盐用量，而实施例2中的植物细胞壁多糖可以减少约30％的食盐用量。
56.c)将0.3g的实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖分别加入到100ml浓度60mmol/l的nacl溶液中，进行异味对比(异味分为以下几个等级：无，完全没有异味；+，十分轻微的异味；++，较轻微的异味；+++，比较明显的异味)，得到的异味程度测试结果图如图3所示。
57.由图3可知：实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖均具有一定的异味，而实施例1中的植物细胞壁多糖的异味更加明显，实施例2中的植物细胞壁多糖异味更加轻微和可接受。
58.2)促进钠离子穿透效果测试：
59.构建体外模拟钠离子释放模型，利用transwell系统探究实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖促进钠离子在人体口腔唾液中的扩散和穿透效果，得到的促进钠离子穿透效果测试结果图如图4所示。
60.由图4可知：实施例2中的植物细胞壁多糖可以更大程度地提高钠离子在人工唾液中的扩散和穿透性，测试结果与感官评定结果(实施例2中的植物细胞壁多糖的减盐增咸效果更好)相吻合。
61.3)促进钠离子黏附滞留效果测试：
62.采用实施例1和实施例2中的植物细胞壁多糖在猪舌(体外)上进行促进钠离子黏附滞留效果测试，得到的促进钠离子黏附滞留效果测试结果图如图5所示，促进钠离子黏附
滞留效果荧光定量测试结果图如图6所示。
63.由图5和图6可知：实施例2中的植物细胞壁多糖使得钠离子在猪舌上的粘附滞留性大幅提高，测试结果与感官评定结果(实施例2中的植物细胞壁多糖的减盐增咸效果更好)相吻合。
64.4)溶解度测试：
65.将实施例2、实施例3和对比例中的植物细胞壁多糖以0.3wt％的添加量加入纯水中，在恒温条件下，以一定的速率搅拌相同时间，得到的溶解度测试结果图如图7(a为对比例中的植物细胞壁多糖，b为实施例3中的植物细胞壁多糖，c为实施例2中的植物细胞壁多糖)所示。
66.由图7可知：实施例2中的植物细胞壁多糖的溶解性最好，溶液澄清透明，实施例3中的植物细胞壁多糖的溶解性稍差一些，而对比例中的植物细胞壁多糖的溶解性很差。
67.经测试(同上)，实施例3和实施例4中的植物细胞壁多糖同样具有较好的减盐增咸效果，且异味低、在水中溶解度高。
68.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种植物细胞壁多糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将大豆种皮和麦麸粉碎，再用水分散后进行超声处理，再调节ph至2～6后进行高温提取，再离心取上清液进行旋蒸浓缩，再进行醇沉，再烘干和粉碎，即得植物细胞壁多糖。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述大豆种皮、麦麸的质量比为1:0～1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述大豆种皮和麦麸的总质量为水的质量的3％～5％。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述超声处理在超声功率为150w～300w、超声频率为15khz～25khz的条件下进行，超声处理的时间为5min～20min。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述高温提取在温度为110℃～140℃的条件下进行，提取时间为15min～45min。6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述离心在离心机转速为3000r/min～6000r/min的条件下进行，离心的时间为10min～30min。7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述旋蒸浓缩在温度为50℃～75℃的条件下进行，浓缩至上清液的体积为原始体积的15％～30％。8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述醇沉的时间为1h～2h。9.一种植物细胞壁多糖，其特征在于，由权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制成。10.一种食盐替代物，其特征在于，包含权利要求9所述的植物细胞壁多糖。

技术总结
本发明公开了一种植物细胞壁多糖及其制备方法和应用。本发明的植物细胞壁多糖的制备方法包括以下步骤：将大豆种皮和麦麸粉碎，再用水分散后进行超声处理，再调节pH至2～6后进行高温提取，再离心取上清液进行旋蒸浓缩，再进行醇沉，再烘干和粉碎，即得植物细胞壁多糖。本发明的植物细胞壁多糖豆腥味等异味低、在水中溶解度高，其可以增加钠离子在舌表面的黏附穿透效果，使得钠离子能够快速到达味觉感受器，强烈增加咸味感知，最终可以显著降低食品的食盐用量。的食盐用量。的食盐用量。


技术研发人员：王金梅 叶凯琳 沈晓梅 戚嘉明 杨晓泉
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/7/11