一种酵母纳米β-葡聚糖干粉的制备方法及应用

本发明属于β-葡聚糖制备，涉及一种酵母纳米β-葡聚糖的制备方法及应用，尤其涉及一种酵母纳米β-葡聚糖干粉的制备方法及应用。

背景技术：

1、β-葡聚糖是一种天然的多糖化合物，由葡萄糖分子以β-1，3-糖苷键连接形成主链，以β-1，6-糖苷键连接形成支链，即葡萄糖分子从主链上以β-1，6连接发出分枝。β-葡聚糖在植物、真菌和细菌中广泛存在，具有调节免疫、抗肿瘤、降血脂、降血糖等多种生理功能，已经被广泛应用于医药、保健品、食品等领域。

2、酵母β-葡聚糖是构成酵母细胞壁的主要成分之一，位于细胞壁的内层，约占细胞壁干重的60％。由于酵母β-葡聚糖具有特殊的三维螺旋结构，酵母β-葡聚糖不溶于水，呈颗粒状，其粒径与酵母细胞接近，一般3μm～5μm。目前，人们充分掌握从酵母细胞壁中分离、提取β-葡聚糖的技术，包括酸法、碱法、高温抽提法、酸碱法等方法。

3、酵母细胞可以提供丰富的天然β-葡聚糖资源。但是，由于酵母β-葡聚糖特殊的结构造成其不溶于水的特性，易形成沉淀，不方便使用。所以为了避免酵母β-葡聚糖在使用时的沉积问题，人们多对如何制备水溶性酵母β-葡聚糖进行研究。如文献号为202310006654.4的中国发明专利申请《一种高纯度水溶性酵母β-葡聚糖及其制备方法》，以废酵母泥为原料，通过细胞壁裂解、密度梯度离心等方法获得酵母细胞壁，利用二甲基亚砜辅助纯化去除杂质后结合乙醇醇沉降解，最终得到高纯度水溶性酵母葡聚糖产品。上述工艺中，采用了非食品用原料二甲基亚砜，限制了所制备的水溶性酵母β-葡聚糖的应用范围。又如文献号为202210982808.9的中国发明专利申请《一种水溶酵母β-葡聚糖及其制备方法》以啤酒酵母液为原料，使用酸碱法提取非水溶酵母β-葡聚糖，经葡聚糖酶处理、碱性蛋白酶酶解、内切酶处理，经过截留有机膜进行膜分离，得到水溶性酵母β-葡聚糖，上述工艺中使用酸碱，腐蚀设备，并且大量使用酶制剂，整体生产成本高。

4、近年来，已有研究表明将酵母β-葡聚糖进行纳米化处理，可增强其抗肿瘤、降血脂、降血糖等生理功能。基于人们对水溶性葡聚糖的制备的研究，人们仍是对水溶性β-葡聚糖进行纳米化工艺的研究，将酵母β-葡聚糖进行化学修饰，改变其溶解性，再负载于纳米级的载体上。如文献号为201810145959.2的中国专利申请《一种负载抗原的水溶性胺化β-1,3-d-葡聚糖纳米粒子及其制备方法和应用》，将葡聚糖进行降解纯化得到水溶性葡聚糖，在n’n-羰基二咪唑在氮气保护下反应，经析出、洗涤、干燥、使用三乙胺和二乙胺胺化，用1kda分子量透析袋透析3天后保留液的冷冻干燥，得到水溶性胺化β-葡聚糖，然后再加入抗原蛋白和离子交联剂三聚磷酸钠，得到负载抗原的水溶性胺化β-葡聚糖纳米粒子。上述制备方法是将水溶性的β-葡聚糖负载在交联剂上，并不是纳米粒径的纯β-葡聚糖颗粒。上述工艺不仅非常复杂，而且在制备过程中使用了大量非食品用物料，所制备的产品不能用作功能性食品配料和食品添加剂。此外，上述制备过程周期非常长，仅透析袋透析过程就持续3天，总体的生产成本很高，并不适合大生产。

5、由此可见，目前尚没有对不溶性纳米酵母β-葡聚糖的制备工艺研究。这主要是因为：(1)干粉态酵母β-葡聚糖颗粒同时具备较高的硬度和韧弹性，基本上不能直接破碎至纳米级别；(2)湿酵母β-葡聚糖颗粒表现出很强的柔韧性，不经化学修饰、改性或酶解，很难破碎至纳米级别。在化学修饰或改性过程中，不可避免会使用到非食品级的试剂或物质，导致所制备的β-葡聚糖不能用于食品配料或食品添加剂。因此，需要开发一种符合食品行业要求的、便于使用的、适合工业生产的酵母纳米β-葡聚糖干粉的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种酵母纳米β-葡聚糖干粉的制备方法及应用，以改善其物理性质，使用过程不易沉淀，同时，提高其生理功能(降血糖、降血脂功能)，可用作功能性食品配料或食品添加剂。

2、本发明采用的技术方案提供了一种酵母纳米β-葡聚糖干粉的制备方法及应用，将酵母细胞自溶获得酵母细胞壁，经高温抽提得到酵母β-葡聚糖，关键在于，将上述的酵母β-葡聚糖进行脱蛋白处理得到脱蛋白的β-葡聚糖，经二氧化氯处理、冷冻干燥、高压均质破碎、真空浓缩、真空干燥，得到粒径在100nm以下的纳米β-葡聚糖干粉。

3、进一步的，上述的脱蛋白处理，是将上述的酵母β-葡聚糖用水配制成悬浊液，在碱性条件下，添加碱性蛋白酶，使酶活力为6万u/l～10万u/l，45℃～55℃下进行酶解反应2h～4h，离心，收集沉淀，得到上述的脱蛋白的β-葡聚糖；上述碱性条件为ph 9～11。

4、进一步的，上述二氧化氯处理，是将上述脱蛋白的β-葡聚糖用水配制为悬浊液，加入二氧化氯泡腾片，使得悬浊液中二氧化氯浓度为120mg/l～180mg/l，在75℃～85℃下水浴处理20min～40min，离心，收集沉淀并用水洗涤沉淀。

5、进一步的，上述的冷冻干燥，是将经二氧化氯处理的葡聚糖，平铺于托盘，厚度0.4cm～0.6cm，放入冷冻干燥机，控制冷阱温度-50℃～-40℃，干燥室真空度为1pa～6pa，干燥30h～40h，将干燥后的β-葡聚糖粉碎，过120目筛，得到β-葡聚糖干粉。

6、进一步的，上述的高压均质破碎，是将经冷冻干燥的β-葡聚糖用质量浓度90％～100％乙醇配制成悬浊液，在600bar～1000bar下均质10次～25次。

7、更进一步的，上述的真空浓缩，是将经高压均质破碎的β-葡聚糖在55℃～65℃、真空度0.08mpa～0.1mpa下浓缩至原体积的20％～30％，得到β-葡聚糖浓缩液。

8、更进一步的，上述真空干燥，是将β-葡聚糖浓缩液平铺在托盘中，厚度0.7cm～0.9cm，真空度0.08mpa～0.1mpa，温度55℃～65℃下干燥2h～4h，干燥完毕后经粉碎、过200目筛得到粒径在100nm以下的纳米β-葡聚糖干粉。

9、优选的，上述的将酵母细胞自溶获得酵母细胞壁的具体方法为，用水将活性干酵母粉配制成酵母细胞菌悬液，调整ph值至5.0～6.0，加入400u/ml～500u/ml木瓜蛋白酶，50℃～55℃下静置30h～42h，使酵母细胞壁自溶，离心，收集沉淀，用水洗涤沉淀，获得自溶酵母细胞壁。

10、优选的，上述的经高温抽提得到酵母β-葡聚糖的具体方法为，将自溶酵母细胞壁用水配制为悬浊液，放入高压蒸汽灭菌锅中，115℃～125℃高温处理6h～10h，离心，收集沉淀，用水洗涤沉淀，获得酵母β-葡聚糖。

11、一种酵母纳米β-葡聚糖干粉的应用，本发明所制备的纳米β-葡聚糖干粉用于功能性食品配料或用作食品添加剂。

12、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

13、1、本发明所制备的纳米β-葡聚糖干粉粒径为40nm～90nm，粒径分布范围窄，符合纳米颗粒是粒径小于100nm的要求；

14、2、本发明改善了酵母β-葡聚糖的物理性质并增强了生理功能。所制备的酵母纳米β-葡聚糖干粉虽然是不溶性的，但具有良好的悬浮性，长时间静置也不会沉积，便于使用。与普通葡聚糖(非粒径小于100nm的葡聚糖)相比，增强了其体外降血糖、降血脂功能；

15、3、本发明制备纳米颗粒β-葡聚糖过程中，没有使用腐蚀设备的酸或碱，也没有使用有毒、有害物质，所用的均是常见的、价格低廉的食品生产用原料，不仅更适合工业化生产，而且所得产品可用作功能性食品配料或食品添加剂。