一种新型白及多糖及其复合水凝胶的制备方法

本发明涉及食品领域，具体是一种新型白及多糖及其复合水凝胶的制备方法。

背景技术：

1、白及已有数千年的使用历史，是被列入《中药药典(2020版)》和《神农本草经》的一种重要的传统中药资源。白及被广泛用作中药制剂中许多制剂的成分，具有多种生物活性。近年来，研究证实多糖是白及植物块茎最重要的生物活性成分，具有免疫调节、抗炎、抗肿瘤、抗纤维化、止血和保护胃肠功能等多种生物活性。同时，白及多糖(bletilla striatapolysaccharide,bsp)由于具有特殊的理化性质，也可作为添加剂或配料应用于药物的研究与开发、保健品以及食品工业。

2、bsp是一种很有前途的天然功能多糖，具有分子量范围为100-300kda的线性聚合物，由甘露糖和通过β-糖苷键连接的葡萄糖组成。作为一种水溶性植物β-葡聚糖，bsp表现出优异的亲水性、溶胀性和渗透性，其结构含有众多适合化学改性的羟基。此外，bsp表现出良好的稳定性、生物相容性和组织粘附性，表明其在水凝胶制备中的潜在用途。

3、源自生物聚合物的天然水凝胶，如多糖和蛋白质，正日益受到人们的关注。这些天然水凝胶由于其结构特性、优异的生物相容性、低毒性和可生物降解性，可以作为合成水凝胶的潜在替代品。透明质酸(hyaluronic acid,ha)是由n-乙酰氨基葡萄糖和葡糖醛酸的双糖重复序列组成的天然酸性粘多糖，通过β-1,4和β-1,3糖苷键连接在一起。ha具有优异的保湿、润滑和抗氧化性能，在制药、食品、化妆品、生物材料等领域有着广泛的应用。ha还表现出高亲水性，因为其二糖单元中含有丰富的羧酸(coo-)和羟基(oh-)基团，在水凝胶形成方面提供了独特的优势，使其成为一种有前途的新食品原料。

4、在食品加工中，凝胶化是多糖的重要功能性质，增强食品的质地、保持水分、提高食品稳定性、延长贮藏寿命，对食品新产品的开发起着至关重要的作用。研究表明，多糖之间的相互作用可以影响混合凝胶的凝胶化能力、凝胶强度、持水能力等性质。这种协同作用可以通过改变多糖的构象或结构来实现，并受到离子浓度、ph、化学结构等多种因素的影响。在特定条件下对多糖进行适当的结构修饰，可以拓宽其作为聚合物材料的应用。典型的例子包括壳聚糖cs/ha、ha/藻酸盐和黄原胶/葡甘露聚糖。bsp和ha之间可能存在协同效应，两者都是具有潜在载体应用的可生物降解的内源性物质。这些性质与凝胶的物理结构相结合可以导致生物活性材料的形成。这种物理交联方法不需要严格的条件，适用于食品材料的制备，增强了水凝胶的力学性能，避免了某些化学交联剂或引发剂的潜在毒性。

5、然而，bsp的溶解性、低粘度和在水中较差的凝胶化能力限制了其在食品工业中的应用。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型白及多糖及其复合水凝胶的制备方法，解决了白及多糖凝胶强度低，粘度差的问题，为bsp食品的开发和应用提供了可行性指导。

2、为了提高bsp的性能，拓宽其在食品工业中的应用，本发明首先利用水提取和乙醇沉淀技术分离bsp。通过分子量测定、单糖组成分析、甲基化分析和核磁共振研究阐明了bsp的结构。此外，通过分析不同bsp与ha比例下水凝胶的结构变化和凝胶强度变化，研究了bsp和ha在混合凝胶中的协同作用。目的是为bsp在食品质地设计或改进中的合理选择提供参考，并为bsp/ha作为潜在食品添加剂的应用提供新的视角和数据支持。

3、技术方案：一种新型白及多糖的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一、将干燥白及块茎粉碎，过筛网，得到白及粉；

5、步骤二、将白及粉用去离子水溶解后，在80-90℃提取2～3次；将提取液浓缩，然后加入无水乙醇在2-4℃下沉淀，静置至少12h后离心收集沉淀物；

6、步骤三、将沉淀物重新溶解在去离子水中，通过sevage法进行脱蛋白处理；将脱蛋白后的得到的物质，用透析袋在2-4℃下透析72小时；收集不可透析的溶液并冻干得到粗多糖；

7、步骤四、最后，用deae-52纤维素和全自动凝胶纯化系统进行纯化，得到较高纯度的白及多糖，命名为bsp-182。

8、进一步的，所述步骤一中，筛网的目数为10目-12目。

9、进一步的，所述步骤二中：

10、1)白及粉用去离子水溶解，白及粉与去离子水的质量体积比(1-1.5)g:(10-12)ml；

11、2)提取液浓缩方法为：旋蒸仪蒸发至无水分；

12、3)提取液浓缩后的体积与加入的无水乙醇体积比为(1-1.5):(4-5)。

13、进一步的，所述步骤三中：

14、1)沉淀物重新溶解在去离子水中，沉淀物与去离子水的质量体积比为(1-1.5)g：(10-12)ml；

15、2)透析袋的孔径为(1-1.2)kda。

16、上述方法制备的白及多糖，所述bsp-182分子量为182.10kda；所述bsp-182包括甘露糖和葡萄糖，甘露糖和葡萄糖的摩尔比为8:2。

17、一种基于白及多糖的复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

18、s1、将bsp-182和ha粉末分别溶于去离子水中，在25-30℃下磁力搅拌10-15分钟，制备完全溶解的bsp-182溶液和ha溶液；

19、s2、将bsp-182溶液和ha溶液混合，在25-30℃下磁力搅拌均匀混合10-15分钟，得到混合物；

20、s3、将混合物放置在25-30℃下进行溶胀并诱导凝胶形成复合水凝胶。

21、进一步的，s1中，bsp-182溶液的浓度为0.5％，w/v；ha溶液的浓度为1％，w/v。

22、进一步的，s2中，bsp-182溶液和ha溶液的体积比为(3-7):(3-7)。

23、进一步的，s2中，bsp-182溶液和ha溶液的体积比为7:3。

24、有益效果：

25、(1)本发明通过deae-52纤维素和全自动凝胶纯化系统(brt-gs)从白及块茎中提取并纯化了一种新分子量中性多糖(bsp-182)；并对bsp-182的结构进行了表征，hplc和单糖分析表明，bsp-182分子量为182.10kda，主要由甘露糖和葡萄糖组成，摩尔比为7.8:2.2。ftir、甲基化分析和核磁共振谱表明，bsp-182主要含有β-1,4-glc和β-1,4-man。

26、(2)本发明研究了白及多糖(bsp-182)与透明质酸(ha)的协同凝胶作用。bsp-182和ha在25℃下通过氢键形成凝胶，与bsp-182纯溶液相比，与ha协同凝胶作用可以改善bsp-182的流变性能。当温度等于40℃时，水凝胶的粘性和热可逆性最好，ha:bsp-182＝7:3时凝胶的粘弹性最好。

27、(3)本发明为bsp-182食品的开发和应用提供了可行性指导。ha/bsp-182水凝胶可以作为一种有前途的辅料应用于食品行业。