[发明专利]玉米皮酶法水解制备低聚木糖的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，尤其是一种玉米皮酶法水解制备低聚木糖的方法。

背景技术

玉米深加工工业是国民经济中重要的产业之一，因其产品多、功能全以及与人们生活密切相关，近年来取得了长足的发展，但这种发展属于资源、能源高度依赖型，其突出表现在玉米深加工过程中产生的副产物和原料中未被利用的成分被作为废物而排放，造成环境污染。

玉米皮作为淀粉工业生产的主要副产物，量大且集中，是一种廉价的植物纤维原料。目前，国内对于玉米皮的综合利用，主要是将其和浓缩后的玉米浸泡水混合后制造加浆纤维渣以用作饲料原料，但由于玉米浆黏度大，干燥困难，而且产品中含有二氧化硫、木聚糖和植酸等抗营养因子会影响动物对饲料的消化和吸收，所以玉米皮在饲料中的添加量有限，限制了其高效利用。

玉米皮质量占玉米(干基)12％左右，根据原料来源以及定量分析方法的不同，组分分析结果也有相应变化，其成分主要含有17％～20％纤维素、30％～40％半纤维素、13％～20％淀粉、9.5％～13％蛋白质、1.5％～2.5％木质素、2％左右的脂肪和1.5％～2％的灰分，其中半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，如木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等，其中主要都是五碳糖，是生产低聚木糖的优良原料。低聚木糖亦称木寡糖，是木糖的直链低聚糖，由2～7个木糖分子以β-1，4糖苷键结合而成，其甜度约为蔗糖的40％，和麦芽糖相似。低聚木糖的热稳定性较好，在酸性条件(pH2.5)下加热不易被分解，适合添加在酸奶、乳酸菌饮料和碳酸饮料等酸性饮料中。低聚木糖在人体内难以消化，在肠道内残存率高，具有极好的双岐杆菌增殖活性，食用该低聚木糖后不会使血糖中葡萄糖水平大幅度上升，可作为糖尿病或肥胖症患者的甜味剂。因此，低聚木糖是目前国际上颇受关注的一种附加值高、市场前景看好的功能性低聚糖。

玉米皮中含有一定量的淀粉、蛋白质，同纤维素、半纤维素和木质素三种组分交织在一起，直接对其进行利用不能达到理想的效果，因此应先对其进行预处理，目前国内外的预处理方法主要有物理法和化学法，其中物理法主要包括机械粉碎，但此方法耗能多；化学法包括蒸汽爆碎，此种方法处理物料具有较高转化率，但是需专用设备，而且反应过程会产生一些微生物的抑制物。

模拟移动床(SMB)色谱分离技术是20世纪60年代发展起来的一种现代化分离技术，它是将多个色谱柱串联成闭合环路，通过不断切换阀门来改变各股物料的进出口位置，使固液两相物料发生相对移动达到不同组份分离提取的目的，它具有分离能力强、设备体积小、投资成本低、便于实现自动控制以及特别有利于分离热敏性及难以分离的物系等优点，在制备色谱技术中最适用于进行连续性大规模工业化生产。SMB技术的兴起是化工技术中的一次革新，其应用范围也不断扩大，遍及石油、精细化工、生物发酵、医药、食品等很多生产领域，尤其在同系化合物、手性异构体药物、糖类、有机酸和氨基酸等混合物的分离中显示出其独特性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种玉米皮酶法水解制备低聚木糖的方法，该方法在复合酶预处理后酶法水解，并采用模拟移动床分离，具有能耗低、分离效率高、工艺简单的优点。

本发明实现目的的技术方案是这样的：

一种玉米皮酶法水解制备低聚木糖的方法，步骤如下：

(1)将玉米皮加水调浆，经高温蒸煮后，先后用50-100U/g_样品的淀粉酶和2000-4000U/g_样品的蛋白酶进行水解，水解后过滤得到玉米皮液化渣；

(2)将得到的玉米皮液化渣稀释，稀释后调pH至5.0，分别用3000-5000U/g_样品木聚糖酶和β-葡聚糖酶水解12-18h，水解后沸水浴蒸煮，过滤得到酶解液；

(3)将上述酶解液通过阴、阳离子交换树脂实施连续离子交换，测电导率，合格后得粗制糖液，；

(4)将粗制糖液经模拟移动床分离提纯至低聚木糖含量在90％以上，得精制低聚木糖液；

(5)将精制低聚木糖液旋转真空浓缩后冷冻干燥结晶。

而且，步骤(1)将玉米皮按料液比1∶4～1∶8调浆，并在105℃～115℃条件下沸腾蒸煮15～30min后再用蛋白酶或淀粉酶进行水解。

而且，所述步骤(1)所用淀粉酶是中温α-淀粉酶或高温α-淀粉酶，所用蛋白酶是中性蛋白酶或碱性蛋白酶。

而且，所述步骤(3)合格电导率为≤10μS/cm。