[发明专利]出芽短梗霉发酵海蓬子秸秆产酶制备阿魏酸和低聚糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海蓬子秸秆在制备生物活性物质中的应用。

背景技术

据联合国教科文组织(UNESCO)和世界粮农组织(FAO)的不完全统计，全世界现有盐渍土9.55亿hm2。根据中科院南京土壤所的最新研究，我国各种类型的盐碱土总面积已达到9913万hm²。与此同时，全球淡水资源短缺，淡水贮量仅占总贮水量的2.5％，土壤盐渍化与淡水严重不足已成为限制农业发展的世界性问题。为缓解人地矛盾，充分利用海水和盐土资源，国际学术界和多国政府对耐盐植物的开发和盐土农业的发展给予了极大的重视。海蓬子(学名盐角草，Salicorniabigelovii)是科学家们从世界各地、生长在不同环境中的2000～3000种耐盐植物中筛选出的其中最优秀的一种。目前，已在沙特阿拉伯、墨西哥、阿拉伯联合酋长国、印度等国家几个规模达250hm²的样板种植场试验成功。

近年来，我国不仅在国家“863”规划中有专题资助海蓬子方面的研究，各地实业机构和科研单位也相继投入资金进行应用性开发。目前，我国辽宁、河北、山西、陕西、宁夏、甘肃、山东、江苏、海南等省区都有海蓬子的生产。江苏盐城市的海蓬子生产已显成效，该市自2000年从美国引种种植后，经过4年的系统选育、驯化，盐城海蓬子已成为改良后拥有自主知识产权的创新品种，其出芽率已经达95％，适宜在我国大部分沿海地区种植同时，该市的海蓬子生产已经产业化，成立了享誉国内外的绿苑海蓬子有限公司，并开发出了海蓬子系列产品。试验结果表明，海蓬子在大田中的生物产量已经达到16500～19500kg/hm²，产种量达1800～2250kg/hm²，可生产食用油籽约2000kg/hm²。因此，大面积种植海蓬子、开发利用海蓬子具有很高的社会和经济效益。

目前海蓬子秸秆的综合利用率不到20％，产量巨大的细胞壁物质多被丢弃或作为饲料，经济价值不高。近年来，如何降解细胞壁，获得包括低聚糖、阿魏酸、黄酮类物质在内的众多生理活性物质，提高海蓬子副产物的经济价值，具有一定的研究价值。秸秆的主要成分都是细胞壁。细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等组成。纤维素构成细胞壁的“骨架”，半纤维素、木质素、蛋白质、角质、色素等物质填充在“骨架”中。在构成纤维素、半纤维素、果胶等物质的关键多糖(木聚糖、木葡聚糖、阿拉伯木聚糖、聚半乳糖等)的侧链残基上，往往存在一种重要的生理活性物质——反式阿魏酸。在植物初生壁内，阿魏酸常与多糖相交联形成一种复杂的“网络结构”。在植物体中，这种交联结构同时也可调控植物细胞的生长、延伸，成为植物抵御病原体侵袭的屏障。

海蓬子秸秆中细胞壁多糖的含量在50％以上，如能采用适当方法降解，这些副产品都可以成为功能性食品原料低聚糖(主要是低聚木糖)和阿魏酸的重要来源。低聚木糖是目前已知的低聚糖中双歧杆菌增殖效果最好的一个品种，除具有低聚糖所共有的不被消化特性、无龋齿性、促进人体对钙的吸收等功能特性外，还具有良好的pH值及热稳定性。目前低聚木糖的生产方法主要包括：①酸水解法；②热水抽提(包括蒸汽爆破)法；③酶水解法；④微波降解法。酸水解法对设备的要求高，投资大，且反应会伴随有害物的生成。热水抽提法生产的低聚木糖结晶颜色深，在很大程度上限制了其应用。微波降解法是一种较新的低聚木糖生产方法。目前低聚木糖主要是利用阿拉伯木聚糖酶降解细胞壁物质获得。酶法水解与其他方法相比具有：作用条件温和、原料来源广泛，获得的产品还常常连接了黄酮和酚酸等物质，生理活性比一般的低聚木糖高等优点。但由于细胞壁材料中的反式阿魏酸将多糖和木质素交联，直接使用酶法降解水解效率低。为了提高酶水解效率，生产中一般先采用碱处理胞壁材料，但会导致环境污染并丢失反式阿魏酸。因此采用能同时分泌降解糖苷键和酯键的微生物发酵海蓬子秸秆利用混合酶的协同作用从秸秆细胞壁中释放出低聚糖和阿魏酸具有重要的应用前景。