[发明专利]N-甲基吗啉氧化物与纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工和食品工程的技术领域，涉及一种N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法。

背景技术

果胶是为白色、浅黄色到黄色的粉末，无固定熔点和溶解度，不溶于乙醇等有机溶剂。果胶是植物细胞壁的组成成分，由D－半乳糖醛酸残基经α(1→4)糖苷键相连接聚合而形成的酸性大分子多糖。由于具有非常好的胶凝性和乳化稳定作用，且安全无毒，果胶被广泛应用于食品、药品、化妆品等，作为增稠剂、稳定剂和乳化剂。国内外对果胶的需求量都在不断增加，我国每年从国外进口大量果胶，因此开发果胶新来源和新工艺应用前景十分广阔。

桑树在我国的种植面积位居世界首位。据不完全统计我国桑树每年剪枝季节修剪下来的枝条有3000万吨以上！一般用做燃料焚烧，其利用价值极低。研究表明桑枝皮中含有丰富的果胶，含量达到9%-11.5%。利用桑枝皮制备果胶既利用了废弃物资源，又避免了桑枝焚烧造成的环境污染。因此桑枝皮属于废弃物，成本很低，桑枝皮是制备果胶的理想原料之一。目前果胶的提取方法主要有酸提取法、离子交换树脂法、微生物法、微波法等，但是这些方法对于桑枝皮果胶提取效率不高。主要是由于果胶与纤维素、半纤维素、木质素、组成的生物质结合在一起，十分稳定，不溶于水，从而形成了桑枝皮制备果胶的强大障碍。

N-甲基吗啉氧化物（NMMO）是一种脂肪族环状叔胺氧化物，它由二甘醇与氨反应生成吗啉，再经甲基化和H₂O₂氧化得到。目前还没有报道利用N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合技术制备果胶。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术中果胶提取效率低的不足，提供一种利用N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法。

技术方案：本发明所述的N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法，包括如下步骤：

（1）N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮：以桑枝皮为原料，采用N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮，使桑枝皮中的果胶与纤维素等成分分离，处理之后加入水使果胶溶于水，纤维素、半纤维素和木质素等成分沉淀析出；

（2）纤维素酶处理：取上层液体，加入纤维素酶处理，除去纤维素杂质；

（3）果胶的制备：上清液经活性炭脱色处理后（可再经过树脂过滤除去杂质），加入乙醇使果胶沉淀析出，用无水乙醇洗涤，烘干研磨成粉末，得到桑枝果胶。

优选地，步骤（1）中，所述N-甲基吗啉氧化物的浓度为80%-100%，以质量百分比计；所述N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮在40-90℃条件下进行。

优选地，步骤（2）中，所述纤维素酶处理的温度为40-50℃，处理时间为5-20h。

所述桑枝皮为取剪枝获得的桑枝扒皮，除去韧皮部得到的树皮。

有益效果：1、本发明方法采用N-甲基吗啉氧化物和酶处理这两种方法耦合使用提取桑枝果胶，提取方法绿色环保，N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶都可以回收，避免了生产过程中废水、废气的产生，符合可持续发展的需要。2、本发明采用可再生的桑枝废弃物为原料，原料丰富，再生循环迅速，有助于解决原料短缺问题；同时实现了桑枝废弃物的高值转化。3、本发明利用N-甲基吗啉氧化物为处理剂提取桑枝皮中果胶，可以高效提取果胶，只需20-50minNMMO处理，最终果胶得率可以达到11%，提高了桑枝皮的果胶提取效率。

附图说明

图1为本发明实施例1中提取的果胶FT-IR图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

N-甲基吗啉氧化物与里氏木霉纤维素酶耦合提取桑枝果胶

（1）取桑枝，用小刀切下桑枝皮，切去韧皮部，取桑枝皮，用自来水洗去泥沙，60℃烘干1-2h；

（2）取100g桑枝皮，加入500g 85%浓度的N-甲基吗啉氧化物（市售），在50℃条件下处理桑枝皮10-30min，向体系中加入1-3 L水使纤维素等材料沉淀析出；

（3）取上层液体，加入里氏木霉纤维素酶至终浓度5FPU/mL，在温度为45℃的条件下处理12h，除去果胶中混合的纤维素杂质；