[发明专利]一种提高低聚木糖产率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高低聚木糖产率的方法，属于化工、食品技术领域。

背景技术

目前，将半纤维素降解为低聚木糖的水解方法主要分为酶法水解、酸法水解、自水解、化学酶解四种，其中酶法水解凭借着其温和的反应条件及低污染性，成为了制备低聚木糖的主流方法。然而，目前单一酶法或酸法水解生产低聚木糖的产率普遍不高，主要原因有：酶失活；底物中部分木聚糖与木质素连接紧密无法进行酶解；反应过程中酶与糖结合位点不足等。酸法降解较为彻底，却无断键专一性。因而，若能找到一种将酶解、酸解有机结合且达到较高低聚木糖产率的方法，将对工业产量有着实质的意义。另外，传统提取过程中使用醇沉方法分离制得木聚糖，此方法虽然可以达到降低木聚糖中残留木质素的含量，但由于乙醇对后续酶解存在明显抑制作用，故在分离基础上仍需使用干燥等方式将乙醇除去，而后续水解过程均在液态中进行，因而此流程太过繁琐。若在预处理阶段将木质素脱去，不使用醇沉方法，且各工艺步骤均在液态情况下完成，不仅使酶解过程中木聚糖酶更易与木聚糖相接触，而且会明显提高整个工艺的可操控性。

中国农业大学公开了“低聚木糖的制备方法”(申请号01131171.1)，以各类玉米芯为原料，经过碱金属氢氧化物预处理后在弱酸性催化剂作用下进行直接热解，随后使用酶法进行低聚木糖的制备，最后精制得到了高纯度低聚木糖产品，但该发明产率较低，且对水解残渣没有进一步处理，导致部分半纤维素成分的浪费。李秀芳等人公开了“利用生物秸秆制备低聚木糖、溶解浆和生物燃油的方法”，将酶解后的残留酶解渣进行了制浆、洗涤筛分、脱木素、预处理、漂白制备溶解浆等一系列处理，从而将酶解渣得到利用，该发明工艺流程复杂，能耗较大。若将酶解渣进一步进行降解制糖，不仅流程简单，而且与整体工艺流程相契合，可直接提高低聚木糖产率约6％-10％。

发明内容

本发明提供了一种提高低聚木糖产率的方法，采用以下技术方案：

a原料准备：秸秆风干后使用粉碎机进行粉碎，至粒径2mm以下；

b原料处理：将上述玉米秸秆粉放入耐热容器中，使用沸水浸泡1-3h，固液分离取滤渣，再次使用75-95％(v/v)乙醇浸泡1-3h，以除去玉米秸秆原料中水溶性及脂溶性杂质，将处理后混合物固液分离后取滤渣，在40-80℃下干燥至固形物含量大于90％，随后以1:10-15(w/v)固液比加入6％(w/v)亚氯酸钠，并使用8％-12％(w/v)醋酸调节pH至3.6-3.8后，于75℃下处理2-4h；

c木聚糖制备：将上述处理后秸秆，使用8-15％(w/v)NaOH溶液，以1:5-10(w/v)为固液比，于90-160℃下处理0.5-2h，固液分离后取滤液；

d将滤液使用浓HCl调节pH至6-8后，浓缩后除盐，即得木聚糖提取液；

e酶水解：将上述木聚糖固体以1.5-2.5％(w/v)底物浓度溶解于去离子水中，按底物重量加入1％(w/w)的商业木聚糖酶制剂，酶解温度45-55℃，搅拌条件下酶解4-24h；

f酸处理：将酶解液液固分离，将酶解渣配制为1-2％(w/v)混合物作为酸处理底物，使用0.8-1.2％(v/v)醋酸于140-160℃下反应60-120min；

g纯化：将e步骤的酶解液和f步骤的酸解液合并，pH调节至4.0，使用4％(w/v)活性炭吸附，然后依次采用1倍体积的15％、30％、60％乙醇进行洗脱，并减压浓缩，得到低聚木糖液，冻干后即得低聚木糖产品。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明制备得木聚糖液体进行水解反应，省去了制备过程中繁琐的分离及干燥步骤，更利于制备流程的统一性；

2.采用高温下醋酸处理酶解残渣可提高低聚木糖产率，并不会对产品酸碱性造成过多影响，且产物分子量的降低利于其溶解性能，减少水解过程中固体残渣的残留；

3.在预处理阶段完成了秸秆原料中水溶性及脂溶性杂质的去除，以及一定程度上木质素的脱除，降低了不利于后续水解实验因素的影响，并且降低了木聚糖色值，有利于后续产品纯化；

4.利用农业废弃物秸秆作为原料，具有良好的经济效益和生态意义；

具体实施方式

本发明所使用酶为内切木聚糖酶；低聚木糖(木二糖～木六糖)含量通过高效液相色谱(HPLC)测得；低聚木糖产率是以原料木聚糖中半纤维素含量为基准计算所得。

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但不对其内容进行限定。

实施例1