[发明专利]一种纤维素定向三段水解制备纤维寡糖的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及纤维寡糖制备的技术领域，特别涉及一种纤维素定向三段水解 制备纤维寡糖的方法。

【背景技术】

纤维素水解可得纤维寡糖，纤维寡糖在水中有一定的溶解度，在有机溶剂 中微溶或者不容，纤维寡糖又称纤维低聚糖，是功能性低聚糖，可促进矿物质 吸收、为双歧杆菌增殖因子、降低血清胆固醇、增强机体免疫力、抵抗肿瘤等 独特的生理功能，是人、动物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖，可广泛应 用于食品和饲料工业。

纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-1，4-葡萄糖苷键生成葡萄糖的多组分 酶的总称，传统上传统上将其分为3类：内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡 萄糖苷酶。研究表明，内切葡聚糖酶的最适底物是聚合度大的长链纤维素，而 β-葡萄糖苷酶的最适底物是聚合度低的纤维寡糖。纤维素酶在降解纤维素的过 程中，纤维素酶组分中的β-葡萄糖苷酶主要在液相中发生作用，而水解得到的 纤维寡糖也主要溶解在液相中，β-葡萄糖苷酶会进一步水解纤维寡糖，释放出 葡萄糖作为产物。

纤维素酶经过纤维底物吸附后固液分离，拆分纤维素酶系中大部分的β-葡 萄糖苷酶后获得的低β-葡萄糖苷酶纤维素酶用于水解低聚木糖生产废渣，可大 幅度提高产物中纤维寡糖的比例，纤维素酶系中β-葡萄糖苷酶的拆分有利于纤 维寡糖得率的提高和水解产物中纤维寡糖占总糖比例的提高，但是存在问题是， 纤维寡糖的得率不高，仅为35％左右，解决这一问题的关键是在水解过程中将 反馈抑制因子纤维寡糖及时从水解反应体系中移走，解决产物对纤维素酶的抑 制作用，采用二段水解制备技术较不采用分段式的水解模式的纤维寡糖的得率 明显提升，但是得率仍然较低，为了提高纤维寡糖的生产产量，有必要提出一 种纤维素定向三段水解制备纤维寡糖的方法。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种纤维素定向三段水 解制备纤维寡糖的方法，其旨在解决现有技术中纤维素酶经纤维底物吸附、固 液分离拆分纤维素酶系中的β-葡萄糖苷酶后，纤维寡糖得率较低，采用二段水 解模式纤维寡糖的得率依然不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种纤维素定向三段水解制备纤维寡糖的 方法，包括如下步骤：

步骤一、制备反应原液：按1：20的比例称取底物纤维素和无菌水，将底 物纤维素和无菌水倒入温度可设定的无菌容器中，得到底物纤维素浓度为5％的 反应原液；

步骤二、设定温度及pH值：调节无菌容器中的反应原液的pH值为7.0， 设定无菌容器的温度恒为10℃；

步骤三、底物原位吸附：称取一定量的里氏木霉纤维素酶，投入经步骤二 处理后的反应原液中，搅拌均匀后得到吸附体系，吸附时间为30min；

步骤四、固液分离处理：当吸附时间到达30min时，将无菌容器中的吸附 体系快速倒入离心机中离心处理，分离除去吸附体系中的液相，得到含有适合 于纤维寡糖制备的低β-葡萄糖苷酶纤维素酶的离心沉渣；

步骤五、第一次水解处理：将步骤四得到的含有低β-葡萄糖苷酶纤维素酶 的离心沉渣投至无菌容器中，在无菌容器中补加无菌水至原反应原液的体积， 并调节无菌容器中的反应体系的pH值为4.80，无菌容器的温度设定为50℃， 水解反应一段时间后，采用固液分离方法将液相移除；

步骤六、第二次水解处理：在经过步骤五第一次水解处理得到的固体渣中 补加一定无菌水至原反应原液的体积，调节无菌容器中的反应体系的pH值为 4.80，无菌容器的温度设定为50℃，继续反应一段时间后，采用固液分离方法 将液相移除；

步骤七、第三次水解处理：在经过步骤六第二次水解处理后得到的固体渣 中继续补加一定无菌水至原反应原液的体积，调节无菌容器中的反应体系的pH 值为4.80，无菌容器的温度设定为50℃，继续反应一段时间后，采用固液分离 方法再次将液相移除；

步骤八、提纯纤维寡糖：收集经步骤五、步骤六和步骤七固液分离后的液 相，并提取液相中的纤维寡糖反应产物，提纯得到纤维寡糖，可直接用于饲料 添加剂。

作为优选，所述的步骤一中的底物纤维素为低聚木糖生产废渣。

作为优选，所述的步骤三中里氏木霉纤维素酶的用量为15FPIU/g底物纤维 素。

作为优选，所述的步骤五、步骤六和步骤七中的固液分离方法包括离心法 和过滤法。