[发明专利]一种乳酸联合木聚糖酶水解制备低聚木糖的方法

说明书

本发明提供了一种乳酸联合木聚糖酶水解制备低聚木糖的方法，属于生物质降解和转化技术领域。本发明将农林废弃物与体积浓度为0‑10％的乳酸溶液混合，进行催化反应，过滤，获得含有低聚木糖的处理液和滤渣，将滤渣与木聚糖酶溶液混合，进行酶解，获得含低聚木糖的酶解液。本发明采用稀酸结合酶水解法，可充分的将农林废弃物催化后的处理液和固体残渣中的木聚糖降解为低聚木糖，低聚木糖得率可达到70％。

技术领域

本发明属于生物质降解和转化技术领域，尤其涉及一种乳酸联合木聚糖酶水解制备低聚木糖的方法。

背景技术

我国每年生产的农林废弃物数量甚多，比如仅玉米芯就大约有1000万吨。其中多种农林废弃物含有大量木聚糖型半纤维素，如小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯等。玉米芯中含有大约35％的半纤维素、35％的纤维素和15％的木质素，其中半纤维素的主要组成为木聚糖，是生产低聚木糖的最佳原料之一。目前，常用低聚木糖的制备方法有酶解法、碱法、自水解法和酸法等。例如，Yoon等人(LWT-Food Science and Technology,2006,39(4):388-392)利用1.2IU/mL木聚糖酶水解玉米芯10～480min，可获得8.2％-18.3％的低聚木糖，但是产物色值高且纯度低；黄等人(食品与发酵工业，2004，(5))采用氢氧化钠提取玉米芯中的木聚糖再进行木聚糖酶解(800IU/g DM，40℃，6h)，可获得50％的低聚木糖，此过程工艺复杂、污染多，且玉米芯易与碱产生较重的色素，给低聚木糖生产后面的工序带来了很大的压力。Nabarlatz等人(IndustrialEngineering Chemistry Research,2004,43(15):4124-4131)在190℃条件下对玉米芯进行15min自水解，可获得58％的低聚木糖(聚合度≥2)，但是水热预处理反应温度和压力较高，对设备要求严格。据Zhang等人报道(Bioresource Technology,234(2017):343-349)，玉米芯经过20％(w/v)乙酸在140℃处理20min后，可获得45.9％的低聚木糖(聚合度2～6)，反应时间短且低聚木糖得率高，但是浓酸易对设备造成腐蚀且产物分离较困难。Xiao等人(Bioresource Technology,290(2019):121775)用2％(w/v)乳酸在170℃条件下预处理玉米秸秆40min最高可获得12.9％的低聚木糖(聚合度2～4)，但仍有大量木聚糖没能充分利用转化。

可见，现有技术制备低聚木糖的方法普遍存在原料木聚糖水解不充分，低聚木糖选择性低等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效、低聚木糖得率高的制备低聚木糖的方法，能够将农林废弃物中的木聚糖高效转化为低聚木糖，所制备的低聚木糖(木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖)的得率达70％。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种低聚木糖的制备方法，包括如下步骤：将农林废弃物与体积浓度为0-10％的乳酸溶液混合，进行催化反应，过滤，获得含有低聚木糖的处理液和滤渣；将滤渣与木聚糖酶溶液混合，进行酶解，获得含低聚木糖的酶解液。

优选的，所述农林废弃物包括玉米秸秆、小麦秸秆和玉米芯中的任意一种或几种。

优选的，所述农林废弃物与乳酸溶液的质量体积比为1g:5-20ml。

优选的，所述催化反应的温度为145-175℃，所述催化反应的时间为20-70min。

优选的，所述木聚糖酶的用量为200～1000U/g滤渣。

优选的，所述木聚糖酶为内切木聚糖酶。

优选的，所述木聚糖酶溶液与滤渣的体积质量比为1-10ml:20-200mg。

优选的，所述酶解的pH值为4.0-6.0。