[发明专利]利用生物质原料制备低聚木糖的方法及其在制备饲料添加剂中的应用

说明书

本发明公开了一种利用生物质原料制备低聚木糖的方法及其在制备饲料添加剂中的应用，其制备方法包括：将含木质纤维素的生物质原料除杂粉碎后，加水混匀并加入到高压反应釜中，在170‑220℃和均质搅拌的条件下亚临界水热水解反应，反应结束后迅速降温至常温，固液分离后收集水解混合液，最后经后处理，即可。本发明通过一步亚临界水热水解反应即可完成低聚木糖的制备，通过协同优化生物质原料粉碎后的粒径和亚临界水热水解反应条件，既能显著提高低聚木糖的产率，还能有效降低副产物的生成；制备的低聚木糖中富含多糖活性成分，可有效促进动物对饲料的利用；制备过程避免了麦芽糊精、玉米淀粉和β‑环糊精等辅料的使用，可显著降低生产成本。

技术领域

本发明属于低聚木糖制备技术领域，更具体地，涉及一种利用生物质原料制备低聚木糖的方法及其在制备饲料添加剂中的应用。

背景技术

低聚木糖又称木寡糖(Xylooligosaccharide，XOS)，由2-7个木糖单元，以β-1，4糖苷键连接而成的低聚糖混合物(GB/T 23747-2009)。作为一种超级益生元，低聚木糖具有热量低、稳定性好、抑制肠道炎症因子等功效，其增殖双歧杆菌和乳酸菌等肠道益生菌的效果是低聚果糖、低聚异麦芽糖等益生元的10-20倍，是一种重要的功能性食品和饲料添加剂。

当前，饲料级低聚木糖的主要制备方法包括粉碎、理化预处理、酸碱中和、酶解、脱盐、脱色和浓缩等流程，存在工艺复杂、生产周期长、能耗高和试剂用量大等问题，并且获得的低聚木糖仍需添加大量麦芽糊精、玉米淀粉和β-环糊精等辅料配伍才能进一步制成饲料添加剂。

此外，现有技术中，饲料级低聚木糖的制备原料主要为玉米芯，部分地区存在以秸秆、树枝等农林废弃物和稻壳、甘蔗渣等农业加工废弃物为原料制备饲料级低聚木糖的企业，尚无以芦苇和南荻生物质制备饲料级低聚木糖的报道。

芦苇(Phragmites australias Trin.)隶属于禾本科芦苇属，为多年生挺水C3植物，广泛分布于全球各地；南荻(Miscanthus lutarioriparius) 隶属于禾本科荻属，为多年生湿生C4植物。

芦苇中木质纤维素(包括纤维素、半纤维素和木质素)的含量高达70wt％以上，而南荻中木质纤维素的含量更是高达90wt％左右；且两者所含的生物质灰分极少，纤维加工品质优秀，一直是长江中下游地区的传统造纸原料。中国洞庭湖区洲滩湿地有着近130万亩的芦苇和南荻的混生群落，但随着传统造纸产业的全面退出，寻找能替代造纸产业的绿色、新型、高值化利用的洞庭湖芦苇、南荻生物质产业，已成为目前急待解决的重大生态经济问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种利用生物质原料制备低聚木糖的方法及其在饲料添加剂中的应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用生物质原料制备低聚木糖的方法，包括：

将含木质纤维素的生物质原料除杂粉碎后，加水混匀并加入到高压反应釜中，在170-220℃和均质搅拌的条件下亚临界水热水解反应，反应结束后迅速降温至常温，固液分离后收集水解混合液，最后经后处理，即可。

在上述技术方案中，所述生物质原料经粉碎后的粒径为5-100目。

具体地，在上述技术方案中，如若粉碎后的粒径大于5目，将显著影响生物质中木聚糖组分在亚临界水热反应过程中的自水解反应效果，严重降低生物质中木聚糖组分的提取效果；如若粉碎后的粒径大于100目，将导致生物质中木聚糖组分在亚临界水热反应过程中的过渡水解，从而形成大量单糖和降解副产物(甲酸、乙酸、糠醛和5-HMF 等)，不仅会显著降低产品干粉中低聚木糖的浓度，甚至造成无法制粉。

在上述技术方案中，所述均质搅拌的搅拌转速为大于200rpm。