[发明专利]半纤维素类原料的提取

说明书

发明领域

本发明涉及半纤维素凝胶的生产方法，所说的半纤维素凝胶具有各种工业用途，包括食品和医药工业，以及各种农业用途。

发明背景

植物组织由多个不同的组成部分组成，包括纤维素，半纤维素，β-葡聚糖，淀粉，蛋白质，酚酸，木质素，蜡类，角质素和木栓质。本发明特别涉及半纤维素的提取和加工。

术语“半纤维素”是本领域用来包含非纤维素类，非淀粉类植物多糖的术语。因此，该术语包括戊聚糖，果胶和树胶。一些半纤维素(包括阿拉伯糖基木聚糖和果胶)适合作为氧化胶凝化的底物(″胶凝半纤维素″)：这种半纤维素经常具有酚基取代基，该酚基可与某些氧化剂交联。

阿拉伯糖基木聚糖和果胶构成了两类重要的半纤维素。阿拉伯糖基木聚糖主要由戊糖阿拉伯糖和木糖组成，并由此经常分类为戊聚糖。然而，在很多情况下，存在有己糖和己糖醛酸的次要成分，并因此也可以将它们描述性地称为″异木聚糖(heteroxylans)″。阿拉伯糖基木聚糖分子由(1-4)-β-木糖吡喃糖基单元的主链组成，其上通过木糖残基的C2和C3原子连接有取代基。主要的取代基是单独的α-L-阿拉伯糖呋喃糖残基。单独的α-D-葡糖醛酸吡喃糖残基及其4-O-甲基酯也是常见的取代基。阿拉伯糖基木聚糖制品就木糖与阿拉伯糖的比方面来说(即取代的程度)是不均匀的，并且阿拉伯糖基在(1-4)-β-木聚糖主链上的取代形式上也是不均匀的。

酚酸(包括阿魏酸)和乙酰取代基间隔出现在阿拉伯糖基木聚糖链中。这些取代基的取代程度决定了阿拉伯糖基木聚糖的溶解性。这里将带有酚(如阿魏酸取代基)的阿拉伯糖基木聚糖制品称为″AXF″，而将带有乙酰取代基的命名为″AXA″。同样，此后将同时带有酚(如阿魏酸)和乙酰取代基的阿拉伯糖基木聚糖制品简称为″AXFA″。酚(如阿魏酸)取代基较少的阿拉伯糖基木聚糖制品命名为″AX″：当取代程度比氧化胶凝化所需要的程度低时，阿拉伯糖基木聚糖命名为″非胶凝阿拉伯糖基木聚糖″(因此，该术语包含AX和AXA)。

果胶构成了另一类半纤维素。除非另有说明，这里所说的术语″果胶″用来广义上定义富含半乳糖糖醛酸的半纤维素聚合物。很多(但不是全部)是细胞壁组分。术语″果胶″还用来广义上定义所谓″纯粹的果胶″，其特征是分子内连接有O-(α-D-半乳糖醛酸吡喃糖基)-(1-2)-L-鼠李吡喃糖基。果胶以其结构复杂性为基础可分成小类。一个极端″简单的果胶″，是指聚半乳糖醛酸(galacturonans)。另一个极端″复杂的果胶″例如鼠李聚半乳糖醛酸Ⅱ(rhamnogalacturonan Ⅱ)，其主链上含有至少10个不同的单糖组分或作为支链组分。中间复杂性的果胶(此后称作″中间复杂果胶″交替含有鼠李糖和半乳糖糖醛酸单元，而其它果胶在半乳糖糖醛酸上连接有葡糖醛酸支链。复杂和中间复杂的果胶由″光滑″区(基于直链均聚半乳糖醛酸)和″多毛状″区组成，其中″多毛状″相当于具有不同长度侧支链的鼠李聚半乳糖醛酸主链。某些果胶(例如，可从代表性植物藜科植物中获得的果胶，包括甜菜类(如糖用甜菜)，菠菜和饲料甜菜类)中，得自羧酸的包含酚基的取代基(通常是取代的肉桂酸)取代到了一定的程度。这种果胶可以经由其取代基被氧化交联，以生产各种溶液或凝胶。此可以由强力氧化剂来实现(如过硫酸盐-参见-J.-F.Thibault等，果胶化学和技术，Academic Press 1991,Chapter 7,pages 119-133)或过氧化物酶和过氧化氢的组合(参见Thibault等，ibidem)。FR2 545 101 Al中也描述了使用氧化剂(如过氧化氢)和酶(″过氧化物酶″)使甜菜果胶胶凝。这里将这种果胶称作″胶凝果胶″。

糖用甜菜果胶中特别富含阿拉伯聚糖。阿拉伯聚糖的具有α-(1-＞3)或α-(1-＞2)-连接的阿拉伯糖残基的主链上含有β-1,5-连接的阿拉伯糖，而阿拉伯糖半乳聚糖的主链中含有β-1,4-连接的半乳糖，其主链具有α-(1-＞3)或β-(1-＞2)连接的阿拉伯糖残基。在鼠李半乳聚糖部分的阿拉伯聚糖和阿拉伯糖半乳聚糖侧链中，阿魏基取代基连接到阿拉伯糖和/或半乳糖上，″阿魏酸″含量取决于提取方法而不同，但常常是约0.6％。

通过部分除去阿拉伯糖残基的方法获得的甜菜果胶可以显出改进的胶凝性能。因此，用温和酸处理和/或用α-阿拉伯糖呋喃糖酶处理的方法可改进果胶的胶凝性能(参见F.Guillon和J.-F.Thibault,ibidem)。此后将这种果胶称为″处理的果胶″。氧化胶凝化、胶凝半纤维素和半纤维素胶凝