[发明专利]一种用甜高粱发酵渣制备低聚木糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用甜高粱发酵渣制备低聚木糖的方法，属于生物化工技术领域。

背景技术

低聚木糖包括木二糖及木三糖，由2-10个D-木糖以β-1,4-木糖苷键结合而成，是一种重要的功能性低聚糖。低聚木糖对双歧杆菌增殖具有高选择性，等功能及耐酸、耐热性强等优势。低聚木糖能够抑制肠道中有害菌的生长，清除肠内毒素，可作为添加剂广泛应用于制药、食品、饲料等行业。

制备低聚木糖的主要原料是半纤维素。用于生产低聚木糖的原料主要包括木材(如杨木、桦木等)及农业废弃物(麦秆、玉米芯、甘蔗渣等)等。而对于用甜高粱发酵渣制备低聚木糖的研究却未见相关的报道。事实上，甜高粱是目前唯一集谷物、糖以及木质纤维原料为一体的作物，被认为是未来最有发展前景的一种能源作物。甜高粱具有光合效率高、耐盐碱、耐干旱等特性，非常适合在盐碱滩图、及干旱等边际性土地种植。以甜高粱杆茎为原料，采用固态发酵技术生产燃料乙醇后，残余的甜高粱发酵渣中存在丰富的半纤维素，可作为原料用于低聚木糖的生产。

目前，制备低聚木糖的主要方法包括：酸水解法(Mitsuish Y.:Agric.Biol.Chem,1988,52:921-27)；热水抽提法(JP62281890A2)；微波处理(JP1224384A2)；酶水解法(Kusakabe et al.preparation of crystalline xylooligosaccharides from xylan.Nippon Nogeikagaku Kaishi,1975,49:383-85)等。酶水解生产低聚木糖工艺中所用木聚糖酶可定向将原料中的半纤维素水解成低聚木糖，所得糖液中杂质少，可显著降低后续纯化成本；此外，采用酶水解工艺降解半纤维素，降解速度可控，操作简便，因此被广泛研究。

发明内容

本发明提供了一种利用甜高粱发酵渣制备低聚木糖的方法，采取的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种用甜高粱发酵渣制备低聚木糖的方法。该方法是以甜高粱发酵渣为原料，经过预处理并固液分离后，再将得到的固相水洗至中性后，用木聚糖酶糖化后固液分离，再通过超滤法获得低聚木糖糖液，再经活性炭吸附脱色及离子交换树脂纯化后，浓缩添加赋形剂后喷雾干燥。

所述方法的步骤如下：

1)原料的预处理：将甜高粱经过固态发酵生产燃料乙醇后残留的发酵渣转入蒸馏釜，利用碱液进行碱法预处理，处理完毕后进行固液分离，得到固相残渣；

2)糖化处理：将步骤1)所得固相残渣水洗至中性后加入木聚糖酶进行糖化处理，获得糖化水解液；

3)超滤处理：利用超滤膜分离步骤2)所得的糖化水解液，残留液回收进行二次酶解，收集透过液，获得低聚木糖糖液；

4)脱色纯化：利用活性炭对步骤3)所得的低聚木糖糖液进行脱色处理，再用离子交换树脂对脱色后的低聚木糖糖液进行纯化，获得低聚木糖纯化液；

5)浓缩干燥：真空浓缩步骤4)所得的低聚木糖纯化液，添加赋形剂后喷雾干燥，获得低聚木糖。

步骤1)所述碱液为NaOH溶液，碱法预处理条件为：碱液浓度为5％-13％，发酵渣：碱液＝1：3-7，蒸馏釜蒸汽通入压力为0.02-0.08MPa，温度为100-110℃，处理时间为20-50min。

所述碱法预处理条件为：碱液浓度为8％-11％，发酵渣：碱液＝1：4-6，蒸馏釜蒸汽通入压力为0.02-0.06MPa，温度为100-110℃，处理时间为30-40min。

步骤1)所述固液分离为抽滤、离心、沉降或压榨分离中的一种或几种。

步骤2)所述水洗是用自来水冲洗固相物；所述糖化条件为：木聚糖酶添加量为50-80U/g，木聚糖酶用50mM醋酸钠缓冲溶液溶解，固相物与水的质量比为1:5-9，pH4.5-5.5，糖化温度为45-55℃，处理时间为4-12h。

所述糖化条件为：木聚糖酶添加量为60-75U/g，木聚糖酶用50mM醋酸钠缓冲溶液溶解，固液比为1:5-8，pH4.8-5.0，糖化温度为50℃，处理时间为5-10h。

步骤3)所述超滤处理，使用分子截留量1000Da的聚砜中空纤维超滤膜，在25-35℃，小于150kPa的压力下，超滤分离出低聚木糖糖液。