[发明专利]一种高产率低聚木糖的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高产率低聚木糖的生产方法，属于化工、食品技术领域。

背景技术

半纤维素是植物纤维原料中的一类碳水化合物，它是地球上最丰富、最廉价 的可再生资源之一，仅次于纤维素。目前，将半纤维素降解为低聚木糖的水解方 法主要分为酶法水解、酸法水解、自水解、化学酶解四种，其中酶法水解凭借着 其温和的反应条件及低污染性，成为了制备低聚木糖的主流方法。然而，目前单 一酶法或酸法水解生产低聚木糖的产率普遍不高，主要原因有：酶失活、酶量不 足等；底物中部分木聚糖与木质素连接紧密无法进行酶解等；反应过程中酶与糖 结合位点不足、反应动能不足等。而针对酶法和酸法水解，酶法有着较温和的条 件却动力及强度不足，酸法有着较强的反应强度却无断键专一性。因而，若能找 到一种将酶解、酸解有机结合且达到较高低聚木糖产率的方法，将对工业产量有 着实质的意义。中国农业大学公开了“低聚木糖的制备方法”(申请号01131171.1)， 以各类玉米芯为原料，经过碱金属氢氧化物预处理后在弱酸性催化剂作用下进行 直接热解，随后使用酶法进行低聚木糖的制备，最后精制得到了高纯度低聚木糖 产品，但该发明产率较低，相对经济效益较低。

发明内容

本发明提供了一种高产率低聚木糖的生产方法，采用酶法和酸法相结合的方 法使得低聚木糖得率显著提升，同时所用酸性不强，不会破坏酶解环境，从而可 直接再次进行酶解处理，以持续提高产率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

原料准备：玉米秸秆风干后使用高速碾磨机进行粉碎，至粒径2mm以下； 原料处理：将上述玉米秸秆粉放入耐热容器中，使用沸水浸泡1-3h，固液分离 取滤渣，再次使用75-95％乙醇浸泡1-3h，以除去玉米秸秆原料中水溶性及脂溶 性杂质，将处理后混合物固液分离后取滤渣，在40-80℃下干燥至固形物含量大 于90％；木聚糖制备：将上述处理后玉米秸秆，使用8-15％(w/v)NaOH溶液，以 1:5-10(w/v)为固液比，于90-160℃下处理0.5-2h，固液分离后取滤液即为木聚糖 提取液；使用浓HCl调节pH至5-7后，浓缩，加入乙醇使体系的乙醇浓度为50- 75％(v/v)，静置1-3h后固液分离后取滤渣，40-80℃干燥，即得固体木聚糖； 酶水解：将上述木聚糖固体以1.5-2.5％(w/v)底物浓度溶解于去离子水中，按底物 重量加入1％(w/w)的商业木聚糖酶制剂，酶解温度45-50℃，搅拌条件下酶解4- 24h；酸处理：上述酶解液后不经固液分离直接作为酸处理底物，使用0.7-1％(v/v) 醋酸于150-160℃下反应60-120min；二次酶水解：与首次酶解条件保持一致， 反应时间为1-4h；纯化：将产物pH调节至4.0，使用4％(w/v)活性炭吸附，然后 依次采用1倍体积的15％、30％、60％乙醇进行洗脱，并减压浓缩，得到低聚木 糖液，冻干后即得低聚木糖产品。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明方法可显著提高低聚木糖产率，且产物的平均分子量更低、更偏向于 低聚；

2.对木聚糖原料结构的打断更为彻底，即催化水解上限更高，从而对工艺的提 升给予了更大的空间；

3.本发明在预处理阶段及酸解阶段均会对产品色值有降低的作用，对后续精制 较为有利；

4.所用酸性不强，不会破坏酶解环境，可直接再次进行酶解处理，以持续提高 产率；

5.利用农业废弃物玉米秸秆作为生产原料，且不细致要求具体秸秆部位，可将 农废秸秆直接粉碎风干后进行下一步处理，具有良好的经济效益和生态意义。

具体实施方式

本发明所使用酶为内切木聚糖酶；低聚木糖(木二糖～木六糖)含量通过高 效液相色谱(HPLC)测得；低聚木糖产率是以原料木聚糖中半纤维素含量为基准计 算所得。

下面通过实施例对本发明做进一步说明，但不对其内容进行限定。

实施例1