[发明专利]一种基于白酒丢糟的微晶纤维素及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于白酒丢糟的微晶纤维素及其制备方法，属于废弃生物质资源再利用技术领域。本发明是以白酒丢糟为原料，先通过淀粉酶、碱性蛋白酶、脂肪酶、酸性木聚糖酶和漆酶脱除淀粉、蛋白质、脂肪、半纤维素和木质素制成粗纤维，而后再利用纤维素酶降解粗纤维制备成微晶纤维素得率在15%‑25%之间的药用或食用微晶纤维素。本发明工艺简单、成本低、对环境友好，具有显著的经济和社会效益。

技术领域：

本发明涉及一种微晶纤维素及其制备方法，特别是涉及一种基于白酒丢糟的微晶纤维素及其制备方法，属于废弃生物质资源再利用领域。

背景技术：

白酒丢糟是以高粱、小麦、玉米、谷物等为原料经过固态发酵、蒸馏提取酒精后的残留物。每产出52度500ml白酒则有400至500克干丢糟。白酒丢糟以干物质计约含有粗淀粉10 % -13 %、粗蛋白10 %-16 %、粗脂肪3.83 %- 8.04 %和粗纤维18.0 % -24.0 %。据不完全统计， 2012年全国白酒企业产生的酿酒副产物——丢糟（distillers grains, DG）产量约5000万t。目前，白酒丢糟除了直接用作家畜饲料外，还可用于生产有机肥、蛋白饲料、食用菌、燃料棒、活性炭、食醋、可发酵碳源等。但是，这些以丢糟为原料制备的产品附加值低，相关企业收益微薄，以至于重新出现了小型白酒企业对丢糟资源再度废弃的现象。因此，研究新的高值化转化利用途径是有效利用丢糟资源、避免工业废弃物污染所面临的重要课题。研究表明，丢糟中富含粗纤维，是一种亟待高值化转化生物质资源。

微晶纤维素(Microcrystalline Cellulose， MCC)是通过将纤维素经稀酸或酶水解达到极限聚合度的由 β-1，4 -糖苷键相连接而成的直链白色粉末状物质，它是一种新型功能性高分子化合物，粒径为20~80μm，聚合度（degree of polymerization，DP）在 15~375，不同原料和不同的制备工艺得到的MCC结晶度差异较大，结晶度比原来纤维素大，通常在0.68-0.80变动，已失去了纤维性，新形成的流动性极强。其结构如图1所示。

微晶纤维素目前主要应用于食品工业、日用化工和医药工业领域。在食品工业上的应用：微晶纤维素是一种功能性食用纤维，用作乳饮料的乳化稳定剂，添加到奶酪中使其更为柔软，还可应用于冰激凌，抑制冰晶，改善抗融性；在肉制品中可作为脂肪替代物，添加制得高膳食纤维面包，作为酱汁类产品的调味剂微晶纤维素作为重要的功能性食品基料，具有广阔的开发应用前景。在日用化工中应用：降低化妆品的油含量，延长药膏保质期。在医药工业的应用：利用它在水中强力搅拌下易于形成凝胶的特性，而用于制备膏状或悬浮状类药物；利用其成型作用， 而用于医药压片的赋形剂；另外，作为崩解剂：含有 MCC 的药片遇水后，内部会被水分快速充满，氢键被破坏随即断裂，原本难溶性药物因而被赋予了较强的溶解性能。

在微晶纤维素制备领域，传统方法是酸水解法，新型的方法是酶解法以及近临界水法。传统的MCC制备方法是利用无机酸作为催化剂，水解纤维而得到。在《现代食品科技》杂志上一篇题为“白酒丢糟制备微晶纤维素工艺优化及结构特性”介绍了以白酒丢糟为原料采用稀盐酸水解法制备一种微晶纤维素。但是，使用强酸作为催化剂，对设备腐蚀严重。此外，含酸废液的排放对周围环境造成污染，增加环境负荷。在环境日益恶化的今天，用强酸作催化剂水解天然纤维素制备MCC产品，已不符合时代发展的要求。近年来，科技工作者发展了一些环境友好的洁净技术如近临界水法或酶法制备出了合格的MCC，并且获得了很好的环境效益。中国专利（CN 103749954 A）“一种制备微晶纤维素的方法”利用淀粉酶和纤维素酶得到聚合度(DP)为137的马铃薯渣微晶纤维素；中国专利（CN 103102419 A）“一种利用纤维素酶水解毛竹纤维制备纳米微晶纤维素的方法”利用纤维素酶得到了长度为228-310nm，宽度为20-25nm的纳米尺度的微晶纤维素。截止到目前，还未见到以白酒丢糟作为纤维素来源物应用多酶复合法制备微晶纤维素的相关工艺技术。