[发明专利]一种高纯度水不溶性木聚糖的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯度水不溶性木聚糖的制备方法，该方法首先利用禾本科植物的茎叶制备木聚糖浸提碱液，再经过脱碱处理得到含木质素的木聚糖悬浊液，然后加热干燥，制成复水缓慢的木聚糖干凝胶，利用木聚糖干凝胶复水溶胀过程缓慢而碱解聚了的木质素水溶解迅速这一性质差异，将木聚糖干凝胶经粉碎后置于流动的纯净水中漂洗，实现木聚糖凝胶在充分溶胀破碎之前，把其中包埋的木质素充分除净，得到高纯度水不溶性木聚糖。本发明的制备方法不使用有机溶剂，有效降低了生产成本，而且很容易获得高纯度的木聚糖产品，还可回收高纯度的木质素产品，具有良好的经济性、可行性与生产安全性。

技术领域

本发明属于食品科学领域，具体是一种高纯度水不溶性木聚糖的制备方法。

背景技术

木聚糖是禾本科植物细胞壁半纤维素的主成分，约占细胞壁干重的1/3，是几十至几百个木糖分子以β-(1→4)连接构成主链的聚糖类。木聚糖主链糖基的2,3C通常还链接有不同的糖基及非糖类取代基支链的非均一聚糖。木聚糖是自然界唯一的五碳糖聚合物，其独有的性能在食品、化工等领域具有不可替代的应用价值。

植物细胞壁中的木聚糖是高度乙酰化的，并通过酯键与木质素结合而成为植物细胞壁坚固的支撑材料。用碱水解去除乙酰基，破坏与木质素连接的酯键，木聚糖就会从植物细胞壁中游离出来并进入溶液中。与此同时，碱也会催化植物细胞壁的不溶性木质素高聚物解聚，生成水溶性低分子量木质素。因此，用碱液提取木聚糖的过程，就是用碱液溶解出植物原料中的木聚糖，解聚大分子木质素，再从碱液中将木聚糖、可溶性低聚合度木质素进行分离，并分别回收的过程。溶入碱液的低聚合度木质素能溶于乙醇，而木聚糖则不溶于乙醇，利用这一化学性质的差异，乙醇沉淀法便成为最常用的木聚糖-木质素分离方法。不过，乙醇沉淀法分离木聚糖工艺不仅溶剂耗费成本很高，很难应用于木聚糖大规模工业化生产。

木聚糖的溶解性决定于支链取代基的数量，取代基数量越多，即取代度越高水溶性越好。木聚糖支链取代度与植物来源，植物器官的部位有关。禾本作物籽粒部位（如麦麸，米糠，玉米皮）木聚糖的支链取代度较高，以水溶性为主，但秸秆木聚糖的支链取代度较低，所以大部分难溶于水，但能分散水于中成较为稳定的悬浊液。不溶性木聚糖的特性具有水溶性木聚糖不可替代的应用价值，但实现经济地制备出纯净的不溶性木聚糖却也非易事。

木聚糖悬浊液可以通过膜过滤或者离心分离的方法与木质素溶液相分离。本申请人已在申请号为201810446453.5的专利申请文件中公开了一种水不溶性木聚糖的制备方法：以碱液提取出植物细胞壁中的木聚糖，超滤脱除大部分碱液，木聚糖沉淀析出，用极稀碱水多次置换超滤除去木质素，再采用离心或微滤膜置换洗涤，获得纯度含量可达85% -90%的木聚糖。全程未使用酒精，产物只有水不溶性木聚糖，木质素等可溶性杂质被完全除去。但是，置换超滤、置换微滤的分离纯化效率本来就不高，木聚糖凝胶粒子还会聚集在滤膜表面，形成致密的凝胶滤层而严重影响膜的过滤效率。采用膜过滤法除净木质素获得纯净木聚糖的方法成本高，难以实现木聚糖的大规模工业化生产。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高纯度水不溶性木聚糖的制备方法，该方法不使用有机溶剂，极大节约了有机溶剂的使用成本，也有效回避了大量使用有机溶剂带来的易燃易爆风险，而且很容易获得高纯度的木聚糖产品，还可回收高纯度的木质素产品，具有良好的经济性、可行性与生产安全性。

一种高纯度水不溶性木聚糖的制备方法，包括以下步骤：

（1）将无霉变的禾本科植物的茎、叶，经清洗干净并脱水后，加入5-15倍体积、质量浓度为3-20%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，在60-90℃条件下浸提2.5-3.5h，进行固液分离，残渣再次加入5-15倍体积、质量浓度为3-20%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，在60-90℃条件下再浸提2.5-3.5h，直至原料中的木质素高聚物解聚、木聚糖充分脱乙酰基溶解入碱液中，浸提结束，然后进行固液分离，回收并合并两次浸提的液相部分，澄清得到木聚糖浸提碱液。