CN108949849A - 一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法 - Google Patents

一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，涉及植物成分提取技术领域。所述方法为：向甘蔗渣中加入5‑10％的KNO3，高温灭菌，冷却，接种黑曲霉，发酵，得发酵料；将发酵料与质量浓度为10‑15％的NaOH溶液按1:10‑15kg/L的质量体积比混合，水浴提取，离心，取上层液加入乙醇提取，离心，取沉淀加水溶解，得溶解液，向溶解液中加入木聚糖酶酶解，灭酶，离心，取上清液，得酶解液，将酶解液浓缩至原体积的1/3，加入0.2‑0.5％的活性炭吸附，过滤，滤液用超滤膜进行超滤后，浓缩至固形物含量为70‑80％，喷雾干燥，即得。本发明通过优化提取方法，解决了碱法提取存在提取时间长，对设备耐腐蚀要求高的问题，不但缩短了碱提取时间，达到保护设备效果，还提高了低聚木糖的产率。

Description

一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法
【技术领域】
本发明涉及植物成分提取技术领域，具体涉及一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法。
【背景技术】
低聚木糖在人体内难以消化，在肠道内残存率高，对双岐菌有高选择性繁殖效果，具有很大的经济效益。低聚木糖主要是以富含木聚糖的农业废料如玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳、麸皮等作物秸秆为原料制得。目前工业化生产一般采用碱法-酶、酸法-酶、蒸汽***法-酶联用，但是碱法提取存在时间长，对设备耐腐蚀要求高的问题，而酸法提取副反应多，不易控制反应程度，产品精制工艺繁琐。因此需进一步改进提取方法。
【发明内容】
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，该方法通过优化提取方法，解决了碱法提取存在提取时间长，对设备耐腐蚀要求高的问题，不但缩短了碱提取时间，达到保护设备效果，还提高了低聚木糖的产率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，包括以下步骤：
(1)向甘蔗渣中加入所述甘蔗渣重量5-10％的KNO3混匀，高温灭菌，冷却，接种所述甘蔗渣重量0.5-1.5％的黑曲霉，于25-30℃下发酵5-10天，得发酵料；
(2)将上述发酵料与质量浓度为10-15％的NaOH溶液按1:10-15kg/L的质量体积比混合，水浴提取30-60min，离心，取上层液备用；
(3)向上述上层液中加入所述上层液3-5体积倍的体积浓度为90-95％的乙醇，静置提取5-8h，离心，取沉淀备用；
(4)向上述沉淀中加入所述沉淀5-10重量倍的水进行溶解，得溶解液，向溶解液中加入所述溶解液重量0.5-1.5％的木聚糖酶，于50-60℃下水浴酶解4-6h，沸水灭酶活5-10min，离心，取上清液，得酶解液；
(5)将上述酶解液浓缩至原体积的1/3，并调整pH为5-6后，加入所述浓缩后酶解液重量0.2-0.5％的活性炭，搅拌吸附20-30min，过滤，滤液用超滤膜进行超滤后，浓缩至固形物含量为70-80％，喷雾干燥成粉末，即得所述低聚木糖。
进一步地，步骤(1)中，接种前先将物料pH调节为5-6。
进一步地，步骤(2)中，所述水浴提取温度为70-80℃。
进一步地，步骤(3)中，所述静置提取温度为1-5℃。
进一步地，步骤(4)中，所述水浴酶解是在30r/min转速下搅拌进行。
进一步地，步骤(5)中，所述于浓缩温度为50-60℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过优化提取方法，解决了碱法提取存在提取时间长，对设备耐腐蚀要求高的问题，不但缩短了碱提取时间，达到保护设备效果，还提高了低聚木糖的产率。其中，碱提取时间为30min时低聚木糖的产率为64.82-69.31％，碱提取时间为60min时低聚木糖的产率为69.88-71.19％。甘蔗渣中的纤维素在黑曲霉的作用下降解，木聚糖溶出细胞，能快速溶解在碱液中，缩短了碱提取时间。
【具体实施方式】
以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。
实施例1
本实施例一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，包括以下步骤：
(1)向甘蔗渣中加入所述甘蔗渣重量5％的KNO3混匀，高温灭菌，冷却，调节pH为5，接种所述甘蔗渣重量0.5％的黑曲霉，于25℃下发酵5天，得发酵料；
(2)将上述发酵料与质量浓度为10％的NaOH溶液按1:10kg/L的质量体积比混合，于70℃下水浴提取30min，离心，取上层液备用；
(3)向上述上层液中加入所述上层液3体积倍的体积浓度为90％的乙醇，1℃下静置提取5h，离心，取沉淀备用；
(4)向上述沉淀中加入所述沉淀5重量倍的水进行溶解，得溶解液，向溶解液中加入所述溶解液重量0.5％的木聚糖酶，于50℃下水浴酶解4h，所述水浴酶解是在30r/min转速下搅拌进行，沸水灭酶活5min，离心，取上清液，得酶解液；
(5)将上述酶解液浓缩至原体积的1/3，并调整pH为5后，加入所述浓缩后酶解液重量0.2％的活性炭，搅拌吸附20min，过滤，滤液用超滤膜进行超滤后，于50℃下浓缩至固形物含量为70％，喷雾干燥成粉末，即得所述低聚木糖。
实施例2
本实施例一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，包括以下步骤：
(1)向甘蔗渣中加入所述甘蔗渣重量10％的KNO3混匀，高温灭菌，冷却，调节pH为6，接种所述甘蔗渣重量1.5％的黑曲霉，于30℃下发酵10天，得发酵料；
(2)将上述发酵料与质量浓度为15％的NaOH溶液按1:15kg/L的质量体积比混合，于80℃下水浴提取60min，离心，取上层液备用；
(3)向上述上层液中加入所述上层液5体积倍的体积浓度为95％的乙醇，5℃下静置提取8h，离心，取沉淀备用；
(4)向上述沉淀中加入所述沉淀10重量倍的水进行溶解，得溶解液，向溶解液中加入所述溶解液重量1.5％的木聚糖酶，于60℃下水浴酶解6h，所述水浴酶解是在30r/min转速下搅拌进行，沸水灭酶活10min，离心，取上清液，得酶解液；
(5)将上述酶解液浓缩至原体积的1/3，并调整pH为6后，加入所述浓缩后酶解液重量0.5％的活性炭，搅拌吸附30min，过滤，滤液用超滤膜进行超滤后，于60℃下浓缩至固形物含量为80％，喷雾干燥成粉末，即得所述低聚木糖。
实施例3
本实施例一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，包括以下步骤：
(1)向甘蔗渣中加入所述甘蔗渣重量6％的KNO3混匀，高温灭菌，冷却，调节pH为5.8，接种所述甘蔗渣重量1％的黑曲霉，于28℃下发酵7天，得发酵料；
(2)将上述发酵料与质量浓度为12％的NaOH溶液按1:13kg/L的质量体积比混合，于75℃下水浴提取50min，离心，取上层液备用；
(3)向上述上层液中加入所述上层液4体积倍的体积浓度为94％的乙醇，3℃下静置提取7h，离心，取沉淀备用；
(4)向上述沉淀中加入所述沉淀7重量倍的水进行溶解，得溶解液，向溶解液中加入所述溶解液重量1％的木聚糖酶，于55℃下水浴酶解5h，所述水浴酶解是在30r/min转速下搅拌进行，沸水灭酶活9min，离心，取上清液，得酶解液；
(5)将上述酶解液浓缩至原体积的1/3，并调整pH为5.5后，加入所述浓缩后酶解液重量0.3％的活性炭，搅拌吸附25min，过滤，滤液用超滤膜进行超滤后，于55℃下浓缩至固形物含量为75％，喷雾干燥成粉末，即得所述低聚木糖。
对比实验：
组1、组2、组3分别用实施例1、实施例2、实施例3的方法制备低聚木糖；
对比组1：步骤(1)未用黑曲霉处理，其他步骤均与实施例3相同。
统计各组碱提取时间为30min、60min时低聚木糖的产率。结果为：
(1)碱提取时间为30min时组1、组2、组3中低聚木糖的产率分别为64.82％、65.12％、69.31％；对比组1中低聚木糖的产率为22.80％。
(2)碱提取时间为60min时组1、组2、组3中低聚木糖的产率分别为69.88％、70.18％、71.19％；对比组1中低聚木糖的产率为29.10％。
因此，本发明通过优化提取方法，解决了碱法提取存在提取时间长，对设备耐腐蚀要求高的问题，不但缩短了碱提取时间，达到保护设备效果，还提高了低聚木糖的产率。其中，碱提取时间为30min时低聚木糖的产率为64.82-69.31％，碱提取时间为60min时低聚木糖的产率为69.88-71.19％。甘蔗渣中的纤维素在黑曲霉的作用下降解，木聚糖溶出细胞，能快速溶解在碱液中，缩短了碱提取时间。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)向甘蔗渣中加入所述甘蔗渣重量5-10％的KNO3混匀，高温灭菌，冷却，接种所述甘蔗渣重量0.5-1.5％的黑曲霉，于25-30℃下发酵5-10天，得发酵料；
(2)将上述发酵料与质量浓度为10-15％的NaOH溶液按1:10-15kg/L的质量体积比混合，水浴提取30-60min，离心，取上层液备用；
(3)向上述上层液中加入所述上层液3-5体积倍的体积浓度为90-95％的乙醇，静置提取5-8h，离心，取沉淀备用；
(4)向上述沉淀中加入所述沉淀5-10重量倍的水进行溶解，得溶解液，向溶解液中加入所述溶解液重量0.5-1.5％的木聚糖酶，于50-60℃下水浴酶解4-6h，沸水灭酶活5-10min，离心，取上清液，得酶解液；
(5)将上述酶解液浓缩至原体积的1/3，并调整pH为5-6后，加入所述浓缩后酶解液重量0.2-0.5％的活性炭，搅拌吸附20-30min，过滤，滤液用超滤膜进行超滤后，浓缩至固形物含量为70-80％，喷雾干燥成粉末，即得所述低聚木糖。
2.根据权利要求1所述的一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，其特征在于：步骤(1)中，接种前先将物料pH调节为5-6。
3.根据权利要求1所述的一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述水浴提取温度为70-80℃。
4.根据权利要求1所述的一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述静置提取温度为1-5℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述水浴酶解是在30r/min转速下搅拌进行。
6.根据权利要求1所述的一种利用甘蔗渣制备低聚木糖的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述于浓缩温度为50-60℃。
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