CN114836584A - 一种氨基酸辅助生产低聚木糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，包括原料水解、固液分离、产品干燥制备步骤，其中在原料水解步骤中添加有酸性氨基酸。本发明通过添加酸性氨基酸辅助促进木聚糖水解，和无机酸相比，产生的聚糖不易过度降解，得率高且副产品木糖、糠醛少。本发明选择氨基酸酸作为木聚糖辅助性水解试剂可与低聚木糖不分离直接共同混合制备含氨基酸型低聚木糖的饲料添加剂。本发明生产工艺简单产品绿色，可用于多种木聚糖原料。
Description
技术领域
本发明属于农林生物质综合利用技术领域，涉及到低聚木糖制备技术，具体涉及一种氨基酸辅助生产低聚木糖的方法。
背景技术
低聚木糖作为一种非消化性寡糖，作为功能性食品或饲料添加剂，是一种“超强益生元”，在肠道内能通过益生有益菌而激活多种免疫细胞活性；在绿色动物养殖与保健、生态农业等产业高速发展的牵引和驱动下，源于农林生物质的低聚木糖产品发展前景广阔。目前，低聚木糖的主要生产方法为碱溶解木聚糖后采用内切型木聚糖酶水解，该方法废水多，污染大、工艺复杂；另可采用普通的强酸水解法制备低聚木糖，低聚木糖收率低副产品多，产品品质不高。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，具有低聚木糖得率高且副产品木糖、糠醛少等技术优势。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，原料水解、固液分离、产品干燥等步骤；在农林生物质原料或木聚糖原料水解制备富含低聚木糖的糖液步骤中添加有酸性氨基酸。
所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，所述氨基酸为谷氨酸和/或天冬氨酸。
所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，在水解制备中进行加热搅拌，搅拌速率为30～100rmp，温度为140～170℃，时间为0.15～2.0h。
所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，添加氨基酸的质量分数为1-5％。
所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，在机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入木聚糖原料和酸性谷氨酸溶液，密封后开启搅拌120rpm，并加热至150℃保温50min；反应结束后待反应体罐降至室温后，将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物和水解糖液，水解糖液即为制备的富含低聚木糖的糖液。
原料选自富含木聚糖的农林生物质原料或木聚糖原料。例如农林生物质、木质纤维原料，包括碱抽提木聚糖、秸秆、玉米芯，甘蔗渣等。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)本发明通过添加酸性氨基酸辅助促进木聚糖水解，和无机酸相比，产生的聚糖不易过度降解，得率高且副产品木糖、糠醛少。
2)本发明选择氨基酸酸作为木聚糖辅助性水解试剂可与低聚木糖不分离直接共同混合制备含氨基酸型低聚木糖的饲料添加剂。
3)本发明生产工艺简单产品绿色，可用于多种木聚糖原料(农林生物质、木质纤维原料，包括碱抽提木聚糖、秸秆、玉米芯，甘蔗渣等)。
附图说明
图1为实施例4中的产品分析图，图中，Xylose：木糖；X2：木二糖；X3：木三糖；X4：木四糖；X5：木五塘；X6：木六糖；GA：谷氨酸。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请做进一步的说明。
以下实施例采用高效阴离子交换色谱分析产品中的糖组分，色谱条件：美国赛默飞ICS5000型离子色谱，配置CarboPacTM PA200(3mm×250mm)色谱柱，PAD积分安培检测器，柱温30℃，进样体积10μL；以100mmol/L氢氧化钠与500mmol/L的醋酸钠为流动相进行二元梯度淋洗，流速0.3mL/min。
实施例1
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g粉碎玉米芯和0.75％(质量分数)的硫酸溶液5L，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至160℃保温25min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与玉米芯半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品(产品1)采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖(木糖(Xylose)、木二糖(X2)、木三糖(X3)、木四糖(X4)、木五糖(X5)、木六糖(X6))，共计81.2％，其中低聚木糖(木二糖至木六糖总量)共16.6％；此外，糠醛得率2.1％。
实施例2
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g粉碎玉米芯和纯水5L，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至180℃保温50min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与玉米芯半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖，共计35.9％，其中低聚木糖共24.8％；此外糠醛得率0.8％。
实施例3
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g粉碎玉米芯和2.5％(质量分数)的谷氨酸溶液5L，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至160℃保温45min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与玉米芯半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，其结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖，共计79.5％，其中低聚木糖共50.7％；此外糠醛得率0.4％。
实施例4
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g桦木木聚糖和5％(质量分数)的谷氨酸溶液5L，密封后开启搅拌(120rpm)，并加热至150℃保温50min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与桦木半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，其分析图谱如图1所示，结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖，共计85.1％，其中低聚木糖共53.4％；此外糠醛得率0.5％。
实施例5
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g桦木木聚糖和6％(质量分数)的天冬氨酸溶液5L，密封后开启搅拌(100rpm)，并加热至170℃保温25min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与桦木半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，其结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖，共计83.5％，其中低聚木糖共50.4％；此外糠醛得率0.8％。
实施例6
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g粉碎甘蔗渣和5％(质量分数)的谷氨酸溶液5L，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至110℃保温70min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与甘蔗渣半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，其结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖，共计38.1％，其中低聚木糖共24.5％；此外糠醛得率0.6％。
实施例7
在10L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入1000g粉碎甘蔗渣和5％(质量分数)的谷氨酸溶液5L，密封后开启搅拌(60rpm)，并加热至170℃保温40min；反应结束后待反应体罐降至室温后将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物与甘蔗渣半纤维素水解糖液。所获得的水解液样品(产品7)采用高效阴离子交换色谱分析其糖组分，结果如表1所示，其主要成分为木糖至木六糖共计82.1％，其中低聚木糖共51.3％；此外糠醛得率0.6％。
表1产品组分结果表
从表1结果看出，本发明通过添加酸性氨基酸辅助促进木聚糖水解，和无机酸相比，产生的聚糖不易过度降解，得率高且副产品木糖、糠醛少；此法具有技术普遍性可用于多种木聚糖原料(农林生物质、木质纤维原料，包括碱抽提木聚糖、秸秆、玉米芯，甘蔗渣等)；本发明中氨基酸的种类、用量、时间以及温度需严格控制。氨基酸浓度过低处理时间长能耗高；温度和时间过高过长产品容易发生过度降解产率下降；需合适条件与比例。
本发明选择氨基酸酸作为木聚糖辅助性水解试剂可与低聚木糖不分离直接共同混合制备含氨基酸型低聚木糖的饲料添加剂。
Claims (6)
1.一种氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，包括原料水解、固液分离、产品干燥步骤，其特征在于：在原料水解步骤中添加有酸性氨基酸。
2.根据权利要求1所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，其特征在于：所述氨基酸为谷氨酸和/或天冬氨酸。
3.根据权利要求1所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，其特征在于：在水解制备中进行加热搅拌，搅拌速率为30～100rmp，温度为140～170℃，时间为0.15～2.0h。
4.根据权利要求1所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，其特征在于：添加氨基酸的质量分数为1-5％。
5.根据权利要求1所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，其特征在于：在机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入原料和酸性谷氨酸溶液，密封后开启搅拌120rpm，并加热至150℃保温50min；反应结束后待反应体罐降至室温后，将反应后的固液混合物装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤以分离未被水解的固形物和水解糖液，水解糖液即为制备的富含低聚木糖的糖液。
6.根据权利要求1所述的氨基酸辅助生产低聚木糖的方法，其特征在于：原料选自富含木聚糖的农林生物质原料或木聚糖原料。
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