CN1266633A - 酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种酶法制备可作功能性食品及食品添加剂的低聚木糖的方法,它包括以下步骤:用玉米芯、玉米秸杆、稻草等作为原料经筛选、干燥、粉碎、过筛制得原料,上述原料用水浸湿、脱水,用碱在室温及高温时搅拌浸提,收集滤液,用酸中和至微酸性,得半纤维素溶液中加入酶粉或酶制剂,酶的水解液再经脱色、离子交换、浓缩后得低聚二木糖为主的混合物或其结晶,功能性低聚木糖在食品、饲料、保健以及植物保护方面都有广阔的应用前景。

Description

酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺

本发明涉及一种功能性低聚糖的制备方法，具体讲是酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺。

低聚糖又称寡糖，是由2-10个单糖分子脱水缩合而成，由于构成糖分子和结合方式不同而有种种名称，其理化性质和生理功能也各有不同。所谓功能性低聚糖是指对人、动植物具有特殊生理作用的低聚糖，甜度一般只有蔗糖的30％-50％左右，因其难消化性、低卡值，用它作为甜味剂不易引起血糖、胰岛素升高，也不会导致肥胖，有些低聚糖因难被人体消化吸收，故可通过小肠直入大肠，而起到膳食纤维的作用，并且它只能为双歧乳杆菌利用而不能为肠道腐败细菌所利用，因而具有整肠作用(这类低聚糖包括异麦芽糖、低聚木糖、低聚果糖等等)。一些由植物或霉菌细胞壁多糖分解得到的低聚糖具有植物生长调节作用和诱导植物产生抗生物质的作用，其中有低聚木糖、低聚β-葡聚糖等。低聚糖的特殊功能已引起学术界的重视，随着各种酶的发现和分离技术的进步，国际上对于低聚糖的研究有了飞跃的发展，应用范围不断开拓，以高科技为背景的新功能性低聚糖的开发应用已成为生物技术领域研究的新热点。

然而当前最受人注意的还是低聚木糖的双歧因子作用。众所周知，双歧乳杆菌是一种人体肠道正常菌，婴儿出生三四日即出现双歧杆菌，并且占绝对优势。随着年龄增大双歧杆菌逐渐减少，而产气荚膜梭杆菌、大肠杆菌等腐败细菌大量增加。到了老年，肠道充斥腐败细菌，双歧杆菌几乎消失。腐败细菌在肠道中分解食物成分，产生氨气、胺类、硫化氢、粪臭素、吲哚、酚类以及亚硝胺等有毒变异源，人体长期吸收这些毒素，会促进衰老，诱发癌症，引起动脉硬化、肝脏障碍等疾病。而双歧杆菌则对保卫人体健康起着重要的作用：①抑制肠道有害微生物之繁殖，分解碳水化合物产生有机酸，维持肠道菌群平衡，促进肠道蠕动，有利于防止便秘：②不腐败蛋白质，不生成有害物质，促进蛋白质消化吸收；③合成B族维生素，并促进对某些无机盐利用；④产生某些物质可增强提高机体的免疫力；⑤分解致癌物质，预防和抑制肿瘤的发生，还可防止体内胆固醇的积蓄。

本发明的目的在于提供一种可作功能性食品及食品添加剂的低聚木糖的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

一种酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺，它包括以下步骤：

a.将玉米芯、秸杆、甘蔗渣、麦秸粉、稻草等进行干燥、粉碎、过筛制得原料；

b.上述原料用清水浸湿、脱水，再用碱室温下搅拌浸提15～30小时，70～90℃时搅拌浸提1～3小时，去除固形物，收集滤液，并用酸缓冲液中和至微酸性，得到半纤维素溶液；

c.在上述半纤维素溶液中加入酶粉或纯化后的酶制剂水解半纤维素，酶的水解液再经脱色、离子交换、浓缩等过程得低聚木二糖为主的混合物。

上述生产工艺也可用如图1所示的流程表示：

用玉米芯、玉米秸杆、稻草等作为原料经筛选、干燥、粉碎、过筛制得原料，上述原料用水浸湿、脱水，用碱在室温及高温下搅拌浸提，去除固形物，收集滤液，用酸中和至微酸性，得半纤维素溶液，在制得的溶液中加入酶粉或酶制剂水解半纤维素，酶的水解液再经脱色、离子交换、浓缩后得低聚二木糖为主的混合物。

在健康人体消化道中的细菌有100多种，其数量达1000亿以上。其中双歧杆菌在肠道中占有优势，检查排便中双歧杆菌多少，便可判断人体健康如何。长寿老人肠道中菌群结构接近青年人，这已为国内外学者所证实。因此若能调整肠道菌群结构，使双歧杆菌处于优势，无疑对人的健康和抗衰老是有益的，食用双歧因子是一种有力的辅助手段，低聚木糖已证明具有良好的双歧因子功能。目前，国内还未检索到低聚木糖的同类产品的专利。本发明中的酶制剂由黑曲酶生产，生产原料为可食用的农业有机废料，对人体安全无毒，所生产的功能性低聚木糖可在食品、饲料，保健以及植物保护方面都有广阔的前景。

实施例

以下结合图2给出的具体的工艺过程详细说明。

原料加工：用以生产功能性低聚木糖的原料主要是来自农业有机废料，如玉米芯、玉米秸杆、甘蔗渣、麦秸粉、麸皮、稻草、花生壳、高梁秸秆等，这些原料都富含半纤维素，而且对人体无毒，由它们制得功能性低聚木糖安全可靠。玉米芯、秸杆等原料首先应筛选去除霉变成份，并干燥保存，再经分级粉碎后，过360目筛备用。

半纤维素的制备：将上述原料用清水充分浸湿，溶胀后离心去除水分，再以10∶1(V/W)的固液比，加入碱，碱浓度控制得3～10％，室温下及高温时浸提，即室温下，搅拌浸提15～30小时，温度70～90℃时，搅拌浸提1～3小时，之后离心去除固形物，收集滤液，并用磷酸缓冲液中和至微酸性。

酶制剂的制备：所述的酶制剂主要是木聚糖酶(EC3.2.1.8)，它可以由微生物分别通过固态或液态发酵方法来生产制得，经过发酵产生的木聚糖酶可以制备成部分纯化的酶制剂如硫酸铵酶粉、乙醇沉淀酶粉、内酮酶粉或经sephadexG-100和DEAC-sephadex-A50纯化后的纯酶等。这些酶制剂都可以用于生产功能性低聚木糖。

酶解反应：中和后的滤液为以半纤维素为主的溶液。上述酶粉或纯化后的酶制剂加入酶按1∶0.2～0.7(g/Iu)水解半纤维素，酶解反应条件为：温度35～55℃，PH4～7，反应时间控制在2小时内，以产物聚合度为依据，此时产物聚合度为2～10，反应完毕后升温至100℃，使酶活丧失。

低聚木糖的制备：所述的酶的水解液再经脱色，离子交换、浓缩等即可得低聚木糖为主的混合物，其中含少量单糖；经浓缩后的低聚木糖在低温＜8℃下结晶，得低聚木糖结晶。后者为低聚木糖的精制产品。

分组实验数据：

实验号 碱提温度℃ 碱提时间h                                    酶解温度℃  酶解时间h  反应PH
		1      70        1.52      90        2.03      80        1.0	40          2       4.055          6       7.035          4       5.5

产品的分析鉴定：本发明所制得功能性低聚木糖可以经HPLC以乙晴和水按一定比例作为流动相检测，结果产品以木二糖为主；也可用TLC法，以硅胶G-250为载体，以正丁醇∶吡啶∶水＝6∶4∶3展层，再用苯胺、二苯胺显色，也可分析产品组分。这两种方法快速方便。

另外，将收集原料经碱处理后的固型物，与一绿醋酸反应可制备CMC。

Claims (5)

1.一种酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺，它包括以下步骤：

a.将玉米芯、秸杆、甘蔗渣、麦秸粉、稻草等进行干燥、粉碎、过筛制得原料；

b.上述原料用清水浸湿、脱水，在室温下再用碱搅拌浸提15～30小时，70～90℃时搅拌浸提1～3小时，去除固形物，收集滤液，并用酸缓冲液中和至微酸性，得到半纤维素溶液；

c.在上述半纤维素溶液中加入酶粉或纯化后的酶制剂水解半纤维素，酶的水解液再经脱色、离子交换、浓缩等过程得低聚木二糖为主的混合物。

2.根据权利要求1所述的酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺，其特征在于：玉米芯、秸杆等原料首先应筛选去除霉变成份，并干燥保存，用清水充分浸湿，溶胀后离心去除水分，再以10∶1(V/W)的固液比，加入碱，碱浓度控制在3～10％，室温下及高温时浸提，之后，离心去除固形物，收集滤液，并用磷酸缓冲液中和。

3.根据权利要求1所述的酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺，其特征在于：所述的酶制剂主要是木聚糖酶(EC3.2.1.8)，它可以由微生物分别通过固态或液态发酵方法制得，经过发酵产生的木聚糖酶可以制备成部分纯化的酶制剂或经sephadex G-100和DEAE-sephadex-A50纯化后的纯酶。

4.根据权利要求1或3所述的酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺，其特征在于：上述酶粉或纯化后的酶制剂加入酶按1∶0.2～0.7(g/Iu)水解半纤维素，酶解反应条件为：温度35～55℃，PH4～7，反应时间控制在2小时内，以产物聚合度为依据，此时产物聚合度为2～10，反应完毕后升温至100℃，使酶活丧失。

5.根据权利要求4所述的酶法制备功能性低聚木糖的生产工艺，其特征在于：所述的酶的水解液再经脱色、离子交换、浓缩等即可得低聚木糖为主的混合物，其中含少量单糖，经浓缩后的低聚木糖在低温＜8℃下结晶，得低聚木糖结晶。

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