具有支化寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖制造技术

本发明专利技术涉及包含具有支化寡糖的低分子量‑阿拉伯木聚糖(LMW‑AX)的组合物，优选地至少一种支化寡糖位于LMW‑AX骨架的还原端处或还原端附近。本发明专利技术还涉及其生产和用途。本发明专利技术进一步涉及包含具有寡糖的低分子量‑阿拉伯木聚糖(LMW‑AX)的组合物，其中Araf单元的一部分已被除去以提高寡糖的收率。

Low molecular weight Arabia xylan with branched oligosaccharides

The present invention relates to a composition consisting of a low molecular weight Arabia xylan (LMW AX) with a branched oligosaccharide, preferably at least one branched oligosaccharide located near the reduction end or the reducing end of the LMW AX skeleton. The invention also relates to its production and use. The invention further relates to a composition containing the low molecular weight of oligosaccharides, Arabia xylan (LMW AX), in which part of the Araf unit has been removed to improve the yield of oligosaccharides.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有支化寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖专利
本专利技术涉及从谷物来源获得的低分子量阿拉伯木聚糖。低分子量阿拉伯木聚糖(LMW-AX)是由阿拉伯木聚糖通过用阿拉伯木聚糖特异性内切木聚糖酶水解来获得的。低分子量阿拉伯木聚糖含有用至少一个阿拉伯糖单元或木糖单元支化的寡糖。具有支化寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖作为饲料、食品、饮料、个人护理成分或作为营养补充剂是特别有用的。此外，本专利技术还涉及一种工艺，其中从基于谷物的乙醇工艺中分离的纤维可以用作起始底物。此外，本专利技术还描述了如何可以将与乙醇工艺有关的生产的具有支化寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖返回至工艺流以制备新的饲料产品。此外，本专利技术还涉及如何可以以高纯度获得高分子量阿拉伯木聚糖。并且本专利技术还涉及如何可以获得纤维素的不溶性纤维和阿拉伯木聚糖。此外，本专利技术涉及如何可以从谷物来源获得具有寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖。寡糖是由阿拉伯木聚糖通过含有阿拉伯呋喃糖苷酶和木聚糖酶的酶混合物来获得的。含有寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖制品作为饲料、食品、饮料、个人护理成分或作为营养补充剂是特别有用的。此外，本专利技术还涉及一种工艺，其中从基于谷物的乙醇工艺中分离的纤维可以用作起始底物。此外，本专利技术还描述了如何可以将与乙醇工艺有关的生产的具有寡糖的低分子量阿拉伯木聚糖返回至工艺流以制备新的饲料产品。技术背景木聚糖半纤维素是在纤维素之后的植物界中第二最丰富的生物聚合物。在高等植物中的所有木聚糖的共同特征是它们的β-(1→4)-连接的D-吡喃木糖基(Xylp)残基的骨架。包含不同于木糖的其它糖的木聚糖被称为杂木聚糖(heteroxylan)，并且可以分为在双子叶植物的次生细胞壁中发现的葡糖醛酸木聚糖(GX)，或在谷物的初生细胞壁中发现的阿拉伯木聚糖(AX)。在谷物中的AX含量和组成随着植物来源、栽培品种以及组织而变化。大部分AX在糠组织(brantissue)(外果皮和内果皮、种皮、珠心表皮和相关的糊粉层)中被发现，大多数糠组织是不溶于水的。取决于来源，AX可以在骨架上具有作为支链附接的不同的取代基。最常见的结构元素是，I)未被取代的Xylp单元(uXyl)，II)被连接至Xylp单元的α-(1→2)-连接的L-阿拉伯呋喃糖基(Araf)(mXyl2)，III)被连接至Xylp单元的α-(1→3)-连接的Araf(mXyl3)，以及IV)被连接至Xylp单元的双α-(1→2)和α-(1→3)-连接的Araf(dXyl)。在玉米AX的情况下，骨架也可以被(1→2)或(1→3)连接的Xylp取代到骨架或取代到Araf取代基。另外，玉米AX中可以存在半乳糖和葡萄糖醛酸。羟基肉桂酸衍生物，主要是阿魏酸(FA)，可以被酯连接至天然AX中的少量Araf取代基上的O-5位。两种主要的寡糖组：木寡糖(xylo-oligosaccharide)(XOS)和阿拉伯木寡糖(arabinoxylo-oligosaccharide)(AXOS)可以衍生自AX的水解。XOS是木糖线型低聚物，其通过β-(1→4)键连接，具有分子通式C5nH8n+2O4n+1，其中n是2-10的木糖单元的数目。XOS从AX的非支化区域获得，而AXOS从支化区域获得并且具有木糖骨架，木糖骨架具有作为侧链被附接到木糖单元之一的至少一个Araf基团。取决于多少个Araf基团被附接、附接至哪个残基以及化学键类型(1→2)和/或(1→3)，支化AXOS的许多不同的组合是可能的。根据谷物来源，其他支化寡糖是可想到的。例如在玉米AX的情况下，具有至骨架的(1→3)-连接的Xylp的支化寡糖是可能的。AXOS可以通过它们的取代(支化)度来区分，取代(支化)度通常被定义为阿拉伯糖单元和木糖单元之间的比率(A/X)。对于使用LMW-AX尤其是那些含有大部分寡糖作为新兴的益生元的制剂存在商业兴趣，益生元被定义为“导致GI微生物群的组成和/或活性的特异性变化、从而对宿主健康赋予益处的选择性地发酵的成分”。AXOS和XOS益生元性质的相当多的证据现在是可获得的。AXOS和XOS被排泄物微生物群(faecalmicrobiota)所发酵，产生促进健康的短链脂肪酸乙酸酯/盐、乳酸酯/盐、丙酸酯/盐和丁酸酯/盐。由水解的AX获得的寡糖的益生元作用与骨架的分子量和取代度(与A/X有关)相关联。较复杂的取代模式通常导致较慢的发酵和较少的气体产生。与在近端结肠中快速发酵的XOS相比，支化寡糖作为更有选择性和更持久的益生元可能是潜在地有效的。用阿拉伯糖支化的AXOS对某些双歧杆菌(bifidobacteria)群组是有选择性的，双歧杆菌群组被认为是有益的细菌的最重要的群组之一，这是由于双歧杆菌群组刺激免疫系统发育、产生维生素、抑制病原体、减少血液中的氨和胆固醇以及有助于在抗生素治疗之后恢复健康消化道的能力。在双歧杆菌中利用支化多糖和支化寡糖的能力是菌株依赖性的，这意味着菌株可以基于它们的碳水化合物偏好(carbohydratepreference)来分组。这意味着支化寡糖首先被双歧杆菌或其他有益的细菌利用，该双歧杆菌或其他有益的细菌能够从骨架中除去侧分支或利用较小的支化寡糖。剩余的较长木糖骨架然后可以在结肠的更远端部分中被进一步代谢，延长益生元作用。由于支化寡糖与非支化或较少支化的多糖和寡糖相比具有良好的持水能力，因此支化寡糖也可以在食品、饲料、饮料或个人护理应用中找到技术应用。特别是从其中大量蛋白质连接至AX骨架的玉米衍生而来的支化寡糖，将适合作为不同应用中的膨胀剂(bulkingagent)、稳定剂或乳化剂。具有寡糖的LMW-AX主要产自不同的谷物糠，但也产自谷物乙醇发酵后获得的残余物。从经济的角度来看，使用来自乙醇工艺的含有AX的残余物是吸引人的，这是由于每年来自诸如玉米和小麦的谷物来源的大的生产量。干磨是关于燃料乙醇最常用的工艺，包括以下基本步骤：1)将谷粒研磨成粉末，2)在水中成浆，3)将淀粉(与酶)加热和液化，4)用酵母发酵，5)蒸馏乙醇，6)将湿酒糟分离成稀酒糟(thinstillage)和湿饼，任选地在蒸发成糖浆之前从稀酒糟中回收玉米油，7)将糖浆与湿饼混合，8)任选地将湿酒糟及可溶物(wetdistillersgrainswithsolubles)干燥成干酒糟及可溶物(drieddistillersgrainswithsolubles)(DDGS)。DDGS含有在来源于谷粒外部部分(糠)的纤维级分中存在的大量的AX。纤维级分不被认为是有价值的饲料组分，并且除去纤维部分增加DDGS的蛋白质含量。然而，由于预处理或发酵步骤从纤维释放淀粉和蛋白质，所以纤维级分富含AX。用于纤维湿法分级的商业技术对于干磨乙醇工厂(drymillethanolplant)是容易得到的，例如来自美国SpringfieldOH的FluidQuipProcessTechnologies。发酵前进行的湿法分级也有助于提高发酵罐能力6-8％。在发酵之前或之后除去纤维的部分的另一个益处是用于非反刍动物应用的DDGS中的蛋白质含量相对增加。对于不同的应用，AX的利用受限于具有低含量的淀粉、蛋白质和脂肪的合适起始材料的可用性。富含AX的底物作为制备水溶性AX的起始材料将是更优选的，因为它减少了对通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，所述组合物包含具有支化寡糖的低分子量‑阿拉伯木聚糖(LMW‑AX)，优选地具有位于寡糖骨架的还原端处的至少一种阿拉伯糖或木糖；优选地，所述支化寡糖包含阿拉伯糖单元和木糖单元，优选地具有0.4‑1.2的阿拉伯糖/木糖比率，优选地0.4‑1.0的比率，优选地0.45‑1.0的比率，优选地0.5‑0.9的比率；优选地具有小于10kDa、优选地小于7.5kDa、优选地小于5kDa、优选地小于4kDa、优选地小于3.7kDa的平均分子量；优选地，所述寡糖含有至少一个支链，所述支链由连接到所述骨架的(1→3)连接的阿拉伯呋喃糖基单元或(1→3)连接的吡喃木糖基单元组成；优选地，所述组合物包含二糖并且所述二糖与两个木糖单元或一个阿拉伯糖单元和一个木糖单元之间的(1→3)键连接，优选地底物是从含纤维的谷粒、含纤维的湿工艺流或干燥的干酒糟及可溶物(DDGS)中的至少一种中分离的纤维，优选地从包含纤维的谷物、优选地包含阿拉伯木聚糖的谷物中分离的纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 SE 1551165-2;2015.10.29 SE 1551401-11.一种组合物，所述组合物包含具有支化寡糖的低分子量-阿拉伯木聚糖(LMW-AX)，优选地具有位于寡糖骨架的还原端处的至少一种阿拉伯糖或木糖；优选地，所述支化寡糖包含阿拉伯糖单元和木糖单元，优选地具有0.4-1.2的阿拉伯糖/木糖比率，优选地0.4-1.0的比率，优选地0.45-1.0的比率，优选地0.5-0.9的比率；优选地具有小于10kDa、优选地小于7.5kDa、优选地小于5kDa、优选地小于4kDa、优选地小于3.7kDa的平均分子量；优选地，所述寡糖含有至少一个支链，所述支链由连接到所述骨架的(1→3)连接的阿拉伯呋喃糖基单元或(1→3)连接的吡喃木糖基单元组成；优选地，所述组合物包含二糖并且所述二糖与两个木糖单元或一个阿拉伯糖单元和一个木糖单元之间的(1→3)键连接，优选地底物是从含纤维的谷粒、含纤维的湿工艺流或干燥的干酒糟及可溶物(DDGS)中的至少一种中分离的纤维，优选地从包含纤维的谷物、优选地包含阿拉伯木聚糖的谷物中分离的纤维。2.一种用于生产纤维素纤维、水溶性阿拉伯木聚糖、支化低分子量-阿拉伯木聚糖、或低分子量-阿拉伯木聚糖中的至少一种的工艺，包括以下步骤：A.从乙醇工艺中分离纤维级分；B.通过机械工艺增加步骤A的所述纤维级分中的阿拉伯木聚糖的浓度，获得阿拉伯木聚糖含量增加的纤维级分；C.用碱或碱性过氧化氢溶液处理步骤B的阿拉伯木聚糖增加的所述纤维级分，获得包含纤维素固体和水溶性阿拉伯木聚糖的溶液；D.将步骤C的所述纤维素固体从含有水溶性阿拉伯木聚糖的提取液中分离，然后中和、洗涤并干燥所述纤维素固体；E.任选地重复使用来自步骤D即先前提取的所述提取液来重复另外的纤维级分的提取；F.用CO2降低在一次或多于一次提取后获得的所述提取液的pH；G.用钙盐处理在一次或多于一次提取后获得的所述提取液以沉淀杂质，并且除去沉淀物；H.使用沉淀或过滤以回收水溶性阿拉伯木聚糖；I.用酶处理所述水溶性阿拉伯木聚糖以制成低分子量-阿拉伯木聚糖或支化低分子量-阿拉伯木聚糖；J.浓缩或干燥来自H和/或I的所述低分子量-阿拉伯木聚糖产品。3.一种用于生产根据权利要求1或2的具有支化寡糖的低分子量-阿拉伯木聚糖的工艺，所述工艺使用阿拉伯木聚糖特异性内切木聚糖酶。4.根据权利要求2-3中任一项所述的工艺，其中起始材料是从含纤维的谷粒、含纤维的湿工艺流或干燥的干酒糟及可溶物(DDGS)中的至少一种中分离的纤维，优选地从包含纤维的谷物、优选地包含阿拉伯木聚糖的谷物、优选地高度取代或密集取代的阿拉伯木聚糖级分中分离的纤维。5.根据权利要求2-4中任一项所述的工艺，其中所述起始材料从谷物乙醇工厂获得，优选地干磨乙醇工厂。6.根据权利要求2-5中任一项所述工艺，其中用于所述阿拉伯木聚糖特异性内切木聚糖酶的阿拉伯木聚糖底物是水溶性阿拉伯木聚糖，优选地利用使用碱、酸、自...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·法尔克，
申请(专利权)人：普发博有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE