一种植物原料受控水解生产复合型和功能性低聚糖饲料添加剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种植物原料受控水解生产复合型和功能性低聚糖饲料添加剂的方法。在植物原料反应体系中，以10％～20％的醋酸为催化剂，在120～150℃处理10～60min以破坏细胞壁结构和组成生成功能性低聚木糖、纤维低聚糖和膳食纤维，至反应结束时通过在线加压进料方式向反应体系中加入5％～10％氢氧化钙或者氧化钙悬浮液以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0，从而高效抑制酸催化低聚木糖降解生成木糖及物料进一步降解生成呋喃类等杂质的反应；同时将醋酸转化生成高熔点的醋酸钙和甲酸钙无机盐，以防止高温放料过程中醋酸的挥发损失。采用本方法，低聚糖得率提高，杂质含量减少，可以生产获得复合型和功能性低聚糖饲料添加剂产品。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术涉及生物制品
，特别涉及一种植物原料受控水解生产复合型和功能性低聚糖饲料添加剂的方法。二、
技术介绍
低聚木糖是低聚糖中增殖双歧杆菌功能最好、抑制病原菌和腐败物质生长、调节肠道菌群平衡、促进动物机体对钙、镁、磷等矿物质吸收功效最佳的产品，是一种可增加宿主动物健康的非消化性饲料添加剂。低聚木糖的生产方法主要包括酶水解法、高温降解法及酸水解法，其中采用酶水解法，首先要获取专一性的高内切木聚糖酶制剂，同时需要精密控制酶水解过程，酶水解反应时间一般较长。高温降解法设备耐压要求高，副产物多。采用普通的强无机酸水解法，随机切断糖苷键，可能会产生大量糠醛和木糖，且腐蚀性高。相比而言采用醋酸催化工艺条件温和，工艺简单，醋酸易于回收利用，生产过程绿色环保，生产成本低，具有更加广阔的应用前景。利用醋酸为催化剂降解植物原料可有效转化木聚糖生成低聚木糖，同时获得部分纤维低聚糖并有效破坏原料天然结构生成膳食纤维(CN201410334306.0)。在醋酸催化植物原料的反应体系中，生成的低聚木糖均存在着降解生成木糖并进一步降解生成糠醛类杂质的趋势，同时原料中纤维低聚糖和木质素等在高温酸性水解条件下也会发生降解反应生成复杂的抑制物影响产品品质。更为重要的是上述降解反应一般均为放热反应会导致物料在高温放料时造成大量的醋酸挥发与损失，形成严重的环境污染。三、
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，醋酸催化植物原料降解反应结束时通过向反应体系中加入一定质量浓度氢氧化钙或者氧化钙悬浮液以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0，从而高效抑制在高温条件下酸催化低聚木糖降解生成木糖及物料进一步降解生成呋喃类等杂质的反应；同时将醋酸转化生成高熔点的醋酸钙和甲酸钙无机盐，以防止高温放料过程中醋酸的挥发损失。从而生产获得富含功能性低聚木糖、纤维低聚糖、膳食纤维、醋酸钙和甲酸钙的复合型和功能性低聚糖饲料添加剂产品。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种植物原料受控水解生产复合型和功能性低聚糖饲料添加剂的方法，包括以下步骤：(1)在富含木聚糖的植物原料反应体系中，以10％～20％的醋酸(质量浓度)为催化剂，在120～150℃处理10～60min以破坏细胞壁结构和组成生成功能性低聚木糖、纤维低聚糖和膳食纤维。至反应结束时通过在线加压进料方式向反应体系中加入5％～10％氢氧化钙或者氧化钙悬浮液(质量浓度)以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0，从而高效抑制在高温条件下酸催化低聚木糖降解生成木糖及物料进一步降解生成糠醛类等杂质的反应；同时将醋酸转化生成高熔点的醋酸钙和甲酸钙无机盐，以防止高温放料过程中醋酸的挥发损失；(2)基于高效液相离子色谱定量检测的低聚木糖得率可提高至原料木聚糖的45％以上，纤维低聚糖得率可提高至原料葡聚糖的6％以上。产品中糠醛和羟甲基糠醛类杂质含量减少50％以上，醋酸根在原料中的固定保留率超过98％。步骤(1)中，富含木聚糖的植物原料包括玉米芯、榉木和秸秆等，所述的醋酸浓度为10％～20％(质量浓度)，反应温度120～150℃，反应时间10～60min。所述的中和剂为含有钙离子的碱性物质，并且以氢氧化钙或者氧化钙悬浮液为宜，加入中和剂的浓度为5％～10％(质量浓度)，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0。有益效果：醋酸催化植物原料降解反应结束时通过向反应体系中加入一定质量浓度氢氧
化钙或者氧化钙悬浮液以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0，从而高效抑制在高温条件下酸催化低聚木糖降解生成木糖及物料进一步降解生成呋喃类等杂质的反应；同时将醋酸转化生成高熔点的醋酸钙和甲酸钙无机盐，以防止高温放料过程中醋酸的挥发损失。与现有的技术相比，能够显著提高低聚木糖得率，同时缩短反应时间，减少醋酸损失，降低环境污染，有效提高整体生产效益。且可以生产获得富含功能性低聚木糖、纤维低聚糖、膳食纤维、醋酸钙和甲酸钙的复合型和功能性低聚糖饲料添加剂产品。四、具体实施方式实施案例1在15L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入7L含有1kg植物原料和20％醋酸(质量浓度)的反应物，密封，控制搅拌转速150r/min，加温至140℃保温30min后停止加热，通过在线加压进料方式向反应体系中加入10％氢氧化钙(质量浓度)以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，反应体系的pH值快速升高至6.58，采用高效液相离子色谱检测反应液成分，反应液中木糖、木二糖、木三糖、木四糖、木五糖、木六糖、木七糖、木八糖的得率分别为34.93％、15.00％、11.98％、11.54％、5.74％、4.40％、2.60％、1.63％，纤维低聚糖得率为原料葡聚糖的6.72％，糠醛和羟甲基糠醛类杂质含量较不添加氢氧化钙减少了60.27％，醋酸根在原料中的固定保留率为99.02％。实施案例2在15L机械搅拌式不锈钢高压反应罐中，加入10L含有2kg植物原料和10％醋酸(质量浓度)的反应物，密封，控制搅拌转速160r/min，加温至130℃保温60min后停止加热，通过在线加压进料方式向反应体系中加入5％氢氧化钙(质量浓度)以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，反应体系的pH值快速升高至6.52，采用高效液相离子色谱检测反应液成分，反应液中木糖、木二糖、木三糖、木四糖、木五糖、木六糖、木七糖、木八糖的得率分别为24.54％、12.04％、10.87％、11.46％、6.29％、5.25％、4.21％、2.78％，纤维低聚糖得率为原料葡聚糖的6.29％，糠醛和羟甲基糠醛类杂质含量较不添加氢氧化钙减少了55.41％，醋酸根在原料中的固定保留率为98.78％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物原料受控水解生产复合型和功能性低聚糖饲料添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在富含木聚糖的植物原料反应体系中，以10％～20％的醋酸(质量浓度)为催化剂，在120～150℃处理10～60min以破坏细胞壁结构和组成生成功能性低聚木糖、纤维低聚糖和膳食纤维。至反应结束时通过在线加压进料方式向反应体系中加入5％～10％氢氧化钙或者氧化钙悬浮液(质量浓度)以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0，从而高效抑制在高温条件下酸催化低聚木糖降解生成木糖及物料进一步降解生成糠醛类等杂质的反应；同时将醋酸转化生成高熔点的醋酸钙和甲酸钙无机盐，以防止高温放料过程中醋酸的挥发损失；(2)基于高效液相离子色谱定量检测的低聚木糖得率可提高至原料木聚糖的45％以上，纤维低聚糖得率可提高至原料葡聚糖的6％以上。产品中糠醛和羟甲基糠醛类杂质含量减少50％以上，醋酸根在原料中的固定保留率超过98％。

【技术特征摘要】
1.一种植物原料受控水解生产复合型和功能性低聚糖饲料添加剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在富含木聚糖的植物原料反应体系中，以10％～20％的醋酸(质量浓度)为催化剂，在120～150℃处理10～60min以破坏细胞壁结构和组成生成功能性低聚木糖、纤维低聚糖和膳食纤维。至反应结束时通过在线加压进料方式向反应体系中加入5％～10％氢氧化钙或者氧化钙悬浮液(质量浓度)以迅速中和包括醋酸和甲酸等有机酸，使反应体系的pH值快速升高至6.5～7.0，从而高效抑制在高温条件下酸催化低聚木糖降解生成木糖及物料进一步降解生成糠醛类等杂质的反应；同时将醋酸转化生成高熔点的醋酸钙和甲酸钙无机盐，以防止高温放料过程中醋酸的挥发损失；(2)基于高效液相离子色谱定量检测的低聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇，张红玉，余世袁，勇强，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32