一种玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法技术

本发明专利技术涉及低聚木糖领域，具体涉及一种利用玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法。本发明专利技术采用的原料为玉米秸秆髓芯，利用碱性过氧化氢初步水解脱除木质素，然后对水解液进行除盐和pH环境调整，最后采用酶解法进一步水解，得到低聚木糖溶液。为进一步提高低聚糖的纯度，采用活性炭结合脱色树脂进行纯化处理。本发明专利技术的方法不仅制备工艺简单，反应温和，对环境友好，而且得到的低聚木糖纯度高、得率高，在后续酶解法时酶的用量少，节约成本。

Preparation of xylooligosaccharide from corn straw pith

【技术实现步骤摘要】
一种玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法
本专利技术涉及低聚木糖领域，具体涉及一种利用玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法。
技术介绍
农林生物质材料如玉米秸秆、小麦秸秆、玉米芯、蔗渣、稻草、竹子等，它们在很多方面有着潜在的利用价值。一些国家利用这些生物质副产品制造高附加值的产品，取得了很大的成就。我国是一个农业大国，玉米是我国粮食作物之一，具有丰富的资源。玉米秸秆秆皮部分在集成材以及刨花板领域广泛应用，但是所产生的髓芯未能实现充分利用。用玉米秸秆髓芯为原料开发一些新用途，例如生产功能性低聚木糖，不仅充分利用了玉米秸秆，也增加农民的收益，极具前景。低聚木糖因独特的性质和功能在食品和制药领域有广泛应用，是糖尿病、肥胖病等富贵病病人的良好食疗添加剂，主要用于生产木糖醇、肉食加工、肉类香料以及制备食品抗氧剂等方面，存在巨大的社会和经济效益。在低聚木糖的研究与应用方面，我国起步较晚，在技术与设备方面还存在一些欠缺。简单来说，低聚木糖的制备原理是：取富含木聚糖的原料，水解其糖苷键，得到低聚合度糖类，即低聚木糖。传统制备低聚木糖的方法，酸水解法和热水抽提法设备要求高、工艺繁琐，甚至产生一些副产物，从而降低了低聚木糖的产率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种新型玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法。原料采用玉米秸秆髓芯，首先在碱性条件下氧化预处理脱除木质素，其次调整处理液组分，降低处理液的复杂程度，最后利用酶解法水解得到低聚木糖。该方法不仅对设备要求不高，操作简单，也进一步提高了低聚木糖的产率及纯度。本专利技术制备低聚木糖的方法主要包括玉米秸秆髓芯的粉碎、氧化预处理、预处理液组分调整、酶水解、灭酶、脱色等工艺。一种新型玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法，包括以下步骤:(1)粉碎挑选干燥、无发霉的玉米秸秆进行疏解去皮，取得玉米秸秆髓芯，将髓芯剪成小段用粉碎机粉碎后备用。(2)氧化预处理取玉米秸秆髓芯粉末，加入质量分数为0.5％～4％过氧化氢溶液，控制固液比为1:10～1:30(g/mL)，用质量分数为0.5％～4％碱液调节溶液的pH值至11～12，反应温度为60℃～85℃，反应时间为2h～8h，反应结束后进行抽滤达到固液分离，收集滤液得到预处理液。(3)预处理液组分调整用阴阳离子交换树脂进行除盐步骤后调节预处理液的pH值至6。(4)酶水解将步骤(3)中的溶液用旋转蒸发仪旋蒸，而后用乙醇沉淀，固体干燥即为木聚糖固体；木聚糖的酶水解在35℃～55℃恒温摇床中进行，制备质量浓度为10％～13％的木聚糖溶液，木聚糖酶的添加量为300IU/g～600IU/g，酶解时间为8h～24h，得到酶解液。(5)灭酶将步骤(4)中的酶解液在80℃下保温15min，然后用离心机离心，3000rpm离心10min，取上清液。(6)纯化将步骤(5)中的上清液经活性炭和脱色树脂双重脱色，即得到低聚木糖溶液，备用。优选地，步骤(2)中所用碱选用氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。优选地，步骤(3)中阳离子交换树脂型号为732型阳离子交换树脂，阴离子交换树脂型号为D301-FD型阴离子交换树脂。采用阴阳离子树脂串联法，阴阳离子树脂体积比2：1，操作温度为50℃，pH为6.0，时间为60min。优选地，步骤(4)用旋转蒸发仪将溶液蒸发至原体积的三分之一，随后加入该剩余体积3倍的质量分数为95％的乙醇溶液进行醇沉，收集沉淀。优选地，步骤(6)中双重脱色指先用活性炭脱色，选用木质干碳粉末，添加量为0.04g/mL，温度为50℃，吸附时间为50min；经活性炭处理后的低聚木糖溶液用阴阳离子交换树脂处理，同步骤(3)。本专利技术的优点在于：1.在本专利技术中，原料利用目前尚未充分利用的玉米秸秆髓芯，这种原料来源广泛，是一种富含木聚糖的原料，适宜用来生产低聚木糖。2.在本专利技术中，利用碱性过氧化氢方法不仅具有脱除木质素和漂白的作用，也增大了半纤维素的溶解程度，提高了低聚木糖的纯度和产率。3.在酶解之前进行盐组分处理和pH环境调整，这样使酶制剂的反应环境得到进一步改善，从而提高产物的得率。然后再利用酶解法酶解，操作过程简单，反应条件温和，对设备要求不严格，对环境友好，便于工业化生产。附图说明图1为该申请所述生产工艺流程图。具体实施方式以下实例用于说明本专利技术，但不用于限制本专利技术的范围。实施例11)挑选干燥、无发霉的玉米秸秆进行疏解去皮，取得玉米秸秆髓芯，将髓芯剪成小段用粉碎机粉碎成粉末备用。2)取粉碎后的玉米秸秆髓芯粉末，按照固液比为1：10(g/mL)加入质量分数为0.5％过氧化氢溶液，用质量分数为0.5％氢氧化钠溶液调节pH值至11，反应温度为60℃，反应时间为2h。反应结束后进行抽滤，收集滤液得到预处理液。3)将步骤2)中的预处理液进行除盐及pH调整步骤：用732型阳离子交换树脂和D301-FD型阴离子交换树脂采用串联法，阴阳离子树脂体积比2：1，操作温度为50℃，pH为6.0，时间为60min。4)将步骤3)中用旋转蒸发仪将溶液蒸发至原体积的三分之一，随后加入该体积3倍的质量分数为95％的乙醇溶液进行醇沉，收集沉淀，沉淀干燥即为木聚糖固体；木聚糖的酶水解在35℃恒温摇床中进行，制备质量浓度为10％的木聚糖溶液，木聚糖酶的添加量为300IU/g，酶解时间为8h，得到酶解液。5)将步骤4)中的酶解液在80℃下保温15min，然后用离心机离心，3000rpm离心10min，取上清液。6)将步骤4)中的溶液先用活性炭处理，选用木质干碳粉末，活性炭添加量为0.04g/mL，温度为50℃，吸附时间为50min；经活性炭处理后的溶液用阴阳离子交换树脂处理，同步骤(3)，即得到低聚木糖溶液。7)将低聚木糖溶液通过高效液相色谱测定得出低聚木糖转化率为21.98％。实施例21)挑选干燥、无发霉的玉米秸秆进行疏解去皮，取得玉米秸秆髓芯，将髓芯剪成小段用粉碎机粉碎成粉末备用。2)取粉碎后的玉米秸秆髓芯粉末，按照固液比为1：20(g/mL)加入质量分数为1.5％过氧化氢溶液，用质量分数为1.5％氢氧化钠溶液调节pH值至11.6，反应温度为70℃，反应时间为4h。反应结束后进行抽滤，收集滤液得到预处理液。3)将步骤2)中的预处理液进行除盐及pH调整步骤：用732型阳离子交换树脂和D301-FD型阴离子交换树脂采用串联法，阴阳离子树脂体积比2：1，操作温度为50℃，pH为6.0，时间为60min。4)将步骤2)中的溶液用旋转蒸发仪旋蒸，溶液体积蒸发至原体积的三分之一，随后加入该体积3倍的质量分数为95％的乙醇溶液进行醇沉，收集沉淀，沉淀干燥即为木聚糖固体；木聚糖的酶水解在45℃恒温摇床中进行，制备质量浓度为13％的木聚糖溶液，木聚糖酶的添加量为400IU/g，酶解时间为6h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)粉碎/n挑选干燥、无发霉的玉米秸秆进行疏解去皮，取得玉米秸秆髓芯，将髓芯剪成小段用粉碎机粉碎后备用；/n(2)氧化预处理/n取玉米秸秆髓芯粉末，加入质量分数为0.5％～4％过氧化氢溶液，控制固液比为1:10～1:30(g/mL)，用质量分数为0.5％～4％的碱液调节溶液的pH值至11～12，反应结束后进行抽滤达到固液分离，收集滤液得到预处理液；/n(3)预处理液组分调整/n用阴阳离子交换树脂进行除盐，调节溶液的pH值至6；/n(4)酶水解/n将步骤(3)中的溶液用旋转蒸发仪旋蒸，然后用乙醇沉淀，固体干燥即为木聚糖固体；木聚糖的酶水解在35℃～55℃恒温摇床中进行，制备质量浓度为10％～13％的木聚糖溶液，木聚糖酶的添加量为300IU/g～600IU/g，酶解时间为8h～24h，得到酶解液；/n(5)灭酶/n将步骤(4)中的酶解液在80℃下保温15min，然后用离心机离心，3000rpm离心10min，取上清液；/n(6)纯化/n将步骤(5)中的上清液经活性炭和脱色树脂双重脱色，即得到低聚木糖溶液，备用。/n

【技术特征摘要】
1.一种玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)粉碎
挑选干燥、无发霉的玉米秸秆进行疏解去皮，取得玉米秸秆髓芯，将髓芯剪成小段用粉碎机粉碎后备用；
(2)氧化预处理
取玉米秸秆髓芯粉末，加入质量分数为0.5％～4％过氧化氢溶液，控制固液比为1:10～1:30(g/mL)，用质量分数为0.5％～4％的碱液调节溶液的pH值至11～12，反应结束后进行抽滤达到固液分离，收集滤液得到预处理液；
(3)预处理液组分调整
用阴阳离子交换树脂进行除盐，调节溶液的pH值至6；
(4)酶水解
将步骤(3)中的溶液用旋转蒸发仪旋蒸，然后用乙醇沉淀，固体干燥即为木聚糖固体；木聚糖的酶水解在35℃～55℃恒温摇床中进行，制备质量浓度为10％～13％的木聚糖溶液，木聚糖酶的添加量为300IU/g～600IU/g，酶解时间为8h～24h，得到酶解液；
(5)灭酶
将步骤(4)中的酶解液在80℃下保温15min，然后用离心机离心，3000rpm离心10min，取上清液；
(6)纯化
将步骤(5)中的上清液经活性炭和脱色...

【专利技术属性】
技术研发人员：时君友，潘晴，徐文彪，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22