制备木寡糖的方法技术

一种制备木寡糖的方法，该方法将原料经热水浸泡、重复洗涤、烘干及研磨过筛后加水配制成水溶液并微波加热，冷却后再加水配制成水溶液并加入木聚糖酶进行酵素水解反应，及将该酵素水解溶液过滤分离成滤渣及滤液；滤渣再微波并于冷却后加入滤液再进行酵素水解反应，如此重复微波加热及酵素水解至少1次以上，并收集最后一次的滤液，得到木寡糖粗液，继续以活性碳吸附，再以酒精溶出，经减压浓缩去除酒精并以水复溶而得木寡糖液。上述方法的酵素只需添加1次，且因不需使用强酸、强碱溶液，最终产物不会伴随有毒物质且可获得高生产率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及一种直接以酵素水解原料细胞壁的木聚糖而，其不需使用强酸、强碱溶液也不会产生有毒物质，且兼有高生产率。
技术介绍
植物的细胞壁部分主要分为三大类，第一类是纤维素(cellulose)约占35_50% ；第二类是半纤维素(hemicellulose)约占20-30%,其余的部分则是木质素(Iignin)。组成半纤维素的主要成分即为木聚糖(xylan),木聚糖是由木糖(xylose)以β-1,4键结而成 的聚合物，经由木聚糖分解酵素(木聚糖酶，xylanase)或其它加工程序，木聚糖可以降解成木寡糖(xylooligosaccharide)。木寡糖又称木聚寡糖、低聚木糖,是指由2 10个木糖以糖苷键连接而成的寡糖的总称，是近年来新发现具有益生性的一种机能性寡糖，研究发现其具有调整肠道菌丛生态、控制血脂肪、降血压等多项保健功效，而Hsu等(2004)研究指出以木二糖、木三糖为主的木寡糖更优于其它如异麦芽寡糖、果寡糖等机能性寡糖。自植物体原料制造木寡糖的技术包括一、利用加压、加热、爆碎等程序使木聚糖发生降解(autohydrolysis)而制得木寡糖液，如日本专利01-224384、2000_236899。二、Rose和Inglett (2010)以两步骤湿热法自小麦麸皮制备木寡糖，其中第一步骤为10 %的小麦麸皮水溶液加热至130°C以释出70. 3%的淀粉，第二步骤是加热该淀粉至220°C，使木聚糖发生降解而生成木寡糖。三、将来自化学纸浆的木质纤维素进行酸处理，如日本专利2000-333692 ;或热酸处理，如美国专利4181796或日本专利2008-136390 ;而中国大陆专利公开号101089007则以稀酸及加热处理椰子壳粉制得木寡糖；Akpinar等(2009)则将烟草、棉花、向日葵等茎杆经由控制酸处理条件生产木寡糖。四、以经加压加热、碱加热处理或萃取、精制后的木聚糖为开始原料，使酵素作用于此，进行糖化处理而制造木寡糖液，如日本专利10-215866、台湾专利公开号200724689及Goldman (2009)。前述制备方法除使用酵素水解外，其它方法常伴随生成糠醛(呋喃甲醛，furfural)，糠醛具有毒性，接触糠醛会刺激皮肤和呼吸道，甚至造成肺积水，严重者会导致失去意识并因为呼吸衰竭而死亡；然而，酵素水解法需先自原料中萃取木聚糖再进行水解，目前除日本专利08-103287提及直接以酵素水解柑橘类果渣而制备木寡糖外，并无相关技术文献提及可以直接用酵素水解非柑橘果渣原料而制备木寡糖。前述以酸处理制备方法所得的产物以木糖为主；高温热降解法的产物组成则相当复杂，且具高机能性的木二糖与木三糖的总比例远不及总产物的一半，不如酵素水解法作用的专一性与木二糖的高生产率。此外，木寡糖的分离纯化法传统上采活性碳吸附-溶剂溶离法，以5-50%乙醇的水溶液冲提吸附糖质的活性碳充填管柱，依序可收集到木二糖至木六糖甚至木八糖(赖等，2006)。近年来有关生质能源的研究结果显示，对于运用含纤维素的材料生产酒精时，如果经过物理性膨胀或是化学方法的前处理，有助于松开细胞壁，促进水解酵素或是微生物更有效地进行糖化及酒精转换(Wang，2009)。引用文献I. Hsu, C. K.，Liao, J. W.，Chung, Y. C.，Hsieh, C. P.，and Chan, Y. C. 2004.Xylooligosaccharides and fructooIigosaccharides affect the intestinalmicrobiota and precancerous colonic lesions development in rats. Journal ofNutrition 134(6) :1523_1528.2. Rose，D. and Inglett, G. 2010. Two-stage Hydrothermal Treatmentof Wheat (Triticum aestivum)Bran for the Production of FeruloylatedArabinoxylooligosaccharides. Journal of Agricultural Food and Chemistry. 58(10)6427-6432.3. Akpinar 0. , Erdogan K. and Bostanci S. 2009. Production ofxylooligosaccharides by controlled acid hydrolysis of lignocellulosic materialsCarbohydrate Research 344(5) :660_666.4. Goldman N. 2009. Methods for optimizing enzymatic hydrolysis of xylanto improve xylooligosaccharide yield Basic Biotech. 5 31-36.5. Wang,K. ,Jiang, J. X.，Xu，F.，Sun，R. C. 2009. Influence of steaming pressureon steam explosion pretreatment of Lespedeza stalks (Lespedeza crytobotrya)Part I.Characteristics of degraded cellulose.Polymer degradation andStability. 94，1379-1388.6.赖鸣凤、田以正、李旻(2006)，利用吸附法分离聚木糖酵素降解液中寡木糖之初步研究，台湾农业化学与食品科学，44 (2) :133-141。
技术实现思路
鉴于现有的上述数种木寡糖制备方法，不是需釆用强酸、强碱溶液，就是需动用特殊耗能的高压、高热设备，且会伴随有毒物质的生成，因此，本专利技术为解决上述问题，应用微波加热辅助酵素水解，结合批次活性碳吸附纯化木寡糖的方法，从而达到一种安全、成本低且有高生产率的木寡糖生成技术。本专利技术为解决现有技术的上述问题或缺点而提供一种，该方法包括以下步骤a)原料以热水浸泡1-2小时后脱水，再以常温的清水重复洗涤至洗液呈透明澄清；b)将原料烘干、研磨并过筛；c)过筛后的材料加水配制成50%水溶液并以1400W微波1_5分钟，冷却后再加水配制成10%水溶液并加入O. 1-1% (w/w)木聚糖酶，于55°C作用I天后过滤分离成滤渣及滤液；d)滤渣再以1400W微波1-5分钟，冷却后加入滤液于55°C作用I天并过滤分离成滤渣及滤液；e)重复d步骤I次以上，并收集最后一次的滤液；f)最后一次的滤液过滤后加入活性碳使成50% (W/V)，并于室温搅拌I天后,先以去离子水溶洗过滤留下活性碳，再将活性碳以酒精溶出木寡糖过滤取滤液，滤液再经减压浓缩去除酒精并以水复溶即得一木寡糖液。如上述本专利技术的，是直接以酵素(木聚糖酶)水解原料细胞壁的木聚糖，能避免萃取木聚糖时使用强碱溶液，另外也不使用强酸水解木聚糖，因而可以解决现有技术需采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备木寡糖的方法，该方法包括以下步骤：a)原料以热水浸泡1？2小时后脱水，再以常温的清水重复洗涤至洗液呈透明澄清；b)将原料烘干、研磨并过筛；c)过筛后的材料加水配制成50％水溶液并以1400W微波1？5分钟，冷却后再加水配制成10％水溶液并加入0.1？1％(w/w)木聚糖酶，于55℃作用1天后过滤分离成滤渣及滤液；d)滤渣再以1400W微波1？5分钟，冷却后加入滤液于55℃作用1天并过滤分离成滤渣及滤液；e)重复d步骤1次以上，并收集最后一次的滤液；f)最后一次的滤液过滤后加入活性碳使成50％(W/V)，并于室温搅拌1天后，先以去离子水溶洗过滤留下活性碳，再将活性碳以酒精溶出木寡糖过滤取滤液，滤液再经减压浓缩去除酒精并以水复溶即得一木寡糖液。

【技术特征摘要】
1.一种制备木寡糖的方法，该方法包括以下步骤a)原料以热水浸泡1-2小时后脱水，再以常温的清水重复洗涤至洗液呈透明澄清；b)将原料烘干、研磨并过筛；c)过筛后的材料加水配制成50%水溶液并以1400W微波1-5分钟，冷却后再加水配制成10%水溶液并加入O. 1-1% (w/w)木聚糖酶，于55°C作用I天后过滤分离成滤渣及滤液；d)滤渣再以1400W微波1-5分钟，冷却后加入滤液于55°C作用I天并过滤分离成滤渣及滤液；e)重复d步骤I次以上，并收集最后一次的滤液；f)最后一次的滤液过滤后加入活性碳使成50%(W/V)，并于室温搅拌I天后，先以去离子水溶洗过滤留下活性碳，再将活性碳以酒精溶出木寡糖过滤取滤液，滤液再经减压浓缩去除酒精并以水复溶即得一木寡糖液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增兴，
申请(专利权)人：财团法人中华谷类食品工业技术研究所，
类型：发明
国别省市：