專利名稱：從稻草中提取制備低聚木糖的方法
技術領域：
本發明涉及低聚木糖的制備工藝，具體涉及一種從稻草中提取低聚木糖的方法。
背景技術：
低聚木糖又稱木寡糖，是由2-7個木糖分子以β _1，4糖苷鍵連接而成的聚合物的總稱，是目前所有低聚糖中因子，被稱為“超強雙歧因子”。低聚木糖天然存在于竹根、水果、蔬菜、牛乳和蜂蜜中，但含量都非常少。用于生產低聚木糖的典型原料有硬木、玉米芯、 鋸屑、蔗渣、甜菜渣、谷殼、麩皮等。“性能最穩定、增殖雙歧桿菌效價比最高”益菌。低聚木糖作為功能糖中最強的“雙歧因子”，早在60-70年代就受到眾多專家學者和商家的青睞， 80年代就開始有商品面市，各種機能食品研發就緊跟上來，受到消費者歡迎。我國是一個農業大國，具有巨大的農業資源，其中作物秸稈豐富，年產量達6億噸左右。南方稻草秸稈尤為豐富，其主要成分為纖維素、半纖維素和木質素，是豐富、廉價的可再生資源。但目前人們對稻草的利用還停留在低級階段，如肥田、作食草動物的飼料、焚燒或者將之遺棄。這不僅造成了嚴重的環境污染，而且也是對資源的極大浪費。因此尋找一條有效途徑加快對稻草秸稈的綜合開發利用勢在必行。微波法在抽提半纖維素過程中同時伴有物理和化學作用。相同的堿抽提條件下， 微波輻射能夠促進半纖維素的溶解。通常，處理溫度和抽提溶液的PH值對半纖維素的結構和分子量有很大影響，一方面微波輻射溫度升高能促進半纖維素的提取，另一方面反應體系PH值的降低使半纖維素的重均分子量降低。與堿抽提相比，微波輻射法可以得到低分子質量和低得率的半纖維素，此分離方法具有無污染、對環境友好等特點。因此，此法可以作為對環境友好的分離半纖維素的新方法，其難點在于如何減小半纖維素的降解程度。如果能以稻草為原料制備低聚木糖，不僅將稻草變廢為寶，具有很高的經濟價值， 并且解決了稻草傳統利用產生的污染和資源浪費的問題。因此開發一種成本低、技術穩定、 純度高、無污染及適于規模化生產的以稻草為原料生產高純度低聚木糖的方法，將稻草變廢為寶，提高農產品的附加值。

發明內容
本發明的目的在于提供一種生產成本低、產物純度高、工藝簡單的從稻草中提取低聚木糖的方法。本發明是通過如下技術方案實現的一種從稻草中提取低聚木糖的方法，包括以下步驟(1)將稻草碎料與質量濃度1-4%的NaOH溶液按1 lOKg/L-Ι 16Kg/L的質量體積比混合，在50°C -80°C，200W-400W的功率下微波處理1_4小時，然后80°C _90°C水浴浸提2-4小時；(2)去除殘渣，取上清液，離心，用乙酸調整所得上清液pH值至4-8，用3-5倍體積 95V/V%的乙醇沉淀，2-4°C冷藏6-14h，離心，棄上清液得沉淀，得粗木聚糖；
(3)將所得粗木聚糖配成質量濃度為10% -20%的水溶液，用木聚糖酶酶解，加酶量為400-1400IU/g，控制pH為5. 0-7. 5，25_55°C下反應時間2_15小時，得酶解液；(4)將酶解液滅活，得上清液，使用活性炭對所得上清液脫色，抽濾和微孔過濾，取過濾后的液體用樹脂脫色和脫鹽；(5)在截留分子量為3000Da-3500Da的透析袋中進行透析精制，收集透析袋外的液體，然后濃縮所得液體，冷凍干燥，得低聚木糖。所述步驟(1)中，所述稻草碎料為20-40目的顆粒。本發明的一個較優方案是，所述步驟(1)中，微波處理的溫度為70-75°C，功率為 300-400w，處理時間為 2-2. 5h。所述步驟⑵中，去除殘渣的方法為過濾，取濾液在3000-4500r/min離心 15_20min。本發明的一個較優方案是，所述步驟O)中，所得上清液PH值調整至5. 5。所述步驟(4)中，酶解液滅活工藝為80-90°C下滅活10-15min，然后3000-4500r/ min 離心 15_20mino使用活性炭脫色的工藝為控制上清液pH為4-6，在70_90°C下活性炭脫色 20-40min，活性炭與上清液用量比為2wt% -#t%。步驟(4)中，用樹脂脫色的工藝為用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為6wt%，柱溫30-50°C，過柱時間2-3小時。步驟(4)中，用樹脂脫鹽的工藝為用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為6wt%，柱溫30-50°C，過柱時間2-3小時。(原來的表述不是很清楚，調整如上，請您確認一下是不是這樣的)所述步驟(5)中，濃縮溫度為50_60°C。所述步驟(5)中，透析時7-9小時換水一次，共換水5-8次。通過上述技術方案，本發明可以制得純度高、質量好的低聚木糖，而且本發明的工藝方法簡單，成本較低，適宜工業化生產。
具體實施例方式為了便于更好理解本發明，下面通過實施例對本發明作進一步說明實施例1將稻草秸稈切斷80°C鼓風干燥4小時、粉碎，40目過篩，稱取1000克粉碎的稻草秸稈，加入1 %的NaOH水溶液，稻草秸稈與NaOH水溶液的質量體積比(Kg/L)為1 14，在 200W的功率下，70°C微波處理2小時，然后85°C浸提3小時；300目尼龍布過濾，除去濾渣，取濾液在4500r/min離心15min，得上清液，所得上清液用乙酸調整上清液PH為5. 5，然后用3倍體積的95V/V%的乙醇沉淀，4°C冷藏醇沉10 小時，4500r/min離心15min，棄上清液得沉淀粗木聚糖；所得粗木聚糖室溫真空干燥36小時，粉碎細磨，將粉末配成質量濃度10%的溶液，加入木聚糖酶1000iu/g，調整溶液PH為5. 5，35°C下酶解6小時，得酶解液；將酶解液在85°C條件下，滅活處理15min，4500r/min離心15min，取上清液；控制上清液PH為4-6，80°C下活性炭脫色30min，活性炭與上清液用量比為3wt% ；脫色后所得
4液體用定量濾紙抽濾，再用0. 45 μ m的微孔濾膜過濾；取過濾后所得液體用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；在截留分子量為3500Da的透析袋中進行透析精制，每8小時換水一次，換水6次檢測透析袋中還原糖的含量，將透析袋外的液體收集，然后55°C真空濃縮，冷凍干燥。產率2. 4 %，純度大于93 %，木二糖含量大于80 %。實施例2將稻草秸稈切斷80°C鼓風干燥4小時、粉碎，40目過篩，稱取1000克粉碎的稻草秸稈，加入1 %的NaOH水溶液，稻草秸稈與NaOH水溶液的質量體積比(Kg/L)為1 14，在 300W的功率下，70°C微波處理2小時，然后85°C浸提3小時；300目尼龍布過濾，除去濾渣，取濾液在4500r/min離心15min，得上清液，所得上清液用乙酸調整上清液PH為5. 5，然后用3倍體積的95V/V%的乙醇沉淀，4°C冷藏醇沉10 小時，4500r/min離心15min，棄上清液得沉淀粗木聚糖；所得粗木聚糖室溫真空干燥36小時，粉碎細磨，將粉末配成質量濃度10%的溶液，加入木聚糖酶1000iu/g，調整溶液PH為5. 5，35°C下酶解6小時，得酶解液；將酶解液在85°C條件下，滅活處理15min，4500r/min離心15min，取上清液；控制上清液PH為4-6，80°C下活性炭脫色30min，活性炭與上清液用量比為3wt% ；脫色后所得液體用定量濾紙抽濾，再用0. 45 μ m的微孔濾膜過濾；取過濾后所得液體用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；在截留分子量為3500Da的透析袋中進行透析精制，每8小時換水一次，換水6次檢測透析袋中還原糖的含量，將透析袋外的液體收集，然后55°C真空濃縮，冷凍干燥。在截留分子量為3500Da的透析袋中進行透析精制，每8小時換水一次，換水6次， 檢測透析袋中還原糖的含量，將透析袋外的液體收集，然后55°C真空濃縮，冷凍干燥。
產率3.6%，純度大于93 %，木二糖含量大于80 %。實施例3將稻草秸稈切斷80°C鼓風干燥4小時、粉碎，40目過篩，稱取1000克粉碎的稻草秸稈，加入1 %的NaOH水溶液，稻草秸稈與NaOH水溶液的質量體積比(Kg/L)為1 14，在 400W的功率下，70°C微波處理2小時，然后85°C浸提3小時；300目尼龍布過濾，除去濾渣，取濾液在4500r/min離心15min，得上清液，所得上清液用乙酸調整上清液PH為5. 5，然后用3倍體積的95V/V%的乙醇沉淀，4°C冷藏醇沉10 小時，4500r/min離心15min，棄上清液得沉淀粗木聚糖；所得粗木聚糖室溫真空干燥36小時，粉碎細磨，將粉末配成質量濃度10%的溶液，加入木聚糖酶1000iu/g，調整溶液PH為5. 5，35°C下酶解6小時，得酶解液；將酶解液在85°C條件下，滅活處理15min，4500r/min離心15min，取上清液；控制上清液PH為4-6，80°C下活性炭脫色30min，活性炭與上清液用量比為3wt% ；脫色后所得液體用定量濾紙抽濾，再用0. 45 μ m的微孔濾膜過濾；取過濾后所得液體用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；
在截留分子量為3500Da的透析袋中進行透析精制，每8小時換水一次，換水6次檢測透析袋中還原糖的含量，將透析袋外的液體收集，然后55°C真空濃縮，冷凍干燥。產率3.7%，純度大于93 %，木二糖含量大于80 %。實施例4將稻草秸稈切斷80°C鼓風干燥4小時、粉碎，40目過篩，稱取1000克粉碎的稻草秸稈，加入2 %的NaOH水溶液，稻草秸稈與NaOH水溶液的質量體積比(Kg/L)為1 14，在 400W的功率下，70°C微波處理2小時，然后85°C浸提3小時；300目尼龍布過濾，除去濾渣，取濾液在4500r/min離心15min，得上清液，所得上清液用乙酸調整上清液PH為5. 5，然后用3倍體積的95V/V%的乙醇沉淀，4°C冷藏醇沉10 小時，4500r/min離心15min，棄上清液得沉淀粗木聚糖；所得粗木聚糖室溫真空干燥36小時，粉碎細磨，將粉末配成質量濃度10%的溶液，加入木聚糖酶1000iu/g，調整溶液PH為5. 5，35°C下酶解6小時，得酶解液；將酶解液在85°C條件下，滅活處理15min，4500r/min離心15min，取上清液；控制上清液PH為4-6，80°C下活性炭脫色30min，活性炭與上清液用量比為3wt% ；脫色后所得液體用定量濾紙抽濾，再用0. 45 μ m的微孔濾膜過濾；取過濾后所得液體用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；在截留分子量為3500Da的透析袋中進行透析精制，每8小時換水一次，換水6次檢測透析袋中還原糖的含量，將透析袋外的液體收集，然后55°C真空濃縮，冷凍干燥。產率4. 2 %，純度大于93 %，木二糖含量大于80 %。實施例5將稻草秸稈切斷80°C鼓風干燥4小時、粉碎，40目過篩，稱取1000克粉碎的稻草秸稈，加入3 %的NaOH水溶液，稻草秸稈與NaOH水溶液的質量體積比(Kg/L)為1 14，在 400W的功率下，70°C微波處理2小時，然后85°C浸提3小時；300目尼龍布過濾，除去濾渣，取濾液在4500r/min離心15min，得上清液，所得上清液用乙酸調整上清液PH為5. 5，然后用3倍體積的95V/V%的乙醇沉淀，4°C冷藏醇沉10 小時，4500r/min離心15min，棄上清液得沉淀粗木聚糖；所得粗木聚糖室溫真空干燥36小時，粉碎細磨，將粉末配成質量濃度10%的溶液，加入木聚糖酶1000iu/g，調整溶液PH為5. 5，35°C下酶解6小時，得酶解液；將酶解液在85°C條件下，滅活處理15min，4500r/min離心15min，取上清液；控制上清液PH為4-6，80°C下活性炭脫色30min，活性炭與上清液用量比為3wt% ；脫色后所得液體用定量濾紙抽濾，再用0. 45 μ m的微孔濾膜過濾；取過濾后所得液體用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為8wt %，柱溫40°C，過柱3小時；用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為8wt%，柱溫40°C，過柱3小時；在截留分子量為3500Da的透析袋中進行透析精制，每8小時換水一次，換水6次檢測透析袋中還原糖的含量，將透析袋外的液體收集，然后55°C真空濃縮，冷凍干燥。產率4%，純度大于93%，木二糖含量大于80%。上述實施例應理解為僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。在閱讀了本發明記載的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發明權利要求所限定的范圍。
權利要求
1.一種從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將稻草碎料與質量濃度1-4%的NaOH溶液按1 10Kg/L_l 16Kg/L的質量體積比混合，在50°C -80°C,200ff-400ff的功率下微波處理1_4小時，然后80°C _90°C水浴浸提 2-4小時；(2)去除殘渣，取上清液，離心，用乙酸調整所得上清液PH值至4-8，用3-5倍體積95V/ 的乙醇沉淀，2-4°C冷藏6-14h，離心，棄上清液得沉淀，得粗木聚糖；(3)將所得粗木聚糖配成質量濃度為10%-20%的水溶液，用木聚糖酶酶解，加酶量為 400-1400IU/g，控制pH為5. 0-7. 5，25_55°C下反應時間2-15小時，得酶解液；(4)將酶解液滅活，得上清液，使用活性炭對所得上清液脫色，抽濾和微孔過濾，取過濾后的液體用樹脂脫色和脫鹽；(5)在截留分子量為3000Da-3500Da的透析袋中進行透析精制，收集透析袋外的液體， 然后濃縮所得液體，冷凍干燥，得低聚木糖。
2.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(1) 中，所述稻草碎料為20-40目的顆粒。
3.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(1) 中，微波處理的溫度為70-75°C，功率為300-400W，處理時間為2_2. 5h。
4.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(2) 中，去除殘渣的方法為過濾，取濾液在3000-4500r/min離心15_20min。
5.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(2) 中，所得上清液PH值調整至5. 5。
6.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(4) 中，酶解液滅活工藝為80-90°C下滅活10-15min，然后3000_4500r/min離心15_20min。
7.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(4) 中，使用活性炭脫色的工藝為控制上清液PH為4-6，在70-90°C下活性炭脫色20-40min， 活性炭與上清液用量比為-#t%。
8.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(4) 中，用樹脂脫色的工藝為用陰離子交換樹脂HZ-202進行脫色，樹脂與上清液用量比為 6wt% _9wt%，柱溫30-50°C，過柱時間2-3小時。
9.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(4) 中，用樹脂脫鹽的工藝為用陽離子交換樹脂HZ-016進行脫鹽，樹脂與上清液用量比為 6wt% _9wt%，柱溫30-50°C，過柱時間2-3小時。
10.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(5) 中，濃縮溫度為50-60°C。
11.根據權利要求1所述的從稻草中提取低聚木糖的方法，其特征在于，所述步驟(5) 中，透析時7-9小時換水一次，換水5-8次。
全文摘要
本發明公開了一種從稻草中提取低聚木糖的方法，其工藝為通過將稻草干燥粉碎后與NaOH溶液混合；200W-400W的功率下微波處理；然后水浴浸提，過濾除去殘渣；調整濾液pH，用乙醇沉淀，真空干燥，粉碎；將稻草粗木聚糖配成水溶液，酶解；酶解后，將酶解液滅活，活性炭脫色，然后用定量濾紙抽濾，再用微孔濾膜過濾；再用陰陽離子交換樹脂脫色脫鹽；透析精制，收集透析袋外的液體，然后濃縮溶液，冷凍干燥。本發明工藝簡單，產品純度高，理化性能穩定。
文檔編號C12P19/14GK102399842SQ20111036189
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者王偉, 王飛, 胡國華 申請人:上海師范大學