[發明專利]一種利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產低聚木糖的方法

有效

• 申請號: 201410023005.6
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103740787A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 李雪芝;趙建
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產低聚木糖的方法。

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糖苷鍵結合而成的功能性聚合糖。與通常人們所用的大豆低聚糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖等相比具有獨特的優勢，它可以選擇性地促進腸道雙歧桿菌的增殖活性。其雙歧因子功能是其它聚合糖類的10-20倍。低聚木糖具有減少人體內有毒發酵產物及有害細菌酶的產生、抑制大腸桿菌、腸炎門氏菌等病原菌和腹瀉、防止便秘、保護肝臟功能、降低血清膽固醇、降血壓、增強機體免疫力，抗癌、促使機體生成多種營養物質，包括維生素B1、B2、B6、B12、煙酸和葉酸，以及預防和保護牙齒齲變，抑制口腔病菌的滋生等作用。低聚木糖已經在醫藥保健品、乳品飲料、食品、飼料等行業獲得廣泛應用。傳統的生產低聚木糖工藝是采用熱水或稀酸水解玉米芯、甘蔗渣等富含半纖維素的生物質原料，將半纖維素中的木聚糖降解成低聚木糖，經過純化、濃縮、結晶等步驟，析出低聚木糖晶體。但這些工藝存在（1）由于是在高溫酸性環境下水解原料，需要仔細嚴格控制反應終點，防止半纖維素過度降解成木糖單體，以及木糖的進一步脫水反應；（2）酸性廢水的污染問題；（3）僅利用了原料中的半纖維素組分，超過60%的纖維素和木質素組分未得到有效利用、造成大量固體廢棄物污染等缺點。隨著環境保護法規的日益嚴格、原材料價格的增加以及低聚木糖應用的愈加廣泛和需求量的增加，上述問題亟待解決。

溶解漿是造紙工業的一個重要紙漿品種，是由木質纖維素材料經過化學加工純化制成的一種纖維素含量高(90-99％)，半纖維素、木素等其他成分含量非常少的化學精制漿。溶解漿的用途非常廣泛，是粘膠纖維的主要生產原料，也是硝化纖維、醋酸纖維、羧甲基纖維素、纖維素醚等產品的生產原料。在橡膠工業、紡織工業、包裝工業（如玻璃紙生產）等均具有廣泛的用途。隨著市場對溶解漿需求量的迅速增加，除了傳統的溶解漿生產原料棉花以外，目前闊葉木也已被廣泛用作生產溶解漿的原料。目前利用闊葉木生產溶解漿大多采用預水解硫酸鹽工藝，該工藝主要包括預水解和硫酸鹽蒸煮兩段工序，其中預水解的主要目的是去除原料中的半纖維素，而硫酸鹽蒸煮則去除木質素組分。目前造紙企業普遍將溶解漿預水解廢液送入廢水處理系統直接進行處理，不僅造成了廢液中大量半纖維素糖類資源的浪費，也導致廢水處理負荷增加和廢水處理成本增高。由于闊葉木預水解廢液中含有大量木聚糖，因此可望用來作為低聚木糖生產的新的原料來源，以滿足人們對低聚木糖需求量的日益增加和低聚木糖生產原料需求量日益增長的要求，但通過檢索，涉及利用造紙企業闊葉木溶解漿預處理廢液酶法生產低聚木糖的方法還未見報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產低聚木糖的方法。

本發明所述利用闊葉木溶解漿預水解廢液酶法生產低聚木糖的方法，步驟是：

（1）取闊葉木溶解漿預水解廢液，先測定廢液中的折光度和還原糖含量，再加入體積比0.1%～0.8%硫酸，攪拌20～60分鐘，將廢液中聚糖全部水解成單糖，然后測定水解液中的總糖含量、木糖含量和還原糖含量，計算木糖含量占總糖含量比例和酸水解液中還原糖與酸水解前廢液中還原糖的比值；

（2）選取測定后折光度在0.5%～6.0%，每千毫升預水解液中還原糖含量在1～25克，木糖含量占總糖含量比例超過50%，酸水解液還原糖與酸水解前還原糖比值大于2的的步驟（1）中所述的闊葉木溶解漿預水解廢液，濃縮至折光度為8～30%的濃度后，加入體積比10%～30%的活性碳，進行脫色處理30～40min，之后沉淀、過濾溶液，得到初步澄清的闊葉木溶解漿預水解液；

（3）采用001×7陽型離子交換柱和DM-130弱堿陰離子交換柱，對步驟（2）中得到的預水解液進行離子交換處理，離子交換后的預水解液再進一步濃縮至折光度為2%～20%，并調節水解液pH值至4.0～7.5的范圍；

（4）測定市售的木聚糖酶的木聚糖酶活力和木糖苷酶活力，選擇木聚糖酶活力與木糖苷酶活力比值大于40000且木糖苷酶活力小于0.01IU/ml的木聚糖酶，加入到步驟（3）制得的預水解液中，適當攪拌使酶與預水解液混合均勻，其中所述木聚糖酶酶用量為每毫升預水解液中木聚糖酶活力為10～200IU，然后在溫度為45～60℃下處理1～8h；