[發(fā)明專利]一種乳酸聯(lián)合木聚糖酶水解制備低聚木糖的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110088537.8
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112877380A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍華;楊倩倩;徐勇;應(yīng)文俊;文沛瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12P19/00
• 分類號: C12P19/00;C12P19/04;C12P19/12;C12P19/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 崔玥

本發(fā)明提供了一種乳酸聯(lián)合木聚糖酶水解制備低聚木糖的方法，屬于生物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將農(nóng)林廢棄物與體積濃度為0?10％的乳酸溶液混合，進行催化反應(yīng)，過濾，獲得含有低聚木糖的處理液和濾渣，將濾渣與木聚糖酶溶液混合，進行酶解，獲得含低聚木糖的酶解液。本發(fā)明采用稀酸結(jié)合酶水解法，可充分的將農(nóng)林廢棄物催化后的處理液和固體殘渣中的木聚糖降解為低聚木糖，低聚木糖得率可達到70％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種乳酸聯(lián)合木聚糖酶水解制備低聚木糖的方法。

背景技術(shù)

我國每年生產(chǎn)的農(nóng)林廢棄物數(shù)量甚多，比如僅玉米芯就大約有1000萬噸。其中多種農(nóng)林廢棄物含有大量木聚糖型半纖維素，如小麥秸稈、玉米秸稈、玉米芯等。玉米芯中含有大約35％的半纖維素、35％的纖維素和15％的木質(zhì)素，其中半纖維素的主要組成為木聚糖，是生產(chǎn)低聚木糖的最佳原料之一。目前，常用低聚木糖的制備方法有酶解法、堿法、自水解法和酸法等。例如，Yoon等人(LWT-Food Science and Technology,2006,39(4):388-392)利用1.2IU/mL木聚糖酶水解玉米芯10～480min，可獲得8.2％-18.3％的低聚木糖，但是產(chǎn)物色值高且純度低；黃等人(食品與發(fā)酵工業(yè)，2004，(5))采用氫氧化鈉提取玉米芯中的木聚糖再進行木聚糖酶解(800IU/g DM，40℃，6h)，可獲得50％的低聚木糖，此過程工藝復(fù)雜、污染多，且玉米芯易與堿產(chǎn)生較重的色素，給低聚木糖生產(chǎn)后面的工序帶來了很大的壓力。Nabarlatz等人(IndustrialEngineering Chemistry Research,2004,43(15):4124-4131)在190℃條件下對玉米芯進行15min自水解，可獲得58％的低聚木糖(聚合度≥2)，但是水熱預(yù)處理反應(yīng)溫度和壓力較高，對設(shè)備要求嚴格。據(jù)Zhang等人報道(Bioresource Technology,234(2017):343-349)，玉米芯經(jīng)過20％(w/v)乙酸在140℃處理20min后，可獲得45.9％的低聚木糖(聚合度2～6)，反應(yīng)時間短且低聚木糖得率高，但是濃酸易對設(shè)備造成腐蝕且產(chǎn)物分離較困難。Xiao等人(Bioresource Technology,290(2019):121775)用2％(w/v)乳酸在170℃條件下預(yù)處理玉米秸稈40min最高可獲得12.9％的低聚木糖(聚合度2～4)，但仍有大量木聚糖沒能充分利用轉(zhuǎn)化。

可見，現(xiàn)有技術(shù)制備低聚木糖的方法普遍存在原料木聚糖水解不充分，低聚木糖選擇性低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高效、低聚木糖得率高的制備低聚木糖的方法，能夠?qū)⑥r(nóng)林廢棄物中的木聚糖高效轉(zhuǎn)化為低聚木糖，所制備的低聚木糖(木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖)的得率達70％。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種低聚木糖的制備方法，包括如下步驟：將農(nóng)林廢棄物與體積濃度為0-10％的乳酸溶液混合，進行催化反應(yīng)，過濾，獲得含有低聚木糖的處理液和濾渣；將濾渣與木聚糖酶溶液混合，進行酶解，獲得含低聚木糖的酶解液。

優(yōu)選的，所述農(nóng)林廢棄物包括玉米秸稈、小麥秸稈和玉米芯中的任意一種或幾種。

優(yōu)選的，所述農(nóng)林廢棄物與乳酸溶液的質(zhì)量體積比為1g:5-20ml。

優(yōu)選的，所述催化反應(yīng)的溫度為145-175℃，所述催化反應(yīng)的時間為20-70min。

優(yōu)選的，所述木聚糖酶的用量為200～1000U/g濾渣。

優(yōu)選的，所述木聚糖酶為內(nèi)切木聚糖酶。

優(yōu)選的，所述木聚糖酶溶液與濾渣的體積質(zhì)量比為1-10ml:20-200mg。

優(yōu)選的，所述酶解的pH值為4.0-6.0。