本发明涉及秸秆综合利用
技术领域：
，特别涉及一种全秸秆营养粉的制备方法。
背景技术：
：我国每年可收获各种作物秸秆9亿多吨。这里所述秸秆，包括小麦、玉米、水稻、棉花、高粱、大豆、花生、薯类、瓜类等作物及苜蓿、沙打旺等牧草收获籽实后剩余的茎、叶、皮（壳）、蔓藤（秧）等以及玉米芯、甘蔗（渣）、芦苇、竹子等。光、水、肥、土等作物生长的基本要素，不仅保证了籽实收成，而且养育了作物秸秆的茁壮成长，而恰恰是先由秸秆的充分生长，才保证了籽实的丰收。因此不能忽略了农业的另一半（甚至是另一大半）。籽实中拥有的营养成份，秸秆中也都会拥有，唯一差别在于籽实中的淀粉人体能消化利用而秸秆中的纤维素人体不能消化利用。秸秆中的纤维素不是营养成份，但却是保健成份。秸秆中的粗纤维（纤维素、半纤维素、木质素、果胶等）是号称人类第七大营养素的膳食纤维，其中的半纤维素形成的木糖、低聚木糖，纤维素形成的纤维低聚糖以及矿质元素、抗氧化剂、小分子有机酸、麦芽糖等，均是对人体具有生理活性和保健功能的成份。因此说，科学利用秸秆作为人类的营养食品和保健食品是必要的、可行的。在现有技术和实践中，未发现利用秸秆制备全营养粉的方法。技术实现要素：为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种全秸秆营养粉的制备方法。本发明的技术方案为：一种全秸秆营养粉的制备方法，包括以下步骤：（1）秸秆片段置于磨盘中磨浆10-50分钟，得秸秆浆状物；（2）将所述秸秆浆状物置于汽爆罐中，加入秸秆浆状物质量1-20倍水，加入碱至碱液浓度为1-10%，向汽爆罐中通入水蒸汽至温度升至80-100℃后，停止通水蒸汽；向汽爆罐中通入惰性气体，将汽爆罐内空气排净、封口；然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为60-120℃、压力为0.5-3MPa，保温保压20-120分钟后喷放；（3）将步骤（2）所得喷放浆状物置于酶解罐中，加入喷放浆状物质量1-10倍水，向汽爆罐中通入惰性气体，然后加入木聚糖酶，酶解40-180分钟；然后加入复合蛋白酶，间歇1分钟，通入惰性气体1分钟，酶解20-80分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，酶解10-50分钟；然后通入蒸汽升温至40-100℃，保温5-30分钟，灭活酶的活性；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃，适宜pH6-8；（4）灭酶后向所述酶解罐中通入二氧化碳，调节罐内pH值至2-5，持续通入二氧化碳20-60分钟后加入食用碱调节pH值至5-8；（5）将步骤（4）所得产物从酶解罐转移出，经干燥、粉碎，得秸秆全粉。作为优选方案，步骤（1）中秸秆片段的获取过程为：收获秸秆，去杂、除尘、水洗，切成1-10cm的片段。作为优选方案，步骤（2）汽爆罐中加入碱液维持罐内pH值6-8。作为优选方案，步骤（2）通入汽爆罐内惰性气体的体积为汽爆罐容积的1-10倍。作为优选方案，所述常温型α-淀粉酶的获取步骤为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株；选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。进一步的，步骤（3）中，木聚糖酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物200-900U。进一步的，步骤（3）中，所述复合蛋白酶由具备内肽酶活性的碱性蛋白酶和具备端肽酶活性的蛋白酶K组成；复合蛋白酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物300-800U。进一步的，常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物200-700U。作为优选方案，步骤（5）中干燥为喷雾干燥、闪蒸干燥、沸腾流化床干燥中的一种。本发明的有益效果为：本发明采用汽爆技术以及多级酶解技术，制备了富含膳食纤维、肽类、氨基酸、麦芽糖、低聚木糖、矿物质等的具有营养和保健双重功能的秸秆全粉；本发明投入小、周期短、易推广。具体实施方式实施例1一种全秸秆营养粉的制备方法，包括以下步骤：（1）收获玉米秸秆，去杂、除尘、水洗，切成3-4cm的片段，秸秆片段置于磨盘中磨浆30分钟，得秸秆浆状物。（2）将所述秸秆浆状物置于汽爆罐中，加入秸秆浆状物质量8倍水，加入碱至碱液浓度为5%，向汽爆罐中通入水蒸汽至温度升至95℃后，停止通水蒸汽；向汽爆罐中通入惰性气体，通入汽爆罐内惰性气体的体积为汽爆罐容积的5倍，将汽爆罐内空气排净、封口；然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为110℃、压力为1.5MPa，保温保压70分钟后喷放。步骤（2）中用稀碱液维持罐内pH值7，目的在于避免半纤维素等组份的降解失控而形成对人体有危害的醛类产物等。采用较低蒸煮温度、较高罐内压力以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素等组份避免高温、有氧条件下的氧化、酯化等反应。（3）将步骤（2）所得喷放浆状物置于酶解罐中，加入喷放浆状物质量5倍水，向汽爆罐中通入惰性气体，然后加入木聚糖酶，木聚糖酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物600U，酶解100分钟；然后加入复合蛋白酶，复合蛋白酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物500U，间歇1分钟，通入惰性气体1分钟，酶解40分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物400U，酶解30分钟；然后通入蒸汽升温至80℃，保温15分钟，灭活酶的活性；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃，适宜pH6-8。步骤（3）中所用蛋白酶为复合酶系，包括具备内肽酶（内切酶）活性的碱性蛋白酶、具备端肽酶（外切酶）活性的蛋白酶K等，可以在常温条件下高效率水解蛋白质。步骤（3）中所用常温型α-淀粉酶的获取步骤为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株；选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求。木聚糖酶将半纤维素水解为低聚木糖，而蛋白酶、淀粉酶分别将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等，有利于消化、吸收。经检测，半纤维素酶解率为30%，蛋白质酶解率为35%，淀粉酶解率为25%。（4）灭酶后向所述酶解罐中通入二氧化碳，调节罐内pH值至2.5，持续通入二氧化碳30分钟后加入食用碱调节pH值至6.5。二氧化碳调节罐内处在酸性介质中，秸秆中硅质会转化为碳酸硅；据研究，碳酸硅对人类心脑血管、肥胖症、皮肤疾病等有一定疗效；秸秆中钙质会转化为碳酸钙，作为人类钙质的补充剂。（5）将步骤（4）所得产物从酶解罐转移出，经干燥、粉碎，得秸秆全粉。检测结果表明，玉米秸秆全粉的营养组成中富含具有营养与保健功能的膳食纤维、多肽类、麦芽糖、低聚木糖、碳酸硅、钙等，各含量（相对于玉米秸秆干基质量）如下表所示：营养成份含量膳食纤维33.7%多肽（氨基酸）14.6%糖分（麦芽糖）19.5%木糖（低聚木糖）14.1%碳酸硅3.9%钙1.8%实施例2一种全秸秆营养粉的制备方法，包括以下步骤：（1）收获西瓜秧，去杂、除尘、水洗，切成3-4cm的片段，西瓜秧片段置于胶体磨中磨浆30分钟，得瓜秧浆状物。（2）将所述瓜秧浆状物置于汽爆罐中，加入瓜秧浆状物质量9倍水，加入碱至碱液浓度为3.5%，向汽爆罐中通入水蒸汽至温度升至95℃后，停止通水蒸汽；向汽爆罐中通入惰性气体，通入汽爆罐内惰性气体的体积为汽爆罐容积的6倍，将汽爆罐内空气排净、封口；然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为105℃、压力为1.75MPa，保温保压80分钟后喷放。步骤（2）中用稀碱液维持罐内pH值7，目的在于避免半纤维素等组份的降解失控而形成对人体有危害的醛类产物等。采用较低蒸煮温度、较高罐内压力以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素等组份避免高温、有氧条件下的氧化、酯化等反应。（3）将步骤（2）所得喷放浆状物置于酶解罐中，加入喷放浆状物质量5倍水，向汽爆罐中通入惰性气体，然后加入木聚糖酶，木聚糖酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物650U，酶解95分钟；然后加入复合蛋白酶，复合蛋白酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物550U，间歇1分钟，通入惰性气体1分钟，酶解35分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物450U，酶解25分钟；然后通入蒸汽升温至80℃，保温12.5分钟，灭活酶的活性；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃，适宜pH6-8。步骤（3）中所用蛋白酶为复合酶系，包括具备内肽酶（内切酶）活性的碱性蛋白酶、具备端肽酶（外切酶）活性的蛋白酶K等，可以在常温条件下高效率水解蛋白质。步骤（3）中所用常温型α-淀粉酶的获取步骤为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株；选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求。木聚糖酶将半纤维素水解为低聚木糖，而蛋白酶、淀粉酶分别将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等，有利于消化、吸收。经检测，半纤维素酶解率为31%，蛋白质酶解率为34%，淀粉酶解率为26%。（4）灭酶后向所述酶解罐中通入二氧化碳，调节罐内pH值至2.7，持续通入二氧化碳30分钟后加入食用碱调节pH值至6.5。二氧化碳调节罐内处在酸性介质中，瓜秧中硅质会转化为碳酸硅；据研究，碳酸硅对人类心脑血管、肥胖症、皮肤疾病等有一定疗效；瓜秧中钙质会转化为碳酸钙，作为人类钙质的补充剂。（5）将步骤（4）所得产物从酶解罐转移出，经干燥、粉碎，得瓜秧全粉。检测结果表明，西瓜秧全粉的营养组成中富含具有营养与保健功能的膳食纤维、多肽类、麦芽糖、低聚木糖、碳酸硅、钙等，各含量（相对于西瓜秧干基质量）如下表所示：营养成份含量膳食纤维26.7%多肽（氨基酸）15.6%糖分（麦芽糖）26.5%木糖（低聚木糖）16.1%碳酸硅3.1%钙1.7%实施例3一种全秸秆营养粉的制备方法，包括以下步骤：（1）收获苜蓿，去杂、除尘、水洗，切成3-4cm的片段，苜蓿片段置于胶体磨中磨浆30分钟，得苜蓿浆状物。（2）将所述苜蓿浆状物置于汽爆罐中，加入苜蓿浆状物质量10倍水，加入碱至碱液浓度为3%，向汽爆罐中通入水蒸汽至温度升至95℃后，停止通水蒸汽；向汽爆罐中通入惰性气体，通入汽爆罐内惰性气体的体积为汽爆罐容积的7倍，将汽爆罐内空气排净、封口；然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为100℃、压力为2MPa，保温保压90分钟后喷放。步骤（2）中用稀碱液维持罐内pH值7，目的在于避免半纤维素等组份的降解失控而形成对人体有危害的醛类产物等。采用较低蒸煮温度、较高罐内压力以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素等组份避免高温、有氧条件下的氧化、酯化等反应。（3）将步骤（2）所得喷放浆状物置于酶解罐中，加入喷放浆状物质量6倍水，向汽爆罐中通入惰性气体，然后加入木聚糖酶，木聚糖酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物700U，酶解90分钟；然后加入复合蛋白酶，复合蛋白酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物600U，间歇1分钟，通入惰性气体1分钟，酶解30分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物500U，酶解20分钟；然后通入蒸汽升温至80℃，保温11分钟，灭活酶的活性；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃，适宜pH6-8。步骤（3）中所用蛋白酶为复合酶系，包括具备内肽酶（内切酶）活性的碱性蛋白酶、具备端肽酶（外切酶）活性的蛋白酶K等，可以在常温条件下高效率水解蛋白质。步骤（3）中所用常温型α-淀粉酶的获取步骤为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株；选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求。木聚糖酶将半纤维素水解为低聚木糖，而蛋白酶、淀粉酶分别将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等，有利于消化、吸收。经检测，半纤维素酶解率为33%，蛋白质酶解率为37%，淀粉酶解率为28%。（4）灭酶后向所述酶解罐中通入二氧化碳，调节罐内pH值至2.9，持续通入二氧化碳30分钟后加入食用碱调节pH值至6.5。二氧化碳调节罐内处在酸性介质中，苜蓿中硅质会转化为碳酸硅；据研究，碳酸硅对人类心脑血管、肥胖症、皮肤疾病等有一定疗效；苜蓿中钙质会转化为碳酸钙，作为人类钙质的补充剂。（5）将步骤（4）所得产物从酶解罐转移出，经干燥、粉碎，得苜蓿全粉。检测结果表明，苜蓿全粉的营养组成中富含具有营养与保健功能的膳食纤维、多肽类、麦芽糖、低聚木糖、碳酸硅、钙等，各含量（相对于苜蓿干基质量）如下表所示：营养成份含量膳食纤维16.6%多肽（氨基酸）7.8%糖分（麦芽糖）37.6%木糖（低聚木糖）15.2%碳酸硅3.3%钙1.8%实施例4一种全秸秆营养粉的制备方法，包括以下步骤：（1）收获芦苇，去杂、除尘、水洗，切成3-4cm的片段，芦苇片段置于胶体磨中磨浆30分钟，得芦苇浆状物。（2）将所述芦苇浆状物置于汽爆罐中，加入芦苇浆状物质量10倍水，加入碱至碱液浓度为4%，向汽爆罐中通入水蒸汽至温度升至95℃后，停止通水蒸汽；向汽爆罐中通入惰性气体，通入汽爆罐内惰性气体的体积为汽爆罐容积的7倍，将汽爆罐内空气排净、封口；然后间歇性向汽爆罐内通入水蒸汽以及惰性气体，以维持汽爆罐内温度为95℃、压力为2.5MPa，保温保压100分钟后喷放。步骤（2）中用稀碱液维持罐内pH值7，目的在于避免半纤维素等组份的降解失控而形成对人体有危害的醛类产物等。采用较低蒸煮温度、较高罐内压力以及惰性气体环境，目的在于保证半纤维素、纤维素、木质素等组份避免高温、有氧条件下的氧化、酯化等反应。（3）将步骤（2）所得喷放浆状物置于酶解罐中，加入喷放浆状物质量6倍水，向汽爆罐中通入惰性气体，然后加入木聚糖酶，木聚糖酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物750U，酶解85分钟；然后加入复合蛋白酶，复合蛋白酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物650U，间歇1分钟，通入惰性气体1分钟，酶解25分钟；随后加入常温型α-淀粉酶，常温型α-淀粉酶的加入量满足每千克干基喷放浆状物550U，酶解20分钟；然后通入蒸汽升温至80℃，保温10分钟，灭活酶的活性；所述常温型α-淀粉酶由微波诱导所得变异地衣芽孢杆菌分泌所得α-淀粉酶，所述常温型α-淀粉酶的适宜温度为22-35℃，适宜pH6-8。步骤（3）中所用蛋白酶为复合酶系，包括具备内肽酶（内切酶）活性的碱性蛋白酶、具备端肽酶（外切酶）活性的蛋白酶K等，可以在常温条件下高效率水解蛋白质。步骤（3）中所用常温型α-淀粉酶的获取步骤为：将地衣芽孢杆菌的培养液置于微波发生器，设置微波功率为850-950W，脉冲频率为2300MHz，微波处理20s，冷却20s，依此往复25-35次；将微波处理后的培养液涂布在固体培养基上，30℃条件下培养1-2天，由存活下来的菌落中筛选四株常温下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢杆菌的变异菌株；选出常温下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢杆菌的变异菌株扩大培养，从而获得所述常温型α-淀粉酶。常温型α-淀粉酶在22-35℃温度下高效率地水解淀粉，不必像目前大多采用的高温型α-淀粉酶需要高温（80-90℃）条件，因而减少了能耗也降低了对设备的要求。木聚糖酶将半纤维素水解为低聚木糖，而蛋白酶、淀粉酶分别将蛋白质、淀粉水解成小分子的肽类、氨基酸、麦芽糖、葡萄糖等，有利于消化、吸收。经检测，半纤维素酶解率为29%，蛋白质酶解率为39%，淀粉酶解率为32%。（4）灭酶后向所述酶解罐中通入二氧化碳，调节罐内pH值至3，持续通入二氧化碳30分钟后加入食用碱调节pH值至6.5。二氧化碳调节罐内处在酸性介质中，芦苇中硅质会转化为碳酸硅；据研究，碳酸硅对人类心脑血管、肥胖症、皮肤疾病等有一定疗效；芦苇中钙质会转化为碳酸钙，作为人类钙质的补充剂。（5）将步骤（4）所得产物从酶解罐转移出，经干燥、粉碎，得芦苇全粉。检测结果表明，芦苇全粉的营养组成中富含具有营养与保健功能的膳食纤维、多肽类、麦芽糖、低聚木糖、碳酸硅、钙等，各含量（相对于芦苇干基质量）如下表所示：营养成份含量膳食纤维39.5%多肽（氨基酸）12.6%糖分（麦芽糖）17.7%木糖（低聚木糖）15.3%碳酸硅3.7%钙1.85%当前第1页1 2 3