本发明属于化工、食品
技术领域：
，具体涉及一种低聚木糖的制备方法及其应用。
背景技术：
：低聚木糖又称木寡糖，是由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖，低聚木糖是聚合糖类中增殖双歧杆菌功能最强的品种之一，低聚木糖具有许多独特的功能：1、低聚木糖很难为人体消化酶所分解，用唾液、胃液、胰液和小肠酶液进行消化实验，实验结果显示各种消化酶几乎都不能分解低聚木糖，并且低聚木糖的能量值几乎为零，既不影响血糖浓度，也不会增加血糖中胰岛素的水平，并且不会形成脂肪沉积，故可在低能量食品中发挥作用，最大限度的满足了糖尿病人、肥胖病人和低血糖病人的需要；2、低聚木糖对酸、热稳定性好，难发酵，与其他低聚糖相比，低聚木糖的突出特点是稳定性非常好，即使在酸性条件下(ph＝2.5-7)加热至100℃基本上也不分解。低聚木糖是聚合糖类中增殖双歧杆菌功能最强的品种之一，它的功效性是其他聚合糖类的近20倍，人体胃肠道内没有水解低聚木糖的酶，所以其可直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，促进双歧杆菌增殖同时产生多种有机酸。降低肠道ph值，抑制有害菌生长，使益生菌在肠道大量增殖，达到上述的保健功效。低聚木糖的应用广泛，可用于饲料添加剂领域，所起的作用为：1、促进动物消化道内有益菌的繁殖，抑制有害菌的生长，改善微生物菌群平衡，2、阻断病原菌与宿主细胞受体的结合，3、刺激动物基体的免疫系统，提高免疫力，4、增强动物的抗病能力，减少发病率，提高对动物疾病的防治效果，5、改善饲料利用率，提高动物生产性能，6、降低对环境的污染，改善动物生产环境的卫生状况；还可以用于母婴用品方面，低聚木糖在婴幼儿产品方面的应用集中在葡萄糖产品、奶粉产品等方面。由于低聚木糖的应用范围比较广，所以制备品质高、质量好的低聚木糖成为重中之重，低聚木糖的制备方法主要分为酶法水解、酸法水解、自水解、化学酶解四种，酶法水解由于清洁环保成为低聚木糖的主要制备方法，但是同样存在一定的弊端，例如制备条件控制不合适会导致酶失活，或者反应中酶和反应物结合位点不足，反应进行不彻底，从而导致合成的低聚木糖收率低，纯度差。例如中国专利申请201610217884x中公开了一种低聚木糖的制备方法，属于低聚木糖生产
技术领域：
，该方法将含有半纤维素的农业纤维废料中通过碱法提取得到木聚糖，在木聚糖的水溶液中，加入固体酸催化剂直接降解得到低聚木糖溶液，经过滤后将固体酸催化剂与低聚木糖溶液分离得到所述低聚木糖，该方法低成本、绿色生产、环境友好、易操作、得到的产品质量高，该方法木聚糖的收率低，从而使低聚木糖的收率比较低。又如，中国专利申请201410330909.3中公开了一种用甜高粱发酵渣制备低聚木糖的方法，属于生物化工
技术领域：
。本发明提供的方法是以甜高粱发酵渣为原料，经过碱法预处理并固液分离后，再将得到的固相水洗至中性后，用木聚糖酶糖化后固液分离，再通过超滤法获得低聚木糖糖液，再经活性炭吸附脱色及离子交换树脂纯化后，浓缩添加赋形剂后喷雾干燥。本发明提供的方法充分利用了甜高粱固态发酵生产燃料乙醇后残留的发酵渣，克服了酸催化水解工艺中杂质较多的问题，因此有效降低后续木糖纯化成本，所得低聚木糖品质好，提取率高，但是该发明公开的制备方法操作步骤复杂，所用仪器的较多，耗资较高。随着人们生活水平的不断提高，精细食物开始逐渐替代其他食物变成主食，餐桌上的荤素比例也开始逐渐发生病态的倾斜，这使得越来越多的人，尤其是城市中需要经常性的加班、无暇关注饮食健康的白领们，进入了“亚健康”状态。心血管疾病、肥胖、肠道疾病等问题开始普遍困扰当今社会，这使得健康饮食开始进入更多人的视野。抗性糊精、水苏糖、l-阿拉伯糖、大豆低聚糖、壳寡糖、低聚龙胆糖、低聚甘露糖等益生元在上消化道没有相关的酶和环境将其降解、吸收，进入肠道后，由大肠的某些特定有益菌进行分解消化，促进有益菌的生长、抑制有害菌的数目。其进入大肠后吸水及被消化降解为气体和酸性物质。吸水和产气能够增加肠道内容物体积、缩小其储留时间而避免便秘发生，产生的酸性物质则能够调节肠道的酸碱度，从而抑制有害菌的生长并降低肠道疾病发生。同时服用益生元能降低血清中的胆固醇、提高机体抵抗疾病的能力，帮助人们走出“亚健康”状态。但益生元添加剂在实际的工业使用中存在一定的壁垒。由于抗性糊精、水苏糖、l-阿拉伯糖、大豆低聚糖、壳寡糖、低聚龙胆糖、低聚甘露糖等益生元均为功能性的低聚糖，即多羟基醛或多羟基酮的低聚物，有很强的吸湿性，同时其还原性端基也赋予这些低聚糖一定的反应性，如果直接使用或添加益生元或是益生元粉末，则容易在加工、使用、储存、添加等过程中发生吸湿、出现板结，甚至在储存过程中与其他添加成分中的氨基酸、蛋白质等的活性部分发生复杂化学反应，不利于产品的生产和使用，需要对其进行保护。但已有的通过制备微囊等方法则存在产品生产成本高、不利于生产过程的质量控制、通用性差难以普及到多种益生元添加剂生产等缺点。同时已知保护材料大多价格高昂，且在厨房等潮湿环境中仍易于发生板结。为了解决益生菌在生产和存储等过程中普遍存在容易吸潮、易板结等技术问题，中国专利申请201711038208.2中公开了一种益生元添加剂及其制备方法和应用。包含益生元糖和改性麦芽糊精；所述的改性麦芽糊精由麦芽糊精经醇溶液重结晶、热处理得到。本发明还公开了所述的添加剂的制备方法以及将该添加剂用于制备包含益生元的食用盐、固体饮料及黑茶、红茶等发酵茶中的应用。本发明通过大量研究，独创性地提出一种通过物理改性麦芽糊精的来解决所述技术问题的思路。本发明中，对麦芽糊精进行所述的物理改性，可实现其内部分子重新排布、改变分子链的舒展度、除去不稳定的低分子糖等目的，对麦芽糊精的分子间间隙、亲水基排布等有改进作用。采用所述的物理改性的改性麦芽糊精，可有效降低益生元添加剂的吸湿性、板结发生率。但是该申请中使用的益生元为单一益生元，在产品中依然存在很大的局限性。针对上述低聚木糖收率少，制备工艺复杂的缺陷与不足，开发一种步骤简单，操作简便，低聚木糖收率高的的制备方法，便于在食品、保健品尤其是高端食品和保健品领域广泛应用。技术实现要素：针对上述现有技术中的不足，提供一种低聚木糖的制备方法，该方法具有步骤简单，操作简便，低聚木糖收率高等优点。一种低聚木糖的制备方法，包括以下步骤：依次为：原料粉碎、超声处理、阳离子柱吸附、阴离子柱吸附、酶解、结晶；所述的原料粉碎为：将玉米芯进行粉碎，放入密闭装置中进行冷冻，然后室温条件下使其自然溶化，得到冷冻处理后的玉米芯备用；所述的超声处理为：冷冻处理后的玉米芯加水后用酸调整ph值并在加热条件下超声，过滤、离心得到上清液备用；所述的阳离子柱吸附为：将上清液通过阳离子交换树脂柱除杂，得到洗脱液，用活性炭进行吸附，过滤后收集滤液，真空浓缩，得到浓缩液；所述的阴离子柱吸附为：将浓缩液通过阴离子交换树脂柱除杂，得到洗脱液，调整洗脱液ph值得到酶解木聚糖溶液备用；所述的酶解为：采用木聚糖酶对酶解木聚糖溶液进行酶解，得到低聚木糖溶液；所述的结晶为：将低聚木糖溶液真空浓缩至饱和液，然后进行结晶，即得低聚木糖。所述的原料粉碎中进行冷冻的温度是-15--20℃，冷冻时间为20-30分钟。所述的超声处理中调整的ph值为3.5-5.5，超声加热温度为80-100℃，超声时间为1-2.5小时；所述的阳离子柱吸附中的吸附时间为20-40分钟；所述的阴离子柱吸附中的ph值为3.5-5.5；所述的结晶中的真空浓缩的温度为50-80℃。所述阳离子柱吸附使用amberjet1200h进行。所述阴离子柱吸附使用amberlitexad-16进行。为了进一步解决单一益生元在产品中存在的局限性，本发明还提供了一种复合益生元，该复合益生元的目的在于控制体重和改善菌群平衡。一种用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物，按重量份数计包括以下组分：优选地，上述用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物，按重量份数计包括以下组分：进一步优选地，上述用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物，按重量份数计包括以下组分：在一个优选实施例中，上述用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物，按重量份数计包括以下组分：在另一个优选实施例中，上述用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物，按重量份数计包括以下组分：上述复合益生元组合物，所述的抗性糊精、聚半乳糖和低聚果糖的重量份数之比为5-10：1：1；优选地，所述的抗性糊精、聚半乳糖和低聚果糖的重量份数之比为6-9：1：1；进一步优选地，所述的抗性糊精、聚半乳糖和低聚果糖的重量份数之比为7-8：1：1。上述复合益生元组合物，所述的中短链菊粉和长链菊粉的重量份数之比为1：1。上述复合益生元组合物，所述的低聚果糖和低聚木糖的重量份数比为1-7：1；优选地，所述的低聚果糖和低聚木糖的重量份数比为2-6：1；进一步优选地，所述的低聚果糖和低聚木糖的重量份数比为3-5：1。上述复合益生元组合物可应用于食品、食品添加剂、保健食品、人类食品、兽药、动物饲料方面。在一个优选实施例中上述复合益生元组合物应用于益生元固体饮料。本发明还提供了上述复合益生元固体饮料的制备方法，具体步骤为：按配方重量份称取抗性糊精、聚半乳糖、低聚果糖、中短链菊粉、长链菊粉、水苏糖和低聚木糖按一定的配比在室温下混合，得到混合粉末，向混合粉末中加入一定量的水，超声10-30min，20-40℃条件下溶解，过滤，经灭菌后浓缩，冷冻干燥，20-35℃低温粉碎，通过100-200目筛后包装制备得到。上述步骤中所述的加水量为正好使混合粉末完全溶解。上述步骤中所述的冷冻时间为为18-36h。本发明的有益效果：(1)本发明公开的复合益生元固体饮料，通过调整各种益生元的种类及配比，使各种益生元之间能够相互作用，能够更好的促进肠道中有机酸和短链脂肪酸的增加，调节肠道菌群组成，抑制有害菌，增加有益菌含量。(2)本发明中公开的复合益生元固体饮料可以调节脂肪代谢，增加能量消耗，减低食欲，减少摄食量，降低胆固醇，甘油三酯，增加矿物质吸收，减轻炎症，减轻体重。(3)本发明公开的益生元固体饮料不仅有改善菌群平衡的作用，还具有刺激免疫细胞，增强免疫力作用。具体实施方式基础实施例1：一种低聚木糖的制备方法包括以下步骤：依次为：原料粉碎、超声处理、阳离子柱吸附、阴离子柱吸附、酶解、结晶；所述的原料粉碎为：将玉米芯进行粉碎，放入密闭装置中进行冷冻，然后室温条件下使其自然溶化，得到冷冻处理后的玉米芯备用；所述的超声处理为：冷冻处理后的玉米芯加水后用酸调整ph值并在加热条件下超声，过滤、离心得到上清液备用；所述的阳离子柱吸附为：将上清液通过阳离子交换树脂柱除杂，得到洗脱液，用活性炭进行吸附，过滤后收集滤液，真空浓缩，得到浓缩液；所述的阴离子柱吸附为：将浓缩液通过阴离子交换树脂柱除杂，得到洗脱液，调整洗脱液ph值得到酶解木聚糖溶液备用；所述的酶解为：采用木聚糖酶对酶解木聚糖溶液进行酶解，得到低聚木糖溶液；所述的结晶为：将低聚木糖溶液真空浓缩至饱和液，然后进行结晶，即得低聚木糖。所述的原料粉碎中进行冷冻的温度是-15--20℃，冷冻时间为20-30分钟。所述的超声处理中调整的ph值为3.5-5.5，超声加热温度为80-100℃，超声时间为1-2.5小时；所述的阳离子柱吸附中的吸附时间为20-40分钟；所述的阴离子柱吸附中的ph值为3.5-5.5；所述的结晶中的真空浓缩的温度为50-80℃。所述阳离子柱吸附使用amberjet1200h进行。所述阴离子柱吸附使用amberlitexad-16进行。基础实施例2-3为在基础实施例1的基础上，按以下表格调整参数构成的具体实施例：实施例1一种用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物配方：按重量份数计包括以下组分：制备方法：具体步骤为：称取抗性糊精40份、聚半乳糖6份、低聚果糖6份、中短链菊粉4份、长链菊粉4份、水苏糖8份和低聚木糖6份在室温下混合，得到混合粉末，向混合粉末中加入水，使混合粉末完全溶解，超声10min，40℃条件下溶解，过滤，经灭菌后浓缩，冷冻干燥18h，20℃低温粉碎，通过100目筛后包装制备得到。实施例2一种用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物配方：按重量份数计包括以下组分：制备方法：具体步骤为：称取抗性糊精60份、聚半乳糖12份、低聚果糖12份、中短链菊粉6份、长链菊粉6份、水苏糖2份和低聚木糖4份在室温下混合，得到混合粉末，向混合粉末中加入水，使混合粉末完全溶解，超声20min，35℃条件下溶解，过滤，经灭菌后浓缩，冷冻干燥24h，25℃低温粉碎，通过120目筛后包装制备得到。实施例3一种用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物配方：按重量份数计包括以下组分：制备方法：具体步骤为：称取抗性糊精50份、聚半乳糖10份、低聚果糖10份、中短链菊粉5份、长链菊粉5份、水苏糖6份和低聚木糖2份在室温下混合，得到混合粉末，向混合粉末中加入水，使混合粉末完全溶解，超声25min，30℃条件下溶解，过滤，经灭菌后浓缩，冷冻干燥30h，30℃低温粉碎，通过150目筛后包装制备得到。实施例4一种用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物配方：按重量份数计包括以下组分：制备方法：具体步骤为：称取抗性糊精45份、聚半乳糖8份、低聚果糖8份、中短链菊粉6份、长链菊粉6份、水苏糖4份和低聚木糖5份在室温下混合，得到混合粉末，向混合粉末中加入水，使混合粉末完全溶解，超声30min，35℃条件下溶解，过滤，经灭菌后浓缩，冷冻干燥24h，20℃低温粉碎，通过200目筛后包装制备得到。实施例5一种用于控制体重改善菌群平衡的复合益生元组合物配方：按重量份数计包括以下组分：制备方法：具体步骤为：称取抗性糊精55份、聚半乳糖10份、低聚果糖10份、中短链菊粉5份、长链菊粉5份、水苏糖3份和低聚木糖4份在室温下混合，得到混合粉末，向混合粉末中加入水，使混合粉末完全溶解，超声20min，40℃条件下溶解，过滤，经灭菌后浓缩，冷冻干燥36h，35℃低温粉碎，通过150目筛后包装制备得到。对比例1一种复合益生元组合物配方：与实施例1的不同在于：所加聚半乳糖、低聚果糖与抗性糊精的重量份数比为1：1：3.7。制备方法：除配方重量份数不同以外，其他操作与实施例1相同。对比例2一种复合益生元组合物配方：与实施例1的不同在于：所加聚半乳糖、低聚果糖与抗性糊精的重量份数比为1：1：12。制备方法：除配方重量份数不同以外，其他操作与实施例1相同。对比例3一种复合益生元组合物配方：与实施例3的不同在于：所加中短链菊粉和长链菊粉的重量份数比为1：4。制备方法：除配方重量份数不同以外，其他操作与实施例3相同。对比例4一种复合益生元组合物配方：与实施例3的不同在于：所加中短链菊粉和长链菊粉的重量份数比为4：1。制备方法：除配方重量份数不同以外，其他操作与实施例3相同。对比例5一种复合益生元组合物配方：与实施例5的不同在于：所加中低聚果糖和低聚木糖的重量份数比为0.5：1。制备方法：除配方重量份数不同以外，其他操作与实施例5相同。对比例6一种复合益生元组合物配方：与实施例5的不同在于：所加中低聚果糖和低聚木糖的重量份数比为8：1。制备方法：除配方重量份数不同以外，其他操作与实施例5相同。实验部分1、溶解性测试：将实施例1-5的复合益生元固体饮料加入大约40℃的水中轻轻搅拌，约在1-2min内完全溶解。2、安全性测试：寻找10名志愿者，分别每天早饭后口服实施例1-5的复合益生元固体饮料10-20g，未发现腹泻等副作用。3、有益效果测试实验方法按照大连医科大学周景欣硕士学位论文《几种益生元制剂对肠道菌群作用效果的研究》代码y1044452的论文中体外实验的方法和剂量进行测试，发酵12小时后肠道菌群数量测定，结果如下表各实施例组肠道菌群与加入为相同剂量的葡萄糖的对照组相比较，肠杆菌、肠球菌得到抑制(p＞0.05)，双歧杆菌、乳酸杆菌增加显著(p＜0.01)，数据说明实施例1-5的配方对抑制有害细菌肠杆菌、肠球菌，增加有益菌双歧杆菌、乳酸杆菌有显著效果。按照上述论文的方法进行体内试验14天对人体肠道b/e值的影响，发现所述配方可以提高人体肠道b/e值，有利于稳定肠道微生物平衡。数据处理方法菌群调查细菌活菌数用logn，表示，数据处理方法采用spss11.0统计软件处理。(1)体内试验结果表1发酵12小时后肠道菌群数量(lgcfu/g，湿便，平均数±标准差，n＝5)见下表1表1有上表1的检测数据可以看出，发酵12小时后，肠道菌群数量测定，各实验组肠道菌群与对照组比较双歧杆菌、乳杆菌、肠杆菌、肠球菌均增加，但是乳杆菌和双歧杆菌增加显著(p＜0.01)，也就是说本发明公开的复合益生元固体饮料，通过调整各种益生元的种类及配比，使各种益生元之间能够相互作用，能够更好的促进肠道中有机酸和短链脂肪酸的增加，调节肠道菌群组成，抑制有害菌(肠杆菌、肠球菌)的含量，增加有益菌(双歧杆菌、乳杆菌)的含量。(2)体内实验结果连续服用本发明制备的益生元固体饮料14天后对人体肠道b/e值的测定(lgcfu/g，湿便，平均数±标准差，n＝8)见下表2表2组别实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5服用前1.10±0.241.08±0.271.09±0.251.12±0.201.09±0.27服用后1.35±0.251.34±0.241.32±0.221.30±0.281.32±0.23与服用前相比p＜0.05。五组受试者在服用益生元制剂前肠道各菌群计数差异无显著性(p＞0.05)。在食用本发明制备的益生元固体饮料14天后各组间肠道各菌群计数差异无显著性(p＞0.05)。本发明制备的复合益生元组合物还可以很好的控制体重，即使是易胖体质的人群长时间服用也可以将体重很好的控制下一定体重范围内，不会出现体重的明显增加。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12