单糖、木质素、蛋白质、脂质、酚酸、矿物质等。这些混合物是独特的，并 且我们已经发现这些混合物具有数种出人意料的有用的功能特性：使得它们用作水包油和 油包水乳化剂、粘着剂、粘合剂、油井钻探泥浆和水力压裂泥浆的有用成分、增粘剂、抗氧化 剂、可溶性膳食纤维和血清胆固醇还原剂以及用于许多其他应用。可通过用碱性过氧化氢 提取将阿拉伯木聚糖从玉米纤维或麸分离，比如美国专利6, 147, 206中教导的方法麸。美 国专利6, 147, 206的产品是纯化的阿拉伯木聚糖。本文所述的我们的新产品是独特的阿 魏酰基-阿拉伯木聚糖加其他功能分子的粗制混合物，或是更纯化的阿魏酰基-阿拉伯木 聚糖，其与美国专利6, 147, 206的产品具有明显的结构和功能差异，原因之一在于，我们未 在碱性提取时使用过氧化氢而美国专利6, 147, 206中使用了过氧化氢，因此阿拉伯木聚糖 未被漂白，以去除与天然状态阿拉伯木糖相关的蛋白质、酚类（例如，阿魏酸）和脂质型成 分。这些成分使得阿魏酰基-阿拉伯木聚糖与先前生产的阿拉伯木聚糖产品比如美国专利 6, 147, 206中的那些产品相比具有更卓越的特性和应用。因此，尽管我们先前报道了纯化的 玉米纤维阿拉伯木聚糖，也称为玉米纤维胶（CFG)作为乳化剂的用途，但其以粗制的形式 (未用过氧化氢漂白）与其他天然成分一起作为乳化剂的用途是新颖的。本文描述了其他 独特的组成。此外，本文以纯的或粗制的形式提供了该胶和来自其他植物来源的其他生物 基纤维胶的附加新用途的例子。在本产品和美国专利6, 147, 206中的产品还有一个不同， 制造胶的原材料是玉米纤维而不是玉米麸（尽管我们的方法可使用玉米麸作为原材料）。 玉米纤维是玉米粒的纤维部分，其起初存在于粒皮和胚乳中，但是通过工业玉米湿磨法被 去除和回收。我们优选的原料是玉米麸，其是纤维材料，主要来自外皮且仅带有少量或没有 胚乳。玉米麸是通过工业玉米干磨法去除和回收的纤维产品。令人吃惊地，本方法可用于 从农业副产品比如玉米纤维、燕麦麸、小麦麸、大麦結杆和外壳、甘鹿渔、玉米結杆、小麦結 杆和高粱麸，以及木质纤维素生物质和能源作物比如柳枝稷和芒草获得独特的胶。
[0058] 图1-5描述了我们的方法，利用玉米纤维/麸、燕麦麸或上面列举的任何其他含纤 维的产品的碱性提取液生产两种类型的新组合物：第一是纯化的化合物和第二是化合物的 新混合物：
[0059] 1.包含纯化的化合物的新组合物：如本文仔细详述的，来自图1-3和5的方法可 用于由例如玉米麸制造纯化的BFG。不用氧化剂制造的纯化的BFG是由阿拉伯木聚糖组成 的新组合物，其用作：用于由碳质材料的粉末、比如石油焦、煤粉、活性炭粉末等制造粒料和 坯块的粘合剂、用于多孔材料比如纸张和木材的粘合剂、用于稳定水包油和油包水乳液的 乳化剂、水溶性抗氧化剂、粘度改性剂、成膜剂、封装剂以及具有抗氧化剂特性的可溶性膳 食纤维。通过我们的方法分离的图1、2、3和5以及表1描述的并且表示为样品S的纯化的 玉米麸BFG阿魏酰基-阿拉伯木聚糖的重均分子量为例如约335kDa (表11)，其范围可从 约190至约3901^^(例如，190-3901^^)，是由约24至约27%(例如，24-27%)的阿拉伯 糖、约48至约51 % (例如，48-51 % )的木糖、约7至约9% (例如，7-9%)的半乳糖、约6 至约14% (例如，6-14%)的葡萄糖和约3至约7% (3-7%)葡糖醛酸构成的糖（表13)， 并且阿拉伯糖/木糖的比率为约0. 5 (例如，0. 5)。通过图1-3和5描述的工序制造的附加 纯化的玉米麸BFG的分子特征，比如表1中标记的样品O和Q，与样品S类似。我们期望通 过图1-3和5中的我们的方法分离的纯的玉米麸BFG阿拉伯木聚糖包含蛋白质和可提取脂 质，其中存在的脂质一般是三酰甘油、植物留醇、游离脂肪酸和羟基肉桂酸比如阿魏酸。表 13中约0.5 (例如，0.5)的阿拉伯糖与木糖的比率比Doner等人（Doner, L.W.等人，Cereal Chem.，75 (4) :408-411(1998))报道的约0. 82的值低得多，Doner等人使用碱性过氧化氢 提取液制造玉米纤维胶（阿拉伯木聚糖），这表明仅用氢氧化钠提取液分离的BFG在木聚 糖骨架上具有更少的阿拉伯糖基团的支链。而且，表11中通过我们的新方法生产的BFG 的固有粘度（〇· 9-1. 5dL/g)和马克霍温指数（Mark Houwink exponent) (0· 43-0. 52)值与 Fishman 等人（Fishman，Μ· L.等人，Int. J. Polym. Anal. Charact.，5 :359-379 (2000))报道 的I. 92dL/g和0. 84的值明显不同，Fishman等人的为对于通过碱性过氧化氢技术分离的 玉米粒阿拉伯木聚糖的值。这些事实显示使用本描述的方法分离的纯化的BFG是独特的， 并且与已知的组合物不同。
[0060] 2.包含化合物的新混合物的新组合物：通过图1-5的方法产生的我们的新组合物 可分成两个不同的类型："a"包含BFG阿拉伯木聚糖与许多其他功能成分的混合物的那些 组合物和"b"主要包含非BFG阿拉伯木聚糖功能成分的那些组合物。可从表1和表5的最 后栏评估这些混合物中的％阿拉伯木聚糖。由例如图1和4的工序生产的且由样品A-F代 表的粗制的混合物代表上面第一"a"类，并且包含从约40至约60% (例如，40-60%)的 阿拉伯木聚糖多糖（表1)，该阿拉伯木聚糖多糖的重均分子量为约190, 000至约380, 000 道尔顿（例如，190, 000-380, 000道尔顿）（表11)。这些粗制的混合物中的阿拉伯木聚糖 (BFG)包含与上述纯化的BFG阿拉伯木聚糖相同的分子形式结合的蛋白质、三酰甘油、植物 甾醇、脂肪酸、羟基肉桂酸和相同的阿拉伯糖与木糖的比率。除了刚才描述的那些BFG阿拉 伯木聚糖和分子形式结合的成分，这些混合物也包含附加量的下述非结合（游离的）的功 能成分：从约1至约10% (例如，1-10% )的游离酚类化合物比如阿魏酸和其他羟基肉桂 酸，约0.5至10% (例如，0.5-10%)的游离蛋白质，约5至约60% (例如，5-60%)的无 机盐比如氯化钠或氯化钾，约0.5至约5% (例如，0.5-5% )的木质素，约5至约50% (例 如，5-50%)的源自阿拉伯木聚糖的寡糖以及约5至约20% (例如，5-20%)基于淀粉的寡 糖。该组合物具有约3和约14(例如，3-14)之间的pH，并且用作：用于由材料的粉末比如 石油焦，煤粉、活性炭粉末等制造粒料和坯块的粘合剂、用于多孔材料比如纸张和木材的粘 接剂、用于稳定水包油和油包水乳液的乳化剂、水溶性抗氧化剂、粘度改性剂、成膜剂、封装 剂以及具有抗氧化特性的可溶性益生元和膳食纤维。
[0061] 使用图1、2和5描绘的方法制造的半纯化混合物也代表上述"a"类，并且具有比 上述粗制的混合物更高百分比的阿拉伯木聚糖。用过滤膜纯化的半纯化混合物具有以特定 分子量范围为特征的成分。例如，通过图2中描绘的方法使用10, OOO道尔顿MWCO(样品M) 制备的渗余液组分中的半纯化BFG组合物，包含上面提到除了可溶性成分之外的成分，该 可溶性成分包括盐、酚酸、寡糖和分子量小于约10, 〇〇〇道尔顿（例如，〈10, 〇〇〇道尔顿）的 蛋白质。
[0062] 代表如上述"b"类的新组合物和混合物（主要包含非BFG成分）是以如图1、2和 5中所描绘的来自超滤膜的渗透液组分表示的，例如样品N、P和R。样品N是来自10, 000道 尔顿MWCO膜的渗透液，并且主要包含来自初始溶液、分子量小于约10, 000道尔顿（例如， 〈10, 000道尔顿）的所有可溶性成分，包括盐、酚酸、寡糖和蛋白质。样品P来自50, 000道 尔顿MWCO膜的渗透液，并且包含与样品N类似的混合物，不同之处是其包含来自初始溶液、 分子量小于约50, 000道尔顿（例如，〈50, 000道尔顿）的所有可溶性成分，包括盐、酚酸、寡 糖和蛋白质。样品R来自100, 〇〇〇道尔顿MWCO膜的渗透液，并且包含与样品N和P类似的 混合物，不同之处是其包含来自初始溶液、分子量小于约100, 〇〇〇道尔顿（例如，〈100, 〇〇〇 道尔顿）的所有可溶性成分，包括盐、酚酸、寡糖、多糖和蛋白质。如上所述，样品N、P和R 用作除冰剂、肥料、抗氧化剂以及动物饲料的益生元，并且脱盐后用作人益生元。
[0063] 3.上面1和2描述的同类的产品，纯的BFG、"a"和"b"两类半纯的BFG，和粗制的 BFG，但是由农业产品和/或木质纤维素农业副产品（例如，玉米麸/纤维或其他麸/纤维 样品比如燕麦麸、小麦麸、大麦結杆和外皮、甘鹿渔、玉米結杆、小麦結杆、高粱麸）和木质 纤维素能源作物比如柳枝稷和芒草的碱性提取液使用类似的方法制造。
[0064] 本文所述组合物的新用途包括但不限于下述：石油焦粒料粘合剂（见图6);煤粒 料粘合剂；动物或宠物饲料粒料的粘合剂；水基涂料乳化剂；水包油乳化剂（食品和非食 品），见表7、8和9 ;糊剂、油脂和其他非食品产品的油包水乳化剂（食品和非食品）；减阻 剂 ;矿石粘合剂（粒化）；各种应用的粘接剂，包括软木胶合板制造中的用途，其中其可以是 已知致癌物质和呼吸刺激物酚醛树脂的好的替代品；其他粘接应用，包括用于纸张、纸板、 卡纸、多孔材料比如陶器、塑料及相关物品的粘接剂用途；抗菌剂；陶瓷粘合剂；钻探泥浆； 微型胶囊；具有抗氧化和其他健康特性的抗氧化（ORAC)(见表10)益生元；通过两种方法 (可溶性纤维与植物留醇）具有抗氧化和潜在的胆固醇降低活性的可溶性膳食纤维；具有 天然抗氧化活性的封装剂，以保护味道、维生素 、ω 3、其他不饱和脂肪酸以及任何其他易碎 和/或容易氧化的化合物或材料；除冰剂（由脱盐方法生产的钠盐和钙盐）；肥料（由脱盐 方法生产的生产的钾盐）；用于铁燧岩矿石粒料的粘合剂；和制造陶瓷时用于二氧化锆或 其他矿物质的粘合剂。
[0065] 本文所述组合物的新用途也包括用于石油和天然气水力压裂（fracking(压裂）） 应用的化学品。在石油和天然气矿区钻探应用中，该混合物具有许多有用的特性，包括：由 于其独特的增强孔段（hole fragment)清洁和悬液的流变动力学特性而用作钻探泥浆增粘 剂 ;用作减少泥浆损失的助剂；和用作静水压力控制剂，以避免喷出和喷射。由于其能够以 中等浓度迅速使水变稠，因此在水力压裂和砾石充填期间用于悬浮和运输支撑剂。其也同 时用作润滑剂、减阻剂和粘度控制剂。
[0066] 本文所述组合物的新用途也包括活性炭和生物炭粘合剂。令人吃惊地，其可也用 于由活性炭和生物炭制造坯块和粒料。该混合物起到将炭保持在一起的作用，从而不使用 更昂贵的树脂或淀粉粘合剂。我们对石油焦粒料粘合的工作显示这些新产品对将碳质材料 粘合成强粒料是有用的。
[0067] 本文所述组合物的新用途也包括焦炭-水浆料或煤-水浆料稳定剂或悬浮剂。将 混合物用作增粘剂和乳化剂可稳定焦炭或煤-水浆料，其有助于运输煤并且减少有害排放 物进入大气，因此使煤防爆，并且可利于将这些浆料用作液态燃料（例如，加热油和柴油燃 料）或气体的等同物，以生产驱动涡轮机的蒸汽，或精炼厂中的裂化石油。
[0068] 除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属本领域普通技 术人员通常理解的相同含义。术语"约"被定义为加或减10%;例如，约100 °F意思是90 T 至110 T。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的任何方法和材料可用于本发明 的实践或测试，但优选的方法和材料是现在描述的方法和材料。
[0069] 下述实施例仅用于进一步阐释本发明，并不用于限制权利要求书所限定的本发明 的范围。
[0070] 实施例
[0071] 独特的粗制混合物、半纯化的和纯化的玉米或燕麦麸获得的生物基纤维胶的组 成：上述生产的几种新产品的组成显示在表1中。表1显示由Z-Trim "废液"制造的生物 基纤维胶的数据，所述Z-Trim "废液"是玉米或燕麦麸的碱性提取液，如上所述，其通过了 如下处理：蒸发；和乙醇沉淀、喷雾干燥或滚筒干燥；进行或未进行初始的PH调整。所有粗 制的和半纯的组分，无论是否进行了调整PH，或蒸发之后是否进行了乙醇沉淀或滚筒干燥 或喷雾干燥，明显包含大量的非BFG成分，包括碱灰（来自碱和无机酸）、蛋白质、淀粉、中性 洗涤纤维（NDF)，并且在一些情况下包括粗脂肪，然而纯的阿拉伯木聚糖（例如，比如由美 国专利6, 147, 206制造的玉米纤维胶）包含非常少的碱灰、蛋白质、粗脂肪、淀粉和NDF。我 们也发现在蒸发和喷雾干燥或滚筒干燥之前通过超滤、渗滤和其他纯化方法去除非BFG成 分而制造的BFG也具有低水平的碱灰、蛋白质、粗脂肪、淀粉和NDF(表1)。
[0072] 这些新的混合物和纯化的材料具有上述和下述的许多新的用途。我们发现来自玉 米或燕麦麸的粗制的和半纯化的胶混合物是优异的水包油乳化剂，如下所述。
[0073] 实施例1.来自玉米或燕麦麸或其他生物质的粗制的、半纯化和纯化BFG以及混合 物作为水包油的乳化剂的用途。乳液制备：以生物基纤维胶与包含〇. 1%苯甲酸钠和〇. 3% 柠檬酸的中链甘油三酯（MCT)的比例为1:4制备用于乳化的样品。以小规模（IOg)和大规 模（30g)进行乳化，这取决于样品可用性。制造由包含0