一种提取和利用马铃薯渣中有效成分的方法
【专利说明】
一、技术领域
[0001]本发明属于马铃薯渣综合利用技术领域，具体涉及一种分别降解淀粉和纤维素生成还原糖的方法。
二、【背景技术】
[0002]中国是全球第一马铃薯生产国，其中约16%用于淀粉加工，马铃薯淀粉产业的发展带动了马铃薯主产区经济的发展，各地为充分利用本地的资源优势，全国各地兴建了各种规格的马铃薯淀粉厂，带来了良好的经济效益，但同时也产生了大量废液和废渣。马铃薯淀粉加工季节较集中，薯渣的产生也相对集中，大量的署渣堆积，不仅占用场地，而且不易储存运输。署渣自带菌多达15类33种，其中28种细菌、4种霉菌和一种酵母菌，腐败变质后产生恶臭，造成严重的环境污染。
[0003]薯渣的化学成分主要有:淀粉、果胶、纤维素/半纤维素、蛋白质/游离氨基酸、寡肽、多肽和灰分，其中有效成分约占93%。署渣的成分与含量在不同的资料中稍有不同，但均有一个共同结论，即仍然残余大量的淀粉、纤维素及半纤维素，且都是可利用的成分，具有一定的开发和利用价值。而且，发展马铃薯废渣有效利用技术，实现马铃薯淀粉加工废弃物的快速、批量转化和产业化推广，符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中提出的“发展废弃物等资源化利用技术”的要求，有利于解决马铃薯淀粉加工废渣处理的难题，降低马铃薯淀粉生产成本，促进马铃薯加工业的健康发展。
[0004]现阶段专利中所见的对马铃薯渣进行加工利用的途径主要包括直接作为动物饲料、作为底物发酵转化利用、提取膳食纤维等几个方面。如2010年11月10日公开的公开号为CN101878855A的“一种马铃薯渣酶解制备饲料组分的方法”专利，公开的方法是:以马铃薯渣为原料，经加温、用α -淀粉酶进行酶解至DE值5-16，调ρΗ3灭酶，均质机均质，制得马铃薯渣水解物，或根据需要干燥成粉状物，用作饲料组分；2010年12月15日公开的公开号为CN101912108A的“利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法”专利，公开的方法是:首先通过前处理使马铃薯微小薯块被研磨破碎，使被包裹的淀粉颗粒尽可能得到释放，通过生物酶法和离心分离去除其中的蛋白质和淀粉，再通过酸法水解原果胶和多糖，再经分离后得到一种功能性优良、食用级膳食纤维；2014年4月30日公开的公开号为CN103749954A的“一种制备微晶纤维素的方法”专利，公开的方法是:以湿马铃薯渣为原料，首先进行超微粉碎预处理，利用淀粉酶和纤维素酶进行复合处理后，对酶解产物进行分离，分离得到的上清液作为饲料组分，再对分离得到的残渣依次进行脱半纤维素处理和脱木质素处理，随后用酸处理降解纤维素、除去残余淀粉，干燥后制得微晶纤维素产品。
[0005]以上几种应用途径虽然对马铃薯渣进行了一定的利用，但仍有很大的浪费，不是马铃薯渣的理想、合理的出路，因此，如何尽快找出充分、合理利用好马铃薯渣的有效途径对马铃薯淀粉行业的发展仍旧至关重要。
三、
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的是针对现有处理马铃薯渣转化为还原糖技术的不足之处，提供一种预分离淀粉和纤维素，然后分别对淀粉进行酶解和对纤维素进行固体酸水解以制备还原糖的方法。本发明的实施所需设备少，操作工艺简单，条件温和，环境友好，能耗低，成本低，副产物少，还原糖产率高，可从很大程度上解决马铃薯渣出路问题，将是马铃薯渣开发利用的最佳方案之一。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0008](I)将马铃薯渣原料粉碎至60?100目，在50?60°C下干燥5?1h ;
[0009](2)取步骤(I)中的薯渣5_20g，在搅拌条件下水洗1-5次；
[0010](3)将步骤(2)的薯渣在90°C水浴下水煮I?10h，离心收集薯渣，在50?60°C
下干燥至恒重；
[0011](4)取步骤⑶的干渣I?20g加入烧杯中，向烧杯中加入0.05%?2%中温α-淀粉酶、0.05%?I %普鲁兰酶、0.1?Ig苯甲酸钠、PH= 5.6缓冲溶液50?200ml，在50?60°C条件下搅拌反应，分别在t = Ih?30h取上层液，用分光光度法计算还原糖的产率；
[0012](5)将步骤(4)反应完的烧杯冷却至室温，进行抽滤，滤渣在50?60°C下干燥；
[0013](6)将离子液体加入到圆底烧瓶中，取薯渣与离子液体的质量比为Ikg: 50?200kg，油浴加热至离子液体变为澄清液体；
[0014](7)向步骤(6)中加入实验室自制壳聚糖基固体催化剂，催化剂与薯渣的质量比为Ikg:1?40kg，油浴加热至混合溶液均一；
[0015](8)将步骤(5)干燥后的薯渣在磁力搅拌下加入到步骤(7)的混合液中，在常压下于120?150°C磁力搅拌反应I?30h，至薯渣充分溶解、转化，停止加热；
[0016](9)将步骤⑶反应完的烧瓶冷却至室温，进行抽滤，滤渣烘干后直接回用；
[0017](10)在步骤(9)抽滤后的混合液中，加入不能溶解水溶性还原糖的低沸点有机溶剂作为反溶剂，将得到的混合物在8000?12000r/min下离心5?lOmin，干燥、过滤，得到还原糖固体、未转化的纤维素和含离子液体的混合液；
[0018](11)将步骤(10)得到的固体混合物用去离子水溶解，得到还原糖水溶液和未转化的纤维素固体，用分光光度法计算还原糖的产率。
[0019]本发明所述的马铃薯渣原料为甘肃某淀粉加工厂制备淀粉剩余的马铃薯渣。
[0020]本发明所述的离子液体为对纤维素和半纤维素有较好溶解能力的离子液体1，3- 二烷基咪唑或烷基吡啶盐，其取代基链长为(；-(:4的烷基链或烯丙基链，盐的阴离子为氯、溴或四氟硼酸根，具体为:1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴、1-烯丙基-3-甲基四氟硼酸盐。
[0021]本发明所述的催化剂为实验室自制壳聚糖基催化剂，其类型为固载铁离子型磺化交联壳聚糖催化剂。
[0022]本发明产生如下技术效果:
[0023]1.可分别对薯渣中的淀粉和纤维素加以利用，并得到高浓度的还原糖；
[0024]2.酶解的还原糖产率大于60%，固体酸水解的还原糖产率大于45% ;
[0025]3.水解后离子液体回收率大于85%。
[0026]本发明具有以下优点:
[0027]1.与已报导的马铃薯渣综合利用方法相比，本发明方法新颖，发展空间大；
[0028]2.本发明对反应温度温和，对pH无特殊要求，后续处理简便，能耗小，成本低；
[0029]3.水解所使用的催化剂可以循环利用以及再生，对糖的产量几乎没有影响，符合清洁生产的要求。
[0030]总之，与现有技术相比，本发明具有诸多优点:发法新颖，工艺简单、不需预处理、反应快、对反应器的抗腐蚀性要求低，催化剂可直接利用抽滤将其从产物中分离回收，可以重复使用，酶的使用量低，为马铃薯渣的充分利用开辟了新的途径，在以马铃薯渣还原糖为原料获取生物能源和生物基化学品方面具有巨大的应用前景。
四、【具体实施方式】
[0031]本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
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