专利名称：用甘蔗叶生产低聚木糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备低聚木糖的方法。具体是用甘蔗叶生产低聚木糖的方法。
背景技术：
低聚木糖(Xylo-oligosaccharide)又称木寡糖，是目前国际上颇受关注的功能 性低聚糖，是一种新型的食品添加剂。低聚木糖具有无龋齿性，不被人体消化且能够显著增 值体内双歧杆菌有益于肠道健康。低聚木糖可以减少有毒代谢产物形成，大大减少了肝脏 分解毒素的负担，有保护肝脏的保健功能。低聚木糖可以促进人体对钙的吸收，降低血压和 血清胆固醇，增强机体免疫力，抗癌，抗疲劳等等保健功能。国内外低聚木糖的市场销量都 在快速增长。木聚糖是半纤维素的主要成分。大多是以农副产品的废料，如棉壳、玉米芯、甘蔗 渣、秸秆等等为原料。甘蔗制糖是广西的支柱产业，甘蔗的种植量全国第一。收获甘蔗后， 甘蔗叶被大量的燃烧，或弃于田中自然降解作肥料，资源浪费。如果用其提取低聚木糖，使 资源得到充分利用，又保护了环境，还可产生很好的经济效益。甘蔗叶的主要成分如表1。表1 甘蔗叶主要成分
样品成分水分灰分有机物抽提物半纤维素纤维素木质素含量(%)3.835. 058. 7627. 5134. 8420. 01国内外曾对玉米芯、蔗渣、稻壳、秸秆、桦木、棉壳等原料制低聚木糖进行了大量的 研究，目前国内基本上都用玉米芯为原料生产低聚木糖。以甘蔗叶为原料生产低聚木糖的 技术国内外还没见有报导。Sasaka等在1995年提出的直接高温蒸煮提取法是利用木聚糖含有的乙酰基侧链 在高温蒸煮时脱乙酰，形成乙酸，使体系的PH下降，从而使木聚糖在较高温度下β_1，4糖 苷键断裂而发生自水解作用。但目前国内都采用硫酸提取法生产低聚木糖。徐勇，余世袁等研究了在20°C的条件下采用新生磷酸钙对低聚木糖液脱色的问 题。新生磷酸钙在对酶解低聚木糖液中各低聚木糖组分的同步吸附规律表现为随分子质 量的增大而增大，并且对应的吸附率的大小顺序为木五糖、木四糖、木三糖和木二糖。因低 聚木糖中木二糖含量越高则产品越好，新生磷酸钙对低聚木糖液脱色是有利的。以5.0g/L 氢氧化钙对24. Og/L的酶解低聚木糖液进行脱色时，脱色率可达87. 1 %，低聚木糖的损失 率仅为10%。(新生磷酸钙对低聚木糖的脱色规律[J].食品科学2003年第24卷第3期)。玉米低聚木糖的脱色是低聚木糖生产过程中遇到的难点之一。目前脱除色素主 要采用的方法有活性碳吸附、离子交换树脂吸附、絮凝剂脱色等，近年膜分离技术也开始采 用。完全依靠吸附脱色，存在脱色效果和低聚木糖损失难以两全的矛盾。
发明内容
本发明人的研究表明用甘蔗叶提取木糖，蒸煮法相对于碱法和酸法，溶出的总糖 含量最高，还原糖与总糖之比蒸煮法与酸法相近，平均聚合度各法则相差不大。蒸煮法还可 大大减少低聚木糖生产对环境的污染，也可简化生产低聚木糖的工艺。本发明人提出常温新生磷酸钙虽然可用于脱色，但要去除甘蔗叶提取液中的杂 质，尤其是去除蛋白质、氨基酸、蔗脂、蔗腊时，效果不好。甘蔗制糖中使用的高温澄清(高 温条件下的新生磷酸钙加絮凝剂吸附)用于甘蔗叶提取木糖，可同时除杂及脱色，不必将 脱色的负荷全部留给最后的脱色工序。工业规模生产时，如甘蔗叶低聚木糖液中杂质的去除采用高温澄清，在去除叶渣、 浮泥、蛋白质、氨基酸、蔗脂、蔗腊同时，将美拉德色素与焦糖色素去除。余下的色素(以天 然花色苷和酚类色素为主)则可用吸附法将其去除，减轻后续脱色工序的负荷，并为后续 脱色工序采用不用再加酸调PH值的离子交换树脂脱色，在不需脱酸简化工艺的同时，也可 减轻低聚木糖的损失。本发明人认为，用酵母醇发酵去除料液中葡萄糖，是制糖业中很成熟的技术，如严 格按公知的醇发酵条件操作，完全可以用于甘蔗叶制备低聚木糖中，去除提取液中的葡萄糖。本发明的目的是提供一种适合于工业生产以甘蔗叶为原料生产低聚木糖的方法。为解决上述技术问题本发明的技术方案是用甘蔗叶制取低聚木糖的方法，以甘蔗叶为原料，经甘蔗叶粉碎、高温蒸煮和高温 澄清脱色除杂得到木聚糖液；用木聚糖酶酶解木聚糖液得到低聚木糖液，低聚木糖液经醇 发酵除葡萄糖和木糖、经微滤净化和吸附脱色得到精低聚木糖液，低聚木糖液浓缩后可得 到低聚木糖糖浆；低聚木糖糖浆结晶或喷雾干燥得到低聚木糖粉，操作步骤如下1.将甘蔗叶粉碎至大于100目以上；用蒸馏水将粉碎后的甘蔗叶在60°C下浸泡 12h，蒸馏水与甘蔗叶的重量比为10 1，在126°C温度条件下蒸煮，蒸煮时间lh，得到蒸煮 料液；2.蒸煮料液在126°C强搅拌条件下加石灰乳调节pH值至10. 5，加磷酸使蒸煮料 液冷却至50°C时pH值为5. 0，并按蒸煮料液量的50 IOOppm添加絮凝剂后进入澄清罐澄 清，除去叶渣、浮泥、蛋白质、蔗脂、蔗腊及大分子的色素得到上清液；3.取出澄清罐的上清液酶解得到低聚木糖液，酶解采用木聚糖酶，操作条件pH 值4. 0 6. 5，温度45 65°C，时间2 IOh ；例如酶解采用诺维信真菌木聚糖酶，在上清液中液固重量比为13 1、ρΗ6.0、酶 用量为40U/g干基、酶解温度60°C、反应时间2. 5h的条件下进行酶解，可得到最高的低聚木 糖溶出率。4.将步骤3)制得低聚木糖液冷却后送醇发酵罐，选酵母发酵工艺，将低聚木糖液 中的葡萄糖和木糖发酵成乙醇，发酵温度32 38°C，pH值4. 8 5. 2，酶解至葡萄残糖小 于 0. 5% ；5.将步骤4)除杂糖后的低聚木糖液经微滤净化后送脱色工序脱色，脱色可用常 规的酸析脱色、活性碳脱色或/和离子交换树脂脱色；6.经脱色后的低聚木糖液送常规的真空浓缩、结晶或喷雾干燥，即可得低聚木糖 浆或粉。
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上述酶解采用的最佳酶为pH值4. 8 6. 0的酶。本发明的优点为1.原料成本低，不用硫酸和烧碱，工艺流程简便，生产成本低，产品品质好。2.工艺合理，各工序由126°C高温顺序降至低温，由蒸煮时料液的pH值3，顺序升 至6，节能、节酸。3.选用酶解pH值4. 8 5. 2的木聚糖酶，酶解时料液可不需专门调pH值。4.本发明的工艺中的工序都为成熟的技术和设备，适合工业化规模生产。
具体实施例方式一 .蒸煮法最佳液固比的试验甘蔗叶经蒸馏水在60°C条件下浸泡12h后，将液固比设为5 1,10 1,15 1， 20 1，于120°C密封蒸煮lh，测定总糖含量、还原糖含量、低聚木糖含量如表2。表2 不同液固比的蒸煮结果表
权利要求
用甘蔗叶制取低聚木糖的方法，其特征在于，操作步骤如下1)将甘蔗叶粉碎至大于100目以上；用蒸馏水将粉碎后的甘蔗叶在60℃下浸泡12h，蒸馏水与甘蔗叶的重量比为10∶1，在126℃温度条件下蒸煮，蒸煮时间1h，得到蒸煮料液；2)蒸煮料液在126℃强搅拌条件下加石灰乳调节pH值至10.5，加磷酸使蒸煮料液冷却至50℃时pH值为5.0，并按蒸煮料液量的50～100ppm添加絮凝剂后进入澄清罐澄清，除去叶渣、浮泥、蛋白质、蔗脂、蔗腊及大分子的色素得到上清液；3)取出澄清罐的上清液酶解得到低聚木糖液，酶解采用木聚糖酶，操作条件pH值4.0～6.5，温度45～65℃，时间2～10h；4)将步骤3)制得低聚木糖液冷却后送醇发酵罐，选酵母发酵工艺，将低聚木糖液中的葡萄糖和木糖发酵成乙醇，发酵温度32～38℃，pH值4.8～5.2，酶解至葡萄残糖小于0.5％；5)将步骤4)除杂糖后的低聚木糖液经微滤净化后送脱色工序脱色，脱色可用常规的酸析脱色、活性碳脱色或/和离子交换树脂脱色；6)经脱色后的低聚木糖液送常规的真空浓缩、结晶或喷雾干燥，即可得低聚木糖浆或粉。
2.根据权利要求1所述的用甘蔗叶制取低聚木糖的方法，其特征在于，所述酶解采用 的酶为pH值4. 8 6.0的酶。
全文摘要
本发明公开了用甘蔗叶生产低聚木糖的方法。是以甘蔗叶为原料，经甘蔗叶粉碎、高温蒸煮和高温澄清脱色除杂得到木聚糖液；用木聚糖酶酶解木聚糖液得到低聚木糖液，低聚木糖液经醇发酵除葡萄糖和木糖、经微滤净化和吸附脱色得到精低聚木糖液，低聚木糖液浓缩后可得到低聚木糖糖浆；低聚木糖糖浆结晶或喷雾干燥得到低聚木糖粉。本发明具有工艺简单，不需脱酸，且经多级脱色、除杂，产品质量好，三废少，生产成本低等优点。
文档编号C12P19/14GK101979640SQ20101050998
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者扈胜禄, 李坚斌, 李敏, 梁欣泉, 蒙丽霞 申请人:广西大学