专利名称：一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及木聚糖的制备领域，具体涉及一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法。特别涉及一种工艺简单、适合大规模工业化生产的制备均一木聚糖的方法。
背景技术：
目前采用一般方法所制得的木聚糖都为非均一性木聚糖，含有支链结构，不管是采用酶解法，还是采用高温降解法生产低聚木糖，除木糖外还含有其他单糖，在目前的技术条件下，很难将除木糖外的其他单糖除去，因此生产真正意义上的低聚木糖成本很高。本发明生产的均一木聚糖可直接降解生产低聚木糖、木糖、木糖醇，几乎不含其他单糖，纯度在99%以上。有很好的商业应用前景。迄今为止，尚未见此类专利的报道。木聚糖是半纤维素的主要成分，是植物界第二多的生物聚合物，玉米芯则是天然 的木聚糖储库。我国每年约产玉米芯O. 4亿t，目前利用率仅10% 15%，大部分被就地燃烧，选用玉米芯作为制备木聚糖的原料，不仅廉价易得而且木聚糖的产率高。木聚糖是植物细胞壁的主要组成成分，木聚糖是植物细胞中主要的半纤维素成分，占植物细胞干重的35%，是一种丰富的生物质资源，是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖。木聚糖的结构是一种多聚五碳糖，由β_ -1，4木糖苷键连接起来，并带有多种取代基。它可以作为再生资源被微生物转化为低聚木糖、酶、单细胞蛋白、酒精等有用物质，还可以诱导木聚糖酶的产生。高等植物中的木聚糖是以β-I，4木糖苷键连接D-木糖残基为主链的复杂分子多聚糖，主链连有各种取代基，分子中含有许多葡萄糖醛酸、乙酰基、阿拉伯糖、阿魏酸、香豆酸等侧链基团。它可以分为线性均一木聚糖、阿拉伯木聚糖(AX)、葡糖醛酸木聚糖(GX)以及葡糖醛酸阿拉伯木聚糖(GAX)。木聚糖对人体有诸多有益作用如增殖双歧杆菌、膳食纤维脱毒、消炎、促进有丝分裂。玉米芯木聚糖分为两大类，即水溶性木聚糖(ws-X)和水不溶性木聚糖(wis-X)，两者在结构上的差异主要体现在分支程度和侧链取代基的不同。wis-X的一个重要特征是在胃及小肠处能保持原形，不被降解，但在盲肠的厌氧菌作用下却可降解，因此，有望作为盲肠靶向给药的载体。本发明所制备的均一木聚糖是一种水不溶性木聚糖(wis-X)，有多方面的药用价值有待开发。
发明内容
本发明是为了解决目前难以得到均一木聚糖的难题。本发明提供了一种工艺简单，产率高，低能耗适合大规模工业生产的制备均一木聚糖的方法。本发明解决技术问题的技术方案如下a、将准备好的玉米芯粉末按一定的固液比加入蒸馏水，固液比为I : 2 I : 20，热水浸泡提取I 2小时，水浴的温度为50 100°C。水浴后过滤掉液体，即除去了部分水溶性的木聚糖，一般这部分木聚糖的水溶性好，支链多，不利于获得均一木聚糖，要首先去除。
b、向去除部分水溶性木聚糖的玉米芯残渣中加入NaOH溶液，浓度为2% 20%，水浴的温度为50 100°C，搅拌浸提I 6小时，加入NaOH溶液的固液比为I : 2 I : 20。反应完成后，过滤，用滤液相同体积的水洗滤渣(最大限度的提高产率)，弃滤渣，合并滤液。C、滤液冷却后，无水乙酸调节pH，使最终pH在5. 5 7. O之间，加入乙醇醇沉，终浓度为40% 80%。醇沉溶液，低温高速离心，弃上清，沉淀用5 20倍重量的水复溶，复水溶时温度为40 60°C，溶液低温高速离心，弃上清，沉淀即为均一木聚糖粗品。d、得到的均一木聚糖粗品，需要进一步处理才能得精制的均一木聚糖，向均一木聚糖粗品中加入一定体积的O. I 2. OM的NaOH的溶液，剧烈震荡10 30min，使固体均匀的分散在溶液中，低温高速离心，弃上清，依次重复4 6次，最后得沉淀。得到的沉淀溶于一定体积的清水中，充分搅拌，使固体均匀的分散在水中，离心弃上清，依次重复数次，直至上清液的PH为7左右，弃上清，固体烘干后即为精制的均一木聚糖。
e、木聚糖结构的鉴定精制的均一木聚糖中加入β- _1，4内切木糖苷酶和i3-D-l，4外切木糖苷酶，40°C ±2°C反应I 3小时，并不断震荡直至溶液全部澄清。水解液进行单糖组成分析，以及红外光谱分析，对其结构进行确证。具体工艺过程及工艺参数参见实施例。
四
图I为水溶性木聚糖的HPLC单糖组成分析；图2为均一木聚糖粗品的HPLC单糖组成分析；图3为精制均一木聚糖的三氟乙酸水解液HPLC单糖组成分析(证明其组成99%以上为木糖残基)；图4为精制均一木聚糖的β -D-I，4木糖苷酶水解液HPLC单糖组成分析(证明其组成为其键型为β-D-I，4木糖残基连接的)；图5为精制均一木聚糖的红外光谱分析(891±7cm-l有尖峰证明其键型为β型)。
五具体实施例方式实施实例一(I)选择新鲜、无虫蛀、无霉变的玉米穗轴，烘干后用锤子敲碎成小块，烘干，然后置于粉碎机中粉碎。粉碎后的玉米穗轴粉过20目筛备用。(2)称取80g玉米芯粉末(颗粒较大)，以固液比I : 8加入蒸馏水，90°C水浴热处理lh，用尼龙纱布过滤掉液体。(3)剩余固体中加入1200mL 10g/100mL NaOH溶液，80°C搅拌浸提2h，待溶液冷却后，HCL调节pH到7. 7,8000rpm/min, IOmin离心,分别得到沉淀和上清。(4)上清液旋蒸浓缩，加入95%的乙醇，终浓度为80%，醇沉过夜。8000rpm/min，IOmin离心取沉淀,沉淀经过复水溶(固液比I : 15,60°C, 2h) 8000rpm/min, IOmin离心，得上清液和沉淀A。上清液加入95%的乙醇，终浓度为80%，醇沉过夜。沉淀经水复溶，透析，真空冷冻干燥，得到水溶性固体B。
(5)步骤3中的沉淀经3次水洗，合并水洗液。水洗液重复步骤4，得到沉淀C，和水溶性固体D。(6)沉淀A和沉淀C为本发明均一木聚糖的粗提产物，但颜色较深。(7) 50mg精制均一木聚糖中加入IOmL含20万酶活单位的β _D_1，4内切木聚糖酶和β-D-l，4外切木糖苷酶，40°C反应2小时，并不断震荡直至溶液全部澄清。(8)对酶水解液进行HPLC单糖组成分析。实施实例二(I)选择新鲜、无虫蛀、无霉变的玉米穗轴，烘干后用锤子敲碎成小块，烘干，然后置于粉碎机中粉碎。粉碎后的玉米穗轴粉过20目筛备用。(2)称取20g玉米芯粉末，以固液比I : 6加入蒸馏水，80°C水浴热处理lh，用尼 龙纱布过滤掉液体。(3)剩余固体中加入300mL 10g/100mL NaOH溶液，80°C搅拌浸提2h，待溶液冷却后，用尼龙纱布过滤，滤液用无水乙酸调节pH到5. 8，加入95%的乙醇，终浓度为50%，醇沉过夜。8000rpm/min, IOmin离心取沉淀，沉淀经过复水溶(固液比I : 15,60°C,2h),8000rpm/min, IOmin离心,得上清液A和沉淀B。(4)沉淀B为本发明均一木聚糖的粗提产物，颜色较浅，且工艺简单，产率高，适合工业化生产。(5)50mg精制均一木聚糖中加入IOmL 4mol/L的三氟乙酸100°C水解8小时。(6)对三氟乙酸水解液进行HPLC单糖组成分析。
权利要求
1.一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法，其特征在于采用如下工艺 a.粉碎后的玉米穗轴粉过20目筛备用。加入蒸馏水，水浴热处理，用尼龙纱布过滤，弃滤液。
b.剩余固体中加入NaOH溶液，50 100°C搅拌浸提I 6小时，溶液冷却后，过滤，去除滤渣，滤液用无水乙酸调节pH到中性(或者不调pH，直接加乙醇醇沉)，加入乙醇醇沉，终浓度为40% 80%。离心取沉淀，沉淀经过复水溶，低温高速离心，去除上清液，得沉淀即为均一木聚糖粗品，精制后即为均一木聚糖。
c.精制均一木聚糖，用β_D-1，4内切木聚糖酶和β-D-I，4外切木糖苷酶水解，得到的单糖采用HPLC分析。
d.本发明所制得的均一木聚糖为0-D-l，4木糖残基连接在一起的，其结构式如下
2.如权利要求I所述的一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法，其特征在于，步骤a为加入蒸馏水的固液比为I : 2 I : 20，热水浴的温度为50 100°C，水浴浸泡的时间为I 2小时；步骤b为加入的NaOH的浓度为2 % 20 %，加入NaOH溶液的固液比为I : 2 I : 20，乙酸调节pH到5. 5 7. O。
3.如权利要求I所述的一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法，其特征在于，步骤b为均一木聚糖的精制过程为粗品经过NaOH复溶，去掉溶解的部分，得到的沉淀即为精制的木聚糖。步骤c为50mg精制均一木聚糖中加入10±2mL含20万酶活单位的β-D-l,4内切木聚糖酶和β -D-I，4外切木糖苷酶水解，40 ± 2°C反应I 3小时，并不断震荡直至溶液全部澄清。
4.如权利要求2所述的一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法，其特征在于，用乙酸调节PH，乙酸中和NaOH得到乙酸钠，乙酸钠在40% 80%中的溶解度比较大，比较利于最后产品的纯化，产品色泽较浅；或不中和，直接加乙醇醇沉，得到的产品色泽也比较浅，利于进一步研究。
5.如权利要求3所述的一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法，其特征在于，离心的得到的沉淀用O. IM 2. OM NaOH复溶，去除上清液，所得的固体即为精制的均一木聚糖。
全文摘要
本发明涉及木聚糖的制备领域，具体涉及从玉米芯中制备纯化出均一木聚糖，其以木糖重复单位构成骨架，通过β-D-1，4木糖苷键连接，木糖残基在99％以上。前人所制得的“木聚糖”除木糖外还有一定比例的其他单糖，例如半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、葡萄糖以及一些糖醛酸类。本方法采用特殊工艺制备的木聚糖其单糖组成99％以上为木糖。具体方法为将玉米芯粉碎，过20目筛，高温碱提，固液比1∶2～1∶20，碱液浓在2％～20％，反应时间在1～6小时。本发明制备的木聚糖，其主链由二三百个木糖残基组成，通过β-1，4糖苷键连接，很好的解决了由木聚糖降解为低聚木糖时含有其他杂单糖的难题，有很好的应用前景。
文档编号C07H3/06GK102887965SQ20121040150
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者尹鸿萍, 王莹, 屈清慧, 李明皓, 陈书军, 倪孟祥 申请人:中国药科大学