一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法及制得的低聚木糖和其应用

本发明属于可发酵糖和低聚木糖，具体涉及一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法及制得的低聚木糖和其应用。

背景技术：

1、低聚木糖又称木寡糖，是由2～7个木糖残基以β-1,4糖苷键结合而构成的低聚糖，其组成又以木二糖和木三糖为主，是目前国际上颇受关注的一种功能性低聚糖和新型益生元，同时也是一种新型的食品添加剂。低聚木糖能够选择性的促进肠道双歧杆菌等有益菌的增殖，使其成为肠道优势菌群，调节肠道微生态平衡，促进肠道健康。低聚木糖已经被广泛应用于各种医药制剂、口服液、食品和保健品中，因此国内外低聚木糖的市场销量都在快速增长。

2、苹果渣是产量巨大的农业废弃物，其中纤维素、半纤维素和木质素总量高达60％。目前国内半纤维素转化生产低聚木糖通常采用酶法，苹果渣虽然含丰富的纤维素和半纤维素，但是在工业化应用中难以被利用，因为苹果渣原料内部纤维素、半纤维素和木质素之间通过氢键紧密连接，使酶与酶解位点无法直接接触而无法进行有效的酶解。

3、国内外对玉米芯、蔗渣、稻壳、秸秆、桦木、棉壳等原料制备低聚木糖的工艺进行了大量的研究，目前国内主要以玉米芯为原料生产低聚木糖。以苹果渣为原料生产低聚木糖的技术国内外还未见有报导。因此，需要找到一种新的从苹果渣原料中高效生产低聚木糖的方法，解决苹果渣内部纤维素、半纤维素和木质素之间通过氢键紧密连接，使酶与酶解位点无法直接接触而无法进行有效酶解的技术问题，是苹果渣原料加工与利用的重要发展方向之一。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法及制得的低聚木糖和其应用，以解决苹果渣内部纤维素、半纤维素和木质素之间通过氢键紧密连接，使酶与酶解位点无法直接接触而无法进行有效酶解的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，包括以下步骤：

4、1)将苹果渣用热水浸提处理后，再用碱性过氧化氢浸提处理，水洗至中性，冻干备用；

5、2)在低温下，将步骤1)冻干后的苹果渣用纤维素酶酶解，灭活，过滤，得到粗可发酵糖液和固体残渣；将粗可发酵糖液除盐，浓缩，得到可发酵糖；

6、3)在高温下，将步骤2)得到的固体残渣用内切木聚糖酶酶解，灭活，过滤，得到粗低聚木糖液，经除盐，浓缩，得到低聚木糖。

7、优选地，步骤1)中，苹果渣：热水的质量比为1：(10～40)；热水浸提处理的温度为50～80℃，时间为1～6h。

8、优选地，步骤1)中，碱性过氧化氢的浓度为1％～5％；碱性过氧化氢的ph值为11.5。

9、优选地，步骤1)中，碱性过氧化氢浸提处理的温度50～90℃，时间为1～5h。

10、优选地，步骤2)中，低温温度为25～37℃；纤维素酶酶解ph值为5～8，酶解时间为1～12h。

11、优选地，步骤2)中，纤维素酶的添加量为1500～6000u/g。

12、优选地，步骤3)中，高温温度为40～70℃；内切木聚糖酶酶解ph值为4～8，酶解时间为1～24h。

13、优选地，步骤3)中，内切木聚糖酶的添加量为1500～9000u/g。

14、本发明还公开了上述制备方法制得的低聚木糖。

15、本发明还公开了上述低聚木糖在制备食品添加剂及动物饲料中的应用。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明公开了一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，首先在酶解前用热水浸提苹果渣，可以减少苹果渣中的水溶性物质和杂质，再采用碱性过氧化氢预处理选择性脱除木质素，减少后续脱色除杂的成本，且不会造成木聚糖的流失，使其纤维素与半纤维素之间的糖苷键断裂并使其空间结构打开；在低温下采用纤维素酶酶解预处理后底物生产可发酵糖，低温生产可发酵糖不会破坏木聚糖的结构且对后续生产低聚木糖提供有利酶解条件。在高温条件下，采用内切木聚糖酶酶解纤维素酶解后的固体残渣生产低聚木糖，提高了低聚木糖的得率和纯度。本发明用苹果渣生产可发酵糖和低聚木糖，提高了苹果渣废弃物的利用率，缓解苹果渣废弃物造成的环境污染，并提高苹果渣的工业应用价值。且本发明工艺简单，处理温度低，用碱量少，降低了能耗，降低了成本、减少了由于化学试剂大量使用导致的污染，还提高了低聚木糖纯度和产量，且对设备要求低，便于规模化生产，具有较大的应用价值和潜在经济价值。

18、本发明还公开了上述制备方法制得的低聚木糖；该低聚木糖得率可以达到27.68％，其中主要以木二糖，木三糖为主，因此具有良好的生理活性。同时该低聚木糖中木糖/低聚木糖的比值在0.1～0.2之间，说明该方法制备的低聚木糖纯度较高。

19、本发明还公开了上述低聚木糖在制备食品添加剂及动物饲料中的应用；低聚木糖具有提高免疫力，改善肠道菌群等生理活性，因此可以被广泛的应用于食品添加剂、动物饲料和医药等领域。

技术特征：

1.一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述苹果渣：热水的质量比为1：(10～40)；所述热水浸提处理的温度为50～80℃，时间为1～6h。

3.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述碱性过氧化氢的浓度为1％～5％；碱性过氧化氢的ph值为11.5。

4.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述碱性过氧化氢浸提处理的温度50～90℃，时间为1～5h。

5.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述低温温度为25～37℃；所述纤维素酶酶解ph值为5～8，酶解时间为1～12h。

6.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述纤维素酶的添加量为1500～6000u/g。

7.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤3)中，所述高温温度为40～70℃；所述内切木聚糖酶酶解ph值为4～8，酶解时间为1～24h。

8.根据权利要求1所述的利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法，其特征在于，步骤3)中，所述内切木聚糖酶的添加量为1500～9000u/g。

9.权利要求1～8任意一项制备方法制得的低聚木糖。

10.权利要求9所述的低聚木糖在制备食品添加剂及动物饲料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种利用苹果渣低温生产可发酵糖高温联产低聚木糖的方法及制得的低聚木糖和其应用，属于废弃物再利用领域。将粉碎均一的苹果渣用热水浸提除去可溶性物质及杂质；再采用碱性过氧化氢法选择性的脱除木质素，使其纤维素与半纤维素之间的糖苷键断裂并使其空间结构打开；低温下，加入纤维素酶酶解碱性过氧化氢预处理后的底物来生产可发酵糖，为后续酶解生产低聚木糖提高有利条件；在高温下，采用内切木聚糖酶酶解纤维素酶酶解后的固体残渣来生产低聚木糖。本发明通过碱性过氧化氢预处理后直接酶解的方法，不仅提高了可发酵糖和低聚木糖的纯度和酶解效率，还降低了生产成本和化学试剂导致的环境污染。

技术研发人员：陈雪峰,戴沙,蔡露阳
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15