低聚木糖的提取方法研究
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中图分类号:TS246.4;文献标识码:A;文章篇号:1007-2764(2005)01-0167-054低聚木糖的生产和应用丁长河1,侯丽芬1,李里特1,陈冀丰2(1河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052)(2河南金星啤酒集团有限公司,河南郑州 450009) 摘要:由木糖苷组成的低聚糖称为低聚木糖,该糖具有很多功能特性。
本文综述了采用化学和酶法等方法由木质纤维材料制取低聚木糖,低聚木糖的精制纯化,以及低聚木糖在食品添加剂方面的应用,其中特别介绍了低聚木糖的保健效果。
关键词:低聚木糖;生产方法;应用A Review on Manufacture and Applications of XylooligosaccharidesDing Chang-he1 , Hou Li-fen1 , Li Li-te1 Chen Ji-feng2(1.Grain and Food College, Henan University of Technology, Zhengzhou, 450052, China)(2. Henan Jinxing Brewing Limited Company, Zhengzhou, 450009,China)Abstract: Xylooligosaccharides are useful for many purposes, especially as food ingredients. The paper reviews the production of xylooligosaccharides from lignocellulosic materials by chemical or enzymatic methods, and the purification of the end products. The beneficial effects on health were also summarized.Key word: xylooligosaccharides; production; application1 木质纤维材料制取低聚木糖的生产方法生产低聚木糖的木质纤维材料来源于许多物料,如森林、农业、工业或城市固体废物,这些物料在组成上是相似的。
烟草秸秆低聚木糖的制备和纯化芦广银;吴福芳;王珅;刘文捷;马扩彦;戴亚;盛良全【摘要】In order to optimize a series of process parameters for preparation of xylooligosaccharides from tobacco straw, xylan was extracted by alkaline hydrolysis and xylo-oligosaccharides were prepared by enzymatic hydrolysis. The effects of common factors on the yield of xylan and the yield of xylooligosaccharides were investigated by single factor experiments. For extraction of xylan, 2.000g straw powder (≤100 meshes) was immersed in 20.00 mL solution with a concentration of 24% (m/V NaOH and 1% (m/V) NaBH4 lye at 70℃ for 4h, the filtrate was added with 3 times the volume of ethanol for alcohol precipitation and 0.2 times volume of acetic acid to neutralize. For preparation of xylo-oligosaccharides, the optimal conditions were as follows: the pH value of the solution was 5.50, the temperature was 40℃, the time was 6 h, the amount of xylan solution (20 mg/mL) was 10mL, the amount of xylanase solution was 20mL (m/V, 4.1 U/mL). Separation and purification of xylo-oligosaccharides were carried out on a cation resin column packed with a height of 18.0cm and a diameter of 4.5cm. The purified solution was qualitatively and quantitatively analyzed by high performance liquid chromatography. The results showed that xylo-oligosaccharides with high purity could be obtained by alkali hydrolysis, enzymatic hydrolysis and column filtration. The optimized method is suitable for the preparation and purification of xylo-oligosaccharides from tobacco straw, and has certainreference value for optimizing the process of preparing xylo-oligosaccharides in industry.%为优化烟草秸秆低聚木糖制备参数,采用碱解方法提取木聚糖、酶解法制备低聚木糖以及单因素实验法考察了常见因素对工艺的影响.结果表明,木聚糖提取条件为:2.000g秸秆粉末(≤100目)浸没于20.00mL浓度为24% NaOH(m/V)和1% NaBH4(m/V)碱液中,70℃条件下浸提4 h,滤液加3倍乙醇体积用量进行醇沉以及0.2倍乙酸体积用量进行中和.制备低聚木糖的条件为:溶液pH为5.50,温度40 ℃,时间6h,木聚糖溶液(20mg/mL)10mL,木聚糖酶液(0.6%, m/V,4.1 U/mL)20mL.低聚木糖分离提纯条件为:阳离子树脂柱分离纯化,填充高度18.0cm、直径为4.5cm;纯化液用高效液相色谱进行定性定量分析.通过上述方法得到的低聚木糖产品纯度较高,对工业制备低聚木糖工艺优化有一定的参考价值.【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】7页(P73-79)【关键词】烟草秸秆;木聚糖;低聚木糖;纯化【作者】芦广银;吴福芳;王珅;刘文捷;马扩彦;戴亚;盛良全【作者单位】阜阳师范学院化学与材料工程学院,安徽阜阳 236037;阜阳师范学院化学与材料工程学院,安徽阜阳 236037;阜阳师范学院化学与材料工程学院,安徽阜阳 236037;阜阳师范学院化学与材料工程学院,安徽阜阳 236037;重庆中烟工业有限责任公司技术研发中心,重庆 400060;重庆中烟工业有限责任公司技术研发中心,重庆 400060;阜阳师范学院化学与材料工程学院,安徽阜阳 236037【正文语种】中文【中图分类】TS41+1低聚木糖又称木寡糖,由2~7个D-木糖以β-1,4-糖苷键结合而成,以木二糖和木三糖为主[1],有较强的热稳定性和耐酸性[2],能够促进肠道内双歧杆菌的增殖,有益于肠胃健康[3],还有润肠通便,提高免疫力、抗肿瘤[4]、降低血压、血糖、血清胆固醇[5],防龋齿、清口臭、促进钙吸收等生物学作用[6],可以用于功能性保健食品中[7];木聚糖是半纤维素的主要成分,是一种复杂的存在于植物细胞壁的多聚五碳糖,约占植物细胞干重的 15%~30%[8],碳水化合物含量丰富,是自然界中丰富的可再生资源[9]。
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1. 木糖原料的制备。
从木质纤维素中提取木糖,或利用微生物发酵合成木糖。
低聚木糖的标准
本标准规定了低聚木糖的化学结构、分子量、甜度、稳定性、渗透性、发酵性、保健作用和来源等方面的要求。
1. 化学结构
低聚木糖是由木糖以不同的键连接而成的低聚糖,主要包括木二糖、木三糖、木四糖及木五糖等。
2. 分子量
低聚木糖的分子量范围通常在1000至20000之间。
3. 甜度
低聚木糖的甜度较低,通常比蔗糖甜度低,但比其他低聚糖甜度高。
4. 稳定性
低聚木糖在高温和酸性条件下较稳定,不易发生分解和变质。
5. 渗透性
低聚木糖具有较强的渗透性,能够渗透到皮肤深层,促进皮肤吸收营养。
6. 发酵性
低聚木糖具有较好的发酵性,可被肠道菌群发酵利用,产生短链脂肪酸等有益物质。
7. 保健作用
低聚木糖具有调节肠道菌群、改善便秘、降低血脂、增强免疫力等保健作用。
8. 来源
低聚木糖主要来源于木材、稻草、棉秆等植物原料中的木糖醇分,通过微生物发酵或化学水解等方法提取得到。
“颐生源”低聚木糖简介循环经济打造了高科技、绿色环保产品。
丰源中科始终坚持“低碳环保,清洁生产”的原则,采用高新技术手段从秸杆中提取高附加值的低聚木糖作为食品和保健品原料;改变传统造纸制浆工艺,利用汽爆技术生产瓦楞芯纸;消化生产过程中的废渣、废料、废水生产有机无机复混肥,将秸秆彻底利用,并最终回归土地,实现资源的综合利用,是典型的低碳环保、循环经济发展模式。
丰源中科,是世界上第一家从植物纤维--小麦秸秆中提取低聚木糖的企业,利用国际领先的“汽蒸爆破”技术及膜分离技术,成功从小麦秸秆中提取出“颐生源”低聚木糖,填补了国内、国际单纯由玉米芯提取低聚木糖的空白。
“颐生源”低聚木糖较从其他原料中提取的低聚木糖其有效成分更高、口感更好、色泽更纯正,是功能糖食品的最佳选择!“颐生源”低聚木糖已通过国家新资源食品认证,并取得了山东省卫生厅颁发的卫生许可证!“颐生源”低聚木糖在保持了低聚糖维持人体菌群平衡,保护肠道健康,提高机体免疫力重要功能的同时,并以其高选择增殖双歧杆菌、良好的酸热稳定性、不被人体消化系统分解、有效摄入量低等功效而赢得了人们的一致认可及好评,被称为“高效双歧因子”、“超强益生元”!被誉为“低聚糖中的皇后”。
此外,由于低聚木糖具有预防腹泻和便秘、降低血清胆固醇、预防龋齿、保护肝脏以及预防癌症等功效,不仅可以满足普通人群的健康需求,更适合高血压、糖尿病和肥胖病患者服用,效果非常显著。
“颐生源”低聚木糖远销欧洲、美国、韩国、台湾等国家和地区,产品被广泛应用于医疗保健、食品、乳制品、碳酸饮料、新型饲料等产品,赢得了市场的广泛赞誉!低聚木糖(xylo-oligosaccharides)又称木寡糖,是由2--7个木糖分子以β(1-4)糖苷键连接形成的具有直链或支链的功能性低度聚合糖相对分子质量约为300-2000。
是迄今国内外公认的双歧杆菌增殖能力最好、用量最少的功能性低聚糖。
由于低聚木糖具有良好的生理作用已越来越为注重膳食保健的人们所关注,加上近年来保健食品的兴起,作为保健食品辅料的低聚糖其年销量有望突破数万吨,再加上普通食品、保健品、医药品等其他行业,低聚木糖的市场潜力和前景十分巨大。
重组木聚糖酶酶解玉米芯制备低聚木糖杨然;朱培华;姚君;李秀婷【摘要】研究了蒸煮法及碱提法对玉米芯木聚糖的提取效果,并利用重组木聚糖酶XynA对玉米芯低聚木糖的酶解制备条件进行了优化.对木聚糖得率及酶解产物进行了分析,确定碱提法所得玉米芯木聚糖适宜作为酶解底物制备低聚木糖.优化后得到酶解制备玉米芯低聚木糖的工艺条件:底物浓度0.9%,酶解湿度49℃,酶解时间4.5h,还原糖量可达33.9%.另外,对酶解成分进行分析,结果表明酶解碱提玉米芯木聚糖可产生以木二糖及木三糖为主要成分的低聚木糖.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2015(041)004【总页数】6页(P115-120)【关键词】玉米芯;提取;木聚糖;酶解【作者】杨然;朱培华;姚君;李秀婷【作者单位】北京工商大学食品质量与安全北京实验室,北京,10048;北京工商大学食品添加剂与配料北京高校工程研究中心,北京,100048;北京工商大学食品质量与安全北京实验室,北京,10048;北京工商大学北京市食品风味化学重点实验室,北京,100048;北京工商大学食品质量与安全北京实验室,北京,10048;北京工商大学北京市食品风味化学重点实验室,北京,100048;北京工商大学食品质量与安全北京实验室,北京,10048;北京工商大学食品添加剂与配料北京高校工程研究中心,北京,100048【正文语种】中文低聚木糖又称木寡糖,由2~7个木糖以β-1,4-糖苷键连接而成,以木二糖、木三糖为主,具有显著的双歧杆菌增殖能力,还具有不被消化性、无龋齿性及促进人体对钙的吸收等特性[1]。
在我国,玉米作为重要的粮食经济作物,每年会产生大量的农业废弃物玉米芯,而玉米芯中木聚糖的含量高达35% ~40%[2]。
采用适宜的提取方式获得丰富的玉米芯木聚糖资源,并应用酶解技术制备功能性低聚木糖,势必可以解决环境问题,同时变废为宝,创造经济附加值。
1 材料与方法1.1 材料1.1.1 原料、菌种与试剂玉米芯原料,山东龙力公司馈赠;重组木聚糖酶,实验室制备重组毕赤酵母GS115发酵所得;木糖、木二糖、木三糖、木四糖、木五糖标品,购自Sigma公司;其他化学试剂均为国产分析纯。
低聚木糖的提取方法研究
摘要:随着经济的国际化,低聚木糖所具有的多种优势日益被消费者所认可。
低聚木糖的应用范围更加广阔,低聚木糖的制备方法也成为了大家关注的热点,
本文分析了目前国内外常用的低聚木糖的提取方法。
关键词:低聚木糖 酸法 碱法双 氧水法
低聚木糖(xylooligosaccharide)亦称木寡糖,以富含木聚糖的植物资源,如
木屑、玉米芯、麸皮等为原料经过内切型木聚糖酶水解后,再进行分离精制而成。
它的甜度比蔗糖、葡萄糖均低。与麦芽糖相当,约为蔗糖的40%。低聚木糖对酸
碱热的稳定性较好,即使是在酸性条件下加热也不会分解,适合用于酸奶、乳酸
饮料和碳酸饮料等酸性饮料中。是目前国际上颇受关注的一种附加值高,市场前
景看好的功能性低聚糖,是一种新型食品添加剂。也是国内外竞相研究开发的功
能性低聚糖之一。进几年来在实验室里和工业生产上提取低聚木糖的方法有以下
几种:
1 酸水解法
酸水解法是采用酸使木聚糖的主链与侧链发生分离的原理。低聚木糖的制备
最先采用的方法是化学降解法。Havlicek J等(1972)采用三氟醋酸、Mitsuishi Y
等(1988)采用盐酸以及Bray MR等(1990)采用硫酸等稀释部分水解木聚糖
进行低聚糖的制备研究。但酸水解法不适合工业化生产,主要是由于对技术要求
较高,而且水解过程中会伴随有害物质的生成,使精制工艺繁琐,得率低。
2 碱水解法
在研究植物中的木聚糖组成结构时,一般采用碱水解法来提取木聚糖。碱水
解法提取木聚糖的阿拉伯糖侧链在提取过程中没有脱出。含有侧链的木聚糖残基
构成的木糖苷键不能为木聚糖酶水解。碱液可以使木聚糖主链水解,从而使低分
子量木聚糖溶解到提取液中,而纤维素不溶解。Isao等(1983)采用稀碱液对玉
米芯进行预处理,脱出原料中的部分木质素,然后使用sp.E-86菌株产木聚糖酶
对已经处理过的玉米芯进行酶解制备低聚木糖,获得较为满意的效果。但是该方
法由于产生大量的碱性废水,而且木聚糖酶用量偏高,因此有待进一步改进。
Gould(1984)[采用碱性溶液预处理木质纤维材料,去除了麦杆中的大约一半的
木质素,从而大大提高了木聚糖酶的酶解得率。
3 热水抽提法(含蒸汽喷暴法)
研究认为,热水抽提法对于棉籽壳、玉米芯、荞麦皮、小麦麸皮等为原料时
采用热水抽提即蒸煮法效果较好,而以桦木等阔叶木材为原料时,由于木质素含
量较高,因此采用蒸汽喷爆法合适。户枝一喜(1997)用蒸汽喷爆法预处理稻壳,
然后再利用sp.E-86菌株产木聚糖酶对所抽提出的木聚糖液进行酶解制备低聚木
糖的方式获得满意的效果。目前在日本,已经研制出连续式蒸汽喷爆装置用于低
聚木糖的生产。
竹村元宏等(1986)利用热水或饱和蒸汽处理植物原料如棉籽壳、玉米芯、
荞麦皮、小麦麸皮以及桦木等富含木聚糖的植物,Gil Garrote等(2001)曾以蓝
按树木质纤维为原料来进行在高压蒸汽条件下分解木聚糖生产低聚木糖的研究,
并采用响应面分析得到低聚木糖为主要成分的水解溶液,同时糠醛的含量维持在
较低水平。国内杨瑞金(1999)等报道了以玉米芯为原料经稀酸预处理后加水蒸
煮(160℃以下)提取木聚糖,然后经酶水解提取液来生产低聚木糖的工艺路线。
4 酶水解法(含物理或化学——酶联合法)
在低聚木糖的生产过程中,与木聚糖结合的这些成分以及木聚糖本身的侧
链,都会妨碍木聚糖酶的活性中心与木聚糖的接近,影响木聚糖的水解,从而影
响低聚木糖的生成速度和最终产品的得率。木聚糖为生物大分子,在自然状态多
与其它成分如木质素复合存在。木质素被认为是酶降解植物细胞壁的限制因子,
在进行木聚糖的水解之前,必需对原料进行处理,尽可能多的去除这些妨碍木聚
糖与木聚糖酶接近的“木质素障碍”即在进行酶法水解前要从原料中提取出木聚
糖或对原料进行有效的预处理以消弱木聚糖与其它成分之间的结合力。但是为了
获得以木二糖和木三糖为主要成分的高纯度低聚木糖产品,所以在木聚糖的提取
或酶解前的预处理过程中不仅要考虑提取率,而且还有保证木聚糖不过分水解生
成木糖
藤川茂昭(1990)针对木聚糖酶与木聚糖反应时会被木聚糖吸附这一特性,
提出了采用连续式生物反应器制备低聚木糖的构想。其主要思路为:预先在柱型
反应器中填充不溶性木聚糖底物吸附木聚糖酶,酶解生成的低聚木糖同解吸下的
木聚糖酶由适当的缓冲液洗出,再经过超滤将木聚糖酶和低聚木糖分离,所以截
留的木聚糖酶可循环使用。此外,还有将木聚糖酶固定化,然后通入可溶性木聚
糖(如经过高温蒸煮、蒸汽喷爆等方法由富含木聚糖植物中抽提出的木聚糖)生
产低聚木糖的方法。
5 微波降解法
传统的加热方式根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传到物质内部,
加热速度慢,受热不均,且能耗高。微波技术是近年来发展起来的一种新的前处
理技术。微波是一种电磁波,能使样品中极性分子在高频交变电磁场中发生震动,
相互碰撞、摩擦、极化而产生高热。在微波场作用下,特别在密闭加压条件下,
样品吸收能量后不断破裂。微波技术是高效率、无污染的一项新技术,目前在食
品中己得到广泛的应用,如微波干燥、微波萃取、微波加热、微波消解等。近二
十年来微波辐射研究取得了迅速发展,涉及领域也相当广泛。
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