一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及纤维寡糖制备的技术领域，特别涉及一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法。
【【背景技术】】
[0002]纤维素水解可得纤维寡糖，纤维寡糖在水中有一定的溶解度，在有机溶剂中微溶或者不容，纤维寡糖又称纤维低聚糖，是功能性低聚糖，可促进矿物质吸收、为双歧杆菌增殖因子、降低血清胆固醇、增强机体免疫力、抵抗肿瘤等独特的生理功能，是人、动物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖，可广泛应用于食品和饲料工业。
[0003]纤维素酶是一类能够水解纤维素的β-l，4_葡萄糖苷键生成葡萄糖的多组分酶的总称，传统上传统上将其分为3类:内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。研究表明，内切葡聚糖酶的最适底物是聚合度大的长链纤维素，而葡萄糖苷酶的最适底物是聚合度低的纤维寡糖。
[0004]纤维素酶在降解纤维素的过程中，纤维素酶组分中的β-葡萄糖苷酶主要在液相中发生作用，而水解得到的纤维寡糖也主要溶解在液相中，葡萄糖苷酶会进一步水解纤维寡糖，释放出葡萄糖作为产物。
[0005]纤维素酶经过纤维底物吸附后固液分离，拆分纤维素酶系中大部分的β_葡萄糖苷酶后获得的低葡萄糖苷酶纤维素酶用于水解低聚木糖生产废渣，可大幅度提高产物中纤维寡糖的比例，纤维素酶系中葡萄糖苷酶的拆分有利于纤维寡糖得率的提高和水解产物中纤维寡糖占总糖比例的提高，但是存在问题是，纤维寡糖的得率不高，仅为35 %左右，解决这一问题的关键是在水解过程中将反馈抑制因子纤维寡糖及时从水解反应体系中移走，解决产物对纤维素酶的抑制作用，因此有必要提出一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法。
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【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法，其旨在解决现有技术中纤维素酶经纤维底物吸附、固液分离拆分纤维素酶系中的葡萄糖苷酶后，纤维寡糖得率依然不高的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本发明提出了一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一、制备反应原液:按1:20的比例称取底物纤维素和无菌水，将底物纤维素和无菌水倒入温度可设定的无菌容器中，得到底物纤维素浓度为5%的反应原液；
[0009]步骤二、设定温度及pH值:调节无菌容器中的反应原液的pH值为7.0，设定无菌容器的温度恒为10°C;
[0010]步骤三、底物原位吸附:称取一定量的里氏木霉纤维素酶，投入经步骤二处理后的反应原液中，搅拌均匀后得到吸附体系，吸附时间为30min;
[0011]步骤四、固液分离处理:当吸附时间到达30min时，将无菌容器中的吸附体系快速倒入离心机中离心处理，分离除去吸附体系中的液相，得到含有适合于纤维寡糖制备的低β-葡萄糖苷酶纤维素酶的离心沉渣；
[0012]步骤五、第一次水解处理:将步骤四得到的含有低β-葡萄糖苷酶纤维素酶的离心沉渣投至无菌容器中，在无菌容器中补加无菌水至原反应原液的体积，并调节无菌容器中的反应体系的pH值为4.80，无菌容器的温度设定为50°C，水解反应一段时间后，采用固液分离方法将液相移除，得到固体渣；
[0013]步骤六、第二次水解处理:在经过步骤五第一次水解处理得到的固体渣中继续补加一定水至原反应原液的体积，调节无菌容器中的反应体系的PH值为4.80，无菌容器的温度设定为50°C，继续反应一段时间后，采用固液分离方法再次将液相移除；
[0014]步骤七、提纯纤维寡糖:收集经步骤五和步骤六固液分离后的液相，并提取液相中的纤维寡糖反应产物，提纯得到纤维寡糖，可直接用于饲料添加剂。
[0015]作为优选，所述的步骤一中的底物纤维素为低聚木糖生产废渣。
[0016]作为优选，所述的步骤三中里氏木霉纤维素酶的用量为15FPIU/g底物纤维素。
[0017]作为优选，所述的步骤五和步骤六中的固液分离方法包括离心法和过滤法。
[0018]作为优选，所述的步骤五第一次水解处理与步骤六第二次水解处理的总水解时间为 24h。
[0019]作为优选，所述的步骤五第一次水解处理中的水解时间为6h。
[0020]作为优选，所述的步骤五第一次水解处理中的水解时间为I Oh。
[0021 ]作为优选，所述的步骤五第一次水解处理中的水解时间为12h。
[0022 ]作为优选，所述的步骤五第一次水解处理中的水解时间为14h。
[0023 ]作为优选，所述的步骤五第一次水解处理中的水解时间为I Sh。
[0024]本发明的有益效果:与现有技术相比，本发明提供的一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法，步骤简单合理，拆分去除纤维素酶系中大部分的葡萄糖苷酶得到低
葡萄糖苷酶的纤维素酶，通过低葡萄糖苷酶的纤维素酶水解低聚木糖生产废渣，得到含有纤维寡糖的液相，通过固液分离方法并提纯得到纤维寡糖，水解采用二段水解方式，可以有效的解除水解过程中产物对酶的反馈抑制作用，且纤维寡糖的得率均高于不分段水解模式下的纤维寡糖得率，大大提高了纤维寡糖的生产产量，且方法简单，成本较低，资源利用率高，可工业化进行纤维寡糖的生产。
[0025]本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【【附图说明】】
[0026]图1是本发明实施例二段水解分段时间节点对纤维寡糖得率影响的柱状图。
【【具体实施方式】】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0028]本发明提供一种纤维素定向二段水解制备纤维寡糖的方法，包括如下步骤:
[0029]步骤一、制备反应原液:按1:20的比例称取底物纤维素和无菌水，将底物纤维素和无菌水倒入温度可设定的无菌容器中，得到底物纤维素浓度为5%的反应原液。
[0030]其中，底物纤维素为低聚木糖生产废渣。提高了资源的有效利用，降低了生产成本。
[0031 ]步骤二、设定温度及pH值:调节无菌容器中的反应原液的pH值为7.0，设定无菌容器的温度恒为10°c。
[0032]步骤三、底物原位吸附:称取一定量的里氏木霉纤维素酶，投入经步骤二处理后的反应原液中，搅拌均匀后得到吸附体系，吸附时间为30min。
[0033]其中，里氏木霉纤维素酶的用量为15FPIU/g底物纤维素。
[0034]步骤四、固液分离处理:当吸附时间到达30min时，将无菌容器中的吸附体系快速倒入离心机中离心处理，分离除去吸附体系中的液相，得到含有适合于纤维寡糖制备的低葡萄糖苷酶纤维素酶的离心沉渣。
[0035]步骤五、第一