以秸秆为原料生产可消化多糖的方法与流程

本发明生物发酵技术，尤其涉及一种以秸秆为原料生产可消化多糖的方法。

背景技术：

1、农作物秸秆中的粗纤维含量很高，一般在65％以上，其组成主要包括纤维素、半纤维素以及木质素三种主要成分(其中纤维素和半纤维素与淀粉类似，也是有葡糖糖、木糖等多种还原糖组成的多聚糖)，这三种成分会绞连成为网状结构，从而抵抗自然微生物的降解。因此，秸秆中包含的还原糖很难被生物利用。

2、目前对于秸秆的利用基本都是通过物理粉碎成不同粒径大小，直接添加到饲料中作为原料使用，生物利用效率极低。在单胃动物中由于缺少木质纤维素酶系，基本不能被利用，只有少部分在后肠被微生物利用。在反刍动物的瘤胃中由于含有纤维素酶系，可以部分被利用。但由于秸秆致密的抗降解结构，即使在反刍动物的瘤胃中的降解效率也很低，一般不高于30％，生物利用率依然很低。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种以秸秆为原料生产可消化多糖的方法。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，包括以下步骤：

4、1)取酸性溶液/碱性溶液与强氧化剂共同处理秸秆(即强氧化剂与酸性溶液共同处理秸秆，或者强氧化剂与碱性溶液共同处理秸秆)，得预处理的秸秆；

5、2)预处理的秸秆在高温高压条件下，通入高温蒸汽进行高压连续爆破，并间歇式喷爆出料，所出料经干燥，即得所述可消化多糖。

6、进一步的，步骤1)中，所述处理的方式为喷淋、浸泡或气流输送；

7、所述强氧化剂为次氯酸水溶液、双氧水或臭氧；

8、其中，臭氧采用气流输送的方式对秸秆进行处理。

9、进一步的，所述次氯酸水溶液的浓度为0.4～0.6wt％；所述双氧水的浓度为0.5～0.8wt％。

10、进一步的，步骤2)中，所述高压连续爆破的压力为0.5～0.8mpa、温度为150～180℃、时间为5～30min。

11、进一步的，步骤2)中，所述高温蒸汽的通入压力为0.5～0.8mpa、通入温度为160～180℃；所述高温蒸汽的通气量与预处理的秸秆的体积重量比为1～1.5l∶1kg。

12、进一步的，步骤2)中，所述间歇式喷爆过程中，每次的间隔时间为30～60s，每次喷爆的持续时间为3～5s。

13、进一步的，步骤1)中，所述酸性溶液为硫酸水溶液、盐酸水溶液、柠檬酸水溶液或乳酸水溶液；

14、所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氨水水溶液。

15、进一步的，所述硫酸水溶液的浓度为0.5～2wt％；所述柠檬酸水溶液的浓度为0.5～2wt％；所述乳酸水溶液的浓度为0.5～2wt％；

16、所述氢氧化钠水溶液的浓度为1～3wt％；所述氨水水溶液的浓度为15～25wt％。

17、进一步的，所述强氧化剂为次氯酸水溶液或双氧水时，所述酸性溶液/碱性溶液与所述强氧化剂的体积比为2～10：1。

18、进一步的，步骤1)中，喷淋或浸泡的时间为5min以上。

19、本发明的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法的有益效果为：

20、本发明通过将秸秆致密抗降解结构进行解构(其中，解构的过程包括步骤1)和步骤2))，实现纤维素、半纤维素以及木质素三素的有效分离，形成木质素、葡聚糖(不同聚合度纤维素)、木聚糖(不同聚合度半纤维素)以及少量葡萄糖和木糖等还原糖，相对于未处理的秸秆原料分离效率提高50％以上，提高秸秆中纤维的糖化率，进而提高所得可消化多糖的生物利用率；

21、本发明通过控制解构过程中的工艺条件，不仅实现了三素高效分离，而且还能够有效抑制呋喃、糠醛等化合物产生，有利于后续微生物或动物肠道吸收利用；

22、本发明通过选用酸性溶液/碱性溶液与强氧化剂配合使用，在解构过程中处理能够有效提高三素分离效果，还能够高效降解秸秆中的霉菌毒素，霉菌毒素降解率达80％以上，将呕吐霉素从3000ppb降至600ppb以下。

技术特征：

1.一种以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述处理的方式为喷淋、浸泡或气流输送；

3.根据权利要求2所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，所述次氯酸水溶液的浓度为0.4～0.6wt％；所述双氧水的浓度为0.5～0.8wt％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述高压连续爆破的压力为0.5～0.8mpa、温度为150～180℃、时间为5～30min。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述高温蒸汽的通入压力为0.5～0.8mpa、通入温度为160～180℃；所述高温蒸汽的通气量与预处理的秸秆的体积重量比为1～1.5l：1kg。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，步骤2)中，所述间歇式喷爆过程中，每次的间隔时间为30～60s，每次喷爆的持续时间为3～5s。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，步骤1)中，所述酸性溶液为硫酸水溶液、盐酸水溶液、柠檬酸水溶液或乳酸水溶液；

8.根据权利要求7所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，所述硫酸水溶液的浓度为0.5～2wt％；所述盐酸水溶液的浓度为1～4wt％；所述柠檬酸水溶液的浓度为0.5～2wt％；所述乳酸水溶液的浓度为0.5～2wt％；所述氢氧化钠水溶液的浓度为1～3wt％；所述氨水水溶液的浓度为15～25wt％。

9.根据权利要求1-3及8中任一项所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，所述强氧化剂为次氯酸水溶液或双氧水时，所述酸性溶液/碱性溶液与所述强氧化剂的体积比为2～10:1。

10.根据权利要求1-3及8中任一项所述的以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，其特征在于，步骤1)中，喷淋或浸泡的时间为5min以上。

技术总结
本发明提供一种以秸秆为原料生产可消化多糖的方法，属于生物发酵技术领域，所述方法是首先利用酸性溶液/碱性溶液与强氧化剂预处理秸秆，再经高压连续爆破即得所述可消化多糖基料。本发明通过将秸秆致密抗降解结构进行解构，实现纤维素、半纤维素以及木质素三素的有效分离，并有效提高了秸秆中纤维的糖化率，进而提高所得可消化多糖的生物利用率。

技术研发人员：张东远
受保护的技术使用者：中科康源（唐山）生物技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13