专利名称:低聚糖和反式阿魏酸的制备方法
技术领域：
本发明涉及低聚糖的制备方法及反式阿魏酸的制备方法，尤其是同时制备低聚糖和反式阿魏酸的方法。
反式阿魏酸具有下述功能抗氧化、抗血栓、降血脂、抗动脉粥样硬化、治疗冠心病、心绞痛等由动脉粥样硬化引起的疾病、抗菌消炎、抗突变防癌、调节免疫、提高人体精子活力和运动性、清除亚硝酸盐等作用。目前在美国、日本已允许用作食品添加剂，它在医药(如心血康)、食品(如太太口服液、运动食品、防腐剂、抗氧化剂)和化妆品(防晒霜)工业中用途广泛。反式阿魏酸的生产方法包括化学合成法和碱解法。化学合成法采用香兰醛和丙二酸为原料，以无水吡啶为溶剂，哌啶作催化剂，通过缩合反应获得。但该法获得的阿魏酸是顺式和反式阿魏酸的混合物，且反应时间较长(长达3周)，溶剂用量大，产率也很低。目前商品化反式阿魏酸的生产完全靠从米糠油提取谷维素，再通过碱解获得。米糠油中谷维素含量较低，仅占米糠油的1.5％～2.8％，这也是目前反式阿魏酸生产成本高，价格昂贵的主要原因。
公开号为CN1266633的发明专利申请公布了一种以玉米芯、玉米秸杆、稻草等作为原料，采用酶法制备低聚木糖的方法。该方法将原料用碱在室温及高温时搅拌浸提，制备出半纤维素溶液后再加入木聚糖酶处理，获得低聚木糖产品。这种方法由于在处理过程中加入了碱，破坏了反式阿魏酸，只生产了低聚木糖。
公开号为CN1268955的发明专利申请公布了利用阿魏酸酯酶提取了半纤维素的方法，产品是长链多糖分子，未能制备出低聚糖。
2001年第12期在《粮食与饲料工业》杂志上发表的题为《小麦加工副产品一麸皮的综合利研究》叙述了小麦麸皮的综合利用，其中利用淀粉酶、蛋白酶和低聚糖酶制备低聚糖，并采用高温、高压处理制备出含阿魏酸的抗氧化剂，但未能同时采用酶法制备出反式阿魏酸，文中也未提及对蔗渣、豆皮等工业下脚料的利用。
1999年第4期在《林业化工通讯》杂志上发表的题为《新型功能性低聚糖的生产与研究》叙述了功能性低聚糖的生产制备方法及各自的特点，其中提及用黑曲霉制备低聚糖，介绍了利用玉米芯、蔗渣、麸皮等为原料制备木低聚糖，并未提及同时可制备阿魏酸。
1998年某第4期在《广西轻工业》杂志上发表的题为《木聚糖水解酶的研究进展》介绍了木聚糖酶的特性、作用机制、诱导合成、高产菌株筛选，其中提及阿魏酸酯酶作用于麦麸，只有在β-木聚糖酶存在的情况下才能释放出阿魏酸。未提及将蔗渣、麦麸、豆皮等多糖含量高的工业下脚料降解产生低聚糖，同时制备阿魏酸。
2001年第1期在《甘蔗糖业》杂志上发表的题为《低聚果糖的开发与应用展望》介绍了低聚糖的制备和应用展望，提及利用双酶法生产低聚果糖，但未提及将蔗渣、麦麸、豆皮等多糖含量高的工业下脚料降解产生低聚糖，同时制备阿魏酸。
我国是粮食、糖蔗生产大国，2001年产小麦2亿多吨，稻谷1亿8千多万吨，甘蔗7700万吨，按麦麸占14％、米糠占18％、蔗渣占25％算，麦麸和米糠产量都超过3000万吨，蔗渣产量为1900多万吨。目前米糠、麦麸的综合利用率不到20％，后者基本上为工业废料。这些下脚料细胞壁多糖的含量都在50％以上，反式阿魏酸含量为0.5～1.4％(为米糠油的30％～50％)，如能采用适当方法降解则可获得低聚糖和反式阿魏酸。
为达上述目的，本发明采用以下的技术方案多糖水解酶和阿魏酸酯酶协同作用，对经过预处理的原料进行酶解得含低聚糖和反式阿魏酸的酶解液。
若再对酶解滤液进行提取，可分别得低聚糖浆和反式阿魏酸。
原料可以是麦麸、米糠、蔗渣、豆皮、甜菜渣等工业下脚料。
原料的预处理过程包括粉碎和高压蒸煮等。
所述多糖水解酶可以是阿拉伯木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、木聚糖酶或纤维素酶中的一种或多种混合。
所述阿魏酸酯酶以黑曲霉斜面孢子为菌种发酵生产。
本发明的科学依据如下麦麸、米糠、蔗渣、豆皮、甜菜渣等工业下脚料都为植物细胞壁物质，阿魏酸以酯键与碳水化合物和木质素结合，从而将其交联。阿魏酸酯酶可将阿魏酸从多糖上水解出来，一些多糖水解酶则可将多糖水解成低分子糖类(低聚糖)。但是，由于阿魏酸将多糖和木质素交联形成致密结构，单独采用其中的任一种酶处理，都会因酶分子很难渗入到细胞壁分子内部而致水解效率不高。本发明采用聚糖酶和阿魏酸酯酶协同作用，使无酯键交联的多糖链和阿魏酸酯键依次暴露出来，则可达到彻底水解细胞壁多糖的目的。
采用本发明的方法，能直接利用麦麸、米糠、蔗渣、豆皮、甜菜渣等多糖含量高的工业下脚料为原料，同时生产出低聚木糖、低聚阿拉伯糖和低聚阿拉伯木糖等多种低聚糖和反式阿魏酸。由于根据植物细胞壁物质的结构特点选用了两类酶协同作用，低聚糖的释放率比单独采用阿拉伯木聚糖酶或木聚糖酶高出2倍多。实验证明麦麸多糖降解成低聚糖的转化率达82.3％，阿魏酸释放率达80％；蔗渣多糖的转化率达68％，阿魏酸释放率达72.5％，大大提高了生产效率。所用原料为农副产品，不耗费粮食资源，且原料来源广泛，大大降低了生产成本，同时解决了困扰许多企业的下脚料处理问题，社会意义重大。获得的产品除表现出低聚糖固有的保健功能外，因它还连接了一些酚酸和黄酮，其生物活性比常用的低聚糖高。整个加工过程作用条件温和，不使用酸碱等化学物质，不会改变产品的天然性质，对环境污染小。
2、原料的预处理将麦麸、米糠、蔗渣、豆皮或甜菜渣干燥至含水量5％～10％，粉碎至80～300目，再采用以下处理措施。①脱脂麦麸、米糠需要脱脂，具体方法为粉碎的材料按15～10(w/v)加入正已烷或丙酮，在50～80℃下浸提0.5～2小时除去脂肪。②去蛋白质豆皮或脱脂后的麦麸、米糠按下述方法去除蛋白质按1∶8～15(w/v)加入蛋白酶溶液(中性蛋白酶浓度0.5％～8％，木瓜蛋白酶0.05～5％)，在pH值6.5下反应0.5～4小时，离心或过滤。③蒸煮将蔗渣、甜菜渣或经过上述处理后的米糠、麦麸、豆皮加水(1∶5～15，w/v)调成匀浆，采用蒸汽蒸煮0.5～3小时，蒸汽压力为0.1～0.5MPa，冷却，离心，干燥至含水量5％～10％后粉碎过80～300目筛。
3、酶解酶解工艺流程如下预处理原料→加混合酶液→离心→超滤→滤液①酶解条件混合后的酶液中，多糖水解酶(阿拉伯木聚糖酶或阿拉伯聚糖酶或木聚糖酶或纤维素酶)的浓度为0.05％～2％，阿魏酸酯酶的浓度为0.05％～1.0％。物料与酶液的比为1∶8～15(w/v)，反应温度为28～52℃，pH值为3.0～8.0，反应时间为1～8小时。②固液分离离心(2000～4000rpm)后超滤，具体操作条件为无机膜或有机膜，膜截留分子量10～20kd，压力0.1～0.5MPa，温度10～40℃。透过液为低聚糖和阿魏酸混合物，截留液为可再利用的酶液。
4、低聚糖和阿魏酸的分离和制备工艺流程如下 ①萃取滤液加入0.2～1.5倍体积(v/v)的乙酸乙酯，搅拌萃取0.5～2小时，萃取1～5次，收集脂相于贮罐中。②阿魏酸的制备将脂相抽入真空罐，在真空度为0.01～0.06MPa、温度45～85℃下蒸去乙酸乙酯，残渣加入10～100倍(w/v)pH1～3的酸化水，慢速搅拌(120～200rpm)30min，静置20～120min，离心，真空干燥(真空度0.01～0.05MPa，温度50～90℃)。③低聚糖浆的制备乙酸乙酯萃取后的水相，调节pH至2.0～7.5，在25～70℃下脱色10～120min，板框过滤，滤液分别过阳离子交换柱和阴离子交换柱后，在真空度为0.01～0.06MPa、温度45～85℃下将滤液浓缩至低聚糖含量达50％～80％的糖浆。
权利要求
1.一种低聚糖和反式阿魏酸的制备方法，以植物细胞壁物质的工业下脚料为原料，其特征在于多糖水解酶和阿魏酸酯酶协同作用，对经过预处理的原料进行酶解，得含低聚糖和反式阿魏酸的酶解液。
2.根据权利要求
1所述的制备方法，其特征在于用乙酸乙酯对所述酶解液进行萃取，脂相经离心干燥得反式阿魏酸，水相经脱色、离子交换和浓缩得低聚糖浆。
3.根据权利要求
1或2所述的制备方法，其特征在于所述植物细胞壁物质的工业下脚料是蔗渣、米糠、麦麸、甜菜渣、豆皮、玉米芯、玉米秸杆或稻草。
4.根据权利要求
3所述的制备方法，其特征在于所述的多糖水解酶和阿魏酸酯酶混合后同时加入原料中进行酶解。
5.根据权利要求
4所述的制备方法，其特征在于所述阿魏酸酯酶以黑曲霉斜面孢子为菌种发酵生产。
6.根据权利要求
4所述的制备方法，其特征在于所述多糖水解酶为阿拉伯木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、木聚糖酶或纤维素酶中的一种或多种。
7.根据权利要求
4所述的制备方法，其特征在于所述酶的混合液中多糖水解酶的浓度为0.05％～2％；阿魏酸酯酶的浓度为0.05％～1.0％。
8.根据权利要求
7所述的制备方法，其特征在于原料与酶液的比为1∶8～15(w/v)。
9.根据权利要求
8所述的制备方法，其特征在于酶解的反应温度为28～52℃，pH值为3.0～8.0，反应时间为1～8小时。
专利摘要
本发明公开了一种低聚糖和反式阿魏酸的制备方法。以麦麸、米糠、蔗渣、豆皮、甜菜渣等多糖含量高的植物细胞壁物质工业下脚料为原料，在多糖水解酶和阿魏酸酯酶协同作用下，同时生产出低聚糖和反式阿魏酸。所用原料为农副产品，不耗费粮食资源，且原料来源广泛，提取率高，大大降低了生产成本；整个加工过程作用条件温和，不使用酸碱等化学物质，不会改变产品的天然性质，对环境污染小。
文档编号C12P19/00GKCN1425773SQ02149760
公开日2003年6月25日 申请日期2002年12月27日
发明者欧仕益, 张景, 包惠燕, 张宁, 李爱军 申请人:暨南大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan