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以甘蔗废渣作为原料制备低聚木糖,大大提高甘蔗农作物综合利用科技含量和附加值,延长产业链。低聚木糖是功能性低聚糖的一种,具有很强的促进双歧杆菌增殖的能力,对人体的健康有着重要的作用。低聚木糖在功能性食品中占有举足轻重的地位,因其具有独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品基料,已引起全世界的广泛关注。目前,世界各国已有了几十种低聚木糖品种的商业化生产,广泛应用于饲料业和各种保健品、婴幼儿及老年人食品中,而且产量、品种和应用范围都在迅速增加。
本文以蔗渣为原料,通过对预处理条件、木聚糖提取工艺、低聚木糖制备方法进行研究,并设计多因素实验,探索其最佳制备条件。通过活性炭柱进行产物分离制备低聚木糖单一组分,此外采用TLC、CE、ESI—MS分析对单一组分进行分析。主要研究结果如下:
(1)蒸爆、微波预处理甘蔗渣结果表明,25min为最佳蒸爆时间;560W和2.5min为最佳微波功率及时间。
(2)常规碱处理甘蔗渣制备木聚糖的最佳工艺条件为:NaOH浓度15.39%、温度85.7℃、固液比1:25.64、时间1.97h;在此条件下木聚糖得率理论值为24.32%,木聚糖验证得率为24.13%。SAS分析结果表明,对木聚糖提取率影响大小的因素依次为:温度>碱浓度>固液比>时间。
(3)超声波处理甘蔗渣制备木聚糖的最佳工艺条件为:超声间歇时间1s、NaOH体积10mL、功率10W、NaOH浓度10%、温度为85℃、时间为40min,此时木聚糖的提取率为25.57%,木聚糖验证得率为25.34%。方差和极差分析表明,对木聚糖提取率影响大小的顺序依次为:碱浓度>温度>时间。
(4)酶法水解木聚糖制备低聚木糖的最佳工艺条件为:温度60℃、pH5.0、时间100min、酶浓度15mg/mL;利用TLC对酶解产物分析表明:酶解产物主要成分是低聚木糖。同时通过TLC对比酸解和酶解木聚糖的产物表明酶解产物主要成分是低聚木糖,而酸解产物主要为单糖。
(5)利用活性炭柱分离木聚糖酶解液表明,0%—45%乙醇浓度的梯度洗脱,得到木二糖、木三糖、木四糖单一组分。
(6)利用CE、ESI—MS和TLC技术对酶解产物进行分析,结果表明:产物主要成分为木二糖、木三糖、木四糖,还有很少量的木五糖、木六糖、木七糖。