本發(fā)明涉及一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，屬于糧食加工副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
小麥麩皮是小麥制面粉時(shí)制粉過(guò)程中提取小麥粉和胚芽后的殘留部分，是小麥面粉廠的主要加工副產(chǎn)品，以皮層為主(包括果皮、種皮、珠心層和糊粉層)，混入少量的胚芽和未剝刮干凈的胚乳，通常占小麥重量的14%-19%。它由小麥的果皮、種皮、糊粉層及少量胚和胚乳組成，富含纖維素和半纖維素，是膳食纖維的主要來(lái)源，包含46%的非淀粉多糖，其中阿拉伯木聚糖約為70%，纖維素約為24%，β-（1→3）（1→4）-葡聚糖約為6%，另外還有少量來(lái)自于胚乳和糊粉層的阿糖基半乳糖和葡聚糖以及少量的木聚糖。麥麩還含有4%～5%的植酸和0.4%～1.0%的與植酸相結(jié)合的阿魏酸。阿拉伯木聚糖、植酸和阿魏酸是麥麩中的重要生理活性物質(zhì)，具有保水性、穩(wěn)定性及抗腫瘤、抗氧化等功能，在食品添加劑和功能性食品開(kāi)發(fā)上有廣泛應(yīng)用。目前小麥麩皮除少許用于制味精、面包及提取麩皮蛋白外，主要用做飼料，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。因此，有必要尋找麩皮的其它利用途徑，提高麩皮的利用價(jià)值。由于小麥麩皮營(yíng)養(yǎng)豐富，所富含的木聚糖是低聚木糖的良好制備原料，但目前利用麩皮制備低聚木糖主要有NaOH浸提法、酸法干蒸與堿液浸提結(jié)合法、KOH浸提法、H2O2與堿液浸提結(jié)合法、生物酶解法等，但存在工藝復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重、木聚糖得率低、木聚糖酶活性低等弊端，因此簡(jiǎn)化傳統(tǒng)酶法制備低聚木糖的工藝，為低聚木糖的制備提供新途徑，還能對(duì)農(nóng)作物副產(chǎn)品小麥麩皮加以綜合利用，延長(zhǎng)農(nóng)副產(chǎn)品加工鏈條，使麩皮變廢為寶，具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針上述問(wèn)題，利用微生物發(fā)酵和生物酶解技術(shù)，提供一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝。
本發(fā)明上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）粉碎：選取無(wú)霉變的麩皮，粉碎過(guò)40目篩；
（2）酸解：將粉碎后的麩皮與水按質(zhì)量比1：8～10的比例混合，然后用濃度0.1～0.5%的檸檬酸溶液預(yù)處理1～3h，酸解溫度控制在50～60℃；
（3）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整酸解液pH6.0～7.0，加入麩皮質(zhì)量比3～5%的纖維素酶，控制溫度30～40℃，在超聲波輔助條件下酶解40～60min，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；
（4）超聲波輔助二次酶解：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按麩皮質(zhì)量比1～2%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60～90min；然后調(diào)整麩皮懸浮液的pH至5.5～7.5，按麩皮質(zhì)量比2～3%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（5）好氧發(fā)酵：向酶解后的麩皮懸浮液中加入活化好的黑曲霉和地衣芽孢桿菌，接種比例為麩皮質(zhì)量比的2～3%、1～2%，在28～32℃條件下發(fā)酵12～18h；
（6）超聲波輔助三次酶解：向發(fā)酵液中加入麩皮質(zhì)量比1～2%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為30～60min；
（7）離心：離心得上清液和固體殘?jiān)?；固體殘?jiān)屑尤胭|(zhì)量比1～2倍純凈水，攪拌后離心，合并上清液；
（8）酶處理：將上清液調(diào)節(jié)pH5.0～5.5，加入0.2～0.5%植酸酶、0.3～0.6%甘露聚糖酶，在40～50℃條件下酶解30～60min，酶解結(jié)束后滅酶；
（9）醇析：向溶液中逐步加入等體積比的95%乙醇進(jìn)行沉淀；
（10）烘干粉碎：將獲得的沉淀烘干粉碎后即得小麥麩皮木聚糖產(chǎn)品。
本發(fā)明提供一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，其優(yōu)勢(shì)在于：（1）通過(guò)超聲波輔助三次酶解和微生物發(fā)酵協(xié)同的制備工藝，提升了低聚木糖的得率，每100g麩皮低聚木糖產(chǎn)量達(dá)到40.2g，表明一部分纖維素通過(guò)微生物發(fā)酵和纖維素酶的降解生成低聚木糖，與單一生物酶解法相比較提升37.54%，分析低聚木糖的組成主要為戊聚糖、木三糖、木四糖；（2）通過(guò)超聲波輔助酶解去蛋白、淀粉及植酸酶、甘露聚糖酶的酶解，顯著提升了低聚木糖產(chǎn)品的純度，達(dá)到99.2%；（3）通過(guò)微生物的生理代謝活動(dòng)產(chǎn)生大量的非淀粉多糖酶，可將麩皮的結(jié)構(gòu)性碳水化合物降解為細(xì)菌可利用的單糖、雙糖等單糖類物質(zhì)，使細(xì)菌得以良好的生長(zhǎng)；此外，在多菌混合發(fā)酵中，酶促作用生成的糖立即被發(fā)酵糖的微生物所利用，這樣就維持了降解物的濃度，消除了酶合成作用受到的降解物的阻遏作用，也解除了反應(yīng)終產(chǎn)物對(duì)酶的反饋抑制，縮短了發(fā)酵過(guò)程；（4）采用液態(tài)發(fā)酵，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，能耗低、易于規(guī)?；a(chǎn)。
本發(fā)明提供一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，所得低聚木糖產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到低聚木糖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)，本發(fā)明以小麥加工副產(chǎn)物麩皮作為低聚木糖產(chǎn)品的提取原料，實(shí)現(xiàn)了麩皮的高效利用，提高了麩皮的利用價(jià)值，具有較好的推廣前景。以現(xiàn)有技術(shù)“一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法”（專利申請(qǐng)?zhí)?01510380350.6）相比較，麩皮資源化綜合利用率提高28.9%以上，單位產(chǎn)能節(jié)水19.6%以上；此外，試驗(yàn)結(jié)果表明改變生產(chǎn)工藝條件或參數(shù)會(huì)顯著降低產(chǎn)品得率及產(chǎn)品品質(zhì)（P<0.01）。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）粉碎：選取無(wú)霉變的麩皮，粉碎過(guò)40目篩；
（2）酸解：將粉碎后的麩皮與水按質(zhì)量比1：10的比例混合，然后用濃度0.1%的檸檬酸溶液預(yù)處理1h，酸解溫度控制在50～60℃；
（3）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整酸解液pH6.0～7.0，加入麩皮質(zhì)量比5%的纖維素酶，控制溫度30～40℃，在超聲波輔助條件下酶解40min，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；
（4）超聲波輔助二次酶解：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按麩皮質(zhì)量比2%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60min；然后調(diào)整麩皮懸浮液的pH至5.5～7.5，按麩皮質(zhì)量比3%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（5）好氧發(fā)酵：向酶解后的麩皮懸浮液中加入活化好的黑曲霉和地衣芽孢桿菌，接種比例為麩皮質(zhì)量比的3%、2%，在28～32℃條件下發(fā)酵12h；
（6）超聲波輔助三次酶解：向發(fā)酵液中加入麩皮質(zhì)量比2%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為30min；
（7）離心：離心得上清液和固體殘?jiān)?；固體殘?jiān)屑尤胭|(zhì)量比2倍純凈水，攪拌后離心，合并上清液；
（8）酶處理：將上清液調(diào)節(jié)pH5.0～5.5，加入0.5%植酸酶、0.6%甘露聚糖酶，在40～50℃條件下酶解30min，酶解結(jié)束后滅酶；
（9）醇析：向溶液中逐步加入等體積比的95%乙醇進(jìn)行沉淀；
（10）烘干粉碎：將獲得的沉淀烘干粉碎后即得小麥麩皮木聚糖產(chǎn)品。
實(shí)施例2：
一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）粉碎：選取無(wú)霉變的麩皮，粉碎過(guò)40目篩；
（2）酸解：將粉碎后的麩皮與水按質(zhì)量比1：8的比例混合，然后用濃度0.1%的檸檬酸溶液預(yù)處理3h，酸解溫度控制在50～60℃；
（3）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整酸解液pH6.0～7.0，加入麩皮質(zhì)量比3%的纖維素酶，控制溫度30～40℃，在超聲波輔助條件下酶解60min，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；
（4）超聲波輔助二次酶解：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按麩皮質(zhì)量比1%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為90min；然后調(diào)整麩皮懸浮液的pH至5.5～7.5，按麩皮質(zhì)量比2%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（5）好氧發(fā)酵：向酶解后的麩皮懸浮液中加入活化好的黑曲霉和地衣芽孢桿菌，接種比例為麩皮質(zhì)量比的2%、1%，在28～32℃條件下發(fā)酵18h；
（6）超聲波輔助三次酶解：向發(fā)酵液中加入麩皮質(zhì)量比1%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60min；
（7）離心：離心得上清液和固體殘?jiān)?；固體殘?jiān)屑尤胭|(zhì)量比1倍純凈水，攪拌后離心，合并上清液；
（8）酶處理：將上清液調(diào)節(jié)pH5.0～5.5，加入0.2%植酸酶、0.3%甘露聚糖酶，在40～50℃條件下酶解60min，酶解結(jié)束后滅酶；
（9）醇析：向溶液中逐步加入等體積比的95%乙醇進(jìn)行沉淀；
（10）烘干粉碎：將獲得的沉淀烘干粉碎后即得小麥麩皮木聚糖產(chǎn)品。
實(shí)施例3：
一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）粉碎：選取無(wú)霉變的麩皮，粉碎過(guò)40目篩；
（2）酸解：將粉碎后的麩皮與水按質(zhì)量比1：9的比例混合，然后用濃度0.3%的檸檬酸溶液預(yù)處理2h，酸解溫度控制在50～60℃；
（3）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整酸解液pH6.0～7.0，加入麩皮質(zhì)量比4%的纖維素酶，控制溫度30～40℃，在超聲波輔助條件下酶解50min，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；
（4）超聲波輔助二次酶解：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按麩皮質(zhì)量比1.5%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為75min；然后調(diào)整麩皮懸浮液的pH至5.5～7.5，按麩皮質(zhì)量比2.5%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（5）好氧發(fā)酵：向酶解后的麩皮懸浮液中加入活化好的黑曲霉和地衣芽孢桿菌，接種比例為麩皮質(zhì)量比的2.5%、1.5%，在28～32℃條件下發(fā)酵15h；
（6）超聲波輔助三次酶解：向發(fā)酵液中加入麩皮質(zhì)量比1.5%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為45min；
（7）離心：離心得上清液和固體殘?jiān)?；固體殘?jiān)屑尤胭|(zhì)量比1.5倍純凈水，攪拌后離心，合并上清液；
（8）酶處理：將上清液調(diào)節(jié)pH5.0～5.5，加入0.35%植酸酶、0.45%甘露聚糖酶，在40～50℃條件下酶解45min，酶解結(jié)束后滅酶；
（9）醇析：向溶液中逐步加入等體積比的95%乙醇進(jìn)行沉淀；
（10）烘干粉碎：將獲得的沉淀烘干粉碎后即得小麥麩皮木聚糖產(chǎn)品。
本發(fā)明提供一種高值化綜合利用小麥麩皮制備多糖的新工藝，通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)研究低聚木糖的功能性，重點(diǎn)研究了低聚木糖在防止便秘、降低膽固醇、保護(hù)肝臟等方面的功效，結(jié)果表明：（1）便秘小鼠模型試驗(yàn)表明制得的低聚木糖具有潤(rùn)腸通便功能，經(jīng)口給予小鼠不同劑量的低聚木糖后，各劑量組均能明顯增加小鼠的小腸推進(jìn)運(yùn)動(dòng)，縮短便秘小鼠的首次排便時(shí)間，增加便秘小鼠的排便粒數(shù)和排便重量，而且在試驗(yàn)過(guò)程中各劑量組均未見(jiàn)腹瀉現(xiàn)象，說(shuō)明小鼠給予劑量合理，糞便的形態(tài)均為黑褐色顆粒狀，與對(duì)照組小鼠糞便相比糞便稍軟，表面濕潤(rùn)，糞便濕潤(rùn)程度適中，感官正常；（2）通過(guò)給小鼠喂食高脂飼料，建立高脂血癥小鼠模型，以進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，空白對(duì)照組與模型對(duì)照組血脂水平在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異可以確定造模成功。試驗(yàn)組與模型對(duì)照組相比能極顯著降低TC、TG、LDL-c、水平(P<0.01)；（3）通過(guò)對(duì)高脂血癥小鼠血糖值的測(cè)定，由空白對(duì)照組與模型對(duì)照組比較，說(shuō)明小鼠血糖模型成立，試驗(yàn)結(jié)果表明，低聚木糖對(duì)小鼠有較好的降血糖功能，與模型對(duì)照組差異顯著(P<0.01)。
以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)被發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而對(duì)這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。