一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法，屬于糧食加工副產(chǎn)物綜合利用技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展及人民物質生活水平的不斷提高，人們對健康的關注程度也隨之有了較大提升，功能性食品的出現(xiàn)掀起了一股新的研宄開發(fā)熱潮。其中，功能性低聚糖作為一種功能性食品基料，具有促進雙歧桿菌增殖、調節(jié)腸道菌群、抑制內(nèi)毒素、保護肝臟功能、調節(jié)腸胃道功能、防治便秘和腹瀉、激活免疫、抗衰老、抗腫瘤、降低血清膽固醇、降血壓、低能量或無能量、不會引起齲齒等獨特的生理功能而被全世界廣泛關注。低聚木糖作為一種附加值較高的功能性低聚糖，其選擇利用性及對雙歧桿菌的增殖作用均優(yōu)于其他功能性低聚糖。對于低聚木糖的研宄開發(fā)，至今日本已有20余年的歷史，目前已基本實現(xiàn)工業(yè)化，歐洲各國對其開發(fā)也競相升溫。我國對低聚木糖的開發(fā)研宄始于上世紀九十年代，目前用于低聚木糖制備的原材料主要集中于玉米芯。
[0003]小麥麩皮是小麥制面粉時制粉過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，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發(fā)上有廣泛應用。目前小麥麩皮除少許用于制味精、面包及提取麩皮蛋白夕卜，主要用做飼料，經(jīng)濟價值不高。因此，有必要尋找麩皮的其它利用途徑，提高麩皮的利用價值。由于小麥麩皮營養(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合法、KOH浸提法、H2O2與堿液浸提結合法、生物酶解法等，但存在工藝復雜、環(huán)境污染嚴重、木聚糖得率低、木聚糖酶活性低等弊端，因此簡化傳統(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，還能對農(nóng)作物副產(chǎn)品小麥麩皮加以綜合利用，延長農(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意義和經(jīng)濟價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針上述問題，利用微生物發(fā)酵和生物酶解技術，提供一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法。
[0005]本發(fā)明上述目的是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法，其特征在于具體包括以下步驟: (1)粉碎:選取無霉變的麩皮，粉碎過40目篩；
(2)蒸煮:在150°C條件下蒸煮0.5?lh，冷卻后調整麩皮與水質量比為1:8?10 ;
(3))超聲波輔助酶解去淀粉:調整小麥麩皮懸浮液的pH至5.5?7.5，按小麥麩皮質量比3?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°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；酶解結束后過濾，濾液為淀粉水解液，向小麥麩皮殘渣中加入3?5倍質量比的蒸餾水，得懸浮液，備用；
(4)超聲波輔助酶解去蛋白:調整懸浮液的pH至8.0?9.0，按小麥麩皮質量比2?3%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°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為60?90min ;酶解結束后滅酶，過濾，濾液為蛋白水解液，向濾渣中加入3?5倍質量比的蒸餾水沖洗2?3次，過濾得小麥麩皮殘渣；
(5)生物發(fā)酵劑制備:取8?10份沸石、3?5份磷酸二氫媽、6?8份葡萄糖、10?15份米糠、10?15份玉米粉、3?5份菜籽餅、10?15份小麥麩皮、2?3份里氏木霉、I?2份黑曲霉、I?2份酵母菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調整為35?40%，25°C?30 °C下厭氧發(fā)酵3?5d ;
(6)混料:按質量比小麥麩皮殘渣100份、生物發(fā)酵劑3?5份、纖維素酶0.5?I份、木聚糖酶2?3份比例混合均勻，調整水分至35?40% ；
(7)厭氧發(fā)酵:將混合后的混合物控溫厭氧發(fā)酵2?3d，溫度28?32°C，定期攪拌；發(fā)酵結束后加入培養(yǎng)基3?5倍質量比的純凈水；
(8)超聲波二次輔助酶解:向發(fā)酵水洗液中加入麩皮質量比I?2%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50?60°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為30?60min ；
(9)離心:離心得上清液和固體殘渣；固體殘渣中加入I?2倍純凈水，攪拌后離心，合并上清液；
(10)酶處理:將上清液調節(jié)ρΗ5.0?5.5，加入0.2?0.5%植酸酶、0.3?0.6%甘露聚糖酶，在40?50°C條件下酶解30?60min，酶解結束后滅酶；
(11)醇析:向溶液中逐步加入等體積比的95%乙醇進行沉淀；
(12)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。
[0006]本發(fā)明提供一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法，其優(yōu)勢在于:(1)通過復合微生物固體發(fā)酵和超聲波輔助酶解相結合的制備工藝，提升了低聚木糖的得率，每10g麩皮低聚木糖產(chǎn)量達到39.4g，表明一部分纖維素通過微生物發(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31.72%，分析低聚木糖的組成主要為木二糖、木三糖、木四糖；(2)通過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，達到98.8%; (3)黑曲霉和里氏木霉是目前已知降解纖維作用最顯著的菌株，霉菌與酵母菌混合培養(yǎng)的互惠共生關系使微生物繁殖及產(chǎn)酶能力有較大提高，酵母菌不僅可以起去阻遏作用，而且對真菌的生長有正效，分析原因里氏木霉、黑曲霉等霉菌同化淀粉和纖維素的能力強，可將麩皮的結構性碳水化合物降解為酵母可利用的單糖、雙糖等單糖類物質，使酵母得以良好的生長；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，也解除了反應終產(chǎn)物對酶的反饋抑制，縮短了發(fā)酵過程；(4)采用固態(tài)發(fā)酵，生產(chǎn)工藝簡單，能耗低、無環(huán)境污染、投資小、易于規(guī)?；a(chǎn)。
[0007]本發(fā)明提供一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法，所得低聚木糖產(chǎn)品品質達到低聚木糖行業(yè)標準要求，同時，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，實現(xiàn)了麩皮的高效利用，提高了麩皮的利用價值，具有較好的推廣前景。
【具體實施方式】
[0008]實施例1:
一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法，具體制備步驟如下:
(1)粉碎:選取無霉變的麩皮，粉碎過40目篩；
(2)蒸煮:在150°C條件下蒸煮0.5h，冷卻后調整麩皮與水質量比為1:10 ;
(3))超聲波輔助酶解去淀粉:調整小麥麩皮懸浮液的pH至5.5?7.5，按小麥麩皮質量比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°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；酶解結束后過濾，濾液為淀粉水解液，向小麥麩皮殘渣中加入5倍質量比的蒸餾水，得懸浮液，備用；
(4)超聲波輔助酶解去蛋白:調整懸浮液的pH至8.0?9.0，按小麥麩皮質量比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°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為90min ;酶解結束后滅酶，過濾，濾液為蛋白水解液，向濾渣中加入3倍質量比的蒸餾水沖洗3次，過濾得小麥麩皮殘渣；
(5)生物發(fā)酵劑制備:取8份沸石、5份磷酸二氫鈣、6份葡萄糖、15份米糠、10份玉米粉、5份菜籽餅、10份小麥麩皮、2份里氏木霉、I份黑曲霉、I份酵母菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調整為35?40%，25°C?30°C下厭氧發(fā)酵5d ；
(6)混料:按質量比小麥麩皮殘渣100份、生物發(fā)酵劑3份、纖維素酶0.5份、木聚糖酶2份比例混合均勻，調整水分至35?40% ；
(7)厭氧發(fā)酵:將混合后的混合物控溫厭氧發(fā)酵3d，溫度28?32°C，定期攪拌；發(fā)酵結束后加入培養(yǎng)基5倍質量比的純凈水；
(8)超聲波二次輔助酶解:向發(fā)酵水洗液中加入麩皮質量比1%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50?60°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為60min ；
(9)離心:離心得上清液和固體殘渣；固體殘渣中加入I倍純凈水，攪拌后離心，合并上清液；
(10)酶處理:將上清液調節(jié)pH5.0?5.5，加入0.2%植酸酶、0.3%甘露聚糖酶，在40?50°C條件下酶解60min，酶解結束后滅酶；
(11)醇析:向溶液中逐步加入等體積比的95%乙醇進行沉淀；
(12)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。
[0009]實施例2:
一種從小麥麩皮中提取低聚木糖的方法，具體制備步驟如下:
(1)粉碎:選取無霉變的麩皮，粉碎過40目篩；
(2)蒸煮:在150°C條件下蒸煮0.8h，冷卻后調整麩皮