一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維寡糖制備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]纖維素水解可得纖維寡糖，纖維寡糖在水中有一定的溶解度，在有機(jī)溶劑中微溶或者不容，纖維寡糖又稱纖維低聚糖，是功能性低聚糖，可促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、為雙歧桿菌增殖因子、降低血清膽固醇、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抵抗腫瘤等獨(dú)特的生理功能，是人、動(dòng)物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖，可廣泛應(yīng)用于食品和飼料工業(yè)。
[0003]纖維素酶是一類能夠水解纖維素的β-l，4_葡萄糖苷鍵生成葡萄糖的多組分酶的總稱，傳統(tǒng)上傳統(tǒng)上將其分為3類:內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。研究表明，內(nèi)切葡聚糖酶的最適底物是聚合度大的長(zhǎng)鏈纖維素，而葡萄糖苷酶的最適底物是聚合度低的纖維寡糖。
[0004]纖維素酶在降解纖維素的過(guò)程中，纖維素酶組分中的β-葡萄糖苷酶主要在液相中發(fā)生作用，而水解得到的纖維寡糖也主要溶解在液相中，葡萄糖苷酶會(huì)進(jìn)一步水解纖維寡糖，釋放出葡萄糖作為產(chǎn)物。
[0005]纖維素酶經(jīng)過(guò)纖維底物吸附后固液分離，拆分纖維素酶系中大部分的β_葡萄糖苷酶后獲得的低葡萄糖苷酶纖維素酶用于水解低聚木糖生產(chǎn)廢渣，可大幅度提高產(chǎn)物中纖維寡糖的比例，纖維素酶系中葡萄糖苷酶的拆分有利于纖維寡糖得率的提高和水解產(chǎn)物中纖維寡糖占總糖比例的提高，但是存在問(wèn)題是，纖維寡糖的得率不高，僅為35 %左右，解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是在水解過(guò)程中將反饋抑制因子纖維寡糖及時(shí)從水解反應(yīng)體系中移走，解決產(chǎn)物對(duì)纖維素酶的抑制作用，因此有必要提出一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中纖維素酶經(jīng)纖維底物吸附、固液分離拆分纖維素酶系中的葡萄糖苷酶后，纖維寡糖得率依然不高的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一、制備反應(yīng)原液:按1:20的比例稱取底物纖維素和無(wú)菌水，將底物纖維素和無(wú)菌水倒入溫度可設(shè)定的無(wú)菌容器中，得到底物纖維素濃度為5%的反應(yīng)原液；
[0009]步驟二、設(shè)定溫度及pH值:調(diào)節(jié)無(wú)菌容器中的反應(yīng)原液的pH值為7.0，設(shè)定無(wú)菌容器的溫度恒為10°C;
[0010]步驟三、底物原位吸附:稱取一定量的里氏木霉纖維素酶，投入經(jīng)步驟二處理后的反應(yīng)原液中，攪拌均勻后得到吸附體系，吸附時(shí)間為30min;
[0011]步驟四、固液分離處理:當(dāng)吸附時(shí)間到達(dá)30min時(shí)，將無(wú)菌容器中的吸附體系快速倒入離心機(jī)中離心處理，分離除去吸附體系中的液相，得到含有適合于纖維寡糖制備的低β-葡萄糖苷酶纖維素酶的離心沉渣；
[0012]步驟五、第一次水解處理:將步驟四得到的含有低β-葡萄糖苷酶纖維素酶的離心沉渣投至無(wú)菌容器中，在無(wú)菌容器中補(bǔ)加無(wú)菌水至原反應(yīng)原液的體積，并調(diào)節(jié)無(wú)菌容器中的反應(yīng)體系的pH值為4.80，無(wú)菌容器的溫度設(shè)定為50°C，水解反應(yīng)一段時(shí)間后，采用固液分離方法將液相移除，得到固體渣；
[0013]步驟六、第二次水解處理:在經(jīng)過(guò)步驟五第一次水解處理得到的固體渣中繼續(xù)補(bǔ)加一定水至原反應(yīng)原液的體積，調(diào)節(jié)無(wú)菌容器中的反應(yīng)體系的PH值為4.80，無(wú)菌容器的溫度設(shè)定為50°C，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間后，采用固液分離方法再次將液相移除；
[0014]步驟七、提純纖維寡糖:收集經(jīng)步驟五和步驟六固液分離后的液相，并提取液相中的纖維寡糖反應(yīng)產(chǎn)物，提純得到纖維寡糖，可直接用于飼料添加劑。
[0015]作為優(yōu)選，所述的步驟一中的底物纖維素為低聚木糖生產(chǎn)廢渣。
[0016]作為優(yōu)選，所述的步驟三中里氏木霉纖維素酶的用量為15FPIU/g底物纖維素。
[0017]作為優(yōu)選，所述的步驟五和步驟六中的固液分離方法包括離心法和過(guò)濾法。
[0018]作為優(yōu)選，所述的步驟五第一次水解處理與步驟六第二次水解處理的總水解時(shí)間為 24h。
[0019]作為優(yōu)選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時(shí)間為6h。
[0020]作為優(yōu)選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時(shí)間為I Oh。
[0021 ]作為優(yōu)選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時(shí)間為12h。
[0022 ]作為優(yōu)選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時(shí)間為14h。
[0023 ]作為優(yōu)選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時(shí)間為I Sh。
[0024]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法，步驟簡(jiǎn)單合理，拆分去除纖維素酶系中大部分的葡萄糖苷酶得到低
葡萄糖苷酶的纖維素酶，通過(guò)低葡萄糖苷酶的纖維素酶水解低聚木糖生產(chǎn)廢渣，得到含有纖維寡糖的液相，通過(guò)固液分離方法并提純得到纖維寡糖，水解采用二段水解方式，可以有效的解除水解過(guò)程中產(chǎn)物對(duì)酶的反饋抑制作用，且纖維寡糖的得率均高于不分段水解模式下的纖維寡糖得率，大大提高了纖維寡糖的生產(chǎn)產(chǎn)量，且方法簡(jiǎn)單，成本較低，資源利用率高，可工業(yè)化進(jìn)行纖維寡糖的生產(chǎn)。
[0025]本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【【附圖說(shuō)明】】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例二段水解分段時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)纖維寡糖得率影響的柱狀圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過(guò)附圖中及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但是應(yīng)該理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0028]本發(fā)明提供一種纖維素定向二段水解制備纖維寡糖的方法，包括如下步驟:
[0029]步驟一、制備反應(yīng)原液:按1:20的比例稱取底物纖維素和無(wú)菌水，將底物纖維素和無(wú)菌水倒入溫度可設(shè)定的無(wú)菌容器中，得到底物纖維素濃度為5%的反應(yīng)原液。
[0030]其中，底物纖維素為低聚木糖生產(chǎn)廢渣。提高了資源的有效利用，降低了生產(chǎn)成本。
[0031 ]步驟二、設(shè)定溫度及pH值:調(diào)節(jié)無(wú)菌容器中的反應(yīng)原液的pH值為7.0，設(shè)定無(wú)菌容器的溫度恒為10°c。
[0032]步驟三、底物原位吸附:稱取一定量的里氏木霉纖維素酶，投入經(jīng)步驟二處理后的反應(yīng)原液中，攪拌均勻后得到吸附體系，吸附時(shí)間為30min。
[0033]其中，里氏木霉纖維素酶的用量為15FPIU/g底物纖維素。
[0034]步驟四、固液分離處理:當(dāng)吸附時(shí)間到達(dá)30min時(shí)，將無(wú)菌容器中的吸附體系快速倒入離心機(jī)中離心處理，分離除去吸附體系中的液相，得到含有適合于纖維寡糖制備的低葡萄糖苷酶纖維素酶的離心沉渣。
[0035]步驟五、第一