小麦麸皮制备低聚木糖的研究

小麦麸皮是小麦加工的副产物,含有20%左右的戊聚糖(木聚糖)。本论文以小麦麸皮为原料,利用生物酶技术,制备功能性低聚木糖。小麦麸皮除富含纤维素和半纤维素,同时还有较为丰富的淀粉、蛋白质、植酸等物质。 首先分析了小麦麸皮的化学组成。淀粉质量分数为22.16%,蛋白质质量分数18.75%,戊聚糖质量分数17.27%,脂肪含量相对较少,为4.82%。研究确定了除杂工艺—先去除淀粉后去除蛋白得到麦麸膳食纤维(WBDF)。以小麦麸皮中淀粉和蛋白质残留量为考察指标,对耐高温α-淀粉酶和碱性蛋白酶降解过程中的影响因素进行单因素和正交设计试验。确定了耐高温α-淀粉酶的最佳作用条件为:料液比1:12、温度100℃、加酶量1.5%麦麸淀粉、时间20min;确定了碱性蛋白酶的最佳作用条件为:料液比1:12、温度50℃、加酶量3.0%麦麸蛋白,时间120min。淀粉含量从22.16%降至0.21%,蛋白质残留量为4.76%,产品小麦麸皮膳食纤维的戊聚糖含量为42.62%,得率40%(±3)。 麦麸经淀粉酶水解后,利用超声波辅助蛋白酶作用去除麸皮中的蛋白质,对超声波作用时间、超声波功率、料液比、温度进行了研究,确定了最佳工艺条件,并对麦麸酶解前后的成分进行了比较。结果表明最佳作用条件为超声波的作用时间80min,超声波功率300W,料液比1:12,温度50℃。小麦麸皮膳食纤维得率有所下降,在36～40%之间,纯度45%。 在利用小麦麸皮膳食纤维酶解制备低聚木糖的研究中,首先考察了不同来源的木聚糖酶的酶学性质及其酶解糖液的低聚木糖组成,筛选出适合酶解生产低聚木糖的木聚糖酶。其次以酶解糖液的总糖浓度、还原糖浓度、平均聚合度为考察指标,对木聚糖酶降解小麦麸皮木聚糖制备低聚木糖的酶解过程进行考察,并在此基础上采用一种5水平5因子的中心旋转组合设计,优化了制备低聚木糖的酶解生物过程。确定最佳酶解条件为:底物浓度60 g·L-1,酶量3.5 g·L-1,反应时间26h,反应温度55℃,反应pH值5.6,低聚木糖粗品得率26.58%。 对低聚木糖的中试生产进行了研究,结果表明与实验基本相符,酶解后低聚木糖的得率为10.82%,纯度达到70.83%,有效成分木二糖、木三糖和木四糖占总低聚木糖的相对含量为50.17%。