蒸汽闪爆预处理—酶法生产低聚木糖工艺研究

低聚木糖是一种具有广阔应用前景的功能性低聚糖，本文以玉米芯为原料，采用蒸汽闪爆预处理结合酶法水解生产低聚木糖，并对低聚木糖的活性炭脱色进行了研究。以稀硫酸对玉米芯原料进行预浸处理，对蒸汽闪爆法提取木聚糖的处理条件进行了优化；采用高效内切木聚糖酶，对汽爆玉米芯酶解制备低聚木糖的工艺条件进行了优化；以活性炭为脱色剂对低聚木糖溶液进行脱色处理，运用正交实验对脱色条件进行了优化。 一、以稀硫酸预浸辅助蒸汽闪爆法提取玉米芯中的木聚糖，在100℃条件下，用0.1%的稀硫酸对玉米芯原料浸泡30min，然后采用新型弹射式汽爆设备爆破酸泡玉米芯提取其中的木聚糖，优化后的汽爆条件为：汽爆压力1.8MPa，维压时间3min，此时木聚糖提取率可达22.33%（对玉米芯重），同时木聚糖发生部分程度的降解，产生了一部分低聚木糖产生，含量为39.96%（对可溶性总糖）。SEM观察汽爆前后玉米芯表面结构，表明汽爆处理效果明显，能够使木聚糖从玉米芯中有效溶出。 二、以内切木聚糖酶对汽爆后玉米芯进行渣浆一起酶解，采用HPLC分析酶解液糖组成。在所选取的四种酶中，酶2最适合汽爆玉米芯的酶解，其最优的酶解条件为：酶解温度50℃，初始pH6.0，固液比1:10，加酶量0.1%，酶解时间6h，在此条件下，酶解液中可溶性总糖和还原糖含量分别比汽爆提取液增加41.71%和40.61%，达到7.91mg/ml和5.75mg/ml。HPLC分析计算其中低聚木糖含量为65.08%（对可溶性总糖）。 三、以工业上最为常用的活性炭为脱色剂对低聚木糖溶液进行脱色。首先采用单因素法确定了适宜的脱色条件范围，即脱色温度在70℃-80℃之间，脱色时间在30min-60min之间，活性炭添加量在20%-30%之间，振荡频率在140r/min-180r/min之间，糖液固形物含量在20%-30%之间。在此基础上通过正交实验优化得到了最佳活性炭脱色工艺条件：脱色温度80℃、脱色时间60min、活性炭添加量25%、振荡频率170r/min、糖液固形物含量25%。在此条件下，低聚木糖溶液的脱色率为88.76%，总糖损失率为21.47%。