技术领域
[0001] 本
发明涉及功能性低聚糖制备技术领域，具体涉及一种木二糖和木三糖含量高的低聚木糖制备方法。技术背景
[0002] 半
纤维素是木质纤维原料中含量仅次于
纤维素的一类高聚糖，其中木聚糖是
农作物秸秆半纤维素的主要成分。木聚糖工业化利用途径主要包括生产木糖、木糖醇、糠
醛和低聚木糖等，以及木聚糖降解成木糖后被
微生物发酵制备
乙醇等生物
能源或化学品，其中，低聚木糖是附加值最高的木聚糖衍生品。目前，有工业应用前景的农作物秸秆制备低聚木糖的方法主要包括两种：一是采用
碱从农作物秸秆中提取木聚糖，木聚糖经内切木聚糖酶
水解后制备低聚木糖，该法存在的缺点是木聚糖提取、纯
化成本较高，产生的
废水污染负荷大。二是水热法处理农作物秸秆，原料中木聚糖以低聚木糖的形式溶出。该法具有无需添加化学品、生产成本低和废水污染负荷小的优点，但该法制备的低聚木糖中低聚合度的木二糖和木三糖的含量低，一般低于40％。
[0003] 低聚木糖是由2-10个木糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的低聚合度糖类的总称。低聚木糖最主要的生物学功能是选择性增殖人或动物肠道内以双歧杆菌为代表的有益菌，作为一种新型生物制品，低聚木糖在食品、饮料、保健品和
饲料领域的应用将不断扩大。研究发现，低聚木糖聚合度越低，其生物活性越强。低聚木糖是由不同聚合度的低聚木糖组分组成的混合物，低聚木糖中低聚合度组分(例如木二糖、木三糖)比例越大，其生物活性越高，因此，制备以低聚合度低聚木糖组分为主的低聚木糖制品是低聚木糖制备研究发展的方向。
[0004] 农作物秸秆水热法制备低聚木糖的原理是农作物秸秆中木聚糖上的乙酰基在高温条件下从木聚糖主链上脱落溶于水中形成乙酸，导致反应体系呈弱酸性环境，木聚糖在弱酸环境下发生部分降解生成低聚木糖。由于水热法处理中木聚糖降解反应处于弱酸性环境，反应强度较低，因此生成的低聚木糖产物中低聚合度的木二塘和木三糖组分较少，从而导致水热法制备的低聚木糖生物活性较低。
发明内容
[0005] 发明目的：针对
现有技术的不足，本发明的目的是提供一种木二糖和木三糖含量高的低聚木糖制备方法，该法具有污染负荷小，低聚木糖生物活性高等优点。
[0006] 技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] 一种木二糖和木三糖含量高的低聚木糖制备方法：采用农作物秸秆热
水处理与内切木聚糖酶降解相耦合的方式，制备出木二糖和木三糖
质量之和不小于低聚木糖总质量60％的低聚木糖。
[0008] 所述的热水处理步骤中，原料与水按固液比1:6-1:15混合后，于140-180℃下蒸煮10-60min。
[0009] 所述的内切木聚糖酶降解步骤中，热水处理液于酶加量50-100U/g低聚木糖酶解2-24h。
[0010] 所述的农作物秸秆包括麦草、玉米秸秆。
[0011] 所述的木二糖和木三糖含量高的低聚木糖制备方法，包括以下步骤：
[0012] (1)农作物秸秆与水按固液比1:6-1:15混合后，于140-180℃下蒸煮10-60min；固液分离获得热水处理溶液；
[0013] (2)调节热水处理溶液pH，添加酶用量为50-100U/g低聚木糖的内切木聚糖酶，酶解2-24h，获得木二糖和木三糖含量高的低聚木糖。
[0014] 所述的木二糖和木三糖含量高的低聚木糖制备方法，步骤(2)中，调节热水处理溶液pH 4.8；酶解条件为：50℃，pH4.8，酶解2-24h。
[0015] 有益效果：与现有技术相比，本发明首先采用热水处理农作物秸秆使其中的木聚糖以可溶的、主要为聚合度较高的低聚木糖的形式溶解于处理液中，然后在热水处理液中加入内切木聚糖酶进行酶解，可得到富含木二糖和木三糖的低聚木糖溶液。经试验证实：酶解24h，就可以获得木二糖和木三糖占总低聚木糖的质量比例大于60％的低聚木糖。有效解决了水热法制备的低聚木糖生物活性较低的问题，并规避了常规方法中的木聚糖提取难、纯化成本较高，废水污染负荷大等缺点，具有无需添加化学品、生产成本低和废水污染负荷小、制备的低聚木糖生物活性高等优点，有很好的工业化前景，具有很好的实用性。
具体实施方式
[0016] 以下结合具体实施对本发明做进一步阐述。
实施例是为说明而非限制本发明。本领域中任何普通技术人员能够理解这些实施例，不以任何方式限制本发明，可做适当的
修改而不违背本发明的实质和偏离本发明的范围。
[0017] 以下实施例中：
[0018] 木糖浓度采用高效液相色谱法(HPLC)测定。色谱条件如下：色谱仪：Agillent1200高效液相色谱仪；色谱柱：Bio-Rad Aminex HPX-87H；流动相：0.005mol/L
硫酸，流速：0.6mL/min；柱温：55℃；检测器：示差折光检测器；进样量：10μL。外标法测定。
[0019] 木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖浓度测定参照
专利《一种利用高效液相离子交换色谱测定低聚木糖的方法》(公开号：CN102288688B)测定。
[0020] 聚合度大于6的低聚木糖组分，由于目前市场上尚没有聚合度大于6的低聚木糖单组分标准样品，因此不能用专利文献CN102288688B测定。聚合度高于6的低聚木糖组分定量测定方法如下：
[0021] (1)总低聚木糖浓度测定方法
[0022] 取含低聚木糖的溶液V mL于水解瓶中，加入等体积8％H2SO4于121℃下反应1h，反应结束后用50％的NaOH调节反应液pH值1-3，用蒸馏水定容至一定体积V0，在Agilent 1200高效液相色谱仪上测定稀释液中木糖浓度C0。另取V mL含低聚木糖的溶液，稀释一定倍数，在Agilent 1200高效液相色谱仪上测定其中原有的木糖浓度C1，则样品中总低聚木糖浓度计算如下：
[0023] C总低聚木糖＝(V0/V×C0-C1)×0.88
[0024] 式中：V：含低聚木糖的溶液样品体积，mL；V0：样品水解、中和、定容后的稀释液的体积，mL；C0：稀释液中木糖浓度，g/L；C1：含低聚木糖的溶液中木糖浓度，g/L；0.88：低聚木糖和木糖的转化系数。
[0025] (2)聚合度高于6的低聚木糖组分浓度(CDP>6低聚木糖)计算
[0026] CDP>6低聚木糖(g/L)＝C总低聚木糖-(C木二糖+C木三糖+C木四糖+C木五糖+C木六糖)[0027] 式中，C木二糖、C木三糖、C木四糖、C木五糖、C木六糖分别表示溶液中木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖的浓度，g/L。
[0028] 实施例1农作物秸秆的热水处理
[0029] (1)麦草的热水处理：50g绝干麦草与500mL蒸馏水混合，于180℃下蒸煮40min，蒸煮结束后，用布袋进行固液分离，得到热水处理固体渣和热水处理液两部分。
[0030] (2)分析热水处理液中不同聚合度低聚木糖组分浓度及占总低聚木糖比例，结果如表1。
[0031] 表1热水处理液中不同聚合度低聚木糖组分浓度及占总低聚木糖比例
[0032]
[0033] 结果表明，麦草以固液比1:10于180℃的热水中处理40min，麦草中的大部分木聚糖以不同聚合度的低聚木糖形式溶出。在麦草热水处理液中，低聚木糖总浓度为10g/L，其中低聚合度的木二糖和木三糖浓度为3.3g/L，占总低聚木糖的比例为33.0％；而聚合度较高的低聚木糖组分(聚合度大于等于4)浓度之和为6.7g/L，占总低聚木糖的比例为67.0％。
[0034] 实施例2麦草热水处理液酶解制备木二糖和木三糖含量高的低聚木糖
[0035] 取实施例1的热水处理液20mL于150mL水解瓶中，用50％的NaOH调节pH值为4.8，按75U/g低聚木糖的酶加量加入内切木聚糖酶，置于50℃摇床中酶解24h，在不同反应时间取样1mL，于10000条件下离心10min，取上清分析酶解液中不同聚合度低聚木糖组分浓度及占总低聚木糖的比例。结果如表2。
[0036] 表2酶解液中不同聚合度低聚木糖组分浓度及占总低聚木糖比例
[0037]
[0038] 结果表明，总低聚木糖浓度为10.0g/L的麦草热水处理液经酶用量为75U/g低聚木糖的内切木聚糖酶水解24h，在低聚木糖总浓度基本不变的情况下，产物中不同聚合度低聚木糖组分的浓度发生变化。随着反应的进行，反应体系中木二糖浓度呈增加趋势，木三糖浓度在反应前8h呈增加趋势、8h后呈下降趋势，聚合度高于4(包括木四糖)的低聚木糖组分呈下降趋势。木二糖和木三糖占总低聚木糖的比例随着酶解反应的进行呈增加趋势。总低聚木糖浓度为10.0g/L、木二糖和木三糖占总低聚木糖的比例为33.0％的麦草热水处理液经酶用量为75U/g低聚木糖的内切木聚糖酶水解24h，总低聚木糖为9.99g/L，酶解产物低聚木糖中木二糖和木三糖占总低聚木糖的比例提高到74.27％。
[0039] 实施例3酶用量对麦草热水处理液酶解制备的低聚木糖中木二糖和木三糖含量的影响
[0040] 分别取实施例1的热水处理液20mL于150mL水解瓶中，用50％的NaOH调节pH值为4.8，分别按50、75、100U/g低聚木糖的酶加量加入内切木聚糖酶，置于50℃摇床中酶解24h，酶解结束后酶解物于10000条件下离心10min，取上清分析酶解液中木二糖和木三糖浓度之和及占总低聚木糖的比例。结果如表3。
[0041] 表3酶用量对麦草热水处理液酶解制备的低聚木糖中木二糖和木三糖含量的影响
[0042]
[0043] 结果表明，总低聚木糖浓度为10.0g/L的麦草热水处理液分别经酶用量为50、75、100U/g低聚木糖的内切木聚糖酶水解24h，酶解液中木二糖和木三糖质量浓度之和分别占酶解液中总低聚木糖质量浓度的66.23％、74.27％和79.08％。
