CN107012182B - 利用核桃壳提取低聚木糖、木质素及葡萄糖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用核桃壳提取低聚木糖、木质素及葡萄糖的方法，具体步骤如下：将核桃壳粉碎，得核桃壳粉；将核桃壳粉加入到酸性电解水中进行蒸煮，然后滤去蒸煮液，得到蒸煮后的核桃壳粉；将蒸煮后的核桃壳粉装入蒸汽爆破装置，通入水蒸汽到一定压力，保持一段时间后，瞬时爆破；加入木聚糖酶进行酶解，酶解后渣液分离，得到酶液和残渣；酶液中为核桃壳半纤维素限制性降解产物低聚木糖和木糖；向残渣中加入碱性电解水，蒸煮后溶出残留木质素，随后残渣加入纤维素酶酶解得到葡萄糖。本发明方法能生产出附加值高的产品，低聚木糖得率≥80％，木质素溶出率≥75％，最终葡萄得率为≥85％；有效处理了固体废弃物，变废为宝。

Description

利用核桃壳提取低聚木糖、木质素及葡萄糖的方法
技术领域
本发明食品加工技术领域，尤其是涉及一种利用核桃壳提取低聚木糖、木质素及葡萄糖的方法。
背景技术
核桃是世界著名的四大干果之一，具有良好的营养价值和健脑效果，被誉为“长寿果”。核桃壳是核桃取仁后的废弃物，由于现在出现了核桃的深加工工艺，例如取核桃仁加工成饮料、利用核桃仁榨油等。这必然导致大量的核桃壳废弃物，目前，这些核桃壳废弃物的利用率极低，大部分都被丢弃，也有部分用作农业燃料被焚烧，造成资源的极大浪费，也给环境造成了极大的污染。
核桃壳的主要成分是木质素、纤维素和半纤维素，其中，半纤维素、纤维素含量约为20％左右，酸不溶木质素约为50％以上。
现有文献中，对核桃壳的应用报道的主要有如下几个方面：
1.核桃壳滤料具有亲水疏油性能，处理含油污水后容易洗涤再生，特别是处理含油量低于100mg/L的污水效果良好，因此已广泛应用于油田含油污水的处理。核桃壳过滤器已成为污水处理中的重要过滤设备。
2.由于核桃壳的化学成分多为含碳物质，而活性炭是具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和优良的吸附性能的含碳物质，因此可将核桃壳制成活性炭。
3.从核桃壳中提取棕色素。
中国专利CN 104327196 A公开了一种从核桃壳中提取壳聚糖的制备方法。该方法可以从核桃壳中提取壳聚糖，但依然未能充分利用核桃壳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用核桃壳提取低聚木糖、木质素及葡萄糖的方法。该方法加强了对核桃壳的综合利用，避免核桃壳资源的浪费，生产出附加值高的产品，低聚木糖得率≥80％，木质素溶出率≥75％，最终葡萄糖得率为≥85％；不仅有效处理了固体废弃物，而且能够变废为宝，提高收入。
为解决上述技术问题，本发明涉及一种利用核桃壳制备低聚木糖及木质素的方法，具体步骤如下：
S01、将核桃壳粉碎，得核桃壳粉；
S02、将核桃壳粉加入到酸性电解水中进行蒸煮，然后滤去蒸煮液，得到蒸煮后的核桃壳粉；
S03、将蒸煮后的核桃壳粉装入蒸汽爆破装置，通入水蒸汽到一定压力，保持一段时间后，瞬时爆破；
S04、加入木聚糖酶进行酶解，酶解后渣液分离，得到酶液和残渣；酶液中为核桃壳半纤维素限制性降解产物低聚木糖和木糖；
S05、向步骤S04所得的残渣中加入碱性电解水，蒸煮后溶出残留木质素，随后残渣加入纤维素酶酶解得到葡萄糖。
作为技术方案的进一步改进，步骤S01中，所述粉碎采用锤式粉碎机。
优选地，所述核桃壳粉的粒径为20-60目。
作为技术方案的进一步改进，步骤S02中，所述酸性电解水pH值为1.5-4.5。
优选地，步骤S02中，所述蒸煮固液比为1：10-30。
优选地，步骤S02中，所述酸性电解水蒸煮温度为60-100℃；所述酸性电解水蒸煮时间为30-120min。
作为技术方案的进一步改进，步骤S03中，所述一定压力是1.5-3MPa；所述一段时间是30-120s。
作为技术方案的进一步改进，步骤S04中，所述木聚糖酶活加量为50-500酶活单位/g；所述木聚糖酶为商品酶，购于诺维信。
作为技术方案的进一步改进，步骤S05中，所述碱性电解水pH值为10.5-12.5。
优选地，步骤S05中，所述碱性电解水蒸煮时间为0.5-5h；所述碱性电解水蒸煮温度为60-100℃。
优选地，步骤S05中，所述纤维素酶酶活加量为10-60FPU/g纤维素；所述纤维素素酶为商品酶，购于Sigma；
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
本发明方法加强了对核桃壳的综合利用，避免核桃壳资源的浪费，生产出附加值高的产品，低聚木糖得率≥80％，木质素溶出率≥75％，最终葡萄糖得率为≥85％；不仅有效处理了固体废弃物，而且能够变废为宝，提高收入。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种利用核桃壳制备低聚木糖及木质素的方法，具体步骤如下：
S01、使用锤式粉碎机将核桃壳粉碎过40目筛，得40目核桃壳粉；
S02、随后按固液比1:10加入pH为2.5的酸性电解水，85℃蒸煮30min，过滤去除蒸煮液，得到蒸煮后的核桃壳粉；所述酸性电解水制备方法是：在两室电解槽中，电极为钛网电极，加入稀NaCl溶液，通直流电(电压15-16V)电解，直至pH＝2.5即得；
S03、将蒸煮后的核桃壳粉装在爆破反应釜内，注入水蒸汽至2.0MPa，保温90s后瞬时爆破；
S04、爆破后反应液经100酶活单位/g木聚糖酶酶解，酶解后渣液分离，酶液中含低聚木糖，低聚木糖得率为80％；S05、向酶解后残渣加入pH＝12的碱性电解水(常规方法制得)，90℃蒸煮1h溶出木质素，木质素溶出率达75％，；碱性电解水处理后残渣中加入纤维素酶酶解(30PFU/g纤维素)，最终葡萄糖得率为87％。
其中，
低聚木糖得率＝实际得率/理论最大得率或样品中低聚糖含量×100％；
木质素溶出率＝(1-残渣中木质素含量/样品处理前木质素含量)×100％；
葡萄糖得率＝实际得率/理论最大得率或样品中葡萄糖含量×100％。
实施例2
一种利用核桃壳制备低聚木糖及木质素的方法，具体步骤如下：
S01、使用锤式粉碎机将核桃壳粉碎过60目筛，得60目核桃壳粉；
S02、随后按固液比1:15加入pH为2.0的酸性电解水，85℃蒸煮60min，过滤去除蒸煮液，得到蒸煮后的核桃壳粉；所述酸性电解水制备方法是：在两室电解槽中，电极为钛网电极，加入稀NaCl溶液，通直流电(电压15-16V)电解，直至pH＝2.0即得；
S03、将蒸煮后的核桃壳粉装在爆破反应釜内，注入水蒸汽至2.0MPa，保温120s后瞬时爆破；
S04、爆破后反应液经150酶活单位/g木聚糖酶酶解，酶解后渣液分离，酶液中含低聚木糖，低聚木糖得率为91％
S05、向酶解后残渣加入pH＝12.5的碱性电解水(常规方法制得)，90℃蒸煮1h溶出木质素，木质素溶出率达82％；碱性电解水处理后残渣中加入纤维素酶酶解(45PFU/g纤维素)，最终葡萄糖得率为93％。
实施例3
一种利用核桃壳制备低聚木糖及木质素的方法，具体步骤如下：
S01、使用锤式粉碎机将核桃壳粉碎过20目筛，得20目核桃壳粉；
S02、随后按固液比1:30加入pH为4.5的酸性电解水，60℃蒸煮120min，过滤去除蒸煮液，得到蒸煮后的核桃壳粉；所述酸性电解水制备方法是：在两室电解槽中，电极为钛网电极，加入稀NaCl溶液，通直流电(电压15-16V)电解，直至pH＝4.5即得；
S03、将蒸煮后的核桃壳粉装在爆破反应釜内，注入水蒸汽至3.0MPa，保温30s后瞬时爆破；
S04、爆破后反应液经500酶活单位/g木聚糖酶酶解，酶解后渣液分离，酶液中含低聚木糖，低聚木糖得率为96％；
S05、向酶解后残渣加入pH＝10.5的碱性电解水(常规方法制得)，60℃蒸煮5h溶出木质素，木质素溶出率达70％；碱性电解水处理后残渣中加入纤维素酶酶解(10PFU/g纤维素)，最终葡萄糖得率为81％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.利用核桃壳提取低聚木糖、木质素及葡萄糖的方法，其特征在于，具体步骤如下：
S01、使用锤式粉碎机将核桃壳粉碎过60目筛，得60目核桃壳粉；
S02、随后按固液比1:15加入pH为2.0的酸性电解水，85℃蒸煮60min，过滤去除蒸煮液，得到蒸煮后的核桃壳粉；所述酸性电解水制备方法是：在两室电解槽中，电极为钛网电极，加入稀NaCl溶液，通电压15-16V的直流电电解，直至pH＝2.0即得；
S03、将蒸煮后的核桃壳粉装在爆破反应釜内，注入水蒸汽至2.0MPa，保温120s后瞬时爆破；
S04、爆破后反应液经150酶活单位/g木聚糖酶酶解，酶解后渣液分离，酶液中含低聚木糖，低聚木糖得率为91％；
S05、向酶解后残渣加入pH＝12.5的碱性电解水，90℃蒸煮1h溶出木质素，木质素溶出率达82％；碱性电解水处理后残渣中加入纤维素酶酶解，45PFU/g纤维素，最终葡萄糖得率为93％。
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