CN108338262A - 一种提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的方法，属于食品饲料技术领域。本发明通过机械处理的方法使玉米皮粒径达到微米级别，有效打开了木质纤维素的网络结构后，通过生物酶处理，将玉米皮中大量水不溶性的非淀粉多糖降解为小分子多糖和单糖。玉米皮经机械处理后，阿魏酰聚糖含量较原样提高了1.6倍。机械处理后的玉米皮经木聚糖酶和纤维素酶协同酶解后，阿魏酰聚糖含量达到6.1μmol/g，比玉米皮原样经酶解后提高了2.0倍。经过机械处理及酶解后，玉米皮中阿魏酰聚糖含量较玉米皮原样提高了6倍。

Description

一种提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的方法
技术领域
本发明涉及一种提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的方法，属于食品饲料技术领域。
背景技术
玉米皮是玉米籽粒的表皮部分，也是玉米加工淀粉过程中的副产物。我国每年用于生产玉米淀粉的玉米超过2千万吨，其副产物玉米皮产量在400万吨左右，是我国重要的饲料原料之一。玉米皮主要由纤维素和半纤维素组成，各占16％和48％。玉米皮总酚类化合物中，阿魏酸及其聚合物占90％以上。
在植物中阿魏酸多以酯键与细胞壁多糖连接，水解后可获得阿魏酰聚糖(Feruloyl oligosacchharides，FOs)。FOs是一类广泛存在于禾本科植物中的不同糖链位置上的羟基与阿魏酸(FA)羧基酯化形成的功能性低聚糖。兼有二者的生理作用，且阿魏酸酯键的存在使得阿魏酰聚糖具有更强的渗透性，能溶于水。据报道称FOs可增强小鼠免疫力、改善肠道菌群、预防癌症等作用。为了提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖的含量、改善玉米皮作为饲料存在的适口性差、营养价值低和生物利用度低等问题，有必要对玉米皮进行处理，以提高玉米皮饲料的利用率，使动物高效吸收利用玉米皮饲料成为可能。目前针对玉米皮提高水溶性阿魏酰聚糖含量的方法主要有物理法、化学法和生物法，其中物理法主要有：机械粉碎、蒸汽爆破等处理方法。但只依靠传统的机械处理并不能明显的提高动物有机物质的消化率；化学法以及蒸汽爆破过程中均伴随着副产物的产生，而且存在破坏原料营养物质、污染环境等问题；生物法较温和、能耗低无污染，但周期较长。因此，需要一种能够提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的制备方法。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的方法，是以机械处理结合酶解处理的方法处理玉米皮；所述机械处理包括剪切或研磨；所述酶解处理是以含有纤维素酶和半纤维素酶的混合酶共同进行酶解。
在本发明的一种实施方式中，所述机械处理是采用球磨粉碎或刀片粉碎。
在本发明的一种实施方式中，所述刀片粉碎是将至少90％(质量百分比)的玉米皮粉碎至粒径≤300μm。
在本发明的一种实施方式中，所述纤维素酶和半纤维素酶的酶活之比为1：2～3。
在本发明的一种实施方式中，所述酶解是按80～100U/g玉米皮的添加量加入纤维素酶，并按250～350U/g玉米皮的添加量加入半纤维素酶。
在本发明的一种实施方式中，所述酶解还加入80～150U/g玉米皮的α-呋喃糖苷酶。
在本发明的一种实施方式中，所述酶解是向料液比为1:15～20的玉米浆按90U/g玉米皮的添加量加入纤维素酶，按300U/g玉米皮的添加量加入半纤维素酶，并按100U/g玉米皮的添加量加入α-呋喃糖苷酶。
在本发明的一种实施方式中，所述酶解温度为40～60℃，酶解时间4～6h。
在本发明的一种实施方式中，所述酶解前将玉米浆的pH调节为5.5～6.0。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体是：
(1)将玉米皮进行刀片粉碎，将玉米皮粉碎至粒径为100～300μm；
(2)取步骤(1)处理后的玉米皮，调节料液比为1:20，pH值为5.5，添加纤维素酶90U/g，半纤维素酶300U/g，α-呋喃糖苷酶100U/g，酶解温度50℃，酶解时间5h。
本发明的第二个目的是提供所述方法制备的玉米浆液。
本发明的第三个目的是提供所述方法在制备饲料方面的应用。
有益效果：本发明采用机械处理和酶解处理相结合的方法，使玉米皮中阿魏酰聚糖的含量提高4～6倍，并有效改善了饲料的适口性。
附图说明
图1为玉米皮粒径分布情况；
图2为玉米皮不同状态下的电镜扫描图，放大倍数160×；
图3为机械处理后玉米皮中阿魏酰聚糖含量；
图4为不同机械处理方式结合酶解后玉米皮中阿魏酰聚糖含量。
具体实施方式
实施例1
将玉米皮刀片粉碎，粉碎方式：30g样品粉碎3min。采用激光粒度分析仪测定粒径分布情况，其结果如图1所示，经过刀片粉碎后的玉米皮，粒径300μm左右的玉米皮占90％，50％的粒径都小于120μm。通过电镜扫描观察到玉米皮原有结构非常紧密，而经过机械处理后，原有结构被破坏，玉米皮的粒度变小且结合度降低，粉碎度较均匀(图2)。
实施例2
以未处理的玉米皮为对照，分别采用球磨方式和刀片粉碎的方式处理玉米皮。
将不同方式下处理后的1.0g玉米皮中加入20mL水，80℃保温30min，4000r/min离心10min，取上清液备用。
阿魏酰聚糖的含量测定：阿魏酰聚糖摩尔含量与阿魏酸摩尔含量相同，采用高效液相色谱检测定样品液及其碱解液中阿魏酸含量，换算出FOs含量。对酶解后的玉米浆进行碱处理；所述碱处理是取上述酶解液1mL，添加含有EDTA(10mmol·L-1)和1％(w/v)抗坏血酸的NaOH(2mol·L-1)1mL混合，于100℃水解90min，冷却至常温后用2mol·L-1的HCl中和。
结果显示，未处理的玉米皮中含量为1μmol/g，采用球磨处理后的为1.1μmol/g，刀片粉碎后的含量为1.6μmol/g。较未处理的玉米皮相比，玉米皮经刀片粉碎后，阿魏酰聚糖含量提高1.6倍。(图3)。
实施例3
取不同机械处理方式下处理后的玉米皮1.0g，加入20mL柠檬酸-磷酸二氢钠缓冲液(pH5.0)，再加氟纤维素酶90U/g，半纤维素酶300U/g和α-呋喃糖苷酶100U/g，50℃水解5h，测定酶解液中阿魏酰聚糖含量。
结果显示，比较机械处理及酶解对阿魏酰聚糖含量的影响。刀片粉碎后的玉米皮经木聚糖酶和纤维素酶协同酶解后，阿魏酰聚糖含量为6.1μmol/g，较原样酶解后，其阿魏酰聚糖含量提高2.0倍(图4)。
对照例1
不对玉米皮进行机械磨碎，直接采用实施例3的酶解方式处理，检测处理后的玉米皮中阿魏酰聚糖含量为3.0μmol/g。
实施例4
选取同一批次处于生长期的仔鸡120只，随机分为3组，在各组饲喂条件相同的情况下，分别向常规饲料中添加20％(m/m)实施例2、实施例3和对照例1制备的玉米浆。测定2周内不同组仔鸡的平均采食量，结果如表1所示。采用机械磨碎结合酶解后的玉米浆更具适口性，有助于增加禽畜的采食量，促进生长。
表1
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种提高玉米皮水溶性阿魏酰聚糖含量的方法，其特征在于，以机械处理结合酶解处理的方法处理玉米皮；所述机械处理包括剪切或研磨；所述酶解处理是以含有纤维素酶和半纤维素酶的混合酶共同进行酶解。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械处理是采用球磨粉碎或刀片粉碎。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刀片粉碎是将至少90％的玉米皮粉碎至粒径≤300μm。
4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，混合酶中纤维素酶和半纤维素酶的酶活之比为1：2～3。
5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，酶解是按80～100U/g玉米皮的添加量加入纤维素酶，并按250～350U/g玉米皮的添加量加入半纤维素酶。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述酶解还加入80～150U/g玉米皮的α-呋喃糖苷酶。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述酶解温度为40～60℃，酶解时间4～6h。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，酶解前将玉米浆的pH调节为5.5～6.0。
9.应用权利要求1～8任一所述方法制备的水溶性阿魏酰聚糖含量提高的玉米浆液。
10.权利要求1～8任一所述方法在制备饲料方面的应用。
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