CN108359026A

CN108359026A - 一种水不溶性木聚糖的制备方法及其用途

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Publication number: CN108359026A
Application number: CN201810446453.5A
Authority: CN
Inventors: 代兴华; 石国良; 张永昌; 林卫军; 张永宁; 卢艺芳; 王羽娟; 张厚瑞; 陈海珊; 陈建军; 李赐玉; 覃香香; 周玉恒; 蔡爱华
Original assignee: Guilin Fibrin Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Gu Chuangxin Biotechnology Xiamen Co ltd; Guilin Xianyuan Biological Technology Co ltd
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: CN108359026B

Abstract

本发明公开了一种水不溶性木聚糖的制备方法及其用途，即以碱液提取出来的植物细胞壁中的木聚糖，脱除大部分碱液后的水不溶性部分，经深度净化和漂白处理，得到可食用的水不溶性木聚糖，其中杂质的分离纯化采用特定pH值的稀碱水多次置换超滤后，用酸调节乳浊液pH值至8‑13，再采用离心或微滤膜置换洗涤，全程未使用酒精，产物只有水不溶性木聚糖，可溶性部分被完全除去，纯度含量可达85%‑90%。本发明方法制备出来的水不溶性木聚糖具有促进肠道健康、抑制淀粉分解吸收、降低血清胆固醇、降低血清甘油三酯、消除便秘、消除脂肪肝和改善米面食品加工性能的作用。

Description

一种水不溶性木聚糖的制备方法及其用途

技术领域

本发明属于食品科学领域，它涉及以碱液提取出来的植物细胞壁中的木聚糖，脱除大部分碱液后的水不溶性部分，经深度净化和漂白处理，得到可食用的水不溶性木聚糖。

背景技术

现代农业和畜牧业的发展为人们提供了更多廉价的粮食、肉类产品，人类过去几百万年间以植物性食物为主的饮食模式被高脂，高蛋白和日趋精细化的饮食所取代，直接导致人体植物性食物中的膳食纤维成分——即食物中的植物非淀粉多糖摄入严重不足，这已成为许多代谢疾病高发的重要诱因。

人体本身缺乏膳食纤维水解酶系，不能在小肠内直接水解、吸收利用膳食纤维，膳食纤维摄入后主要作为肠道微生物代谢的基础碳源，满足结肠微生物细胞生长与产物发酵的需要。因此，膳食纤维的摄入种类和量影响着肠道微生物细胞生物量、菌群结构以及不同发酵产物合成水平。

肠道微生物对人体健康的促进作用，必须通过合成能参与人体代谢的小分子代谢物而实现。已经发现，短链脂肪酸，如乙酸，丙酸和丁酸是膳食纤维肠道发酵最重要的活性物，它们除了可以被人体作为能量利用之外，还显示出多方面的生理活性，尤其以丙酸、丁酸的活性最为突出。例如，丙酸能抑制肝细胞的脂肪与胆固醇合成，降低血压；丁酸不仅是结肠细胞能量代谢的首选基质，也是结肠粘膜组织更新与功能维护的促进因子，并且还作为机体免疫的信号物质，参与维护机体免疫平衡。因此，短链脂肪酸高产，尤其是丙、丁酸高产也是衡量膳食纤维优劣的重要标志。例如抗性淀粉具有高产丁酸的特性，便被认为是一种十分优质的膳食纤维。属于膳食纤维的植物非淀粉多糖包括植物细胞壁的结构多糖与细胞内贮藏多糖两大来源，细胞壁结构多糖主要是纤维素，半纤维素和果胶，非淀粉贮藏多糖主要有葡聚糖，果聚糖。食物最主要的半纤维素包括木葡聚糖和木聚糖，它们是支撑哺乳动物肠道微生物发酵的主要基质。

膳食纤维根据在水中的溶解性可分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素等，可溶性膳食纤维则包括果胶、海藻酸钠以及不为人体消化的低聚糖、多糖等。在我们日常吃的食品中，即便是全麦粉，如小麦、玉米、小米、糙米等，其膳食纤维基本上也是不溶性的，只有蔬菜、水果以及食用菌和某些海产品中才含有较多可溶性膳食纤维。可溶性膳食纤维具有快速发酵的优势，但只有不溶性膳食纤维才能送达肠道最远端，支持那里的微生物生长与发酵。

由于习惯性地食用精制过的米面，现代人类不溶性膳食纤维的缺乏状况更为严重。不溶性膳食纤维中半纤维素，即木聚糖易于被肠道微生物分解利用和转化，纤维素则很难被分解，木质素甚至不能分解，由此可见，木聚糖才是粗粮中膳食纤维的主要功能物质。

粗粮对人体虽有着诸多保健功能，但粗粮主要成分还是淀粉，粗粮过量食用将增加人体总糖摄入，使胰腺负担加重并造成脂肪堆积。因此，补充纯化膳食纤维能降低人体可消化的碳水化合物摄入总量，提高膳食纤维摄入效率，是人体有效补充膳食纤维的可行方式。

自然界中，禾本科植物的半纤维素以木聚糖为主，约占干物质总量的35%。对木聚糖的提取通常采用碱液浸泡的方式，使之与原料中纤维素和木质素连接的化学键发生断裂而实现分离，再用酒精沉淀或超滤膜过滤脱碱后即可获得木聚糖粗提物。这些粗提物中，绝大部分是水不溶性的木聚糖，也有少量水可溶性的部分。

木聚糖，包括水可溶性部分和水不溶部分在一定浓度的酒精中都会以沉淀物的形式存在或析出，而游离的木质素和大量小分子的杂质在酒精中是溶解状态，因此，目前木聚糖的纯化都是采用酒精沉淀洗涤的传统方法。

申请人也检索到以下关于木聚糖的制备方法的文献：

1、中国专利，申请号：200510039239.0；申请人：南京师范大学；发明名称：净化木聚糖的制备方法；摘要：本发明涉及木聚糖制备领域，具体涉及一种净化木聚糖的制备方法。该方法具体是：A.用碱溶液抽提出原料中的碱溶性物质；B.向碱抽提溶液中加入乙醇，混匀后用酸调节溶液pH；离心或过滤收集沉淀物即为粗提木聚糖；C.用乙醇洗涤粗提木聚糖至少一次，得到的沉淀物即为净化的木聚糖。本发明制备木聚糖的工艺路程具有成本低、无污染、提高产品品质的优点，有很好的应用背景。

2、中国专利，申请号：200910030807.9；申请人：江苏康维生物有限公司；发明名称：一种改进的碱法抽提制备植物木聚糖方法；摘要：一种改进的碱法抽提制备植物木聚糖方法，将植物纤维原料碱抽提，超滤分离后得到液体或粉状木聚糖产品，其特征是将碱抽提液补充氢氧化钠后多次回用，然后在起始pH12.0和木聚糖浓度4.0~4.5%（w/w）的条件下，采用分子截留量为5000~20000道尔顿的中空纤维或卷式膜组件超滤分离，浓缩至原体积50~60%后补加软水至原体积后继续反复超滤分离。本方法大大降低了木聚糖制备的碱、酸和水耗。

虽然专利1能从农业废弃物中大量制备木聚糖，为低聚木糖、木糖、木糖醇的生产提供原料，但是存在有几个不足之处，1、木聚糖提取液没有对碱进行回收而是直接中和，成本高、废水量大；2、杂质分离纯化过程完全依赖酒精沉淀的方式，木聚糖净化提纯全程接触酒精，水溶性杂质去除不彻底； 3、水溶性木聚糖和水不溶性木聚糖没有被分离，也未涉及木聚糖纯度。

尽管专利2改进的碱法抽提制备植物木聚糖方法有效降低了木聚糖产品的生产成本，显著提高植物纤维木聚糖工业化生产的社会效益和经济效益，但是存在有几个不足和尚未明确之处，1、只使用提取液回用的方式节约单位木聚糖碱耗，没有提及对提取液中碱液的回收；2、未说明提取液碱浓度由5%-7%降至pH12.0是通过酸直接中和还是超滤膜置换脱除；3、在提取液pH12.0的初始条件下，使用软水超滤膜置换的目的是脱除残碱还是杂质的分离纯化并未明确；4、软水超滤膜置换后木聚糖纯度只由传统工艺的70%上升至75%，杂质深度分离纯化过程依旧依赖酒精沉淀或洗涤；5、没有提及水溶性木聚糖和水不溶性木聚糖如何分离。

上述专利中，木聚糖的纯化都是采用酒精沉淀的传统方法，但酒精沉淀法设备安全要求高，酒精损失量大，成本高，水溶性杂质去除不彻底。

发明内容

针对上述存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种水不溶性膳食纤维的制备方法，即以碱液提取出来的植物细胞壁中的木聚糖，脱除大部分碱液后的水不溶性部分，经深度净化和漂白处理，得到可食用的水不溶性木聚糖，其中杂质的分离纯化采用特定pH值的稀碱水多次置换超滤后，用酸调节乳浊液pH值至8-13，再采用离心或微滤膜置换洗涤，全程未使用酒精，产物只有水不溶性木聚糖，可溶性杂质几乎被彻底去除，食品安全性获得提高，木聚糖纯度含量可达85%-90%。以往的报道中，虽提及了木聚糖作为优质的膳食纤维对人体生理及代谢调控功能的诸多积极影响，如降低餐后血糖、胰岛素增敏、高产短链脂肪酸等，但这些报道使用的并非是纯化后的木聚糖，由于未除去健康功能不占主导地位的纤维素，也没有破坏木质素的天然大分子结构，更未将木聚糖部分进行单独纯化，所以现有麦麸粉碎方法制备得到的木聚糖，不仅健康功能较低，也不具有食品口感的可接受性和食品加工的通用性。

本发明摒弃了以往对木聚糖笼统的研究策略，利用创新的纯化工艺在无需使用酒精的条件下制备出高纯度的水不溶性木聚糖，并以此材料，探索并发现了水不溶性木聚糖与机体生理、代谢调控的关系及其新用途，为开发木聚糖资源以辅助解决现代人膳食纤维摄入总量不足与结构失衡问题提供新的方向，实现减轻或延缓相关疾病发生的目的。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案是：

水不溶性木聚糖的制备方法，包括如下几个步骤：

1）取无霉变、干燥的秸秆原料100重量份，投入600重量份的清水中浸泡2小时，采用压榨机压除游离水后，将秸秆原料再次浸水并压榨干，得洗净秸秆原料，控制其含水率为50%；将洗净秸秆原料投入800-1400重量份的质量浓度为9%的氢氧化钠溶液中，在碱性条件下经机械磨细，离心沉淀后进行固液分离，得离心残渣和提取碱液；离心残渣用质量浓度为6%的氢氧化钠溶液再洗涤两次，每次均进行固液分离；

2）合并3次提取碱液，用截留分子量＞1000D的耐碱超滤膜进行木聚糖-碱液分离，透过液为再生的碱液，可用于下一批原料提取；截留液即为木聚糖的碱溶液，将木聚糖的碱溶液用稀碱水多次置换超滤，待水不溶性木聚糖乳浊液析出后，用酸调节水不溶性木聚糖乳浊液的pH值至8-13，再用微滤装置将水不溶性木聚糖乳浊液经反复加稀碱水置换微滤，充分洗净水不溶性木聚糖乳浊液中的水溶性物，得除净水溶性物的木聚糖乳液；

3）取除净水溶性物的木聚糖乳液，一边搅拌一边缓慢地加入过氧化氢溶液，于40-60℃氧化漂白5-6小时，再经微滤洗去水溶性物，即得乳白色的木聚糖乳液；将乳白色的木聚糖乳液进行喷雾干燥，得灰白色木聚糖粉。

步骤2）中稀碱水的pH为8-13，优选为pH=12。

步骤2）的微滤过程可以用高速离心替换，收取离心沉降物木聚糖。

步骤3）中加入的过氧化氢溶液的用量为除净水溶性物的木聚糖乳液质量的1%-5%。

步骤3）得到的灰白色木聚糖粉中木聚糖的重量百分含量为85-90%，木质素的重量百分含量为10-15％，在pH≤13的水中不溶解。

本发明水不溶性木聚糖是食用植物原料经碱液提取，脱碱之后，在一定pH值的稀碱水中洗涤纯化后所得，其木聚糖分子与木质素分子之间仍然存在共价结合的化学键，一般的理化方法已经不能使这两部分相互分离。依据漂白的程度，产物分散于为浅灰色、浅黄色直到乳白色的乳浊液。它的聚糖部分很容易被木聚糖酶水解，释放出其糖类组成单元：木糖，阿拉伯糖和半乳糖，成为支撑肠道微生物的生长与发酵的重要糖类碳源，水解去除木聚糖的残余木质素仍保持水不溶性，以胶体颗粒形式存在于粪便中，发挥保持水分和吸附有害物质的功能。

本发明过程发现，水不溶性木聚糖在8≤pH≤13的稀碱水中几乎不溶解，并能通过高速离心或微滤膜过滤的方式将其沉淀或截留，但游离木质素及其它小分子的杂质在8≤pH≤13的稀碱水中主要以盐的形式存在，所以绝大部分可溶，故用8≤pH≤13的稀碱水洗涤的方法，可将木聚糖与游离木质素及小分子杂质有效分离。若缺乏碱性水洗涤过程，仅采用中性水洗的方式洗涤，则游离木质素及小分子杂质无法以可溶性盐的形式去除，而是以游离难溶性物的形式留存在于不溶性木聚糖当中。这些杂质成分去除不彻底，不仅直接影响木聚糖的食品卫生安全性，也影响木聚糖产品的商业价值。因此，本发明的木聚糖深度纯化过程不仅摆脱了对酒精沉淀的依赖，同时具有水溶性杂质和毒素去除率高的优势，并且洗涤水经净化后可循环使用，经济性显著。

本发明的另一个目的是提供这种水不溶性木聚糖的用途。

本发明按成年啮齿动物维持饲料AIN-93M配制实验饲料，以水不溶性木聚糖按10%添加量（w/w）替代AIN-93M饲料中以纤维素（Fiber5%）和5%蔗糖配制成合成实验饲料，通过饲料实验研究水不溶性木聚糖的用途。

本发明发现，水不溶性木聚糖这种五碳糖膳食纤维对维护健康代谢极为重要。水不溶性木聚糖添加于大鼠饲料，能使肠道微生物高产丙酸、丁酸，降低血清胆固醇，降低血清甘油三脂水平等的活性。因此，水不溶性木聚糖可以应用于制备治疗高血脂疾病方面的药物或食品或保健品，所述药物或食品或保健品包含所述的水不溶性木聚糖，并且水不溶性木聚糖的摄入量标准为成人每人1 g/d -30g/d，优选剂量为成人每人10g/d。

本发明发现，本发明所用的水不溶性木聚糖，具有抑制淀粉在小肠内分解，提高饲料淀粉进入大肠的比例，提高肠道微生物的葡萄糖来源水平的作用。本发明抑制淀粉分解吸收的方法，是在食用淀粉类食品的同时摄入一定比例水不溶性木聚糖，利用木聚糖酸化形成凝胶特性，在胃液中对淀粉形成包裹，实现小肠中淀粉与肠壁、淀粉与淀粉酶的隔离，抑制淀粉在小肠中消化吸收。因此，本发明的水不溶性木聚糖添加到淀粉食品中，添加量为淀粉总重量的0.5%-20%，用于抑制淀粉在人体消化道的分解吸收。

本发明发现，本发明所用的水不溶性木聚糖具有增加粪便含水率、润肠通便的效果。因此，水不溶性木聚糖可以应用于制备治疗便秘疾病方面的药物或食品或保健品，所述药物或食品或保健品包含所述的水不溶性木聚糖，并且水不溶性木聚糖的摄入量标准为成人每人1 g/d -30g/d，优选剂量为成人每人10g/d。

本发明发现，本发明所用的水不溶性木聚糖具有减少脂肪在肝脏堆积、预防和消除脂肪肝的效果。因此，水不溶性木聚糖可以应用于制备预防脂肪肝疾病方面的药物或食品或保健品，所述药物或食品或保健品包含所述的水不溶性木聚糖，并且水不溶性木聚糖的摄入量标准为成人每人1 g/d -30g/d，优选剂量为成人每人10g/d。

本发明水不溶性木聚糖用于制备治疗高血脂疾病方面、调节肠道菌群、治疗便秘、预防脂肪肝疾病的食品中的应用，包括添加到其他任何可食用的载体，包括奶制品、米面制品、肉制品、植物蛋白制品和干、鲜果汁制品中。

本发明发现，本发明所用的水不溶性木聚糖添加至米粉或面粉中，添加量为淀粉总重量的5%-20%，具有减少和消除米面制品水煮后浑汤的效果，平均澄清度由不添加的约60%上升至约90%。本发明用于改善米面制品水煮后浑汤现象，其中，对比研究的米粉、面粉均为普通市售产品。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1、本发明在制备水不溶性木聚糖中发现，水不溶性木聚糖在8≤pH≤13的稀碱水中几乎不溶解，并能通过高速离心和微滤膜过滤的方式将其沉淀或截留，而木质素和小分子的杂质在8≤pH≤13的稀碱水中却具有良好的溶解性能。利用这种化学性质的差异，用8≤pH≤13的稀碱水置换洗涤的方法可将木聚糖与游离木质素和小分子杂质有效分离，获得高纯度的水不溶性木聚糖，不仅使木聚糖与游离木质素和小分子杂质的分离过程摆脱了对酒精沉淀分离的依赖，也获得了单纯中性水洗涤不能实现的纯化效果。

2、本发明确认，水不溶性木聚糖具有水溶性木聚糖不可比拟的优势，即有支撑体积的作用，增加饱腹感，又有微生物快速发酵的特性，并且可送达肠道最远端。水不溶性木聚糖很容易通过稀碱水洗涤，将木聚糖与原料当中，可溶性有害成分相分离，如重金属离子、农药残留和真菌毒素等，所达到的净化效果是所有可溶性木聚糖所不能相比的。因此，本发明所用木聚糖的不仅有良好的可发酵性，也有高于传统木聚糖的食品卫生安全性。

3、本发明水不溶性木聚糖对肠道短链脂肪酸乙酸、丙酸、丁酸的增产效果均十分优异，降低肠道pH酸化肠道效果显著，短链脂肪酸总产量高，并且丙酸比例特别高也是植物性食物为主人群肠道微生物产酸特征，而丙酸对于改善代谢综合征具有重要活性。因此，本发明木聚糖作为膳食纤维补充剂，可构建类似于植物性食物为主人群的肠道微生物菌群结构与代谢物特征，也具有的改善便秘，改善代谢综合症的效果。

4、本发明制备得到的水不溶性木聚糖的意义在于：明确不溶性膳食纤维开发方向，为增加精制米面膳食纤维含量，构建无麸粗粮提供依据，获取如同食用粗粮一般的健康收益。

5、本发明制备得到的水不溶性木聚糖的意义还在于：虽为水不溶物，但在水中以乳液的形式存在，所以具有粘度低，无颗粒感的特性，因而在人类日常主流食品，如米面制品，乳制品，大豆蛋白制品中使用比较高的添加量，并不影响产品原有的口感，从而能有效获取预期健康收益，并显著改善某些食品的加工性能。例如淀粉类食品添加木聚糖，能显著减少食用煮、泡过程中的浑汤现象，品质显著改善。

本发明产品可以通过下述方法检验：

（1）将本品分散于20倍pH7.0的水中，离心收集沉淀，按以上步骤再沉淀洗涤两次，洗净的沉淀物用1%H₂SO₄，121℃水解1h后取出。水解生成的残渣即为木质素，水解液部分用 HPLC法可检测于到其中的糖类以木糖为主成分，并同时含有阿拉伯糖，半乳糖等杂糖。由此也证实，木聚糖实质属于是木聚糖——木质素复合物。HPLC检测装置，检测条件与色谱柱选择，可参考相关科学文献介绍的木糖HPLC检测方法任意选用。

附图说明

图1为不同pH值水洗后木聚糖的醇溶性杂质残留；

图2为不同pH值水洗后木聚糖回收率；

图3为水不溶性木聚糖制备基本工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

水不溶性木聚糖的制备方法，包括如下几个步骤：

1）取无霉变、干燥的甘蔗秸秆原料100重量份，投入600重量份的清水中浸泡2小时，采用压榨机压除游离水后，将甘蔗秸秆原料再次浸水并压榨干，得洗净甘蔗秸秆原料，控制其含水率为50%；将洗净甘蔗秸秆原料投入800重量份的质量浓度为9%的氢氧化钠溶液中，在碱性条件下经机械磨细，离心沉淀后进行固液分离，得离心残渣和提取碱液；离心残渣用质量浓度为6%的氢氧化钠溶液再洗涤两次，每次均进行固液分离；

2）合并3次提取碱液，用截留分子量1500D的耐碱超滤膜进行木聚糖-碱液分离，透过液为再生的碱液，可用于下一批原料提取；截留液即为木聚糖的碱溶液，将木聚糖的碱溶液用稀碱水多次置换超滤，待水不溶性木聚糖乳浊液析出后，用酸调节水不溶性木聚糖乳浊液的pH值至8-13，再用微滤装置将水不溶性木聚糖乳浊液经反复加稀碱水置换微滤，充分洗净水不溶性木聚糖乳浊液中的水溶性物，得除净水溶性物的木聚糖乳液；

3）取除净水溶性物的木聚糖乳液200升，一边搅拌一边缓慢地加入过氧化氢溶液6升，于40℃氧化漂白6小时，再经微滤洗去水溶性物，即得乳白色的木聚糖乳液；将乳白色的木聚糖乳液进行喷雾干燥，得灰白色木聚糖粉11kg。

步骤2）中稀碱水的pH为8。

步骤3）中加入的过氧化氢溶液的用量为除净水溶性物的木聚糖乳液质量的1%。

步骤3）得到的灰白色木聚糖粉中木聚糖含量为85-90%，木质素含量为10-15％，在pH≤13的水中不溶解。

实施例2

水不溶性木聚糖的制备方法，包括如下几个步骤：

1）取无霉变、干燥的玉米秸秆原料100重量份，投入600重量份的清水中浸泡2小时，采用压榨机压除游离水后，将玉米秸秆原料再次浸水并压榨干，得洗净玉米秸秆原料，控制其含水率为50%；将洗净玉米秸秆原料投入1100重量份的质量浓度为9%的氢氧化钠溶液中，在碱性条件下经机械磨细，离心沉淀后进行固液分离，得离心残渣和提取碱液；离心残渣用质量浓度为6%的氢氧化钠溶液再洗涤两次，每次均进行固液分离；

2）合并3次提取碱液，用截留分子量1000D的耐碱超滤膜进行木聚糖-碱液分离，透过液为再生的碱液，可用于下一批原料提取；截留液即为木聚糖的碱溶液，将木聚糖的碱溶液用稀碱水多次置换超滤，待水不溶性木聚糖乳浊液析出后，用酸调节水不溶性木聚糖乳浊液的pH值至8-13；添加稀碱水对水不溶性木聚糖乳浊液高速离心沉降洗涤并反复多次；充分洗净水不溶性木聚糖乳浊液中的水溶性物，得除净水溶性物的木聚糖乳液；

3）取除净水溶性物的木聚糖乳液200升，一边搅拌一边缓慢地加入过氧化氢溶液6升，于50℃氧化漂白5.5小时，再经微滤洗去水溶性物，即得乳白色的木聚糖乳液；将乳白色的木聚糖乳液进行喷雾干燥，得灰白色木聚糖粉11kg。

步骤2）中稀碱水的pH为12。

步骤3）中加入的过氧化氢溶液的用量为除净水溶性物的木聚糖乳液质量的3%。

实施例3

水不溶性木聚糖的制备方法，包括如下几个步骤：

1）取无霉变、干燥的小麦秸秆原料100重量份，投入600重量份的清水中浸泡2小时，采用压榨机压除游离水后，将小麦秸秆原料再次浸水并压榨干，得洗净小麦秸秆原料，控制其含水率为50%；将洗净小麦秸秆原料投入1400重量份的质量浓度为9%的氢氧化钠溶液中，在碱性条件下经机械磨细，离心沉淀后进行固液分离，得离心残渣和提取碱液；离心残渣用质量浓度为6%的氢氧化钠溶液再洗涤两次，每次均进行固液分离；

2）合并3次提取碱液，用截留分子量1000D的耐碱超滤膜进行木聚糖-碱液分离，透过液为再生的碱液，可用于下一批原料提取；截留液即为木聚糖的碱溶液，将木聚糖的碱溶液用稀碱水多次置换超滤，待水不溶性木聚糖乳浊液析出后，用酸调节水不溶性木聚糖乳浊液的pH值至8-13，再用微滤装置将水不溶性木聚糖乳浊液经反复加稀碱水置换微滤，充分洗净水不溶性木聚糖乳浊液中的水溶性物，得除净水溶性物的木聚糖乳液；

3）取除净水溶性物的木聚糖乳液200升，一边搅拌一边缓慢地加入过氧化氢溶液10升，于60℃氧化漂白5小时，再经微滤洗去水溶性物，即得乳白色的木聚糖乳液；将乳白色的木聚糖乳液进行喷雾干燥，得灰白色木聚糖粉11kg。

步骤2）中稀碱水的pH为13。

步骤3）中加入的过氧化氢溶液的用量为除净水溶性物的木聚糖乳液质量的5%。

实施例4

本发明方法制备得到的水不溶性木聚糖对淀粉在大鼠肠道中消化影响

一、实验部分

1．大鼠来源：大鼠购自桂林医学院，雄性，平均体重约200g。

2．饲料配方：预糊化淀粉66%、酪蛋白14%、蔗糖（对照组10%，木聚糖组0）、水不溶性木聚糖（木聚糖组10%，对照组0）、大豆油4%、纤维素5%、基础饲料MX0.28%（见表1）、基础饲料VX0.025%（见表2）、L-胱氨酸0.18%、酒石酸胆碱(41.1%)0.25%、邻叔丁基对苯二酚0.0008%。

3．饲喂方案：分为喂食水不溶性木聚糖的木聚糖组和不喂食木聚糖的对照组。喂食时间为一周，取盲肠粪便检测。

4．检测

（1）大鼠粪便酶解前处理

大鼠处死后取盲肠段粪便冷冻干燥48h后研磨至粉末状。称取0.1g粉末，加入5mL 80%乙醇，超声1h，离心取沉淀，再用80%乙醇清洗沉淀3次。此举在于去除粪便中含有的单糖物质，避免影响实验结果，还可去除粪便中的大部分色素以保护HPLC色谱柱。沉淀放入70ºC烘箱中2h，尽量去除乙醇。

（2）大鼠粪便中淀粉酶解

取以上处理好的沉淀加入5mL的pH6.7 NaH₂PO₄- Na₂HPO₄缓冲溶液，并使其完全分散在缓冲溶液中。加入0.2g中温ａ-淀粉酶，置于65ºC恒温振荡水浴中，持续振摇1h。取出，稍冷却后调节pH至5.0，加入10µL淀粉葡萄糖苷酶溶液，置于52ºC恒温振荡水浴中，持续振摇2h。沸水灭活后离心取上清，过微孔滤膜后检测葡萄糖含量。

（3）葡萄糖含量检测

酶法检测：RT-9100半自动生化分析仪，美国Rayto公司；葡萄糖试剂盒(A0-60017)，浙江东瓯诊断产品有限公司。

5.结果参见表3。

6.结论

显著性检验显示，木聚糖组的大鼠盲肠内粪便中淀粉酶解后的葡萄糖量显著高于正常组。淀粉主要消化吸收场所在小肠段，木聚糖组盲肠粪便经淀粉酶解后，葡萄糖总含量显著高于正常组，显示木聚糖组进入盲肠的淀粉含量更多，说明淀粉在小肠中的正常分解吸收受到了抑制。

实施例5

本发明方法制备得到的水不溶性木聚糖对大鼠肠道短链脂肪酸产率影响实验

1.大鼠来源：购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司SD大鼠。

2．饲料配方：水不溶性木聚糖（木聚糖组10%；对照组0）、纤维素（木聚糖组5%，对照组10%）、蔗糖10%、糊化淀粉16%、玉米淀粉（木聚糖组40%，对照组45%）、酪蛋白14%、大豆油4%、基础饲料MX0.28%、基础饲料VX0.025%、L-胱氨酸0.18%、酒石酸胆碱(41.1%)0.25%、邻叔丁基对苯二酚0.0008%。

3．饲喂方案：实验大鼠每一组10只，饲喂60天。

4．检测：测定盲肠内容物、粪便的短链脂肪酸产酸量与酸组成。取大鼠新鲜直肠粪便，添加样品重量4倍的去离子水，混匀后测定pH值。

5．结果：参见表4，表5。

6．结论：饲喂水不溶性木聚糖的大鼠肠道和粪便中短链脂肪酸乙酸、丙酸、丁酸含量均极显著高于只饲喂纤维素的对照组，说明水不溶性木聚糖对影响代谢调节的短链脂肪酸具有良好的增值效果，粪便pH值也明显低于对照组，酸化肠道效果显著。

实施例6

本发明方法制备得到的水不溶性木聚糖对大鼠血清胆固醇的影响实验

1.大鼠来源：同实施例5。

2.饲料配方：参考实施例5。

对照组：同实施例5中对照组饲料配方。

模型（高脂）组：用22％的猪油，蛋黄粉5%，胆固醇1.8%替换对照组的淀粉。

木聚糖组：用本发明水不溶性木聚糖替换模型组高脂饲料中纤维素。

3．饲喂方案：3月龄大鼠每一组10只，饲喂180天。

4．检测：测定血清总胆固醇。

5．结果：参见表6。

6．结论：高脂饮食老鼠饲喂本发明木聚糖后，血清中总胆固醇有极显著的降低，证明本发明水不溶性木聚糖能减少高脂饮食升高胆固醇的危害，从而降低动脉硬化及冠心病风险。

实施例7

本发明方法制备得到的水不溶性木聚糖对大鼠血清甘油三酯的影响实验

1.大鼠来源：同实施例6。

2．饲料配方：同实施例6。

3．饲喂方案：同实施例6。

4．检测：测定血清甘油三酯。

5．结果：参见表7。

6．结论：高脂饮食老鼠饲喂木聚糖后，血清中甘油三酯显著降低，证明本发明木聚糖能减少高脂饮食升高甘油三酯的危害，从而降低高血压、脑血栓、心脏疾病患病风险。

实施例8

本发明方法制备得到的水不溶性木聚糖对大鼠粪便含水率的影响实验

1.大鼠来源：同实施例4。

2．饲料配方：同实施例5。

3．饲喂方案：分为对照组和木聚糖组，每组10只，喂食30天。

4．检测：用水分测定仪测定各组大鼠粪便中含水率。

5．结果：参见表8

6．结论：饲喂水不溶性木聚糖的大鼠粪便含水率显著高于对照组，证明水不溶性木聚糖消除便秘的效果非常优异。

实施例9

本发明方法制备得到的水不溶性木聚糖改善米面食品浑汤现象的对比实验

1．实验方法

生面粉两份，每份200g，其中一份添加20g水不溶性木聚糖均匀混合，两份面粉加水搓揉后制成面条。将两份面条各取150g分别加适量水煮沸10分钟，收集汤液并用自来水还原至加水体积。用分光光度计在波长600nm下测量两份汤液浊度。

大米两份，每份200g，浸泡磨浆后，其中一份加入20g水不溶性木聚糖，再经糊化、成型、单调等工序加工成直条圆米粉。将两份米粉各取150g分别用适量沸水煮10分钟，收集汤液并用自来水还原至加水体积。用分光光度计在波长600nm下测量两份汤液浊度。

以上实验重复三次。

2．结果参见表9

3．结论

添加本发明木聚糖的面条和米粉水煮后浑汤现象均有明显改善，面条汤液透光率平均由不添加的57.0%上升至84.0%，米粉汤液透光率平均由不添加的68.1%上升至91.7%。

实施例10

申请人还对本发明木聚糖纯化过程中各pH值水洗涤后木聚糖中杂质的残余量进行检测。

具体试验方法如下：

一、试验过程：收集超滤脱碱后的提取液9L，平均分为9份，调节pH值至pH6.0，离心收集沉淀，弃去上清。

1、其中8份分别用五倍体积pH6.0-13.0的水离心洗涤五次后，加入2倍体积95%乙醇溶液，混合均匀，静置1h后离心收集上清液，沉淀物烘干称重。

2、另一份沉淀不经洗涤，直接加入2倍体积95%乙醇溶液，混合均匀，静置1h后离心收集上清液。

以65%乙醇溶液做空白对照，用T6分光光度计测量各上清液在280nm和330nm处吸光值（Abs），绘制各pH水洗后木聚糖中醇溶性杂质残余吸光值（Abs）曲线。

醇溶性杂质残余比例=各pH值水洗后木聚糖中乙醇可溶物吸光值/未经洗涤木聚糖中乙醇可溶物吸光值×100%

二、结果：脱碱后木聚糖溶液中的醇溶性杂质，在pH≥7.0水中绝大部分可溶，经pH8-13稀碱水离心或微滤膜反复置换洗涤后，杂质残余比例为4.8%-0.22%，在此条件下，木聚糖依然保持不溶解状态。综合考虑木聚糖收率和杂质去除效果，本发明可优先选用pH12.0的稀碱水离心或微滤膜置换洗涤的方式回收提取液中绝大部分水不溶性木聚糖，也可有效去除木聚糖提取液中水溶性和醇溶性杂质，获得高纯度的水不溶性木聚糖（见附图1、附图2）。本发明方法彻底摆脱了木聚糖深度纯化对使用酒精沉淀的依赖，木聚糖食品安全性大幅提高。

Claims

1.一种水不溶性木聚糖的制备方法，其特征在于：包括如下几个步骤：

2.根据权利要求1所述的水不溶性木聚糖的制备方法，其特征在于：步骤2）中稀碱水的pH为8-13。

3.根据权利要求1所述的水不溶性木聚糖的制备方法，其特征在于：步骤2）的微滤过程能用高速离心替换，收取离心沉降物木聚糖。

4.根据权利要求1所述的水不溶性木聚糖的制备方法，其特征在于：步骤3）中加入的过氧化氢溶液的用量为除净水溶性物的木聚糖乳液质量的1%-5%。

5.根据权利要求1所述的水不溶性木聚糖的制备方法，其特征在于：步骤3）得到的灰白色木聚糖粉中木聚糖的重量百分含量为85-90%，木质素的重量百分含量为10-15％，在pH≤13的水中不溶解。

6.根据权利要求1所述方法制备得到的水不溶性木聚糖的用途，其特征在于：水不溶性木聚糖应用于制备治疗高血脂疾病方面的药物或食品或保健品，所述药物或食品或保健品包含所述的水不溶性木聚糖，并且水不溶性木聚糖的摄入量标准为成人每人1 g/d -30g/d，优选剂量为成人每人10g/d。

7.根据权利要求1所述方法制备得到的水不溶性木聚糖的用途，其特征在于：水不溶性木聚糖添加到淀粉食品中，添加量为淀粉总重量的0.5%-20%，用于抑制淀粉在人体消化道的分解吸收；水不溶性木聚糖添加至米粉或面粉中，添加量为淀粉总重量的5%-20%，用于减少和消除米面制品水煮后浑汤现象。

8.根据权利要求1所述方法制备得到的水不溶性木聚糖的用途，其特征在于：水不溶性木聚糖应用于制备治疗便秘疾病方面的药物或食品或保健品，所述药物或食品或保健品包含所述水不溶性木聚糖，并且水不溶性木聚糖的摄入量标准为成人每人1 g/d -30g/d，优选剂量为成人每人10g/d。