CN108823263A - 一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法。包括以下步骤：(1)向制浆预水解液中加入酸性溶液，调节预水解液的pH值至合适的范围；(2)将步骤(1)所得预水解液加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；(3)将步骤(2)得到的溶液调整至酶解反应温度反应，得低聚木糖溶液。本发明以造纸企业制浆预水解液为原料利用制浆过程产生的废液生产低聚木糖，不仅减轻了造纸企业废水对环境的污染，而且减少废水处理成本，增加经济效益。本发明通过较低酶用量处理预水解液生产低聚木糖产品，制备工艺简单，反应条件温和。

Description

一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法
技术领域
本发明涉及一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，属于生物技术领域。
背景技术
溶解浆是由木质纤维原料经化学加工纯化制成的一种纤维素含量高，半纤维素和木质素等其它组分含量相当少的化学精制浆。目前生产高纯度溶解浆的主要方法是预水解硫酸盐法，该法通过高温水热预水解可以在相对温和的条件下，使木质纤维原料中大部分的半纤维素组分发生水解并溶解在预水解液中。然而，预水解液通常被送入废水处理系统与黑液一起蒸发浓缩燃烧，不仅增加了废水处理系统的成本以及工作负荷，而且造成了预水解液中大量半纤维素资源的浪费。因此，寻找经济高效的方法促使制浆预水解液高值化应用显得尤为重要。
低聚木糖是由2～7个木糖分子以β-1，4糖苷键连接而成，是一种重要的功能性低聚糖。低聚木糖与其他功能性低聚糖(例如，大豆低聚糖、低聚果糖以及低聚异麦芽糖等)相比，具有使用方便、安全、稳定、经济价值高等特点。低聚木糖能有效促进人体内有益菌的增殖，并且对有害菌有明显的抑制作用，最终可促使机体内微生态菌群达成平衡。此外，低聚木糖具有增强免疫力、促进营养物质吸收、促进机体细胞健康、辅助降血脂、保护肝脏，促使机体生成多种营养物质，包括维生素B1、B2、B6、B12、烟酸和叶酸，以及调节血糖含量等功能。基于以上优良特性，低聚木糖在保健食品、乳品、特膳食品和药品，以及其他众多领域都有着广泛的应用。由于制浆预水解液中富含半纤维素糖类，其中木聚糖含量占预水解液中总糖含量的80％以上，因此制浆预水解液是生产低聚木糖的潜在原料。
低聚木糖的制备主要用多糖降解的方法，在生产中，按照提取木聚糖的方法不同，一般采用酸水解法、热水抽提法(包括蒸汽爆破法)、微波降解法以及酶水解法。其中酸法提取木聚糖时木糖含量太高，不利于低聚木糖的生产，以及大量的酸造成的设备腐蚀等问题显著增加生产成本。热水抽提法虽然在相对温和的条件下进行，但是所需温度相对较高，时间较长，能耗较大。酶水解生产低聚木糖所得糖液中杂质少，可显著降低后续纯化成本，降解速度可控且在相对温和的条件下进行，因此被广泛研究。利用造纸企业制浆预水解液生产低聚木糖，不仅能减轻造纸企业废水对环境的污染，而且可减少废水处理成本，增加企业经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种酶解制浆预水解液制备低聚木糖溶液的方法，实现制浆预水解液的有效增值应用。以制浆预水解液为原料与木聚糖酶混合进行酶解反应制备低聚木糖溶液。利用制浆预水解液中富含半纤维素的特征将其中的木聚糖有效降解为低聚木糖以利于进一步高效利用。
本发明采用的技术方案如下：
一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，包括以下步骤：
(1)向制浆预水解液中加入酸性溶液，调节预水解液的pH值至合适的范围；
(2)将步骤(1)所得预水解液加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液调整至酶解反应温度反应，制备低聚木糖溶液。所述步骤(1)中的酸性溶液包括硫酸、盐酸等无机酸溶液，调节溶液pH值至4.5～6.0。
所述步骤(2)中木聚糖酶添加量为15-150IU/L预水解液。
所述步骤(3)中酶解反应温度为45～55摄氏度，反应时间为0～24小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明以造纸企业制浆预水解液为原料生产低聚木糖溶液，充分利用这部分资源，不仅减轻了造纸企业废水对环境的污染，而且减少废水处理成本，增加经济效益。
(2)本发明通过较低酶用量处理预水解液生产低聚木糖产品，制备工艺简单，反应条件温和，具有较好的工业化推广前景，可广泛应用于生产溶解浆的造纸企业。
具体实施方式
下面结合实施例，对发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量硫酸，调节预水解液的pH值为4.5；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入15IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至55摄氏度，酶水解反应6.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例2
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为5.5；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入120IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至48摄氏度，酶水解反应8.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例3
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为4.8；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入60IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至45摄氏度，酶水解反应2.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例4
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为5.0；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入150IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至50摄氏度，酶水解反应0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例5
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为5.5；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入30IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至48摄氏度，酶水解反应4.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例6
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为4.5；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入120IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至50摄氏度，酶水解反应24.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例7
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为6.0；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入60IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至50摄氏度，酶水解反应12.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
实施例8
(1)向盛有50mL制浆预水解液的反应容器中加入适量盐酸，调节预水解液的pH值为5.5；
(2)将步骤(1)所得预水解液按照每升预水解液加入120IU单位活性的比例加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液升温至45摄氏度，酶水解反应10.0小时得到低聚木糖酶解液；
(4)测试本实施例的低聚木糖得率列于表1。
表1实施例1～8中制浆预水解液的低聚木糖得率。
低聚木糖得率/g/L
实施例1 10.69
实施例2 15.23
实施例3 13.95
实施例4 6.54
实施例5 12.22
实施例6 12.43
实施例7 13.98
实施例8 15.13

Claims (5)

1.一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向制浆预水解液中加入酸性溶液，调节预水解液的pH值至合适的范围；
(2)将步骤(1)所得预水解液中加入木聚糖酶，适当搅拌使酶与预水解液混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的溶液调整至酶解反应温度，反应一段时间，得低聚木糖溶液。
2.根据权利要求1所述的一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，其特征在于，所述的制浆预水解液包括预水解硫酸盐法制浆过程中所得预水解液以及其他化学浆制备过程中所得预水解液。
3.根据权利要求1所述的一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的酸性溶液包括硫酸、盐酸等无机酸溶液，调节溶液pH值至4.5～6.0。
4.根据权利要求1所述的一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的木聚糖酶添加量为15-150IU/L预水解液。
5.根据权利要求1所述的一种制浆预水解液酶法制备低聚木糖溶液的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的酶解反应温度为45～55摄氏度，反应时间为0～24小时。
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