小麦麸皮制备低聚木糖的研究

论文摘要

小麦麸皮是小麦加工的副产物,含有20%左右的戊聚糖（木聚糖）。本论文以小麦麸皮为原料,利用生物酶技术,制备功能性低聚木糖。小麦麸皮除富含纤维素和半纤维素,同时还有较为丰富的淀粉、蛋白质、植酸等物质。首先分析了小麦麸皮的化学组成。淀粉质量分数为22.16%,蛋白质质量分数18.75%,戊聚糖质量分数17.27%,脂肪含量相对较少,为4.82%。研究确定了除杂工艺—先去除淀粉后去除蛋白得到麦麸膳食纤维（WBDF）。以小麦麸皮中淀粉和蛋白质残留量为考察指标,对耐高温α-淀粉酶和碱性蛋白酶降解过程中的影响因素进行单因素和正交设计试验。确定了耐高温α-淀粉酶的最佳作用条件为:料液比1:12、温度100℃、加酶量1.5%麦麸淀粉、时间20min;确定了碱性蛋白酶的最佳作用条件为:料液比1:12、温度50℃、加酶量3.0%麦麸蛋白,时间120min。淀粉含量从22.16%降至0.21%,蛋白质残留量为4.76%,产品小麦麸皮膳食纤维的戊聚糖含量为42.62%,得率40%（±3）。麦麸经淀粉酶水解后,利用超声波辅助蛋白酶作用去除麸皮中的蛋白质,对超声波作用时间、超声波功率、料液比、温度进行了研究,确定了最佳工艺条件,并对麦麸酶解前后的成分进行了比较。结果表明最佳作用条件为超声波的作用时间80min,超声波功率300W,料液比1:12,温度50℃。小麦麸皮膳食纤维得率有所下降,在3640%之间,纯度45%。在利用小麦麸皮膳食纤维酶解制备低聚木糖的研究中,首先考察了不同来源的木聚糖酶的酶学性质及其酶解糖液的低聚木糖组成,筛选出适合酶解生产低聚木糖的木聚糖酶。其次以酶解糖液的总糖浓度、还原糖浓度、平均聚合度为考察指标,对木聚糖酶降解小麦麸皮木聚糖制备低聚木糖的酶解过程进行考察,并在此基础上采用一种5水平5因子的中心旋转组合设计,优化了制备低聚木糖的酶解生物过程。确定最佳酶解条件为:底物浓度60 g·L-1,酶量3.5 g·L-1,反应时间26h,反应温度55℃,反应pH值5.6,低聚木糖粗品得率26.58%。对低聚木糖的中试生产进行了研究,结果表明与实验基本相符,酶解后低聚木糖的得率为10.82%,纯度达到70.83%,有效成分木二糖、木三糖和木四糖占总低聚木糖的相对含量为50.17%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 小麦麸皮的研究进展
• 1.1.1 小麦麸皮的研究现状
• 1.1.2 小麦麸皮的组成、功能和利用
• 1.2 木聚糖和低聚木糖
• 1.2.1 木聚糖概述
• 1.2.2 木聚糖的结构
• 1.2.3 低聚木糖的组成
• 1.2.4 低聚木糖的特性和应用
• 1.3 木聚糖酶
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 本课题主要的研究内容
• 第二章 酶解法去除麦麸中的淀粉和蛋白质
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料和仪器
• 2.2.1 实验材料和试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 小麦麸皮的预处理
• 2.3.2 蛋白酶的筛选
• 2.3.3 胶体磨作用
• 2.3.4 耐高温α-淀粉酶活性的测定
• 2.3.5 蛋白酶活性的测定
• 2.3.6 利用耐高温α-淀粉酶和蛋白酶酶解小麦麸皮中淀粉和蛋白质
• 2.3.7 耐高温α-淀粉酶和蛋白酶单因素试验设计方法
• 2.3.8 耐高温α-淀粉酶和蛋白酶的水解正交实验
• 2.3.9 测定方法
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 蛋白酶的筛选结果
• 2.4.2 胶体磨作用时间对酶解效果的影响
• 2.4.3 耐高温α-淀粉酶和碱性蛋白酶酶解因素分析
• 2.4.4 耐高温α-淀粉酶水解正交实验结果
• 2.4.5 碱性蛋白酶的水解正交实验结果
• 2.5 酶解前后麦麸成分比较
• 2.6 本章小结
• 第三章 超声波辅助酶解去除麦麸蛋白质
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料和设备
• 3.2.1 实验材料和试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 超声波辅助酶解麦麸蛋白质
• 3.3.2 超声波处理条件的确定
• 3.3.3 超声波处理条件的优化
• 3.3.4 测定方法
• 3.4 结果与分析
• 3.4.1 超声波处理时间与酶解效果的关系
• 3.4.2 超声波功率与酶解效果的关系
• 3.4.3 料液比对酶解效果的影响
• 3.4.4 超声波作用温度与酶解效果的关系
• 3.4.5 超声波处理条件的优化结果
• 3.5 麸皮膳食纤维和麦麸成分比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 木聚糖酶的筛选
• 4.1 前言
• 4.2 主要材料与设备
• 4.2.1 主要实验材料
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 酶液配制
• 4.3.2 低聚木糖标样高效液相分析
• 4.3.3 制备小麦麸皮膳食纤维
• 4.3.4 酶解小麦麸皮膳食纤维
• 4.3.5 分析方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 低聚木糖标样的出峰时间
• 4.4.2 木聚糖酶水解液常规分析
• 4.4.3 木聚糖酶水解液HPLC 分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 低聚木糖制备工艺
• 5.1 前言
• 5.2 材料与设备
• 5.2.1 主要实验材料
• 5.2.2 主要仪器
• 5.3 分析方法
• 5.3.1 木聚糖酶H 酶活分析
• 5.3.2 木聚糖酶的最适温度及热稳定性
• 5.3.3 木聚糖酶的最适pH 及酸碱稳定性
• 5.3.4 小麦麸皮膳食纤维的制备
• 5.3.5 水解小麦麸皮膳食纤维
• 5.3.6 木聚糖酶量对酶解效率的影响
• 5.3.7 底物浓度对酶解效率的影响
• 5.3.8 优化实验设计
• 5.3.9 中试产品结果测定
• 5.3.10 测定方法
• 5.4 结果和讨论
• 5.4.1 温度对木聚糖酶活力及稳定性的影响
• 5.4.2 pH 值对木聚糖酶活力及稳定性的影响
• 5.4.3 木聚糖酶量对可溶性总糖产生的影响
• 5.4.4 底物浓度对可溶性总糖产生的影响
• 5.4.5 酶解条件的优化
• 5.4.6 反应最佳优化条件
• 5.4.7 优化条件下酶解液组分分析
• 5.5 低聚木糖扩大生产
• 5.5.1 低聚木糖的制备工艺
• 5.5.2 产品结果分析
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 一、 结论
• 二、 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士期间发表的论文