一种纯化制备高纯度木二糖的方法技术

本发明专利技术公开了纯化制备高纯度木二糖的方法。该方法包括如下步骤：(1)将木聚糖酶解液进行超滤，收集滤液；(2)将所述滤液流过离子交换树脂柱，得到木聚糖酶解液的净化液；(3)对所述净化液进行凝胶过滤层析，即可得到所述木二糖。利用本发明专利技术分离纯化碱处理甘蔗渣制备的木聚糖酶解液，即能制备高纯度的木二糖，联产木三糖和木糖，纯度分别为95.74±1.43％、85.11±2.27％和86.61±3.57％，且木二糖损失最少，为6.38％。本发明专利技术方法简便、灵活实用，快速、成本低，利于推广开发和应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及寡糖的分离纯化领域，尤其一种纯化制备高纯度木二糖的方法。
技术介绍
低聚木糖是由2～7个木糖以β-1,4糖苷键连接而成的低聚糖，具有低热、稳定、无毒等特性以及独特的生理功能。低聚木糖能促进人和动物肠道内双歧杆菌的增殖，抑制有害菌的生长，促进钙的吸收，其主要有效成分是木二糖和木三糖(Carvalho AFA,de Oliva Neto P,da Silva DF,et al.Xylo-oligosaccharides from lignocellulosic materials:Chemical structure,health benefits and production by chemical and enzymatic hydrolysis[J].Food Research International,2013,51:75-85)。木二糖的甜度约为蔗糖的40％，含量达到50％的低聚木糖产品的甜度约为蔗糖的30％，甜味纯正，类似蔗糖。目前，低聚木糖已作为新型的功能添加剂，应用越来越广泛。例如，功能性食品添加剂：主要用于低糖、无糖型食品以及医用保健食品；饲料添加剂：主要改善动物肠道内微生物的生态平衡，增强动物对饲料营养物质的吸收和利用；以及农业添加剂：作为农作物的营养物，提高农作物的生长速度和抗病能力(张玲,丁长河,阮文斌.低聚木糖的应用研究和产品开发进展.粮食与油脂,2015,28(2):9-12)。目前，低聚木糖主要来源于木质纤维素，其单组分的制备和纯化方法主要通过酶法水解木聚糖，并经层析纯化后获得单一组分，如凝胶层析法(张军华,徐勇,勇强,等.木二糖和木三糖的分离及其用于双歧杆菌的体外培养[J].林产化学与工业,2005,25(1):15-18.)。专利CN1847254A采用聚丙烯酰胺凝胶色谱柱分离低聚木糖各组分，由于聚丙烯酰胺凝胶价格昂贵，再生困难。目前，仅在实验室研究，很难用于低聚木糖的规模化生产。吸附层析法(Tan SS,Li DY,Jiang ZQ,et al.Production of xylobiose from the autohydrolysis explosion liquor of corncob using Thermotoga maritima xylanase B(XynB)immobilized on nickel-chelated Eupergit C.[J].Bioresource Technology,2008,99(1):200-204)。专利CN101632877A利用活性炭层析法进行低聚木糖中各组分的分离。此方法利用乙醇为洗脱剂，成本高；活性炭使用周期短，装炭、卸炭工作量大，浪费时间，大量废炭丢弃为生产垃圾；另外，活性炭分离效果差，得到的产品纯度低，不利于绿色生产。离子交换层析法(范丽,徐勇,连之娜,等.高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法定量测定低聚木糖样品中的低聚木糖[J].色谱,2011,29(1):75-78)，其中凝胶层析法应用最广。专利CN10830936B采用模拟移动床提纯低聚木糖中的木二糖和杂糖组分，虽然木二糖组分的含量较高，为94％以上，但提纯收率较低，仅为30-46％， 成本高，且不能实现其他单组份的分离。有文献采用聚乙二醇6000/柠檬酸钠的双水相木聚糖酶水解体系制备木二糖，再采用葡聚糖凝胶LH-20分离纯化木二糖(李鑫,顾夕梅,绳敖楠,等.双水相木聚糖酶水解体系制备木二糖及其纯化[J].林产化学与工业,2015,35(5):93-97.)，虽分离出高纯度(98.5％)的木二糖，但操作繁琐，成本高，实验规模小。纳滤分离低聚木糖(赵鹤飞,杨瑞金,赵伟,等.秸秆低聚木糖溶液纳滤分离特性和渗滤工艺[J].农业工程学报,2009,25(4):253-259.)，虽可以高效纯化低聚木糖，但是不能实现单组分的分离，且木二糖的损失较大，为12.45％。鉴于以上可知，国内外关于木二糖分离纯化方面的报道不多。国内外市场上仅有其标准品销售，价格昂贵。因此，发展简易方便，产品纯度高，且能同时分离木二糖和木三糖的分离纯化方法是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纯化制备高纯度木二糖的方法,该方法能够实现低聚木糖中单一组分的分离纯化，所得木二糖的纯度和回收率高，可联产分离出木三糖和木糖，操作简单、快速和成本低。本专利技术提供的纯化制备高纯度木二糖的方法，包括如下步骤：(1)将木聚糖酶解液进行超滤，收集滤液；(2)将所述滤液流过离子交换树脂柱，得到木聚糖酶解液的净化液；(3)对所述净化液进行凝胶过滤层析，即可得到所述木二糖。上述的方法，步骤(1)中，所述木聚糖酶解液是指采用木聚糖酶对木聚糖原料进行酶解后的产物，所述木聚糖原料可为甘蔗渣、玉米芯、麦秆或木薯渣；所述木聚糖酶解液可为通过如下步骤得到的产物：将浓度为20～60g/L木聚糖原料和水的混合体系的pH值调节至5.0～6.0，按原料固形物含量每克800单位的量在加入木聚糖酶酶液后，在35～45℃下酶解24小时，得到所述木聚糖酶解液。所述酶解之前还包括采用碱对原料进行预处理得到粗木聚糖的步骤，所述碱以碱的水溶液的形式存在，质量浓度可为8.0％～10.0％；所述碱中还可包括质量浓度为0～3.0％的H202，但不为0；处理时间可为12～24h；所述处理具体可为按料液比如1g:10mL的比例将甘蔗渣与如质量浓度为8.0％的NaOH，质量浓度为2.48％的H202碱液混合在40℃，浸泡处理如24h，纱布过滤，滤液再经超滤(截留分子量为3000Da)超滤浓缩，再用4倍体积95％的乙醇沉淀离心，沉淀烘干即得粗木聚糖。上述的方法，步骤(1)中，所述超滤中采用的超滤膜的孔径可为0.001～0.01μm，具体可为0.001μm，操作压力可为0.1～0.2MPa，具体可为0.15MPa。上述的方法，步骤(2)中，所述离子交换树脂柱的填充物可为阴离子交换树脂D201(强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂)和阳离子交换树脂001-7(强酸性苯乙烯系 阳离子交换树脂)；串联顺序优选为阳离子交换树脂001-7-阴离子交换树脂D201，所述阳离子交换树脂001-7和所述阴离子交换树脂D201的体积比可为(0.5～2.5)：1，优选为(1.0～2.0)：1，更优选为1.5：1；进样流速可为(0.5～3.0)mL/min，优选为(1.5～2.5)，更优选为2.0mL/min；最佳条件为：所述阳离子交换树脂001-7和所述阴离子交换树脂D201的体积比为1.67：1和进样流速为1.76mL/min，所得脱色率为96.85±1.43％、脱盐率为77.59±3.79％和糖保留率为96.64±2.59％。上述的方法中，步骤(3)中，所述凝胶过滤层析具体可采用葡聚糖凝胶G-10层析柱，凝胶层析柱的高径比可为(15～35)：1，优选为30：1；进样体积可为1～9％的柱床体积，如5％；所述凝胶过滤层析采用水进行洗脱，所述水可为脱气去离子水，洗脱速度可为0.3～1.2mL/min，优选为0.6mL/min，洗脱体积可为1.0～3.0倍柱床体积，如1.5倍；最佳条件为：洗脱速度为0.73mL/min、凝胶柱高径比为34.03：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯化制备高纯度木二糖的方法，包括如下步骤：(1)将木聚糖酶解液进行超滤，收集滤液；(2)将所述滤液流过离子交换树脂柱，得到木聚糖酶解液的净化液；(3)对所述净化液进行凝胶过滤层析，即可得到所述木二糖。

【技术特征摘要】
1.一种纯化制备高纯度木二糖的方法，包括如下步骤：(1)将木聚糖酶解液进行超滤，收集滤液；(2)将所述滤液流过离子交换树脂柱，得到木聚糖酶解液的净化液；(3)对所述净化液进行凝胶过滤层析，即可得到所述木二糖。2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述超滤中采用的超滤膜的孔径为0.001～0.01μm，操作压力可为0.1～0.2MPa。3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述离子交换树脂柱的填充物为阴离子交换树脂D201和阳离子交换树脂001-7。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述填充物的串联顺序为阳离子交换树脂001-7-阴离子交换树脂D201；和/或，所述阳离子交换树脂001-7和所述阴离子交换树脂D201的体积比为(0.5～2.5)：1。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，进样流速为(0.5～3.0)mL/min。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯家勋，赵帅，蒋随新，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45