一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及纖維寡糖制備的技術領域，特別涉及一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法。
【【背景技術】】
[0002]纖維素水解可得纖維寡糖，纖維寡糖在水中有一定的溶解度，在有機溶劑中微溶或者不容，纖維寡糖又稱纖維低聚糖，是功能性低聚糖，可促進礦物質吸收、為雙歧桿菌增殖因子、降低血清膽固醇、增強機體免疫力、抵抗腫瘤等獨特的生理功能，是人、動物、植物等具有特殊生理作用的低聚糖，可廣泛應用于食品和飼料工業。
[0003]纖維素酶是一類能夠水解纖維素的β-l，4_葡萄糖苷鍵生成葡萄糖的多組分酶的總稱，傳統上傳統上將其分為3類:內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶。研究表明，內切葡聚糖酶的最適底物是聚合度大的長鏈纖維素，而葡萄糖苷酶的最適底物是聚合度低的纖維寡糖。纖維素酶在降解纖維素的過程中，纖維素酶組分中的葡萄糖苷酶主要在液相中發生作用，而水解得到的纖維寡糖也主要溶解在液相中，葡萄糖苷酶會進一步水解纖維寡糖，釋放出葡萄糖作為產物。
[0004]纖維素酶經過纖維底物吸附后固液分離，拆分纖維素酶系中大部分的β-葡萄糖苷酶后獲得的低葡萄糖苷酶纖維素酶用于水解低聚木糖生產廢渣，可大幅度提高產物中纖維寡糖的比例，纖維素酶系中葡萄糖苷酶的拆分有利于纖維寡糖得率的提高和水解產物中纖維寡糖占總糖比例的提高，但是存在問題是，纖維寡糖的得率不高，僅為35 %左右，解決這一問題的關鍵是在水解過程中將反饋抑制因子纖維寡糖及時從水解反應體系中移走，解決產物對纖維素酶的抑制作用，采用二段水解制備技術較不采用分段式的水解模式的纖維寡糖的得率明顯提升，但是得率仍然較低，為了提高纖維寡糖的生產產量，有必要提出一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法。
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【發明內容】
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[0005]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法，其旨在解決現有技術中纖維素酶經纖維底物吸附、固液分離拆分纖維素酶系中的葡萄糖苷酶后，纖維寡糖得率較低，采用二段水解模式纖維寡糖的得率依然不高的技術問題。
[0006]為實現上述目的，本發明提出了一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、制備反應原液:按1:20的比例稱取底物纖維素和無菌水，將底物纖維素和無菌水倒入溫度可設定的無菌容器中，得到底物纖維素濃度為5%的反應原液；
[0008]步驟二、設定溫度及pH值:調節無菌容器中的反應原液的pH值為7.0，設定無菌容器的溫度恒為10°C;
[0009]步驟三、底物原位吸附:稱取一定量的里氏木霉纖維素酶，投入經步驟二處理后的反應原液中，攪拌均勻后得到吸附體系，吸附時間為30min;
[0010]步驟四、固液分離處理:當吸附時間到達30min時，將無菌容器中的吸附體系快速倒入離心機中離心處理，分離除去吸附體系中的液相，得到含有適合于纖維寡糖制備的低β-葡萄糖苷酶纖維素酶的離心沉渣；
[0011]步驟五、第一次水解處理:將步驟四得到的含有低β-葡萄糖苷酶纖維素酶的離心沉渣投至無菌容器中，在無菌容器中補加無菌水至原反應原液的體積，并調節無菌容器中的反應體系的pH值為4.80，無菌容器的溫度設定為50°C，水解反應一段時間后，采用固液分離方法將液相移除；
[0012]步驟六、第二次水解處理:在經過步驟五第一次水解處理得到的固體渣中補加一定無菌水至原反應原液的體積，調節無菌容器中的反應體系的pH值為4.80，無菌容器的溫度設定為50°C，繼續反應一段時間后，采用固液分離方法將液相移除；
[0013]步驟七、第三次水解處理:在經過步驟六第二次水解處理后得到的固體渣中繼續補加一定無菌水至原反應原液的體積，調節無菌容器中的反應體系的pH值為4.80，無菌容器的溫度設定為50°C，繼續反應一段時間后，采用固液分離方法再次將液相移除；
[0014]步驟八、提純纖維寡糖:收集經步驟五、步驟六和步驟七固液分離后的液相，并提取液相中的纖維寡糖反應產物，提純得到纖維寡糖，可直接用于飼料添加劑。
[0015]作為優選，所述的步驟一中的底物纖維素為低聚木糖生產廢渣。
[0016]作為優選，所述的步驟三中里氏木霉纖維素酶的用量為15FPIU/g底物纖維素。
[0017]作為優選，所述的步驟五、步驟六和步驟七中的固液分離方法包括離心法和過濾法。
[0018]作為優選，所述的步驟五第一次水解處理、步驟六第二次水解處理和步驟七第三次水解處理的總水解時間為24h。
[0019]作為優選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時間為6h，步驟六第二次水解處理中的水解時間為6h。
[0020]作為優選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時間為6h，步驟六第二次水解處理中的水解時間為8h。
[0021]作為優選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時間為8h，步驟六第二次水解處理中的水解時間為8h。
[0022]作為優選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時間為6h，步驟六第二次水解處理中的水解時間為12h。
[0023 ] 作為優選，所述的步驟五第一次水解處理中的水解時間為24h。
[0024]本發明的有益效果:與現有技術相比，本發明提供的一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法，步驟簡單合理，拆分去除纖維素酶系中大部分的葡萄糖苷酶得到低葡萄糖苷酶的纖維素酶，通過低葡萄糖苷酶的纖維素酶水解低聚木糖生產廢渣，得到含有纖維寡糖的液相，通過固液分離方法并提純得到纖維寡糖，水解采用三段水解方式，可以高效的解除水解過程中產物對酶的反饋抑制作用，且纖維寡糖的得率高于不分段水解模式下的纖維寡糖得率，較二段水解模式的纖維寡糖的得率也有明顯的提升，相同的生產時間，三段水解制備纖維寡糖的得率較二段水解提升近16%，大大提高了纖維寡糖的生產產量，且方法簡單，成本較低，資源利用率高，可工業化進行纖維寡糖的生產。
[0025]本發明的特征及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。
【【附圖說明】】
[0026]圖1是本發明實施例三段水解分段時間節點對纖維寡糖得率影響的柱狀圖。
【【具體實施方式】】
[0027]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面通過附圖中及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。但是應該理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限制本發明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。
[0028]本發明提供一種纖維素定向三段水解制備纖維寡糖的方法，包括如下步驟:
[0029]步驟一、制備反應原液:按1:20的比例稱取底物纖維素和無菌水，將底物纖維素和無菌水倒入溫度可設定的無菌容器中，得到底物纖維素濃度為5%的反應原液。
[0030]其中，底物纖維素為低聚木糖生產廢渣。采用低聚木糖生產廢渣為底物纖維素，提高了資源利用率，同時節約了生產成本。
[0031 ]步驟二、設定溫度及pH值:調節無菌容器中的反應原液的pH值為7.0，設定無菌容器的溫度恒為10°c。
[0032]步驟三、底物原位吸附:稱取一定量的里氏木霉纖維素酶，投入經步驟二處理后的反應原液中，攪拌均勻后得到吸附體系，吸附時間為30min。
[0033]其中，里氏木霉纖維素酶的用量為15FPIU/g底物纖維素。
[0034]步驟四、固液分離處理:當吸附時間到達30min時，將無菌容器中的吸附體系快速倒入離心機中離心處理，分離除去吸附體系中的液相，得到含有適合于纖維寡糖制備的