玉米芯碱法提取木聚糖及其酶解制备低聚木糖的工艺研究_何凤林
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（ 4） 底物浓度对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中的步骤进行操作，木聚糖悬浮液的浓 度设置 4% 、6% 、8% 、10% 、12% 5 个水平。
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，摇床中的浸 提时间设置 1、2、3、4h 4 个水平。 1． 2． 2． 4 提取温度对木聚糖提取率的影响
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，摇床中的提 取温度设置 60℃ 、70℃ 、80℃ 3 个水平。 1． 2． 2． 5 醇沉 pH 对木聚糖提取率的影响
11 恒温水浴锅 （ 上海精密仪器仪表有限公司） ； H2S － H 水浴振荡器（ 哈尔滨东联电子技术开发 有限公司） ； L － 530 台式离心机（ 湖南湘仪实验室 仪器开发有限公司） 。 1． 2 试验方法 1． 2． 1 玉米芯前处理
选择无虫蛀、霉变的玉米芯，切片洗净晾干， 于 80℃ 电热鼓风干燥箱烘 4h，烘干后用高速粉碎 机粉碎，过 40 目筛，待用。 1． 2． 2 碱法提取木聚糖的工艺研究
29
包装与食品机械 2015 年第 33 卷第 6 期
水解反应中影响木聚糖酶活性的因素有很多，主 要包括木聚糖酶的稳定性、底物特异性、对蛋白抑 制剂的敏感度等［7 － 8］。在对酶的添加量、pH 值、 底物浓度、温度、酶解时间单因素分析的基础上进 行正交试验提出最佳酶解条件。 1． 2． 3． 1 木聚糖酶解单因素试验
HE Feng-lin1 ，SHEN Sheng-wen2 ，ZENG Ying3 ，LIU Xin4 （ 1． Guangzhou Zeli Pharmatech Co． Ltd． ，Guangzhou，510000，China； 2． Patent Examintion Cooperation Center of the Patent Office，SIPO，Guangzhou，510000，China ； 3． Guang Zhou Quality Supervision and Testing Institute，Guangzhou 510000，China ； 4． South China Agricultural
醋酸） 、酒石酸钾钠、苯酚、无水硫酸钠、磷酸氢二 钠、柠檬酸、无水乙醇、3，5-二硝基水杨酸（ 均为分 析纯产品） 、D-木 糖 （ 广 州 翔 博 生 物 科 技 有 限 公 司） ； 木聚糖酶（ 广州翔博生物科技有限公司） 。
电子分析天平 （ 上海精密仪器仪表有限公 司） ； PHS—3D pH 计（ 上海精密科学仪器） ； 万能 粉碎机（ 浙江屹立工贸有限公司） ； UV － 800PC 分 光光度计（ 上海美谱达仪器有限公司） ； HH·S—
城开源大道 11 号加速器 A3 栋，E-mail： 4984217872@ qq． com。
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玉米芯碱法提取木聚糖及其酶Βιβλιοθήκη Baidu制备低聚木糖的工艺研究———何凤林，沈生文，曾颖，刘欣
0 引言
功能性低聚糖因其具有独特的生理功能受到 广泛关注。低聚木糖是功能性低聚糖家族中的一 个重要的成员，其稳定的性质和对双歧杆菌高效 的增殖作用，具有广阔的市场前景［1 － 2］。在食品 中添加低聚木糖，在食品加工和贮藏中不会导致 有效成分分解，使用方便，适用于在各种食品体系 中。低聚木糖对双歧杆菌高效的增殖作用可以弥 补其生产成本高的缺点。和其他功能性低聚糖相 比，低聚木糖具有使用方便、安全、稳定，经济价值 高等特点［3 － 5］。目前低聚木糖的提取方法主要为 木聚糖水解法，其中较为常见的有： 酸水解提取 法、热水 抽 提 提 取 法、酶 水 解 提 取 法、微 波 降 解 法［6］。
University，Guangzhou 510000，China）
Abstract： The technological conditions of alkali extraction of xylan from corn cob were discussed in this paper by Studying the influence of alkali concentration，extracting temperature，extracting time，vibration speed and alcohol precipitation pH on the extraction rate． By means of single-factor experiment and orthobonal experiment ，the impacting factors that the content of reducing sugar，soluble total sugar and the average degree of polymerization （ DP） depended on the enzyme concentration ，pH value，substrate concentration，temperature and time have been studied． The results of experiments showed that： under the optimum conditions that enzyme concentration of 0． 06% （ w / v） ，pH value of 4，substrate concentration of 12% （ w / v） ，temperature of 40℃ and time of 8h，the content of soluble total sugar was 18． 88mg / mL，the content of reducing sugar was 9． 46 mg / mL and the average degree of polymerization （ DP） was 1． 85．
摘要： 采用碱法提取制备玉米芯木聚糖，以提取率为指标，研究了碱液浓度、提取温度、处理时间、提 取振荡速度、醇沉 pH 等因素对提取率的影响，通过木聚糖酶酶解木聚糖提取低聚木糖，以酶解产物中 还原糖含量、可溶性总糖含量及平均聚合度 DP 为指标，采用正交试验探讨了酶浓度、酶解温度、酶解时 间、pH 值、底物浓度对酶解产物的影响，得出酶解玉米芯木聚糖制备低聚木糖的最佳工艺条件为： 底物 浓度为 12% （ w / v） ，酶解 pH 为 4，酶解温度为 45℃ 条件下添加 0． 06% （ w / v） 的木聚糖酶，酶解 8h，得到 总糖含量为 18． 88mg / mL，还原糖含量为 9． 46 mg / mL，聚合度 DP 为 1． 85。
Key words： corncob； xylan； alkali methed； xylanase； xylooligosaccharide
收稿日期： 2015 － 06 － 25； 修稿日期： 2015 － 07 － 14 作者简介： 何凤林（ 1987 － ） ，女，硕士，专业方向为研究食品开发及相关的政策法规，通信地址： 510000 广东广州市萝岗区萝岗街道科学
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，醇沉 pH 设 置 5、6、7、8 这 4 个水平。 1． 2． 3 酶法提取低聚木糖工艺研究
取一定量自制的粗木聚糖，加入一定 pH 的 柠檬酸 － 磷酸氢二钠缓冲溶液制成悬液，以水解 一定时间后的酶解产物中的还原糖含量、总糖含 量及聚合度等为指标，了解水解程度。在木聚糖
采用碱法提取制备玉米芯木聚糖，以提取率 为指标，研究碱液浓度、提取温度、处理时间、提取 振荡速度、醇沉 pH 等因素对提取率的影响，得出 木聚糖最佳提取工艺，制备出木聚糖备用。
主要 操 作 步 骤 为： 称 取 4g 玉 米 芯 粉，加 入 40mL1% NaOH 溶液 60℃ 水浴预处理 6h，用纱布 过滤除去处理液，预处理后加入 60mL 10% NaOH 溶液，用璃棒搅均匀，用保鲜膜将烧杯口封严，在 80℃ 摇床中振荡速度 100r / min 下提取 1h，抽滤得 到提取液，调 pH 值为 5，加 1 倍体积无水乙醇进 行醇沉，置于 4℃ 冰箱中过夜，离心得沉淀，烘干 粉碎，测定木聚糖质量，计算提取率。研究不同影 响因素时做相应的水平设置。 1． 2． 2． 1 碱液浓度对木聚糖提取率的影响
本试验 通 过 研 究 碱 法 提 取 木 聚 糖 的 影 响 因 素，确定从玉米芯中提取木聚糖的最佳工艺条件， 再利用木聚糖酶水解木聚糖得到低聚木糖，通过 单因素和正交试验得出最佳酶解工艺，为提高玉 米芯的附加值和综合开发利用提供技术参考。
1 试验材料与方法
1． 1 主要材料、试剂和设备 玉米芯； 浓硫酸、浓盐酸、氢氧化钠、乙酸（ 冰
主要操作步骤为： 准确称取 2g 粗木聚糖，分 别加入 pH 5． 0 的柠檬酸 － 磷酸氢二钠缓冲溶液 各 25mL，制成浓度为 8% （ w / v） 的木聚糖悬液，加 入木聚糖酶 0． 0150g，酶添加量为 0． 06% ，在 45℃ 摇床振荡速度 150r / min 下水浴分别酶解 8h 后， 3000r / min 离心 10min，测定酶解液中还原糖和总 糖的含量，并计算聚合度 DP。研究不同影响因素 时做相应的水平设置。
玉米是我国三大粮食作物之一，据统计，我国 年产玉米约 1． 5 亿吨，相应玉米芯的产量估计也 在 4 000 万吨左右，这么大量的玉米芯除了部分 用作糠醛、木糖醇等产品的原料外，很大一部分被 作为农业废弃物，直接燃烧处理，造成资源的极大 浪费。如果能利用生物工程技术将其降解为低聚 木糖，不仅将促进我国低聚糖工业的发展，而且还 可以处理农业废料，变废为宝，保护环境，具有十 分可观的经济效益和社会效益。因此开展以玉米 芯为原料，生产低聚木糖的理论研究和生产技术 研究是十分必要的。
关键词： 玉米芯； 木聚糖； 碱法； 木聚糖酶； 低聚木糖 中图分类号： TS201． 2 文献标志码： A 文章编号： 1005 － 1295（ 2015） 06 － 0028 － 06 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2015． 06． 007
Studies on Alkali Extraction of Xylan from Corncobs and Preparation of Xylooligosaccharides by Xylanase Hydrolysis
包装与食品机械 2015 年第 33 卷第 6 期
玉米芯碱法提取木聚糖及其酶解制备低聚木糖的 工艺研究
何凤林1 ，沈生文2 ，曾 颖3 ，刘 欣4
（ 1． 广州泽力医药科技有限公司，广州 510000； 2． 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心， 广州 510000； 3． 广州质量监督检测研究院，广州 510000； 4． 华南农业大学，广州 510000）
按照 1． 2． 2 中 的 步 骤 进 行 操 作，预 处 理 后 NaOH 溶液的浓度设置 5% 、10% 、15% 、20% 4 个 水平。 1． 2． 2． 2 振荡速度对木聚糖提取率的影响
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，振荡速度设 置 80、100、120r / min 3 个水平。 1． 2． 2． 3 浸提时间对木聚糖提取率的影响
（ 1） 酶解时间对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中的步骤进行操作，酶解时间设置 4、6、 8、l0、12h 5 个水平。
（ 2） 酶解温度对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中的步骤进行操作，酶解温度设置 35、 40、45、50、55℃ 5 个水平
（ 3） 酶的添加量对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中 的 步 骤 进 行 操 作，酶 的 添 加 量 设 置 0． 04% 、0． 06% 、0． 08% 、0． 1% 、0． 12% 5 个水平。
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，摇床中的浸 提时间设置 1、2、3、4h 4 个水平。 1． 2． 2． 4 提取温度对木聚糖提取率的影响
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，摇床中的提 取温度设置 60℃ 、70℃ 、80℃ 3 个水平。 1． 2． 2． 5 醇沉 pH 对木聚糖提取率的影响
11 恒温水浴锅 （ 上海精密仪器仪表有限公司） ； H2S － H 水浴振荡器（ 哈尔滨东联电子技术开发 有限公司） ； L － 530 台式离心机（ 湖南湘仪实验室 仪器开发有限公司） 。 1． 2 试验方法 1． 2． 1 玉米芯前处理
选择无虫蛀、霉变的玉米芯，切片洗净晾干， 于 80℃ 电热鼓风干燥箱烘 4h，烘干后用高速粉碎 机粉碎，过 40 目筛，待用。 1． 2． 2 碱法提取木聚糖的工艺研究
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包装与食品机械 2015 年第 33 卷第 6 期
水解反应中影响木聚糖酶活性的因素有很多，主 要包括木聚糖酶的稳定性、底物特异性、对蛋白抑 制剂的敏感度等［7 － 8］。在对酶的添加量、pH 值、 底物浓度、温度、酶解时间单因素分析的基础上进 行正交试验提出最佳酶解条件。 1． 2． 3． 1 木聚糖酶解单因素试验
HE Feng-lin1 ，SHEN Sheng-wen2 ，ZENG Ying3 ，LIU Xin4 （ 1． Guangzhou Zeli Pharmatech Co． Ltd． ，Guangzhou，510000，China； 2． Patent Examintion Cooperation Center of the Patent Office，SIPO，Guangzhou，510000，China ； 3． Guang Zhou Quality Supervision and Testing Institute，Guangzhou 510000，China ； 4． South China Agricultural
醋酸） 、酒石酸钾钠、苯酚、无水硫酸钠、磷酸氢二 钠、柠檬酸、无水乙醇、3，5-二硝基水杨酸（ 均为分 析纯产品） 、D-木 糖 （ 广 州 翔 博 生 物 科 技 有 限 公 司） ； 木聚糖酶（ 广州翔博生物科技有限公司） 。
电子分析天平 （ 上海精密仪器仪表有限公 司） ； PHS—3D pH 计（ 上海精密科学仪器） ； 万能 粉碎机（ 浙江屹立工贸有限公司） ； UV － 800PC 分 光光度计（ 上海美谱达仪器有限公司） ； HH·S—
城开源大道 11 号加速器 A3 栋，E-mail： 4984217872@ qq． com。
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玉米芯碱法提取木聚糖及其酶Βιβλιοθήκη Baidu制备低聚木糖的工艺研究———何凤林，沈生文，曾颖，刘欣
0 引言
功能性低聚糖因其具有独特的生理功能受到 广泛关注。低聚木糖是功能性低聚糖家族中的一 个重要的成员，其稳定的性质和对双歧杆菌高效 的增殖作用，具有广阔的市场前景［1 － 2］。在食品 中添加低聚木糖，在食品加工和贮藏中不会导致 有效成分分解，使用方便，适用于在各种食品体系 中。低聚木糖对双歧杆菌高效的增殖作用可以弥 补其生产成本高的缺点。和其他功能性低聚糖相 比，低聚木糖具有使用方便、安全、稳定，经济价值 高等特点［3 － 5］。目前低聚木糖的提取方法主要为 木聚糖水解法，其中较为常见的有： 酸水解提取 法、热水 抽 提 提 取 法、酶 水 解 提 取 法、微 波 降 解 法［6］。
University，Guangzhou 510000，China）
Abstract： The technological conditions of alkali extraction of xylan from corn cob were discussed in this paper by Studying the influence of alkali concentration，extracting temperature，extracting time，vibration speed and alcohol precipitation pH on the extraction rate． By means of single-factor experiment and orthobonal experiment ，the impacting factors that the content of reducing sugar，soluble total sugar and the average degree of polymerization （ DP） depended on the enzyme concentration ，pH value，substrate concentration，temperature and time have been studied． The results of experiments showed that： under the optimum conditions that enzyme concentration of 0． 06% （ w / v） ，pH value of 4，substrate concentration of 12% （ w / v） ，temperature of 40℃ and time of 8h，the content of soluble total sugar was 18． 88mg / mL，the content of reducing sugar was 9． 46 mg / mL and the average degree of polymerization （ DP） was 1． 85．
摘要： 采用碱法提取制备玉米芯木聚糖，以提取率为指标，研究了碱液浓度、提取温度、处理时间、提 取振荡速度、醇沉 pH 等因素对提取率的影响，通过木聚糖酶酶解木聚糖提取低聚木糖，以酶解产物中 还原糖含量、可溶性总糖含量及平均聚合度 DP 为指标，采用正交试验探讨了酶浓度、酶解温度、酶解时 间、pH 值、底物浓度对酶解产物的影响，得出酶解玉米芯木聚糖制备低聚木糖的最佳工艺条件为： 底物 浓度为 12% （ w / v） ，酶解 pH 为 4，酶解温度为 45℃ 条件下添加 0． 06% （ w / v） 的木聚糖酶，酶解 8h，得到 总糖含量为 18． 88mg / mL，还原糖含量为 9． 46 mg / mL，聚合度 DP 为 1． 85。
Key words： corncob； xylan； alkali methed； xylanase； xylooligosaccharide
收稿日期： 2015 － 06 － 25； 修稿日期： 2015 － 07 － 14 作者简介： 何凤林（ 1987 － ） ，女，硕士，专业方向为研究食品开发及相关的政策法规，通信地址： 510000 广东广州市萝岗区萝岗街道科学
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，醇沉 pH 设 置 5、6、7、8 这 4 个水平。 1． 2． 3 酶法提取低聚木糖工艺研究
取一定量自制的粗木聚糖，加入一定 pH 的 柠檬酸 － 磷酸氢二钠缓冲溶液制成悬液，以水解 一定时间后的酶解产物中的还原糖含量、总糖含 量及聚合度等为指标，了解水解程度。在木聚糖
采用碱法提取制备玉米芯木聚糖，以提取率 为指标，研究碱液浓度、提取温度、处理时间、提取 振荡速度、醇沉 pH 等因素对提取率的影响，得出 木聚糖最佳提取工艺，制备出木聚糖备用。
主要 操 作 步 骤 为： 称 取 4g 玉 米 芯 粉，加 入 40mL1% NaOH 溶液 60℃ 水浴预处理 6h，用纱布 过滤除去处理液，预处理后加入 60mL 10% NaOH 溶液，用璃棒搅均匀，用保鲜膜将烧杯口封严，在 80℃ 摇床中振荡速度 100r / min 下提取 1h，抽滤得 到提取液，调 pH 值为 5，加 1 倍体积无水乙醇进 行醇沉，置于 4℃ 冰箱中过夜，离心得沉淀，烘干 粉碎，测定木聚糖质量，计算提取率。研究不同影 响因素时做相应的水平设置。 1． 2． 2． 1 碱液浓度对木聚糖提取率的影响
本试验 通 过 研 究 碱 法 提 取 木 聚 糖 的 影 响 因 素，确定从玉米芯中提取木聚糖的最佳工艺条件， 再利用木聚糖酶水解木聚糖得到低聚木糖，通过 单因素和正交试验得出最佳酶解工艺，为提高玉 米芯的附加值和综合开发利用提供技术参考。
1 试验材料与方法
1． 1 主要材料、试剂和设备 玉米芯； 浓硫酸、浓盐酸、氢氧化钠、乙酸（ 冰
主要操作步骤为： 准确称取 2g 粗木聚糖，分 别加入 pH 5． 0 的柠檬酸 － 磷酸氢二钠缓冲溶液 各 25mL，制成浓度为 8% （ w / v） 的木聚糖悬液，加 入木聚糖酶 0． 0150g，酶添加量为 0． 06% ，在 45℃ 摇床振荡速度 150r / min 下水浴分别酶解 8h 后， 3000r / min 离心 10min，测定酶解液中还原糖和总 糖的含量，并计算聚合度 DP。研究不同影响因素 时做相应的水平设置。
玉米是我国三大粮食作物之一，据统计，我国 年产玉米约 1． 5 亿吨，相应玉米芯的产量估计也 在 4 000 万吨左右，这么大量的玉米芯除了部分 用作糠醛、木糖醇等产品的原料外，很大一部分被 作为农业废弃物，直接燃烧处理，造成资源的极大 浪费。如果能利用生物工程技术将其降解为低聚 木糖，不仅将促进我国低聚糖工业的发展，而且还 可以处理农业废料，变废为宝，保护环境，具有十 分可观的经济效益和社会效益。因此开展以玉米 芯为原料，生产低聚木糖的理论研究和生产技术 研究是十分必要的。
关键词： 玉米芯； 木聚糖； 碱法； 木聚糖酶； 低聚木糖 中图分类号： TS201． 2 文献标志码： A 文章编号： 1005 － 1295（ 2015） 06 － 0028 － 06 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2015． 06． 007
Studies on Alkali Extraction of Xylan from Corncobs and Preparation of Xylooligosaccharides by Xylanase Hydrolysis
包装与食品机械 2015 年第 33 卷第 6 期
玉米芯碱法提取木聚糖及其酶解制备低聚木糖的 工艺研究
何凤林1 ，沈生文2 ，曾 颖3 ，刘 欣4
（ 1． 广州泽力医药科技有限公司，广州 510000； 2． 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心， 广州 510000； 3． 广州质量监督检测研究院，广州 510000； 4． 华南农业大学，广州 510000）
按照 1． 2． 2 中 的 步 骤 进 行 操 作，预 处 理 后 NaOH 溶液的浓度设置 5% 、10% 、15% 、20% 4 个 水平。 1． 2． 2． 2 振荡速度对木聚糖提取率的影响
按照 1． 2． 2 中的步骤进行操作，振荡速度设 置 80、100、120r / min 3 个水平。 1． 2． 2． 3 浸提时间对木聚糖提取率的影响
（ 1） 酶解时间对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中的步骤进行操作，酶解时间设置 4、6、 8、l0、12h 5 个水平。
（ 2） 酶解温度对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中的步骤进行操作，酶解温度设置 35、 40、45、50、55℃ 5 个水平
（ 3） 酶的添加量对木聚糖酶解的影响。按照 1． 2． 3． 1 中 的 步 骤 进 行 操 作，酶 的 添 加 量 设 置 0． 04% 、0． 06% 、0． 08% 、0． 1% 、0． 12% 5 个水平。