一種菊芋秸稈生產(chǎn)結(jié)晶果糖的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢棄物利用領域，具體是一種菊芋秸桿生產(chǎn)結(jié)晶果糖的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]菊芋，屬菊科向日葵屬多年生宿根草本植物，因其地上似菊，地下為芋而得名，俗名洋姜、鬼子姜等，原產(chǎn)自北美洲，于17世紀傳入歐洲，后傳入伊朗、中國和日本。全球的熱帶、溫帶、寒帶以及干旱、半干旱地區(qū)都有菊芋的分布。近幾年，我國對能源植物的開發(fā)和利用極大地促進了菊芋的大面積種植及開發(fā)項目的啟動，需求量日趨增大，逐漸形成了很多較為規(guī)范化、規(guī)?；木沼蠓N植園區(qū)和深度開發(fā)項目，并形成了規(guī)模日趨擴大的較為完整的“菊芋塊莖種植加工產(chǎn)業(yè)”鏈。但在菊芋產(chǎn)業(yè)鏈中，菊芋地上部分的利用程度不高。
[0003]果膠廣泛地應用于食品、醫(yī)藥和化妝品等領域。在這些領域中，果膠常被用作膠凝劑、增稠劑、穩(wěn)定劑和乳化劑等。迄今為止，果膠大多數(shù)是由柑桔的皮和蘋果加工的廢渣中提取。在這些原料中，果膠的大部分都是以游離的高酯果膠的形式存在，這種果膠易溶于水，因此提取容易，工藝和所需設備都比較簡單。但是，高酯果膠在口感上過甜并過酸，因此在食品工業(yè)中使用時不能適合很多人的口味。近年來有人通過酰胺化作用將高酯果膠轉(zhuǎn)化成低酯果膠(半合成低酯果膠)。使用這類低酯果膠制成的食品雖然克服了過甜和過酸的缺點并提高了口感，但是由于酰胺化作用帶進了一些有害物質(zhì)，因此，它就不象天然低酯果膠(例如向日葵低酯果膠)那樣受人歡迎。另外，這種半合成低酯果膠的生產(chǎn)成本也相當尚，而且污染大、能耗尚。
[0004]菊芋是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、用途廣泛的農(nóng)作物，適合在我國的大部分地區(qū)種植，除塊莖部分被直接食用或加工成小食品外，主要用作生產(chǎn)菊粉的原料，菊粉在生產(chǎn)過程中，會剩余大量的菊芋桿，目前菊芋桿僅是被農(nóng)民用作飼料、當柴燒或棄之不用。研究表明，菊芋桿中含有10%?15%的低酯果膠，與其它提取低脂果膠原料向日葵桿(低酯果膠含量6%?10% )相比，菊芋桿中低酯果膠含量較高，菊芋桿中還含有20%?35%的纖維素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對目前生產(chǎn)果膠過程中，污染大，能耗高，而且生產(chǎn)成本高，所生產(chǎn)出來的果膠并不能達到人民所期望的口味，本發(fā)明提供了一種以菊芋秸桿為原料，使用氨氮高壓技術(shù)對其進行預處理，在使用酶對其進行分解等步驟生產(chǎn)果膠的方法。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
Cl)取距離菊芋塊莖2?3cm的菊芋秸桿，取其長度10?14cm，放入烘箱中烘10?15min，溫度設置為40?50°C，將干燥后的菊芋秸桿放入粉碎機中，粉碎成70?90目的粉末；
(2)將上述的粉末加入容器中，向其中加入質(zhì)量分數(shù)為20?35%的硫酸溶液，淹沒粉末10?15cm，加熱50?60min，溫度設置為80?90°C，然后冷卻至28?32°C，過濾； (3)把上述所得的過濾液緩慢加入固體氫氧化鈉，調(diào)節(jié)至pH= 5.0?6.0，離心分離去除雜質(zhì)，將分離后的溶液放入容器中，在93?99KPa的真空，溫度為70?80°C的蒸發(fā)裝置中使液體體積濃縮為原體積的2/3 ；
(4)待上述濃縮液體冷卻至30?35°C后，向其中加入濃縮液體質(zhì)量的5?10%的酶試劑，攪拌I?2h，轉(zhuǎn)速設置為5000?6000r/min，然后再向其中加入濃縮溶液重量6%?8 %的，脫色25?35min，過濾濾液；
(5)將步驟(4)中所得的濾液放入模擬移動床中，進行分離，再向分離液中放入分離液質(zhì)量的10?30%的果糖晶種，以-2?7°C溫度結(jié)晶2?4h，離心分離出棱柱狀白色結(jié)晶，再經(jīng)40?50°C烘干，即可。
[0007]所述的步驟(4)中酶試劑的制備方法為:
(1)將大孔陰離子樹脂D201放入蒸餾水中，每克大孔陰離子樹脂D201加入5mL蒸餾水，浸泡脹潤30?40min后過濾，然后再把浸泡后的大孔陰離子樹脂D201放入質(zhì)量分數(shù)為7?9%的氫氧化鈉溶液浸泡2?3h，其氫氧化鈉溶液淹沒D201樹脂4cm，然后過濾，再將大孔陰離子樹脂D201放入質(zhì)量分數(shù)為5%的鹽酸溶液中浸泡I?2h，其鹽酸溶液淹沒D201樹脂3cm，然后過濾，用去離子水將其洗至中性；
(2)將總酶活為180?230U菊芋果聚糖1-外切水解酶用70mM、pH為5.0?6.8的檸檬酸-磷酸緩沖液稀釋，然后與上述的所制得的大孔陰離子樹脂D201混合，每克大孔陰離子樹脂D201加入20mL稀釋液，置于恒溫振蕩器中，在溫度為28?30°C，下，以110?130rpm振蕩吸附3?7h，制得固定化酶體系；
(3)取質(zhì)量分數(shù)為5?7%的殼聚糖溶液和質(zhì)量分數(shù)為36?38%冰醋酸溶液，按體積比5:1均勻混合，再加入到步驟(I)所得固定化酶體系中，置于恒溫振蕩器中震蕩2?6h，獲得稀釋酶液，然后向其中加入質(zhì)量分數(shù)為2?4%的戊二醛水溶液，其加入量為稀釋酶液體積的0.03?0.08%,,在4?8°C、50?90rpm緩慢振蕩下交聯(lián)3?9小時后取出，高速離心機離心3?7min，除去未固定化部分，轉(zhuǎn)移上清液，用70mmol/L、pH為5.0?6.8的朽1檬酸-磷酸緩沖液洗滌沉淀，再次離心，用上述檸檬酸-磷酸緩沖液重復洗滌3次，即可。
[0008]所述的步驟(5)中模擬移動床的柱內(nèi)運行溫度為67?72°C，柱內(nèi)壓力為0.03?1.1MPa0
[0009]所述的步驟(4)中糖用活性炭為氯化鋅法工藝制成的粉狀活性炭。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明使用菊芋秸桿做原料，成本低，無污染；
(2)本發(fā)明所制得的果膠純度達到95%，果膠產(chǎn)出率達到0.12g/g ;
(3)此方法操作簡單，無任何添加劑，不需要復雜的設備，易于推廣。
具體實施方案
[0011]取距離菊芋塊莖2?3cm的菊芋秸桿，取其長度10?14cm，放入烘箱中烘10?15min，溫度設置為40?50°C，將干燥后的菊芋秸桿放入粉碎機中，粉碎成70?90目的粉末；將上述的粉末加入容器中，向其中加入質(zhì)量分數(shù)為20?35%的硫酸溶液，淹沒粉末10?15cm，加熱50?60min，溫度設置為80?90°C，然后冷卻至28?32°C，過濾；把所得的過濾液緩慢加入固體氫氧化鈉，調(diào)節(jié)至pH = 5.0?6.0，離心分離去除雜質(zhì)，將分離后的溶液放入容器中，在93?99KPa的真空，溫度為70?80°C的蒸發(fā)裝置中使液體體積濃縮為原體積的2/3 ;待上述濃縮液體冷卻至30?35°C后，向其中加入濃縮液體質(zhì)量的5?10%的酶試劑，攪拌I?2h，轉(zhuǎn)速設置為5000?6000r/min，然后再向其中加入濃縮溶液重量6%?8%的糖用活性炭，脫色25?35min，過濾濾液；將所得的濾液放入模擬移動床中，進行分離，再向分離液中放入分離液質(zhì)量的10?30%的果糖晶種，以-2?7°C溫度結(jié)晶2?4h，離心分離出棱柱狀白色結(jié)晶，再經(jīng)40?50°C烘干，即可。
[0012]所述的酶試劑的制備方法為:
(1)將大孔陰離子樹脂D201放入蒸餾水中，每克大孔陰離子樹脂D201加入5mL蒸餾水，浸泡脹潤30?40min后過濾，然后再把浸泡后的大孔陰離子樹脂D201放入質(zhì)量分數(shù)為7?9%的氫氧化鈉溶液浸泡2?3h，其氫氧化鈉溶液淹沒D201樹脂4cm，然后過濾，再將大孔陰離子樹脂D201放入質(zhì)量分數(shù)為5%的鹽酸溶液中浸泡I?2h，其鹽酸溶液淹沒D201樹脂3cm，然后過濾，用去離子水將其洗至中性；
(2)將總酶活為180?230U菊芋果聚糖1-外切水解酶用70mM、pH為5.0?6.8的檸檬酸-磷酸緩沖液稀釋，然后與上述的所制得的大孔陰離子樹脂D201混合，每克大孔陰離子樹脂D201加入20mL稀釋液，置于恒溫振蕩器中，在溫度為28?30°C，下，以110?130rpm振蕩吸附3?7h，制得固定化酶體系；
(3)取質(zhì)量分數(shù)為5?7%的殼聚糖溶液和質(zhì)量分數(shù)為36?38%冰醋酸溶液，按體積比5:1均勻混合，再加入所