玉米芯低聚木糖的酶解制备及活性研究

摘要

低聚木糖亦称木寡糖，是由2～7个D-木糖单元通过β-1，4-糖苷键连接而成的以木二糖、木三糖为主要成分的混合物，其制备原料多为富含木聚糖的植物资源，如木屑、玉米芯、棉花籽和菜籽壳等，由木聚糖酶水解后，再进行分离、精制而得，是高效的双歧杆菌增殖因子，有着众多优良的生理活性，是目前国内外研究最为广泛的功能性低聚糖之一。但低聚木糖单一组分的分离纯化难度较大，导致市场上售价较高，所以寻求一种简便快捷制备低聚木糖单一组分的方法具有重要意义。本论文以玉米芯为原料系统地研究了低聚木糖的制备、单一组分的分离、活性评价及在酸奶中的应用。
　　玉米芯成分分析结果表明，玉米芯中水分含量为12.06％±1.23％，粗纤维含量为43.34％±0.49％，粗灰分含量为1.87％±0.03％，脂肪的含量为0.67％±0.02％，可溶性蛋白质含量为0.07％±0.01％，可溶性糖含量为0.34％±0.01％，还原糖含量为0.13％±0.01％，木质素含量为28.47％±0.87％。
　　通过单因素和正交试验确定了碱提醇沉法提取玉米芯木聚糖粗品的工艺为:提取温度85℃，碱质量分数15％，料液比1∶15(g/mL)，提取时间150min，该工艺条件下木聚糖粗品得率为12.43％。
　　木聚糖酶水解木聚糖粗品制备低聚木糖，采用TLC和HPLC法分析其主要成分。通过硅胶柱层析分离纯化出木二糖、木三糖，两者纯度可达到90％～95％，通过ESI-MS、IR、1HNMR和13CNMR等分析了其结构。
　　通过正交试验确定了酶解制备低聚木糖的最佳工艺条件为底物浓度40g/L，酶含量0.02％，反应时间4h。在此条件下酶解制备低聚木糖相对含量为89.61％。
　　促两歧双歧杆菌增殖实验表明，木三糖活性最大，其次是木二糖，最后是低聚木糖，所以，低聚木糖中的活性成分主要为木三糖和木二糖，且最佳双歧因子为木三糖。
　　将酶解制备的以木三糖和木二糖为主的低聚木糖应用于保健酸奶的制作，通过正交实验优化了酸奶的配方:低聚木糖0.45％，白砂糖7％，发酵剂3％。制定了低聚木糖保健酸奶的生产工艺流程以及产品相关质量标准。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 玉米芯

1．1．1 玉米芯的概况

1．1．2 玉米芯的活性研究

1．2 木聚糖

1．2．1 木聚糖的概况

1．2．2 木聚糖的特性与价值

1．2．3 木聚糖的提取

1．3 低聚木糖

1．3．1 低聚木糖的概况

1．3．2 低聚木糖的制备

1．3．3 低聚木糖的检测

1．3．4 低聚木糖的分离

1．3．5 低聚木糖的生物活性

1．3．6 低聚木糖的应用

1．4 双歧杆菌

1．4．1 双歧杆菌的概况

1．4．2 双歧杆菌的生理调节功能

1．4．3 双歧因子

1．4．4 双歧杆菌数量的增加

1．5 本论文研究的目的、意义和主要内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 玉米芯

2．1．2 菌种

2．1．3 原料乳

2．1．4 实验药品和试剂

2．1．5 主要仪器和设备

2．2 玉米芯粉的主要营养成分测定

2．2．1 水分测定

2．2．2 粗纤维含量测定

2．2．3 粗灰分含量

2．2．4 粗脂肪含量测定

2．2．5 可溶性糖含量的测定(硫酸-苯酚比色法)

2．2．6 还原糖含量的测定(DNS法)

2．2．7 可溶性蛋白的测定(考马斯亮蓝法)

2．2．8 木质素的测定(Klason法)

2．3 玉米芯木聚糖粗品的提取工艺优化

2．3．1 玉米芯木聚糖粗品的提取工艺流程

2．3．2 操作要点

2．3．3 单因素实验

2．3．4 正交试验

2．3．5 玉米芯木聚糖粗品得率计算

2．4 低聚木糖的酶解制备

2．4．1 酶活的测定

2．4．2 酶解制备低聚木糖的流程

2．5 低聚木糖的HPLC分析

2．6 低聚木糖的TLC分析

2．7 低聚木糖单一组分的制备

2．7．1 样品2、样品3的ESI-MS分析

2．7．2 样品2、样品3的1HNMR和13CNMR分析

2．7．3 样品2、样品3的IR分析

2．7．4 样品2、样品3的HPLC分析

2．8 酶解制备低聚木糖的工艺优化

2．9 低聚木糖及其单体的促双歧杆菌活性实验

2．9．1 培养基的配制

2．9．2 两歧双歧杆菌的厌氧培养

2．9．3 分析测定

2．10 低聚木糖在保健酸奶制作中的应用

2．10．1 原料乳的预处理

2．10．2 菌种的扩大培养

2．10．3 工艺流程

2．10．4 操作要点

2．10．5 低聚木糖酸奶配方优化实验

2．10．6 产品相关指标的检测

3 结果与讨论

3．1 玉米芯的成分分析

3．1．1 水分含量

3．1．2 粗纤维含量

3．1．3 粗灰分含量

3．1．4 脂肪含量

3．1．5 可溶性蛋白含量

3．1．6 可溶性糖含量

3．1．7 还原糖含量

3．1．8 木质素含量

3．2 玉米芯木聚糖粗品的提取工艺优化

3．2．1 单因素试验结果分析

3．2．2 正交试验结果

3．3 酶解木聚糖制备低聚木糖

3．3．1 木聚糖酶活的测定

3．3．2 低聚木糖的HPLC分析

3．3．3 低聚木糖的薄层色谱分析

3．4 硅胶柱层析分离制备单体

3．5 样品2、样品3的色谱分析

3．5．1 样品2、样品3的ESI-MS分析

3．5．2 样品2、样品3的1HNMR和13CNMR分析

3．5．3 样品2、样品3的红外光谱分析

3．5．4 样品2、样品3的高效液相色谱分析

3．6 木聚糖酶酶解正交试验

3．6．1 正交试验

3．6．2 验证试验

3．7 低聚木糖液及单一组分用于双歧杆菌的培养

3．8 低聚木糖用于保健酸奶的制作

3．8．1 酸奶配方优化单因素实验

3．8．2 酸奶配方优化正交实验

3．8．3 产品展示

3．8．4 产品质量各项标准的制定

3．8．5 产品质量分析

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士期间发表的论文

致谢