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上海亚荣旋蒸仪对甘蔗叶低聚木糖的分离纯化

摘要:上海亚荣生化仪器厂研究低聚木糖水解液分别经过酸析脱色和活性炭脱色,旋转蒸发仪浓缩纯化处理,得到纯度较高的低聚木糖产品。通过对酸析和改性活性炭脱色条件优化,得到的优化脱色条件是:酸析脱色pH3.0,脱色温度50 ℃;活性炭用量是10%(w/v, 活性炭/溶液),初始pH值是3.0,脱色温度是80 ℃,脱色时间是100 min,此时的脱色了为55.06%。两种方法结合脱色率是68.96%。用上海亚荣RE-5299型旋转蒸发仪将经过脱色处理的低聚木糖水解液进行浓缩,并辅以乙醇继续浓缩得到浓缩糖浆,其中的低聚木糖含量达到32.08%(w/w,低聚木糖对固形物)。

  关键词:旋转蒸发器;低聚木糖;上海亚荣;纯化;酸析;活性炭;脱色

  利用甘蔗叶高温蒸煮预处理结合酶解的方式制备低聚木糖液粗产品,其色泽呈褐色并且糖液中有许多无机离子,必须对粗产品进行精制处理。酶解后的低聚木糖溶液呈褐色,主要是制备过程中产生的些色素引起的,主要包括以下几部分:低聚木糖制备过程中生成的可溶性木质素;低聚木糖生产过程中的成色反应产生的色素。成色反应主要有:①焦糖化反应;②木糖等还原糖与氨基酸的美拉德反应;③木糖等还原糖的酸降解反应。本文探讨的是低聚木糖水解液的纯化,重点研究利用改性活性炭对低聚木糖水解液脱色的影响因素,以活性炭脱色的主要影响因素:活性炭用量、脱色时间、脱色温度、溶液pH优化工艺条件,并进行蒸发浓缩,希望得到纯度较高的低聚木糖产品。

  浓缩:用上海恒平生产的FA2004型电子天平称取100 g甘蔗叶按照上述高温蒸煮、酶解、脱色工艺处理后的低聚木糖水解液于上海亚荣RE-5299型旋转蒸发仪中进行浓缩,浓缩过程中可以除去部分有机酸、糠醛等,当低聚木糖溶液浓缩到原来体积的1/4时,加入200 mL乙醇,若有沉淀则过滤除去,继续浓缩得到浓缩糖浆,其中的低聚木糖含量达到32.08%(w/v,对固形物)。

  1 材料及方法

  1.1 实验材料

  甘蔗叶低聚木糖水解液,上海活性炭厂生产的颗粒状活性炭。

  1.2 主要试剂

  D-(+)木糖、3,5-二硝基水杨酸、苯酚、氢氧化钠、酒石酸钠、盐酸、三氯化铁、无水乙醇、生石灰、硫酸:分析纯。

  1.3 主要仪器

  紫外可见分光光度计756PC型:上海舜宇恒平科学仪器有限公司;微型植物试样粉破FZ102:江西南昌红燕采制样设备有限公司;高速台式离心机TG16-WS:湖南湘仪;扫面电子显微镜S570:日立公司;手提式压力蒸汽灭菌锅YX-280A:;SHZ-82A恒温振荡器:金坛市医疗器械厂。

  1.4 实验方法

  1.4.1 低聚木糖水解液的制备 用蒸馏水将甘蔗叶在60 ℃下浸泡12 h,然后经过高温蒸煮预处理(液固比10:1,蒸煮温度126 ℃,蒸煮时间1h),之后加入真菌木聚糖酶在定条件下酶解(液固比13,酶用量40 U/g干基,酶解温度60 ℃,pH6.0,反应时间2.5 h),沸水浴灭酶10 min,用湖南湘仪TG16-WS型离心机离心过滤得到低聚木糖水解液,并测定此时水解液中总糖含量,备用。

  1.4.2 酸析脱色 于100 mL烧杯中加入50 mL固形物含量约为30%的低聚木糖液,调节至定的pH,定温度下静止20 min,后在3000 r/min离心15 min。取上清液,经0.45 μm微滤后进行成分分析或进行进步精制处理。

  1.4.3 活性炭脱色 活性炭预处理将活性炭颗粒用0.25 mol/L盐酸溶液浸泡24 h,过滤,用蒸馏水洗至中性,滤干,然后置于烘箱内在120 ℃的温度下干燥8 h,冷却至室温,备用。活性炭氨水改性将活化活性炭加入25%氨水溶液中,在65 ℃震荡4 h,过滤后洗至中性,滤干,然后置于烘箱内在120 ℃的温度下干燥8 h,冷却至室温,备用。活性炭的脱色效果及条件优化:活性炭用量为1.5%,80 ℃水浴中搅拌30 min后,冷却至室

温,比较两种活性炭的脱色效果。选择合适的活性炭,以活性炭脱色的主要影响因素:活性炭用量、脱色时间、脱色温度、溶液pH,进行单因素试验设计,以脱色率为考察目标,进行条件优化。

  1.4.4 浓缩 用旋转蒸发仪将经过脱色处理的低聚木糖水解液进行浓缩,当低聚木糖溶液浓缩到原体积的1/4时,加入乙醇,若有沉淀则过滤除去,继续浓缩得到浓缩糖浆。

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