基于麦秆综纤维素的低聚木糖制备及其应用基础研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:superrocli
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功能性低聚木糖作为新型益生元,具有增强机体肠道健康、预防龋齿和降低血糖等诸多生理功能,通常其制备原料为植物细胞壁中的半纤维素。而农业废物秸秆拥有丰富的半纤维素资源,是生产低聚木糖的理想原料。因此,为进一步推进秸秆的资源化高效利用,本文在实验室先前已有研究工作基础上,探究以源自麦秸秆的综纤维素为原料,采用酸解联合酶解技术高效制备低聚木糖的可行性。同时,评估了所制备低聚木糖(AE-XOS)的益生作用、抗氧化性能,并与麦秆综纤维素直接酶解制备的低聚木糖(E-XOS)以及商品低聚木糖(C-XOS)进行比较。另外,还研究了以AE-XOS复配的冻干保护剂对双歧杆菌微胶囊性能影响。本论文研究内容得出的结论如下:(1)源自麦秸秆的综纤维素其表面具有大量的折痕和孔洞,结晶度相对低,易于酶水解,水解液中低聚木糖得率为41.6%,显著高于原麦秆的2.2%,但XOS2-3(木二、木三糖)的得率只有22.6%,而玉米芯木聚糖酶解液中XOS2-3得率高达48.9%。(2)综纤维素固态酸解辅助酶解可提高XOS2-3的得率,其中盐酸处理效果最佳;经单因素和响应面法优化后的水解条件为:酸浓度0.64 mol/L,酸水解温度84℃,酸解时间0.5 h,酶解液固比15:1,酶量2.3%,酶解时间12 h,由此制备的糖液中,XOS2-3浓度为8.50 mg/m L,得率提高了一倍。(3)双歧杆菌和短乳杆菌在AE-XOS碳源培养基中的生长速度显著高于E-XOS,略低于C-XOS组;经培养24 h后,双歧杆菌和短乳杆菌在AE-XOS培养基中短链脂肪酸的浓度分别为8.55 g/L和7.36 g/L,C-XOS培养基为8.25 g/L和7.10 g/L,而E-XOS培养基只有5.77 g/L和3.23 g/L。(4)在抗氧化活性方面,E-XOS>AE-XOS>C-XOS,在浓度为3 mg/m L时,AE-XOS对ABTS+·和DPPH·的清除率分别为86.8%和81.6%,E-XOS为96.6%和98.6%,而C-XOS只有16.4%和23.8%。同样,在羟基自由清除效果中也表现出相同趋势,但对超氧阴离子的清除效果较弱。(5)AE-XOS复配的保护剂可更有效提高双歧杆菌微胶囊的活菌载量、胃液耐受性以及储存稳定性。在最佳配方,即低聚木糖4.0%、甘油2.0%、谷氨酸钠1.0%时,微胶囊的活菌载量提高了21.1%;添加复配剂的微胶囊表面更加平整致密,经模拟胃液处理2 h,活菌量相对于对照组提高了15.3%。同时,在人工肠液中也具有良好的释性能和;另外,低聚木糖复配剂还可提高微胶囊的储藏稳定性,经4℃和25℃贮存35 d后,活菌数相对于对照组分别提高了0.41 lg CFU/g和0.42 lg CFU/g。
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