菊芋,又名洋姜、鬼子姜,在中国的种植范围很广,是我国最有前景的非粮食能源植物之一。菊芋根中含有大量的天然功能性糖—菊糖,菊糖是由呋喃型D-果糖经β(2→1)糖苷键连接而成,终端连接一个葡萄糖,是一种天然果聚糖的混合物,聚合度为2~60,平均的聚合度在10左右。由于其具有多种优良的功能特性,使其广泛的应用于食品和保健品行业。目前,国内的菊芋大都拿来腌制咸菜,对菊芋资源造成了很大的浪费。本文研究了菊芋中菊糖的提取纯化工艺、菊糖的降解工艺以及低聚果糖的纯化工艺。主要研究内容如下:首先,分析了菊芋的化学组成。总糖的含量为16.89%,还原糖的含量为1.43%,蛋白质的含量为2.66%,脂肪的含量为0.22%,灰分的含量为2.43%,水分含量为75.80%。利用热水浸提法对菊芋中的菊糖进行提取,经过单因素和正交优化实验,得到最佳提取条件,即:提取温度85℃,料液比(g/mL)(菊芋干粉:去离子水)为1:16,提取时间60 min,pH 6.5,在该条件下连续提取两次,菊糖的提取率为94.67%。其次,采用超滤法对菊糖提取液进行初步纯化,利用截留相对分子质量为20000的超滤膜处理菊糖粗提液,得到最佳工艺条件为:操作压差0.65 MPa,循环流量2 L/min,进料浓度40 mg/mL,料液温度45℃,料液pH 6.5,在相同的条件下加水超滤两次;得到的菊糖的透过率为92.42%,渗透通量为17.60 L/(m2·h),93.59%的蛋白被去除。之后,对树脂脱色脱盐工艺进行了研究,结果表明最佳操作条件为:菊糖溶液的温度为50℃,溶液pH 6.0,树脂处理时间为80 min,阳树脂(D001):阴树脂(LX-907):料液(体积比)=1:1.5:3,该条件下菊糖溶液的电导率从4700μs/cm降为109.8μs/cm,脱色率为96.16%。此后,用截留相对分子质量为1000的超滤膜对菊糖溶液进一步纯化处理,经检测得知,菊糖的纯度为98.3%。再次,采用菊糖内切酶酶解纯化后的菊糖来制备低聚果糖,酶解的最佳工艺为:酶解温度55℃,溶液pH 5.5,底物浓度15%(w/w),酶用量12 U/g菊糖,酶解时间26 h;在该条件下,酶解产物中低聚果糖的百分含量由25%左右升高至77.65%。最后,优化了低聚果糖的纯化条件,比较了不同型号的大孔树脂对低聚果糖的纯化作用,选择纯化效果较好的CSR-1Na大孔树脂进行纯化条件的研究。结果表明最佳纯化条件为:操作温度60℃,体积流速1.5 mL/min,上样浓度55%,操作pH 6.0~6.5,在此条件下,纯度大于95%的低聚果糖回收率为83.26%。得到的产品中三糖占35.60%,四糖占28.27%,五糖占23.31%,六糖占10.67%,低聚果糖的纯度为97.85%。