一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法

本发明涉及木聚糖的制备领域，具体涉及一种从玉米芯中获得均一木聚糖的制备方法。特别涉及一种工艺简单、适合大规模工业化生产的制备均一木聚糖的方法。 

目前采用一般方法所制得的木聚糖都为非均一性木聚糖，含有支链结构，不管是采用酶解法，还是采用高温降解法生产低聚木糖，除木糖外还含有其他单糖，在目前的技术条件下，很难将除木糖外的其他单糖除去，因此生产真正意义上的低聚木糖成本很高。本发明生产的均一木聚糖可直接降解生产低聚木糖、木糖、木糖醇，几乎不含其他单糖，纯度在99％以上。有很好的商业应用前景。迄今为止，尚未见此类专利的报道。 

木聚糖是半纤维素的主要成分，是植物界第二多的生物聚合物，玉米芯则是天然的木聚糖储库。我国每年约产玉米芯0.4亿t，目前利用率仅10％～15％，大部分被就地燃烧，选用玉米芯作为制备木聚糖的原料，不仅廉价易得而且木聚糖的产率高。 

木聚糖是植物细胞壁的主要组成成分，木聚糖是植物细胞中主要的半纤维素成分，占植物细胞干重的35％，是一种丰富的生物质资源，是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖。木聚糖的结构是一种多聚五碳糖，由β‑D‑1，4木糖苷键连接起来，并带有多种取代基。它可以作为再生资源被微生物转化为低聚木糖、酶、单细胞蛋白、酒精等有用物质，还可以诱导木聚糖酶的产生。高等植物中的木聚糖是以β‑1，4木糖苷键连接D‑木糖残基为主链的复杂分子多聚糖，主链连有各种取代基，分子中含有许多葡萄糖醛酸、乙酰基、阿拉伯糖、阿魏酸、香豆酸等侧链基团。它可以分为线性均一木聚糖、阿拉伯木聚糖(AX)、葡糖醛酸木聚糖(GX)以及葡糖醛酸阿拉伯木聚糖(GAX)。 

木聚糖对人体有诸多有益作用：如增殖双歧杆菌、膳食纤维脱毒、消炎、促进有丝分裂。玉米芯木聚糖分为两大类，即水溶性木聚糖(ws‑X)和水不溶性木聚糖(wis‑X)，两者在结构上的差异主要体现在分支程度和侧链取代基的不同。wis‑X的一个重要特征是在胃及小肠处能保持原形，不被降解，但在盲肠的厌氧菌作用下却可降解，因此，有望作为盲肠靶向给药的载体。本发明所制备的均一 木聚糖是一种水不溶性木聚糖(wis‑X)，有多方面的药用价值有待开发。 

本发明是为了解决目前难以得到均一木聚糖的难题。本发明提供了一种工艺简单，产率高，低能耗适合大规模工业生产的制备均一木聚糖的方法。 

本发明解决技术问题的技术方案如下： 

a、将准备好的玉米芯粉末按一定的固液比加入蒸馏水，固液比为1∶2～1∶20，热水浸泡提取1～2小时，水浴的温度为50～100℃。水浴后过滤掉液体，即除去了部分水溶性的木聚糖，一般这部分木聚糖的水溶性好，支链多，不利于获得均一木聚糖，要首先去除。 

b、向去除部分水溶性木聚糖的玉米芯残渣中加入NaOH溶液，浓度为2％～20％，水浴的温度为50～100℃，搅拌浸提1～6小时，加入NaOH溶液的固液比为1∶2～1∶20。反应完成后，过滤，用滤液相同体积的水洗滤渣(最大限度的提高产率)，弃滤渣，合并滤液。 

c、滤液冷却后，无水乙酸调节pH，使最终pH在5.5～7.0之间，加入乙醇醇沉，终浓度为40％～80％。醇沉溶液，低温高速离心，弃上清，沉淀用5～20倍重量的水复溶，复水溶时温度为40～60℃，溶液低温高速离心，弃上清，沉淀即为均一木聚糖粗品。 

d、得到的均一木聚糖粗品，需要进一步处理才能得精制的均一木聚糖，向均一木聚糖粗品中加入一定体积的0.1～2.0M的NaOH的溶液，剧烈震荡10～30min，使固体均匀的分散在溶液中，低温高速离心，弃上清，依次重复4～6次，最后得沉淀。得到的沉淀溶于一定体积的清水中，充分搅拌，使固体均匀的分散在水中，离心弃上清，依次重复数次，直至上清液的pH为7左右，弃上清，固体烘干后即为精制的均一木聚糖。 

e、木聚糖结构的鉴定：精制的均一木聚糖中加入β‑D‑1，4内切木糖苷酶和β‑D‑1，4外切木糖苷酶，40℃±2℃反应1～3小时，并不断震荡直至溶液全部澄清。水解液进行单糖组成分析，以及红外光谱分析，对其结构进行确证。 

具体工艺过程及工艺参数参见实施例。 

图1为水溶性木聚糖的HPLC单糖组成分析； 

图2为均一木聚糖粗品的HPLC单糖组成分析； 

图3为精制均一木聚糖的三氟乙酸水解液HPLC单糖组成分析(证明其组成99％以上为木糖残基)； 

图4为精制均一木聚糖的β‑D‑1，4木糖苷酶水解液HPLC单糖组成分析(证明其组成为其键型为β‑D‑1，4木糖残基连接的)； 

图5为精制均一木聚糖的红外光谱分析(891±7cm‑1有尖峰证明其键型为β型)。 

实施实例一 

(1)选择新鲜、无虫蛀、无霉变的玉米穗轴，烘干后用锤子敲碎成小块，烘干，然后置于粉碎机中粉碎。粉碎后的玉米穗轴粉过20目筛备用。 

(2)称取80g玉米芯粉末(颗粒较大)，以固液比1∶8加入蒸馏水，90℃水浴热处理1h，用尼龙纱布过滤掉液体。 

(3)剩余固体中加入1200mL 10g/100mL NaOH溶液，80℃搅拌浸提2h，待溶液冷却后，HCL调节pH到7.7，8000rpm/min，10min离心，分别得到沉淀和上清。 

(4)上清液旋蒸浓缩，加入95％的乙醇，终浓度为80％，醇沉过夜。8000rpm/min，10min离心取沉淀，沉淀经过复水溶(固液比1∶15，60℃，2h)8000rpm/min，10min离心，得上清液和沉淀A。上清液加入95％的乙醇，终浓度为80％，醇沉过夜。沉淀经水复溶，透析，真空冷冻干燥，得到水溶性固体B。 

(5)步骤3中的沉淀经3次水洗，合并水洗液。水洗液重复步骤4，得到沉淀C，和水溶性固体D。 

(6)沉淀A和沉淀C为本发明均一木聚糖的粗提产物，但颜较深。 

(7)50mg精制均一木聚糖中加入10mL含20万酶活单位的β‑D‑1，4内切木聚糖酶和β‑D‑1，4外切木糖苷酶，40℃反应2小时，并不断震荡直至溶液全部澄清。 

(8)对酶水解液进行HPLC单糖组成分析。 

实施实例二 

(1)选择新鲜、无虫蛀、无霉变的玉米穗轴，烘干后用锤子敲碎成小块， 烘干，然后置于粉碎机中粉碎。粉碎后的玉米穗轴粉过20目筛备用。 

(2)称取20g玉米芯粉末，以固液比1∶6加入蒸馏水，80℃水浴热处理1h，用尼龙纱布过滤掉液体。 

(3)剩余固体中加入300mL 10g/100mL NaOH溶液，80℃搅拌浸提2h，待溶液冷却后，用尼龙纱布过滤，滤液用无水乙酸调节pH到5.8，加入95％的乙醇，终浓度为50％，醇沉过夜。8000rpm/min，10min离心取沉淀，沉淀经过复水溶(固液比1∶15，60℃，2h)，8000rpm/min，10min离心，得上清液A和沉淀B。 

(4)沉淀B为本发明均一木聚糖的粗提产物，颜较浅，且工艺简单，产率高，适合工业化生产。 

(5)50mg精制均一木聚糖中加入10mL 4mol/L的三氟乙酸100℃水解8小时。 

(6)对三氟乙酸水解液进行HPLC单糖组成分析。