丢糟中木聚糖的提取工艺优化

张蜀艳

（成都工业职业技术学院，四川 成都 610051）

丢糟中木聚糖的提取工艺优化

张蜀艳

（成都工业职业技术学院，四川 成都 610051）

对丢糟中木聚糖的提取工艺及其质量进行了研究。在白酒丢糟中通过清洗、烘干、粉粹、高温高压处理、碱处理、中和沉淀、纯化等过程，提取其中的木聚糖，并采用单因素及正交试验对条件进行优化，同时并改良检测方法，使检测结果更精确。结果表明，制备的木聚糖细腻光洁、稳定性好、纯度达到95%。提取木聚糖提取的最佳工艺条件为碱提温度90℃，碱提质量分数15%，碱提固液比1∶20（g∶mL），碱提时间300 min，醇沉pH值为5，醇沉体积3倍，醇沉时间60 min。在此条件下木聚糖得率为29.9%。该提取工艺合理，对于丢糟高效高值利用，提供了一种可行的方法。

丢糟；木聚糖；提取；工艺

丢糟是白酒酿造过程中的必然产物，每生产1 t白酒，就要至少产生6 t丢糟，由此估算仅四川年产生丟糟2 000万t左右。由于丢糟含水量在55%左右，加之干物质中难以分解的物质所占比例＞60%，丟糟含有较高浓度的有机酸、腐殖质等，难以贮存，暴露在空气中容易霉烂，对大气、水体、土壤都有一定的影响，所以丟糟回收处理显得尤为重要。随着造酒业的发展壮大，丢糟的处理费用近年来也跟着飞涨，给酿酒企业造成了一定的经济负担，并且丢糟的直接处理也造成了资源上的浪费。如果能将丢糟用经济合理的方式进行回收利用，产生效果显著的经济价值，不失为解决废弃丢糟的一个良好途径。

中国在丢糟综合利用方面的研究已经取得了一定的成绩，如利用酒糟制取甘油、酒糟栽培食用菌、提取复合氨基酸及微量元素、提取植酸及菲汀、生产菌体蛋白和纤维素酶、利用酒糟厌氧发酵回收沼气、制取糖用活性炭、制备染色还原剂、培养苏云金杆菌、治疗类风湿性关节炎、制备蛋白饲料、利用短乳杆菌生产氨基丁酸及用鲜酒糟加工食醋等[1-2]；但因为上述丢糟回收处理复杂，工艺繁冗、收率较低，回报不大，目前只是理论研究，无实际应用价值，大部分酒厂还是将丢糟卖给农家用作饲料、农肥。

丢糟中的基本化学成分为水分7.5%～15%，粗纤维35.5%～45.0%，木质素21%～26%，粗蛋白25%～3.0%，多缩戊糖16%～22%，灰分13%～22%[3]。其中多缩戊糖经缓和水解可生成木聚糖，木聚糖是一种五碳醛糖，为白色结晶粉末，有甜味，甜度相当于蔗糖的40%，甜菜糖的50%，可作为糖尿病患者的甜料，肝炎病患者的疗效食品，由于木聚糖有很大的反应活力，能生成一系列有价值的衍生物，还广泛应用于食品、化学、皮革等工业部门。目前，国际上木聚糖货源奇缺，供求矛盾十分突出，木聚糖产品的价格高达24万～26万元/t，因此，丢糟生产木聚糖有着相当高的经济效益，并且可以大大减少丢糟对环境造成的污染，具有一定的环保意义。

本研究立足四川酒业发达、副产物产生量大的现状，对丢糟中的木聚糖进行开发研究，经过预处理，酸水解、中和、蒸发、脱色、离子交换、浓缩、结晶、分离等工艺进行条件优选，并利用现代分析手段对提取物进行分析和性质表征，提供了一种切实可行的白酒丢糟回收利用新方法，解决了目前酿酒业中丢糟的回收处理问题，木聚糖产品得率相较传统技术明显提高，提取过程中没有副反应产生、有害物质或者高温变性的现象存在，且对环境友好，不影响操作人员健康，安全性较高，

研究成本低，且操作简化规范，同时能产生巨大的经济效益，有益于推广使用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 原料

从宜宾酒厂获得丢糟和未投料前的新鲜稻壳。

1.1.2 试剂与药品

木聚糖（分析纯）：北京化学试剂有限公司；酒石酸钾钠、盐酸、乙醇、氢氧化钠（分析纯）：洛阳市化学试剂厂；3,5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）（分析纯）：西安化学试剂厂；无水亚硫酸钠、苯酚（分析纯）：天津市河东区红岩试剂厂；硫酸（分析纯）：西安三浦精细化工厂。

1.2 仪器与设备

101型电热鼓风干燥箱：中国天津泰斯特仪器有限公司；LGl0—24A离心机：北京医用离心机厂；DK-$22型电热恒温水浴锅、DHG-9246A型电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏试验设备有限公司；HC-7D11—1架盘药物天平、YP600型电子天平：上海精科天平厂；60目标准分样筛：浙江上虞日用五金纱筛厂；LD-2低速离心机：北京医用离心机厂；756PC紫外可见分光光度计、752型紫外可见分光光度计、75PC紫外可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司；Re-52A旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；FW-200型高速万能粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵：郑州长城科技工贸有限公司。

1.3 方法

1.3.1 丢糟和新鲜稻壳的准备

取10 g样品清洗至pH=6.5左右，纱布过滤，85℃烘干，用高速粉碎机粉碎，然后用60目的筛子筛取备用。

1.3.2 木聚糖的制备工艺流程

1.3.3 木聚糖测定方法

取一定的木聚糖产品溶解、定容、过滤，测定滤液的还原糖质量，作为提取品水解前中还原糖质量。DNS法测定还原糖质量。

取一定的木聚糖产品加入一定量的8%硫酸于100℃水解2 h，中和，定容，过滤，测定滤液的还原糖质量，作为提取粗品水解后的木聚糖质量。木聚糖的质量及得率计算公式如下：

式中：0.9为木聚糖的聚合因数。

2 结果与分析

2.1 木聚糖的最大吸收峰

以蒸馏水作为空白，取0.5 mL木聚糖溶液（2 mg/mL）加0.5 mL蒸馏水，加3 mL DNS试剂，加热5 min，定容至25 mL，在400～1 000 nm范围进行紫外光谱扫描，确定木聚糖溶液的最大吸收峰，结果见图1。

由图1可知，木聚糖溶液的最大吸收峰在波长500 nm处，因此，后续试验的测定波长为500 nm。

2.2 木聚糖标准曲线的测定

准确称取1.00 g无水木聚糖，加去离子水溶解后，移入100 mL的容量瓶中，定容后摇匀，配制木聚糖溶液质量浓度为10 g/L。用移液管移取10 mL于100 mL容量瓶中，定容后摇匀即得质量浓度为2 mg/mL标准木聚糖溶液，分别取上述工作液0.2 mL、0.3 mL、0.4 mL、0.5 mL、0.6 mL、0.7 mL、0.8 mL、0.9 mL、1.00 mL于25 mL比色管中，加水至1.0 mL，再加入3 mL DNS溶液。在沸水浴中蒸煮5 min，立即冷却，用去离子水定容后摇匀，以空白试剂作为对照，在500 nm波长条件下测定其测定吸光度值，以木聚糖溶液的质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标，绘制木聚糖标准曲线，结果见图2。

《红楼梦》中的典故大多源自于历史故事、民间传说或古代文学作品，其在人物性格刻画、氛围渲染、故事主题深化等方面为作品增色不少。但由于中西方的文化差异，《红楼梦》中的典故所蕴藏的象征意义与多元阐释性以及博大精深的中国传统文化底蕴与内涵，给不甚了解中国传统文化的西方读者造成了相当大的理解困难。因为“典故语言极其简练，而意义却极其深远，因为目标语读者缺乏与原文作者和原文读者类似的文化认知，典故成为他们的阅读障碍，也成为翻译工作中的一个难点”［1］。所以“典故翻译的难点就在于其历史文化内涵的传达和译文读者的理解”［2］。本文以杨宪益《红楼梦》译本为例，探讨厚重翻译法在典故翻译中的具体应用。

由图2可知，木聚糖标准曲线线性回归方程为y= 0.098 3x－0.049 9，相关系数R2为0.999 6，表明二者线性关系良好。

2.3 不同因素对木聚糖得率的影响

2.3.1 预处理方式对丢糟或新鲜稻壳中木聚糖得率的影响

取2.5 g已处理并干燥的丢糟及新鲜稻壳，分别比较在①未进行预处理直接进行碱提取；②高速粉碎机粉碎并通过60目后，121℃高压灭菌锅处理1 h，纱布过滤，再进行碱提取。

提取干燥后测木聚糖质量，比较并计算木聚糖的得率，结果见表1。

由表1可知，无论是丢糟或新鲜稻壳，先用预处理和高速粉碎再进行碱提取，木聚糖的得率都有较高的提高，所以在后续试验中都增加了预处理和粉碎过程：取已清洗并干燥的丢糟及新鲜稻壳，用高速粉碎机粉碎并通过60目后，121℃高压灭菌锅处理1 h，纱布过滤，再进行碱提取。同时通过比较，还可知木聚糖在丢糟中比新鲜稻壳有更高的提取收率，在以下的条件筛选中主要对丢糟中木聚糖进行讨论。

2.3.2 碱提温度对木聚糖得率的影响

称取预处理并粉碎过的丢糟粉末2.5 g共5份，按提取工艺，分别在70℃、80℃、90℃、100℃、110℃提取5 h，提取干燥后测定木聚糖质量，并计算木聚糖的得率，结果见表2。

由表2可知，随着温度的升高，木聚糖得率近似线性关系的增高，90～110℃得率变化不大，从节约能源和对设备要求的考虑上，选取90℃为最佳蒸煮温度。

2.3.3 碱提时间对木聚糖得率的影响

称取预处理并粉碎过的丢糟粉末2.5 g共6份，按提取工艺，在90℃蒸煮不同时间（30 min、60 min、120 min、240 min、300 min、360 min）后提取，提取干燥后测定木聚糖质量，并计算木聚糖的得率，结果见表3。

由表3可知，随着蒸煮时间的延长，得率先升高后降低，其中蒸煮300 min后得率最高，所以在后续试验中选蒸煮时间为300 min。

2.3.4 醇沉体积对木聚糖得率的影响

称取2.5 g丢糟粉末4份，加水蒸煮，碱提中和后分别用1倍、2倍、3倍、4倍体积分数95%的乙醇沉淀，测定木聚糖质量，并计算木聚糖的得率，结果见表4。

由表4可知，木聚糖得率随着醇沉体积的增大而增大，可是在高于3倍以后醇沉体积再增加对得率的提高不大，差别不明显，再者从节约和工作量上考虑，选择醇沉体积为木聚糖溶液3倍。

2.3.5 醇沉时间对木聚糖得率的影响

称取2.5 g丢糟粉末4份，分别加入3倍体积的水，在100℃下蒸煮60 min下提取，在碱质量分数20%条件下，温度90℃加热提取，选固液比为1∶20（g∶mL），碱提时间1 h，醇沉pH=5下，醇沉体积3倍，不同醇沉时间提取干燥后测定木聚糖质量，并计算木聚糖的得率，结果见表5。

由表5可知，醇沉时间越长，木聚糖得率越高，可是在60 min之后木聚糖提取率变化不大，考虑试验时间和工作量的问题，选择醇沉时间为60 min。

2.4 最佳碱处理工艺的确定

优化碱提取条件既可以除去纤维素等杂质，提高半纤维素的溶出，又能够减少碱溶液对多聚糖的水解。在碱处理之后，进行沉淀处理使溶解在NaOH溶液中的半纤维素分离出来。沉淀分两步进行：中性条件下沉淀出半纤维素A，有机溶剂作沉淀剂时沉淀出半纤维素B，适合的pH值可以提高中性沉淀的效率，有效的沉淀剂及其用量可提高半纤维素B的沉淀效率。

2.5 正交试验结果

选取碱质量分数、原料与碱溶液固液比、碱处理温度和碱处理时间作为考查因素，参考单因素试验结果确定试验水平，进行4因素3水平正交试验来进一步优化碱处理条件，正交试验因素与水平见表6，试验结果与分析见表7。

由表7可知，影响木聚糖得率因素顺序为C＞B＞A＞D，即碱质量分数＞固液比＞处理时间＞处理温度。最佳试验组合为A3B2C2D2，即处理时间300 min，固液比1∶20（g∶mL），碱质量分数15%，处理温度90℃。该组合不在正交试验之列，通过试验验证该最佳条件下木聚糖得率为29.9%。

3 结论

提取木聚糖提取的最佳工艺条件为碱提温度90℃，碱提质量分数15%，碱提固液比1∶20（g∶mL），碱提时间300 min，醇沉pH值为5，醇沉体积3倍，醇沉时间60 min。在此条件下木聚糖得率为29.9%。

[1]李政一.白酒糟综合利用研究[J].北京工商大学学报：自然科学版，2003（1）：10-14.

[2]廖湘萍，易华蓉，王久增，等.利用大曲酒尾、酒糟发酵生产食醋的研究研究[J].中国酿造，2007，26（6）：56-58.

[3]李 俊，杜金华，郭萌萌，等.啤酒原料小麦及其麦芽木聚糖含量与木聚糖酶活的研究[J].酿酒，2010，37（3）：56-60.

[4]苏东民，刘 林，李 雪，等.不同预处理方法对小麦麸皮阿拉伯木聚糖提取得率的影响[J].粮食加工，2011，36（4）：37-39.

[5]唐 伟，王立东，张丽萍.超声处理结合蒸煮法对木聚糖提取率的影响[J].农产品加工·学刊，2010，205（4）：13-16.

[6]余能富，吴能良，王 玉，等.从笋壳中提取木聚糖研究[J].中国食品添加剂，2012（6）：107-110．

[7]景文祥，杨国恩，韩莹莉，等.甘蔗渣中木聚糖的提取研究[J].中国食品添加剂，2013（2）：88-93.

[8]王 娟，王 菲，高 娜，等.黑曲霉固体发酵产木聚糖酶的研究-以玉米芯为原料进行的优化[J].农业与技术，2012，32（8）：8-9.

[9]滕 超，范园园，张 鹏，等.棉杆木聚糖碱法提取及酶解制备低聚木糖研究[J].中国食品添加剂，2013（3）：59-66.

[10]OZLEM A,KADER E,SEYDA B.Production of xylooligosaccharides by controlled acid hydrolysis of lignocellulosic materials[J].Carbohyd Res,2009,344(2):660-666.

[11]OTIENOD O,DARGAHIN,THOMSEN K D,et al.The potentialfor oligosaccharide production from the hemicellulose fraetion of biomasses through pretreatment processes:xylooligosaccharides(XOS),arabinooligosaceharides(AOS),and mannooligosaccharides(MOS)[J].Carbohyd Res,2012,360(1):84-92.

[12]沈 诚，李 戎，胡婷丽，等.木聚糖酶活力的二硝基水杨酸（DNS）测定法[J].印染，2011（2）：35-39.

[13]郝涤非.木聚糖酶活性测定的实践与研究[J].中国酿造，2009，28（11）：149-152.

[14]李 俊，杜金华，郭萌萌.啤酒小麦木聚糖酶酶学性质的研究[J].酿酒，2010，37（4）：149-152.

[15]SONIR,NAZIRA,CHADHA BS.Optimization ofcellulose production by a versatile Aspergillus fumigatus Fresenius strain(AMA)capable of efficientdeinking and enzymatic hydrolysis ofsolka floe and bagasse[J]. Ind Crop Prod,2010,31(2):277-283.

Optimization of xylan extraction technology in distiller′s grain

ZHANG Shuyan

(Chengdu IndustrialVocationalTechnical College,Chengdu 610051,China)

Extraction process and quality ofxylan from the distiller’s grain was studied.After cleaning,drying,smashing,high temperature and high pressure treatment,alkalitreatment,neutralization,precipitation,and purification in distiller’s grain of liquor,the xylan was extracted and the extraction conditions were optimized by single factor experiments and orthogonalexperiments.The traditionaldetection method was improved,and the detection results by new method were more accurate.The xylan had good stability,delicate brightand clean,and its purity reached 95%.The results showed thatthe optimalxylan extraction conditions were alkaline extraction temperature 90℃,alkaline extraction concentration 15%,solid to liquid ratio 1∶20(g∶ml),alkaliextraction time 300 min,pH 5,alcoholprecipitation volume 3 times,alcoholprecipitation time 60 min.In such conditions,the xylan yield was 29.9%.The extraction process was reasonable,which provided a feasible method to improve the efficiency and value ofthe distiller's grain.

distiller′s grain;xylan;extraction;technology

Q81

A

0254-5071（2015）02-0100-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2015.02.023

2014-12-30

酿酒生物技术及应用四川省重点实验室开放基金项目（NJ2013-10）

张蜀艳（1974-），女，高级工程师，硕士，研究方向为生物制药。