Animal Science AbroadDec. 2000 Vol.27 No. 6功能性添加劑木寡糖的制備研究石波'， 李里特2(1.中國農業(yè)科學院飼料研究所,北京100081; 2.中國農業(yè)大學,北京100094)摘要:提供1種以玉米芯為原料,采用高溫蒸煮溶出玉米芯木聚糖,再利用內切型木聚糖酶酶解制備木寡糖的方法。所得終產物為以木二糖為主的木寡糖,總糖得率達到17%(按含36%木聚糖玉米芯計),可作為功能性飼料添加劑使用。關鍵詞:功能性飼料添加劑;木寡糖;玉米芯;制備中圖分類號:S816. 79.文獻標識碼:A文獻編號:1002-6746(2000)-06-0014-04隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展,使得集約化養(yǎng)1實驗材料殖的程度越來越高。在提高動物出欄率的同時,也1.1 實驗原料 玉米芯粉 60目,北京昌平中帶來了一些負影響，即一旦爆發(fā)疾病,很難控制。國農科院南口基地。為了防止疾病的傳播,絕大多數養(yǎng)殖者采用在飼β-木聚糖酶中國科學院微生物所提供。料中大量添加抗生素的方式。長期使用抗生素,一1.2化學試劑KI.NazS2O3 ●5H2O、濃H2SO、、方面使動物對其產生抗藥性,另一方面也造成了抗四水酒石酸鉀鈉、NaOH、NazHPO.、生素的濫用,給人類帶來--定的危害。目前，國內外CuSO,●5H2O、無水硫酸鈉、KIO3、可溶性淀粉、許多研究者都在致力于開發(fā)和研制新型、安全、高效NaCl、正丁醇.吡啶、二苯胺、丙酮、苯胺、磷酸均的功能性添加劑來替代和部分替代抗生素。為市售分析純。功能性低聚糖是近幾年開發(fā)研制出的新型、K2Cr2O,基準物:含量99. 95% ~100.05%。安全添加劑。木寡糖是功能性低聚糖家族中的重1.3實驗儀器和設備 蒸煮罐:150 ml,不銹鋼，要成員。除具有一般功能性低聚糖的功效,如①增自制;pH計:Mettler Toledo 320; 酶解反應器:殖腸道內雙歧桿菌活性和菌數;②防止下痢和腹250 ml,玻璃,北京玻璃儀器廠;紫外可見光分光瀉;③提高肌體免疫能力;④促生長等外,在酸性光度計,HP,美國;烘箱:上海實驗儀器總廠。條件下(pH2.5)也不分解,幾乎100%到達腸道，2實驗方法與其它功能性低聚糖相比,木寡糖對雙歧桿菌的2.1高溫蒸煮準確稱取3g(精確到0.01g)60增殖能力更強(陳瑞娟,1993)。另外,木寡糖具有目玉米芯粉，加入到有效容積為150ml高壓釜極好的耐熱性,可耐180C左右的高溫,完全適合中,按一定固液比加入自來水,加蓋密封后在設定飼料加工的要求。我國是一個農業(yè)大國,每年都有大量的下腳溫度下進行蒸煮。蒸煮結束后,在流動水浴中冷卻料玉米芯生成.除很少一部分得以利用外,絕大部到室溫后取出,抽濾,測定濾液成份。分都被白白燃燒掉了。這不僅使得有效資源沒有2.2 木聚糖酶酶解反應 在酶解反應器中加入得到充分的利用,而且還對環(huán)境造成了-定的污一定量的木聚糖酶和高溫蒸煮液,用5N HCL溶染.因此進行利用玉米芯制備木寡糖的研究,意義液和5N NaOH溶液控制反應pH值在4.6~4.8,50C下攪拌反應,定時取樣,待反應到一定時間重大。本試驗以玉米芯為原料,通過高溫蒸煮的方后,終止反應。中國煤化工接還原糖按Somo-法,對玉米芯中木聚糖的溶出規(guī)律進行了研究,并采用內切型木聚糖酶對所溶出的木聚糖進行酶gyYHCNMHG總還原糖按改進的Somogyi法測定;木聚糖酶酶活測定參照陳紅歌解,制備木寡糖。等(1999年)的方法;木寡糖成分測定采用TLC收稿日期:200009-26法(朱靜等,1999):展開劑:正丁醇:吡啶:蒸餾國外畜牧科技第27 卷第6期2000 年12月●15●水=6: 4: 3顯色劑;2%二苯胺丙酮溶液: 2%糖水解時主鏈斷裂的程度,即木聚糖的聚合度,因苯胺丙酮溶液: 85%磷酸=5: 5 ; 1,80C顯色此可以說明蒸煮過程中玉米芯木聚糖降解下來的10 min。糖主要是聚合度較低的木聚糖?？傔€原糖TRS值3結果與分析隨著蒸煮時間的增加而增加,當蒸煮溫度為3.1蒸煮時間對 玉米芯木聚糖及其相關成分的170C時,玉米芯木聚糖的溶出率為47. 199%(以影響圖 1-(A、B.C)所示為浸泡時間0hr、固液玉米芯含木聚糖計)。當蒸煮時間由30 min增到比1 : 10、蒸煮溫度分別是150C、160C和170C120min時木質素OD值亦呈上升趨勢。OD值表，時,蒸煮時間對玉米芯木聚糖及木質素溶解特性示的是木質素分解量的大小，是衡量玉米芯水解的影響。由圖1-(A. B、C)可以看出,隨著蒸煮時過程副反應程度的指標。OD值的增加表明木質間的增加,玉米芯木聚糖的溶出率呈上升趨勢,但素的溶解性和降解量增大。增加蒸煮時間,糖液的木質素OD值(UVλ280nm處的吸光值)上升的幅pH值呈下降趨勢,表明在蒸煮過程中玉米芯木度不大,其值在1~5之間。DP值表示的是木聚聚糖和木質素產生一些酸性物質,使得木聚糖降解成可溶性低聚合度的木聚糖,同時復合細胞間層的木質素部分降解。圖1-(A、B.C)結果表明，5在一定蒸煮溫度下,增加蒸煮時間可提高玉米芯10木聚糖的溶出率。_- ◆半纖維索洛3.2 蒸煮溫度對玉米芯木聚糖及其相關成分的蕭出事%影響為避免蒸煮溫度過高造成玉米芯木聚糖發(fā)30min 60min 90min 120min燕點時間生劇烈分解,本實驗選擇了三個蒸煮溫度150C、160C和170C ,在浸泡時間0h、固液比1 : 10、蒸圖1-A蒸煮時間對玉米相關成分的影響煮時間120min條件下考察了蒸煮溫度對玉米芯(蒸煮溫度過150C ,浸泡時間0h)木聚糖和木質素溶出規(guī)律的影響,結果如圖2所. 必5示。莘4+DRS5 30-←pHA__-*- DP40一DRS mg/Sml一TRS mg/5ml .*- Lignin 0D一-- DP- +半纖維索溶- 黃Lignin OD出率%+半纖維求溶出宰%蒸煮時間145 150 155 160 165 170 17蒸煮溫度(度)圖1-B蒸煮時間對玉米相關成分的影響(蒸煮溫度過160C ,浸泡時間0h)圖2蒸煮溫度對玉米芯木聚糖及其相關成分的影響(浸泡時間0h, 蒸煮時間120min)50 |由圖2可知,當蒸煮溫度由150C上升為170C時，玉米芯木聚糖的溶出率由16. 823%增30 t心TRS加到47.199%,OD值由0.201變?yōu)?.658,說明20. Lignin OD增加蒸煮溫度有利于玉米芯木聚糖的溶出,但同. 半纖維索洛時也中國煤化工加了副反應的發(fā)生程度YH;CN MH GJ,pH值由4.14降為3. 86。3.3浸泡時間對玉米芯木聚糖及其相關成分的圖1-C蒸煮時間對玉米相關 成分的影響(蒸煮溫度過170C ,漫泡時間0h)影響在蒸煮溫度170C、蒸煮時間120min和●16●Animal Sciencee Abroad Dec. 2000 Vol. 27 No. 6固液比1 : 10的條件下,選擇不同的浸泡時間,考存在一個最佳的固液比,其原因推測可能與玉米察各浸泡時間對玉米芯木聚糖及木質素溶出效果芯半纖維素水解動力學有關。的影響關系。圖3為浸泡時間與玉米芯相關成分變化指標關系圖。605o0|+pH40-B- DRS mg/sml030一- TRS m5/Sml0-- 0 DRS ng/5ml-*DP0t- TRS mg/5ml區(qū)2(30 -0”-*-Lignin OD10一出4%”-中纖維術溶出率%1:101:201:30因液I比(w/w)0hr4hr 6hr12hr侵旭時間圖4固液比對玉米芯木聚糖 及其相關成分的影響(蒸煮溫度160C ,浸泡時間0h,蒸煮時間120min)圖3浸泡時間對玉米芯木聚糖及相關成分的影響(蒸煮溫度170C ,蒸煮時間120min)3.5 蒸煮液pH值與顏色之間的關系影響 在從圖3可見,當浸泡時間由0h增為12h時，實驗過程中可以觀察到玉米芯蒸煮液與其pH值玉米芯木聚糖的溶出率從47.199%增為之間存在著一定的關系。圖5所示為蒸煮液與pH61.758%,但當浸泡時間為6h時,木取糖的溶出值關系。率已達到61. 492%。Nicholls(1970)研 究結果表圓5min0 10min .明,起始物料含水量的不同會影響到達蒸煮最高■20min溫度的速度。由圖3可以看出6h以后,隨著浸泡口30min時間的增加,木聚糖的溶出率變化很小,表明玉米芯木聚糖水解速率增加較小，原料玉米芯的吸水量基本保持平衡,隨著浸泡時間的增加,原料含水量對木聚糖水解速率影響不大。另外OD值由0.160度170度658遞增為1.194表明隨著浸泡時間的增加,木圖5浸泡時間 0h,固液比1: 10質素的溶出量亦有所增大。圖3結果表明170C←X;條件下,當浸泡時間達12h時,玉米芯木聚糖和←x木質素兩者的溶出量皆為最高,說明原料起始含水量對其溶解性影響較大。其原因可能是原料起始含水量與熱量傳遞性關系很大(陳洪章,1999)，還可能與木質素軟化和半纖維素水解動力學有關圖6木聚糖酶酶解蒸煮液所得產 品TLC結果(Delong等,1981)。從圖5可知,pH值越低,蒸煮所得糖液的顏3.4固液比對玉米芯木聚糖及其相關成分的影色越深,這說明物料玉米芯中的發(fā)色團與pH值向圖4是蒸煮溫度160C、浸泡時間0 h、蒸煮有關。發(fā)色團的產生主要由木質素引起(陳洪章，時間120min條件下不同固液比與玉米芯相關成1999)。圖5結果進-一步證明了玉米芯高溫蒸煮過分的關系。程中國煤化工且木質素也發(fā)生-由圖4可得當固液比為1 : 20時玉米芯木聚定THCNMHG糖溶出率最高,為56. 805% ,而當固液比為1 : 303.6”木聚糖酶酶解產物分析圖6為木聚糖酶時玉米芯木聚糖溶出率降為49. 236%。因此玉米酶解蒸煮液(蒸煮溫度170C ,浸泡時間0 h,蒸煮芯高溫蒸煮時并不是加水量越多效果越好,而是時間120 min,固液比1 : 10)所得產物的TLC測國外畜牧科技第27 卷第6期2000 年12月●17●定結果。本實驗提供了所需的木聚糖酶液。在此一并表示感謝!由圖6可看出本實驗最終可得到以木二糖為參考文獻主的木寡糖產品。產品總糖得率達到17%(按含1陳紅歌,等. 微生物學報1999, 39(4);89~93.36%木聚糖玉米芯計)。2陳洪章. 纖維素科學與技術,1999,7(2):60~67.4結論以玉米芯為原料采用高溫蒸煮和內切型木聚3陳瑞娟. 食品與發(fā)酵工業(yè)1993,(2);82~90.4日下部功. 農化,1969,43(3):145~153.糖酶聯合的方法制得了以木二糖為主的木寡糖產5朱靜,等.生物工程學報,199,15(1);75~78.品,總糖得率為17%(按含36%木聚糖玉米芯6 Delong E A,et al. Can Pat. 1981.計)。7 M Somogyi,J Biolchem,1945,61.160.致謝:本研究是在導師李里特教授的悉心指導下完Nicolls G A. Wood Sci Technol,1970,7(2) :60~67.成的。中科院微生物所的嚴自正研究員和梁改芹老師為Study on the Preparation of Functional Additive XylooligosacchridesShi Boet al .(Feed Research Institute of Chinese Academy of Agriculture Sciences ,Beijing 100081)Abstract: This paper discusses a method for preparing functional additive -xylooligosacchrides from corncob. Themethod includes two main procedures. First is the extraction of the dissolvable corncob xylan. Second is the xylanase re-action with the xylan. Xylobiose is the main products in the xylooligosacchrides and can be used as a functional feed addi-ive.Key words : Functional feed additive; Xylooligosacchrides ; Corncob; Preparation北京菲迪飼料科技有限公司，蒜迪飼料本公司是注冊于北京市海淀區(qū)高新技術產高為適應本公司業(yè)務迅速發(fā)展的需要,特業(yè)開發(fā)區(qū)的高科技飼料企業(yè)。產品為本公司薪在全國范圍內長期高薪誠聘;科技專家與中國農業(yè)大學動物營養(yǎng)學教授經誠!●區(qū)域經理業(yè)務代表;多年研究，精心設計出的適合于中國養(yǎng)殖特聘●飼料廠管理/技術人員;點的畜禽、水產系列預混料及濃縮料?！窦夹g服務代表。要求: 1.畜牧、獸醫(yī)、動物營養(yǎng)、飼料加工、水產及相關專業(yè)、大專以上學歷;2.兩年以上專業(yè)工作經驗或多年從事畜牧、水產工作背景;3.貴任感強、吃苦耐勞.能長期出差。有意者請將簡歷.畢業(yè)證、身份證復印件及近照寄到公司人事部。提暌颼想密悶愿顯 英雄本色中國煤化工地址:北京市海淀區(qū)上地信息產業(yè)基地信息路19號商YHCNMHG電話:(010)82890018 82890510 82890511傳真:(010)82890510郵編: 100085聯系人:閻小姐爭做民族飼料工業(yè)先鋒