一種生物法提取小麥秸稈中阿魏酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，屬生物化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]小麥稻桿是成熟小麥莖、葉、穗部分總和，是小麥成熟獲取籽實(shí)后剩余部分，約占作物質(zhì)量50%。我國每年產(chǎn)生小麥秸桿近1.1億噸，除少數(shù)被作為牲畜飼料、農(nóng)家肥和農(nóng)村燃料外，大部分被堆放或直接焚燒后還田，有效工業(yè)利用所占比例極低，浪費(fèi)寶貴資源，且對(duì)環(huán)境也造成極大污染?，F(xiàn)代谷物科學(xué)研究已發(fā)現(xiàn)，小麥秸桿含有多種具有抗腫瘤、抗氧化重要生理活性物質(zhì)，如膳食纖維、阿拉伯木聚糖、對(duì)-香豆酸和阿魏酸；其中，近年來對(duì)阿魏酸的研究已引起國內(nèi)外普遍的關(guān)注。阿魏酸(Ferulic Acid)是有機(jī)酚酸，是桂皮酸的衍生物之一，阿魏酸現(xiàn)在已經(jīng)是國際公認(rèn)的天然抗氧化劑，近幾年在藥理藥效方面的研究發(fā)現(xiàn)了許多阿魏酸及衍生物的藥理作用和生物活性，阿魏酸的防癌作用也得到了極高的認(rèn)知度，不僅將其應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域，還廣泛應(yīng)用在食品、保健品、化妝品等領(lǐng)域；阿魏酸的主要生理功能有抗氧化性、抗菌消炎、降血脂、抗血栓、抗突變、防冠心病和防癌等；阿魏酸除了廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥領(lǐng)域外，一些國家已批準(zhǔn)將將其作為食品添加劑應(yīng)用于食品領(lǐng)域，主要用作制備防腐保鮮劑、食品交聯(lián)劑等。目前阿魏酸的制備方法主要包括從植物材料中提取和生物合成法，其中從植物材料中提取主要包括堿法、酶法、超聲波、微波、超臨界萃取等方法。
[0003]近年來的研究發(fā)現(xiàn)，阿魏酸是小麥秸桿中含量最高的酚酸，在植物細(xì)胞的細(xì)胞壁中它主要通過酯鍵與多糖和木質(zhì)素交聯(lián)，或自身酯化或醚化形成二阿魏酸，提取難度較大，現(xiàn)有提取技術(shù)提取率一般較低，一般不足80%，且提取成本較高，制約著利用小麥秸桿提取阿魏酸的工業(yè)化生產(chǎn)，因此，建立一套效率較高、成本較低、安全可行的小麥秸桿總阿魏酸開發(fā)利用途徑，為小麥秸桿的進(jìn)一步資源化利用提供新的途徑，對(duì)增加小麥種植業(yè)的經(jīng)濟(jì)附加值，充分發(fā)揮我國小麥的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，該工藝提取工藝簡單、易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，有助于解決目前存在的小麥秸桿提取阿魏酸提取率較低、成本較高等問題，由于改善目前市場上阿魏酸仍以化學(xué)合成為主的現(xiàn)狀。
[0005]本發(fā)明上述目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，其特征在于具體包括以下步驟:
(1)小麥稻桿預(yù)處理:將小麥稻桿粉碎，過100目篩，以料液質(zhì)量比1:5?10的量加入蒸餾水，加熱滅酶，得小麥秸桿懸浮液；
(2)堿處理:向小麥秸桿懸浮液中加入總質(zhì)量比3?5%的亞硫酸鈉，攪拌處理2?3h;
(3)超聲波輔助酶解:調(diào)整懸浮液pH6.0?7.0，加入小麥秸桿質(zhì)量的3?5%纖維素酶、2?3%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50?60°C，超聲功率600W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為40?60min ；
(4)離心:酶解結(jié)束后離心，得上清液a和小麥秸桿殘?jiān)?br> (5)生物發(fā)酵劑制備:取8?10份吸附劑、3?5份磷酸二氫鈣、6?8份葡萄糖、10?15份米糠、10?15份玉米粉、3?5份菜籽餅、10?15份小麥稻桿、2?3份里氏木霉、I?2份黑曲霉、1-2份枯草芽孢桿菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調(diào)整為35?40%，25°C?30°C下厭氧發(fā)酵7?1d ;
(6)混料:按質(zhì)量比小麥秸桿殘?jiān)?00份、生物發(fā)酵劑3?5份、纖維素酶0.5?I份、木聚糖酶0.5?I份比例混合均勻，調(diào)整水分至35?40% ；
(7)厭氧發(fā)酵:將混合后的混合物控溫厭氧發(fā)酵2?3d，溫度28?32°C，定期攪拌；
(8)超聲波輔助酶解:發(fā)酵結(jié)束后向發(fā)酵渣中加入3?5倍水，加入發(fā)酵渣質(zhì)量份數(shù)2?3%的木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50?60°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為20?30min ；
(9)離心:酶解結(jié)束后過離心，離心轉(zhuǎn)速3000?5000rpm，分離上清液b和固體殘?jiān)?br> (10)濃縮干燥:合并上清液a、b，濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；
(11)二步醇提:向固體殘?jiān)??5倍無水乙醇，在超聲波輔助作用下醇提20?30min，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；
(12)離心:醇提結(jié)束后離心，離心轉(zhuǎn)速3000?5000rpm，分離得醇提液和固體殘?jiān)?br> (13)醇洗:將上述固體殘?jiān)脽o水乙醇沖洗3?5次，合并醇提液；
(14)純化:將步驟10得到的阿魏酸粗品用步驟13得到的醇提液溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液；
(15)濃縮干燥:將上清液濃縮、真空干燥得到純度較高的阿魏酸。
[0006]上述步驟(5)中所述的吸附劑是沸石、活性炭、膨潤土、蛭石中的一種或幾種。
[0007]本發(fā)明提供一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，產(chǎn)品利用小麥秸桿為原料，通過超聲波輔助酶解和微生物發(fā)酵法聯(lián)合制備阿魏酸，提取率得到極大提高，檢測結(jié)果表明小麥秸桿中阿魏酸的提取率達(dá)到95%以上，可達(dá)到9.17mg/g，顯著高于目前已報(bào)到技術(shù)水平。
[0008]本發(fā)明提供一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，其優(yōu)勢在于:一是采用堿處理+復(fù)合微生物發(fā)酵+超聲波輔助酶解+ 二步醇提相結(jié)合的工藝降解小麥秸桿中的纖維素、木質(zhì)素等，打破阿魏酸酯鍵與多糖和木質(zhì)素的交聯(lián)，提高阿魏酸的提取率；二是通過超聲波輔助酶解及微生物發(fā)酵后的小麥秸桿纖維素、木質(zhì)素降解率達(dá)到67.4%，顯著提升了秸桿的飼用營養(yǎng)價(jià)值；三是工藝生產(chǎn)成本較低，耗能高的干燥環(huán)節(jié)少，無水乙醇可回收利用，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0010]實(shí)施例1:
一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，通過以下步驟制備:
(O小麥秸桿預(yù)處理:將小麥秸桿粉碎，過100目篩，以料液質(zhì)量比1:8的量加入蒸餾水，加熱滅酶，得小麥秸桿懸浮液；
(2)堿處理:向小麥秸桿懸浮液中加入總質(zhì)量比3?5%的亞硫酸鈉，攪拌處理2.5h ;
(3)超聲波輔助酶解:調(diào)整懸浮液pH6.0?7.0，加入小麥秸桿質(zhì)量的4%纖維素酶、2.5%木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50?60°C，超聲功率600W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為50min ;
(4)離心:酶解結(jié)束后離心，得上清液a和小麥秸桿殘?jiān)?br> (5)生物發(fā)酵劑制備:取9份沸石、4份磷酸二氫鈣、7份葡萄糖、12份米糠、12份玉米粉、4份菜籽餅、12份小麥秸桿、2.5份里氏木霉、1.5份黑曲霉、1.5份枯草芽孢桿菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調(diào)整為35?40%，25°C?30°C下厭氧發(fā)酵8d ;
(6)混料:按質(zhì)量比小麥秸桿殘?jiān)?00份、生物發(fā)酵劑4份、纖維素酶0.8份、木聚糖酶
0.8份比例混合均勻，調(diào)整水分至35?40% ；
(7)厭氧發(fā)酵:將混合后的混合物控溫厭氧發(fā)酵2.5d，溫度28?32°C，定期攪拌；
(8)超聲波輔助酶解:發(fā)酵結(jié)束后向發(fā)酵渣中加入4倍水，加入發(fā)酵渣質(zhì)量份數(shù)2.5%的木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50?60°C，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為25min ；
(9)離心:酶解結(jié)束后過離心，離心轉(zhuǎn)速3000?5000rpm，分離上清液b和固體殘?jiān)?br> (10)濃縮干燥:合并上清液a、b，濃縮、真空干燥得到阿魏酸粗品；
(11)二步醇提:向固體殘?jiān)?倍無水乙醇，在超聲波輔助作用下醇提25min，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌；
(12)離心:醇提結(jié)束后離心，離心轉(zhuǎn)速3000?5000rpm，分離得醇提液和固體殘?jiān)?br> (13)醇洗:將上述固體殘?jiān)脽o水乙醇沖洗4次，合并醇提液；
(14)純化:將步驟10得到的阿魏酸粗品用步驟13得到的醇提液溶解，離心除去沉淀，得到透明的淡黃色上清液；
(15)濃縮干燥:將上清液濃縮、真空干燥得到純度較高的阿魏酸。
[0011]實(shí)施例2:
一種生物法提取小麥秸桿中阿魏酸的方法，通過以下步驟制備:
(1)小麥秸桿預(yù)處理:將小麥秸桿粉碎，過100目篩，以料液質(zhì)量比1:10的量加入蒸餾