一種提取和利用馬鈴薯渣中有效成分的方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于馬鈴薯渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分別降解淀粉和纖維素生成還原糖的方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]中國是全球第一馬鈴薯生產(chǎn)國，其中約16%用于淀粉加工，馬鈴薯淀粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動了馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地為充分利用本地的資源優(yōu)勢，全國各地興建了各種規(guī)格的馬鈴薯淀粉廠，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但同時也產(chǎn)生了大量廢液和廢渣。馬鈴薯淀粉加工季節(jié)較集中，薯渣的產(chǎn)生也相對集中，大量的署渣堆積，不僅占用場地，而且不易儲存運(yùn)輸。署渣自帶菌多達(dá)15類33種，其中28種細(xì)菌、4種霉菌和一種酵母菌，腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
[0003]薯渣的化學(xué)成分主要有:淀粉、果膠、纖維素/半纖維素、蛋白質(zhì)/游離氨基酸、寡肽、多肽和灰分，其中有效成分約占93%。署渣的成分與含量在不同的資料中稍有不同，但均有一個共同結(jié)論，即仍然殘余大量的淀粉、纖維素及半纖維素，且都是可利用的成分，具有一定的開發(fā)和利用價值。而且，發(fā)展馬鈴薯廢渣有效利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯淀粉加工廢棄物的快速、批量轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化推廣，符合《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》中提出的“發(fā)展廢棄物等資源化利用技術(shù)”的要求，有利于解決馬鈴薯淀粉加工廢渣處理的難題，降低馬鈴薯淀粉生產(chǎn)成本，促進(jìn)馬鈴薯加工業(yè)的健康發(fā)展。
[0004]現(xiàn)階段專利中所見的對馬鈴薯渣進(jìn)行加工利用的途徑主要包括直接作為動物飼料、作為底物發(fā)酵轉(zhuǎn)化利用、提取膳食纖維等幾個方面。如2010年11月10日公開的公開號為CN101878855A的“一種馬鈴薯渣酶解制備飼料組分的方法”專利，公開的方法是:以馬鈴薯渣為原料，經(jīng)加溫、用α -淀粉酶進(jìn)行酶解至DE值5-16，調(diào)ρΗ3滅酶，均質(zhì)機(jī)均質(zhì)，制得馬鈴薯渣水解物，或根據(jù)需要干燥成粉狀物，用作飼料組分；2010年12月15日公開的公開號為CN101912108A的“利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法”專利，公開的方法是:首先通過前處理使馬鈴薯微小薯塊被研磨破碎，使被包裹的淀粉顆粒盡可能得到釋放，通過生物酶法和離心分離去除其中的蛋白質(zhì)和淀粉，再通過酸法水解原果膠和多糖，再經(jīng)分離后得到一種功能性優(yōu)良、食用級膳食纖維；2014年4月30日公開的公開號為CN103749954A的“一種制備微晶纖維素的方法”專利，公開的方法是:以濕馬鈴薯渣為原料，首先進(jìn)行超微粉碎預(yù)處理，利用淀粉酶和纖維素酶進(jìn)行復(fù)合處理后，對酶解產(chǎn)物進(jìn)行分離，分離得到的上清液作為飼料組分，再對分離得到的殘渣依次進(jìn)行脫半纖維素處理和脫木質(zhì)素處理，隨后用酸處理降解纖維素、除去殘余淀粉，干燥后制得微晶纖維素產(chǎn)品。
[0005]以上幾種應(yīng)用途徑雖然對馬鈴薯渣進(jìn)行了一定的利用，但仍有很大的浪費(fèi)，不是馬鈴薯渣的理想、合理的出路，因此，如何盡快找出充分、合理利用好馬鈴薯渣的有效途徑對馬鈴薯淀粉行業(yè)的發(fā)展仍舊至關(guān)重要。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的是針對現(xiàn)有處理馬鈴薯渣轉(zhuǎn)化為還原糖技術(shù)的不足之處，提供一種預(yù)分離淀粉和纖維素，然后分別對淀粉進(jìn)行酶解和對纖維素進(jìn)行固體酸水解以制備還原糖的方法。本發(fā)明的實(shí)施所需設(shè)備少，操作工藝簡單，條件溫和，環(huán)境友好，能耗低，成本低，副產(chǎn)物少，還原糖產(chǎn)率高，可從很大程度上解決馬鈴薯渣出路問題，將是馬鈴薯渣開發(fā)利用的最佳方案之一。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008](I)將馬鈴薯渣原料粉碎至60?100目，在50?60°C下干燥5?1h ;
[0009](2)取步驟(I)中的薯渣5_20g，在攪拌條件下水洗1-5次；
[0010](3)將步驟(2)的薯渣在90°C水浴下水煮I?10h，離心收集薯渣，在50?60°C
下干燥至恒重；
[0011](4)取步驟⑶的干渣I?20g加入燒杯中，向燒杯中加入0.05%?2%中溫α-淀粉酶、0.05%?I %普魯蘭酶、0.1?Ig苯甲酸鈉、PH= 5.6緩沖溶液50?200ml，在50?60°C條件下攪拌反應(yīng)，分別在t = Ih?30h取上層液，用分光光度法計算還原糖的產(chǎn)率；
[0012](5)將步驟(4)反應(yīng)完的燒杯冷卻至室溫，進(jìn)行抽濾，濾渣在50?60°C下干燥；
[0013](6)將離子液體加入到圓底燒瓶中，取薯渣與離子液體的質(zhì)量比為Ikg: 50?200kg，油浴加熱至離子液體變?yōu)槌吻逡后w；
[0014](7)向步驟(6)中加入實(shí)驗(yàn)室自制殼聚糖基固體催化劑，催化劑與薯渣的質(zhì)量比為Ikg:1?40kg，油浴加熱至混合溶液均一；
[0015](8)將步驟(5)干燥后的薯渣在磁力攪拌下加入到步驟(7)的混合液中，在常壓下于120?150°C磁力攪拌反應(yīng)I?30h，至薯渣充分溶解、轉(zhuǎn)化，停止加熱；
[0016](9)將步驟⑶反應(yīng)完的燒瓶冷卻至室溫，進(jìn)行抽濾，濾渣烘干后直接回用；
[0017](10)在步驟(9)抽濾后的混合液中，加入不能溶解水溶性還原糖的低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑作為反溶劑，將得到的混合物在8000?12000r/min下離心5?lOmin，干燥、過濾，得到還原糖固體、未轉(zhuǎn)化的纖維素和含離子液體的混合液；
[0018](11)將步驟(10)得到的固體混合物用去離子水溶解，得到還原糖水溶液和未轉(zhuǎn)化的纖維素固體，用分光光度法計算還原糖的產(chǎn)率。
[0019]本發(fā)明所述的馬鈴薯渣原料為甘肅某淀粉加工廠制備淀粉剩余的馬鈴薯渣。
[0020]本發(fā)明所述的離子液體為對纖維素和半纖維素有較好溶解能力的離子液體1，3- 二烷基咪唑或烷基吡啶鹽，其取代基鏈長為(；-(:4的烷基鏈或烯丙基鏈，鹽的陰離子為氯、溴或四氟硼酸根，具體為:1-丁基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑溴、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴、1-烯丙基-3-甲基四氟硼酸鹽。
[0021]本發(fā)明所述的催化劑為實(shí)驗(yàn)室自制殼聚糖基催化劑，其類型為固載鐵離子型磺化交聯(lián)殼聚糖催化劑。
[0022]本發(fā)明產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0023]1.可分別對薯渣中的淀粉和纖維素加以利用，并得到高濃度的還原糖；
[0024]2.酶解的還原糖產(chǎn)率大于60%，固體酸水解的還原糖產(chǎn)率大于45% ;
[0025]3.水解后離子液體回收率大于85%。
[0026]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1.與已報導(dǎo)的馬鈴薯渣綜合利用方法相比，本發(fā)明方法新穎，發(fā)展空間大；
[0028]2.本發(fā)明對反應(yīng)溫度溫和，對pH無特殊要求，后續(xù)處理簡便，能耗小，成本低；
[0029]3.水解所使用的催化劑可以循環(huán)利用以及再生，對糖的產(chǎn)量幾乎沒有影響，符合清潔生產(chǎn)的要求。
[0030]總之，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有諸多優(yōu)點(diǎn):發(fā)法新穎，工藝簡單、不需預(yù)處理、反應(yīng)快、對反應(yīng)器的抗腐蝕性要求低，催化劑可直接利用抽濾將其從產(chǎn)物中分離回收，可以重復(fù)使用，酶的使用量低，為馬鈴薯渣的充分利用開辟了新的途徑，在以馬鈴薯渣還原糖為原料獲取生物能源和生物基化學(xué)品方面具有巨大的應(yīng)用前景。
四、【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明通過以下實(shí)施例進(jìn)一步詳述，但本實(shí)施例所述的技術(shù)內(nèi)容是說明性的，而不是限定性的，不應(yīng)依此來局限本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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