白酒丢糟中功能性低聚木糖的提取研究

 赵兴秀，何义国，赵长青*，张静，邹伟，方春玉

 四川理工学院（自贡643000）

摘要采用热水浸提法提取白酒丢糟中的低聚木糖，利用单因素试验和正交试验确定了最优提取工艺条件为：温度-100 0C、料液比1：20 (g/m L)、提取时间120 min;乙醇萃取试验表明95%乙醇效果最好，提取率达91.57%；质谱结果表明低聚木糖中主要含木五糖、木七糖和木三糖。

关键词  白酒丢糟；低聚木糖；正交试验：质谱

  低聚木糖是由2～7个木糖分子以声-1，4糖苷键连接而成的聚合物的总称，甜度比蔗糖和葡萄糖均低，与麦芽糖差不多，约为蔗糖的40%。低聚木糖对pH及热的稳定性较好，即使在酸性条件( pH 2.5)下加热也基本不分解，在肠道内残存率高，是“性能最稳定、增殖双歧杆菌效价比最高”的益菌因子，被称为“超强双歧因子”。因此，低聚木糖作为功能性食

品添加剂广泛应用在食品工业中，不仅在国外备受青睐，也是国内近年来的研究热点之一。当前，低聚木糖主要从玉米芯、花生壳、甘蔗渣和稻壳等纤维性原料中提取，主要方法是采用微波和高压消解等削弱木聚糖与其他成分的结合力，然后经水解后制得。我国是一个酿酒大国，每年因生产白酒而产生的丢糟就达到数千万t，这些丢糟中含有大量的低聚木糖，可目前我国的丢糟基本都是作为燃料或低营养的饲料使用，未能充分发挥其功能价值。

 试验以白酒丢糟为原料，通过单因素及正交试验研究白酒丢糟中功能性低聚木糖的提取工艺，并通过质谱检测，得出所提取低聚木糖为木五糖、木七糖和木三糖，为白酒丢糟的价值再利用提供了新的方法和依据。

1试验材料

1.1材料

 白酒丢糟取自泸州老窖酒厂。

1.2试剂

 DNS试剂：酒石酸钾钠91 g溶于250 m L蒸馏水中，于40 0C水浴，再依励Ⅱ3,5-二石肖基水杨酸0.15 g、Na OH 10.5 g、苯酚2.5 g，搅拌至溶，冷却后转入500m L容量瓶中，用蒸馏水定容。

  Sevage试剂：氯仿与正丁醇按5:1比例混合，于干燥暗处放置，待用。

 中性醋酸铅溶液（澄清剂）：取50 g中性醋酸铅于100 ℃沸水浴中，缓慢加入250 m L去离子水，搅拌2h，静置，吸取饱和上清液放置备用。

2试验方法

2.1提取流程

2.2标准曲线绘制

 配制1mg/m L的D-木糖标准液，再用标准液配制成0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8和0.9 mg/m L的D-木糖梯度液，向各梯度液中加入2.0m L DNS试剂，摇匀，全部置于100℃沸水浴中保持5 min，测各内标液OD520值，每组设3个重复，利用Excel绘制标准曲线。

2.3粗品中糖含量的测定

 将干燥的低聚木糖粗品均配制成0.7 mg/m L的溶液，测样品液的OD520值，利用标准曲线得出样品中低聚木糖的含量。

2.4各单因素对低聚木糖提取率的影响

  分别设定不同的浸提时间、提取温度、料液比、乙醇体积分数和pH，测定不同提取条件下低聚木糖含量。其中提取时间设为30，60，90，120，150，180和210 nun，提取温度设为60℃，70℃，80℃，90℃和100℃，料液比设为1：5，1：10，1：15，1：20和1：25( g/m L)，乙醇体积分数设为55%，65%，75%, 85%, 95%和100%, pH为3,4,5,6,7,8,9，10和11。

2.5正交试验测定不同条件对低聚木糖提取率的影响

  根据单因素试验的结果，选取其中时间、温度和料液比3个因素进行L9(34)正交试验，测定不同正交水平对低聚木糖提取率的影响。

2.6验正正交试验

  按照正交试验的最佳条件，测定低聚木糖的提取率。

2.7质谱检测

  对处理后的低聚木糖提取液进行液质联用检测，分析低聚木糖的种类。

2.7.1  HPLC条件

 色谱柱：LBondapack NH2，孔径：12.5 nm，粒度：10ILm．3.9 mm i.d.×300 mm；柱温：30℃；流动相：乙腈-水（70：30，体积比）溶液；流速：1 m L/min；进样量：10μL。

2.7.2质谱条件

 电喷雾电离( ESI)；正离子模式[M +Na]+；毛细管电压：3.5 kV；脱溶温度：280℃；源温：120℃；离子能量：0.5 e V；倍增器电压：650 V；第一锥孔电压：45 V；第二锥孔电压：5V；氮气流量：3.6L/h。

3结果与讨论

3.1  D-木糖标准曲线

  按DNS法测得D-木糖标准曲线，如图1。回归方程为：Y=0.996 2X-0.003 1，R2=0.999 6，其中X为D-木糖质量浓度( mg/m L)，y为OD520值。

3.2提取时间对低聚木糖提取率的影响

 在初始料液比1：15( g/m L)，温度80℃，自然pH条件下，研究了不同提取时间对低聚木糖提取率的影响，结果如图2所示。

 由图2可知，120 min以前提取率随时间的延长而不断提高，但120 min之后，提取率随时间的增加而趋于平缓。主要因为提取开始时，低聚木糖不断溶出，随着时间的增加，丢糟中低聚木糖含量减少，导致低聚木糖溶出速度减慢，使得提取率变缓。

3.3提取温度对低聚木糖提取率的影响

 在初始料液比1：15( g/m L)，自然pH，提取时间120 min条件下，研究了不同提取温度对提取率的影响。结果如图3所示。

 从图3可以看出，提取率随温度的升高而逐渐增加，可能温度越高浸提液分子运动越快而且提取液的黏度也随温度的升高而减小，在90℃时提取率达7.01%，超过90℃提取率随温度升高的变化趋于平缓。

3.4料液比对低聚木糖提取率的影响

 在温度90℃，自然pH和提取时间120 min条件下，研究了料液比对低聚木糖提取率的影响。结果如图4。

 从图4可知，提取率随料液比的增加而增大，当料液比等于或大于1：25( g/m L)时，提取率增加趋于平缓，因此料液比选取1: 25（g/m L）。

3.5 pH对低聚木糖提取率的影响

 在提取温度90℃，提取时间120 min，料液比1：25( g/m L)条件下，研究了不同pH水溶剂对提取率的影响。结果如图5。

 由图5可知，提取率随水溶剂pH的变化呈现钟罩型曲线，pH在7时，提取率最大，达到6.84%，当pH大于7时，提取率随pH的增加而减少，并且提取液的颜色随pH升高而加深。

3.6乙醇体积分数对低聚木糖提取率的影响

 通过加入等体积不同体积分数的乙醇，探究了不同体积分数乙醇对低聚木糖提取率的影响，结果如图6。

  从图6可知，低聚木糖的提取率随着乙醇体积分数的增加而增加，当乙醇体积分数超过95%时低聚木糖提取率增加趋于平缓，故乙醇体积分数选择95%。而且试验中没现乙醇体积分数太低时不利于从浓缩液中萃取低聚木糖。

3.7正交试验测定不同条件对低聚木糖提取率的影响

  根据单因素试验的结果，将乙醇体积分数设定为95%，pH 7，研究了浸提肘间、温度和料液比三因素在正交水平L9(34)对木聚糖提取率的影响，结果见表1。

 根据极差大小，从表1可以看出这3个因素对低聚木糖提取影响的主次因素为：B>C>A；并且A，B，C各因素指标的R j值均大于空列的Re值( 1.484，1.037和0.539均大于0.290)，说明A，B，C各因素水平效应的差异是存在的。并得出最优提取方案为：B3C3A2，即温度100℃，料液比1：25( g/m L)，时间150 min。

3.8验证正交试验结果

 由试验得出的最优提取组合并没有在正交试验组合中出现，故进行的验证试验，将试验条件设为浸提时间150 min，提取温度100℃，料液比为1: 25( g/m L)，pH 7，乙醇体积分数为95%，通过三次试验发现，在正交组合条件下产品的平均提取率高达8.74%，高于正交试验的最大值8.305%，表明正交试验理论分析得出的最佳水平组合是真正的最优组合。

3.9质谱检测结果

 将通过最佳条件提取得到的最终样品进行了质谱检测，结果如图7。

经过对比和数据分析，图中1、2、3和4号峰依次是木三糖、木五糖、木五糖和木七糖。表明试验提取的低聚木糖主要是木五糖、木三糖和木七糖。

4结论

  从酒糟中提取低聚木糖的最佳工艺条件为：提取温度温度100℃，料液比1：20( g/m L)，提取时间120 min，在此工艺参数下，酒糟中低聚木糖提取率达到了8.74%；醇析试验表明95%乙醇效果最好，提取率达91.57%；质谱检测结果表明低聚木糖中主要含木五糖、木七糖和木三糖。