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1、(10)申请公布号 CN 102965408 A (43)申请公布日 2013.03.13 CN 102965408 A *CN102965408A* (21)申请号 201210368057.8 (22)申请日 2012.09.28 C12P 19/14(2006.01) A23K 1/14(2006.01) A23K 1/16(2006.01) A01N 61/00(2006.01) A01P 21/00(2006.01) (71)申请人 中国农业科学院饲料研究所 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街 12 号 申请人 河北科纳生物科技有限公司 (72)发明人 石波 李金启 彭晴 。
2、梁平 刘沙沙 董向艳 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 关畅 (54) 发明名称 一种甘薯复合功能寡糖及其制备方法与应用 (57) 摘要 本发明公开了一种甘薯复合功能寡糖及其制 备方法。该方法包括如下步骤 ：（1） 经破碎后的甘 薯渣与水混合后进行剪切乳化， 然后经过滤得到 甘薯渣粉 ；（2） 向所述甘薯渣粉中加入水得到甘 薯渣浆液， 向所述浆液中加入内切型纤维素酶、 木 聚糖酶和果胶裂解酶进行酶解反应 ； 过滤所述酶 解反应的生成液， 得滤液即得。 本发明采用高剪切 乳化处理对甘薯渣的物理结构具有较大的破坏作 用， 得到的甘薯渣粉的颗粒最小， 因而使底。
3、物甘薯 渣粉暴露出了更多的酶结合位点， 同时在酶水解 反应时也可以增加底物与酶的接触面积和接触几 率， 从而有利于酶解反应的进行。 本发明的甘薯复 合功能寡糖可用于制备白羽肉鸡饲料， 以及制备 提高大豆中大豆抗毒素含量的植物诱导剂。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种甘薯复合功能寡糖的制备方法， 包括如下步骤 ： （1） 经破碎后的甘薯渣与水混合后进行剪切乳化， 然后经过滤得到甘薯渣粉 ； （2） 向所述甘薯渣粉中加入水。
4、得到甘薯渣浆液， 向所述浆液中加入内切型纤维素酶、 木 聚糖酶和果胶裂解酶进行酶解反应 ； 过滤所述酶解反应的生成液， 得滤液即为所述甘薯复 合功能寡糖。 2. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） 中， 所述甘薯渣与水的质量 份数比为 1 ：（4001000） ； 所述剪切乳化的转速为 8000rpm12000rpm， 所述剪切乳化的次数 为 35， 每次剪切乳化的时间为 515min。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 所述甘薯浆液的质 量百分含量为 0.52%。 4. 根据权利要求 1-3 中任一项所述的制备。
5、方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 所述酶解反 应的温度为 35 55， 时间为 3h6h ； 所述酶解反应的 pH 值为 3.06.0。 5. 根据权利要求 1-4 中任一项所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中， 所述内切型 纤维素酶的酶活为35U/g， 所述木聚糖酶的酶活为3.55.5万U/g， 所述果胶裂解酶的酶活 为 45 万 U ml ； 所述内切型纤维素酶、 木聚糖酶、 果胶裂解酶与甘薯渣的质量份数比为 （0.40.6） ： （0.30.5） ：（0.10.3） ：（0.52） 。 6. 根据权利要求 1-5 中任一项所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述方法。
6、还包括对所述 滤液依次进行脱色、 除杂、 浓缩和干燥的步骤。 7. 根据权利要求 6 所述的制备方法， 其特征在于 ： 所述脱色步骤采用粉末状活性炭进 行脱色， 所述脱色的温度为 90 100， 时间为 2040min ； 所述粉末活性炭的用量为所述 滤液的质量的 0.1%2%。 所述除杂步骤采用强酸性阳离子交换树脂或强碱性阴离子交换树脂进行除杂。 8. 权利要求 1-7 中任一项所述方法制备的甘薯复合功能寡糖。 9. 权利要求 8 所述的甘薯复合功能寡糖在制备白羽肉鸡饲料中的应用。 10. 权利要求 8 所述的甘薯复合功能寡糖在制备提高大豆中大豆抗毒素含量的植物诱 导剂中的应用。 权 利 要。
7、 求 书 CN 102965408 A 2 1/5 页 3 一种甘薯复合功能寡糖及其制备方法与应用 技术领域 0001 本发明涉及一种甘薯复合功能寡糖及其制备方法与应用， 属于饲料添加剂和植物 生长调节剂技术领域。 背景技术 0002 我国是甘薯种植大国， 年产量已达 1 亿万吨左右， 是目前世界上产量最多的国家。 甘薯生产已成为农民的一个主要经济来源。甘薯渣是甘薯淀粉加工过程中生成的下脚料， 其年产量已达到 2.4 亿多吨。甘薯渣中含有 35% 左右的纤维素、 23% 左右的半纤维素和 13% 左右的果胶， 是制备复合功能寡糖的极佳原料。 但是我国目前对于甘薯渣的利用和加工， 仅 仅直接将其。
8、简单作为牛饲料利用， 其潜在的巨大经济效益没有展现出来。 0003 甘薯复合功能寡糖是指由甘薯纤维寡糖、 甘薯木寡糖、 甘薯果胶寡糖组成的混合 体， 对于动物和植物机体的生长和健康具有特殊的功效， 主要体现在 ： 促进人和动物肠道 有益菌生长与繁殖， 直接吸附肠道病原菌， 排除肠道毒素 ； 增强人、 动物和植物的免疫功 能和抗病能力 ； 对人和动物具有降脂效应， 能改善脂质代谢， 增进矿物元素的吸收， 降低 血氨浓度等。由于独特的生理功能功效， 甘薯复合功能寡糖作为重要的功能性添加剂被人 们所认知， 并将被广泛应用于食品、 保健品和饲料等多个领域。 0004 目前有关制备功能性寡糖的技术几乎全。
9、部采用单一寡糖的制备方式， 即采用单一 生物酶来降解相关的多糖底物， 以获得所需的功能寡糖产品。 其不足在于生产效率低下， 生 产成本过高， 生产过程中产生的废弃物数量巨大， 使得目前功能性寡糖产品仅应用于食品、 保健品中的高端领域， 严重限制了其推广应用。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种甘薯复合功能寡糖及其制备方法与应用。 0006 本发明所提供的一种甘薯复合功能寡糖的制备方法， 包括如下步骤 ： 0007 （1） 经破碎后的甘薯渣与水混合后进行剪切乳化， 然后经过滤得到甘薯渣粉 ； 0008 （2） 向所述甘薯渣粉中加入水得到甘薯渣浆液， 向所述浆液中加入内切型纤维素 酶、 木。
10、聚糖酶和果胶裂解酶进行酶解反应 ； 过滤所述酶解反应的生成液， 得滤液即为所述甘 薯复合功能寡糖。 0009 上述的制备方法中， 步骤 （1） 中， 所述甘薯渣与水的质量份数比为 1 ：（4001000） ， 具体可为 1 ： 600、 1 ： 800 或 1 ： 1000 ； 所述剪切乳化的转速为 8000rpm12000rpm， 具体可为 8000rpm、 9000rpm或10000rpm， 所述剪切乳化的次数为35， 具体可为2次或3次， 每次剪切 乳化的时间为 515min， 具体可为 7min 或 10min。 0010 上述的制备方法中， 步骤 （2） 中， 所述甘薯浆液的质量百分。
11、含量为 0.52%， 具体可 为 0.5%、 1% 或 2%。 0011 上述的制备方法中， 步骤 （2）中， 所述酶解反应的温度为 35 55， 具体可为 40 50、 40、 45或 50， 时间为 3h6h， 具体可为 4h、 5h 或 6h ； 所述酶解反应的 pH 值 说 明 书 CN 102965408 A 3 2/5 页 4 为 3.06.0， 具体可为 4.06.0、 4.0、 5.0 或 6.0。 0012 上述的制备方法中， 步骤 （2） 中， 所述内切型纤维素酶的酶活为 35 万 U/g， 所述木 聚糖酶的酶活为 3.55.5 万 U/g， 所述果胶裂解酶的酶活为 45 。
12、万 U ml ； 0013 所述内切型纤维素酶、 木聚糖酶、 果胶裂解酶与甘薯渣的质量份数比为 （0.40.6） ：（0.30.5） ：（0.10.3） ：（0.52） 。 0014 上述的制备方法中， 所述方法还包括对所述滤液依次进行脱色、 除杂、 浓缩和干燥 的步骤。 0015 上述的制备方法中， 所述脱色步骤采用粉末状活性炭进行脱色， 所述脱色的温度 为 90 100， 具体可为 90、 95或 100， 时间为 2040min， 具体可为 25min、 35min 或 40min ； 所述粉末活性炭的用量为所述滤液的质量的 0.1%2%， 具体可为 0.8%2%、 0.8%、 1% 或。
13、 2% ； 0016 所述除杂步骤采用强酸性阳离子交换树脂或强碱性阴离子交换树脂进行除杂， 如 强酸性阳离子交换树脂如 D72 等和强碱性阴离子交换树脂如 D2017。 0017 本发明还提供了由上述方法制备的甘薯复合功能寡糖。 0018 本发明还提供了上述的甘薯复合功能寡糖在制备白羽肉鸡饲料中的应用 ； 在制备 白羽肉鸡饲料时， 所述甘薯复合功能寡糖的添加量可为 0.1%2%， 如 0.5%。 0019 本发明还提供了上述的甘薯复合功能寡糖在制备提高大豆中大豆抗毒素含量的 植物诱导剂中的应用 ； 如采用甘薯复合寡糖的添加量为 1% 的植物诱导剂诱导大豆时， 可获 得含有 0.32mg/g 大。
14、豆抗毒素的大豆粉。 0020 本发明具有如下优点 ： 0021 （1） 采用高剪切乳化处理对甘薯渣的物理结构具有较大的破坏作用， 得到的甘薯 渣粉的颗粒最小， 因而使底物甘薯渣粉暴露出了更多的酶结合位点， 同时在酶水解反应时 也可以增加底物与酶的接触面积和接触几率， 从而有利于酶解反应的进行。 0022 （2） 按照甘薯渣中多糖的组成和结构特征， 选择一定比例的复合酶对其进行同步 水解， 一锅法制备生产甘薯复合寡糖， 对于提高酶的功效和利用效率， 减少生产操作工艺流 程和过程， 降低生产成本， 提高生产效率， 最大程度的获得目标甘薯复合寡 糖产物， 具有极 大的优越性。 附图说明 0023 图。
15、 1 为本发明制备甘薯复合功能寡糖的流程示意图。 0024 图 2 为本发明制备的甘薯复合功能寡糖的 TLC 谱图， 其中 Lane1 代表葡萄糖， Lane2 代表半乳糖醛， Lane3 代表纤维二糖， Lane4 果胶酶酶解产物， Lane5 代表纤维素酶酶 产物， Lane6 复合酶酶解产物。 0025 图 3 为本发明实施例 4 中检测大豆抗毒素含量的 HPLC 图谱。 具体实施方式 0026 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明， 均为常规方法。 0027 下述实施例中所用的材料、 试剂等， 如无特殊说明， 均可从商业途径得到。 0028 实施例 1、 制备甘薯复合功能寡糖 说 。
16、明 书 CN 102965408 A 4 3/5 页 5 0029 制备过程的流程图如图 1 所示。 0030 （1） 100Kg 甘薯渣破碎， 按固液质量比 1 ： 800 的比例加入水， 用高剪切混合乳化机 于 8000r min 下剪切乳化 3 次， 每次 10min， 板框压滤机过滤， 得到精制化的甘薯渣粉。 0031 （2） 将上述预处理的甘薯渣粉用水调制成质量百分含量为1%的浆液， 泵入15吨酶 水解反应釜中， 然后加入调配好的复合酶， 即 50Kg 酶活 4 万 U/g 的内切型纤维素酶 （宁夏夏 盛实业集团有限公司生产的浓缩型纤维素酶， 以下实施例中相同） 、 40Kg 酶活 。
17、4 万 U/g 的木 聚糖酶 （宁夏夏盛实业集团有限公司生产的浓缩型木聚糖酶， 以下实施例中相同） 、 20Kg 酶 活 5 万 U ml 的果胶裂解酶 （宁夏夏盛实业集团有限公司生产的夏盛果胶酶， 以下实施例 中相同） 。用 1M 的 HCl 溶液和 1M 的 NaOH 溶液调节反应体系的 pH 为 4.0 左右， 在反应温度 50下反应时间 4h。 0032 （3） 将反应生成液泵入板框压滤机中进行过滤， 收集滤液， 按体积量加入 0.8% 的 粉末活性炭， 95下脱色 35min ； 过滤后， 将糖液分别过 D72 阳离子交换树脂和 D2017 阴 离子交换树脂后， 水洗脱液合并进行真空。
18、浓缩， 得到质量含量为 70% 的甘薯复合寡糖溶液 ； 将此糖液进行喷雾干燥， 得到 78.6Kg 以纤维寡糖、 木寡糖和果胶寡糖为主的甘薯复合寡糖 产品， 寡糖含量 91%。 0033 寡糖含量是通过 Somogyi 方法方法测定的， 具体步骤为 ： 0034 取反应生成液 5ml 置于 21230(mmmm) 试管中， 加入 5ml 8%H2SO4溶液。混 匀， 100沸水浴中反应 2hr， 自然冷却至室温， 移入 25ml 容量瓶中， 5mlDW 冲洗试管并入容 量瓶中， 滴加 12 滴 0.1% 酚酞指示剂， 用 9%NaOH 溶液滴至溶液刚刚呈浅桃红色， 用 DW 定容 至 25ml。
19、。 0035 取上述定容液 5ml( 糖含量 0.22mg ； 空白为 5mlDW) 加入 21230(mmmm) 试 管中， 然后加入 5ml Somogyi 试剂， 混匀， 100沸水浴中反应 15min 后， 在流动冷水浴中冷 却至室温， 加入2ml 2%KI溶液、 1.5ml1M H2SO4溶液， 混匀， 用0.005M Na2S2O3溶液进行滴定， 接近终点时加入 1-2 滴 1% 淀粉指示剂， 继续滴定至终点 （亮兰色） 。 0036 总糖糖含量按如下公式计算 ： 0037 A=（B-T） F1F2 0038 A: 总糖量 （mg） ； 0039 B: 滴定空白所耗 0.005M 。
20、Na2S2O3溶液体积 （ml） ； 0040 T ： 滴定样品所耗 0.005M Na2S2O3溶液体积 （ml） ； 0041 F1： 0.005M Na2S2O3溶液校正因子 ； 0042 F2： Somogyi 试剂校正因子。 0043 寡糖含量 = 总糖量 0.85， 0.85 为经典换算系数。 0044 本实施例制备的甘薯复合寡糖的 TLC 谱图 （展开剂为正丁醇 ： 乙酸 ： 水 （5:2:3 （v v） ， 显色剂 ： 5% 硫酸乙醇溶液） 如图 2 所示， 由图可得知， 甘薯复合寡糖主要以纤维二 糖和果胶二糖为主， 同时含有纤维三糖和纤维四糖。 0045 实施例 2、 制备甘。
21、薯复合功能寡糖 0046 制备过程的流程图如图 1 所示。 0047 （1） 100Kg 甘薯渣破碎， 按固液比 1 ： 1000 的比例加入水， 用高剪切混合乳化机于 9000r min 下剪切乳化 2 次， 每次 10min， 板框压滤机过滤， 得到精制化的甘薯渣粉。 说 明 书 CN 102965408 A 5 4/5 页 6 0048 （2） 将上述预处理的甘薯渣用水调制成质量百分含量为2%的浆液， 泵入15吨酶水 解反应釜中， 然后加入调配好的复合酶， 即 55Kg 酶活 4 万 U/g 的纤维素酶、 45Kg 酶活 4 万 U/g 的木聚糖酶、 22Kg 酶活 5 万 U ml 的。
22、果胶裂解酶。用 1M 的 HCl 溶液和 1M 的 NaOH 溶 液调节反应体系的 pH 为 5.0 左右， 在反应温度 45下反应时间 5h。 0049 （3） 将反应生成液泵入板框压滤机中进行过滤， 收集滤液， 按体积量加入 1% 的粉 末活性炭， 100下脱色 25min， 过滤后， 将糖液分别过 D72 阳离子交换树脂和 D2017 阴离 子交换树脂后， 水洗脱液合并进行真空浓缩， 得到质量含量为 70% 的甘薯复合寡糖溶液。将 此糖液进行喷雾干燥， 得到 76.3Kg 以纤维寡糖、 木寡糖和果胶寡糖为主的甘薯复合寡糖产 品， 寡糖含量 90%（测定方法同实施例 1 中记载的方法） 。。
23、 0050 实施例 3、 制备甘薯复合功能寡糖 0051 制备过程的流程图如图 1 所示。 0052 （1） 100Kg 甘薯渣破碎， 按固液比 1 ： 600 的比例加入水， 用高剪切混合乳化机于 10000r min 下剪切乳化 3 次， 每次 7min， 板框压滤机过滤， 得到精制化的甘薯渣 粉。 0053 （2） 将上述预处理的甘薯渣用水调制成质量百分含量为 0.5% 的浆液， 泵入 15 吨 酶水解反应釜中， 然后加入调配好的复合酶， 即 40Kg 酶活 4 万 U/g 的纤维素酶、 35Kg 酶活 4 万 U/g 的木聚糖酶、 18Kg 酶活 5 万 U ml 的果胶裂解酶。用 1。
24、M 的 HCl 溶液和 1M 的 NaOH 溶液调节反应体系的 pH 为 6.0 左右， 在反应温度 40下反应时间 6h。 0054 （3） 将反应生成液泵入板框压滤机中进行过滤， 收集滤液， 按体积量加入 2% 的粉 末活性炭， 90下脱色 40min， 过滤后， 将糖液分别过 D72 阳离子交换树脂和 D2017 阴离 子交换树脂后， 水洗脱液合并进行真空浓缩， 得到质量含量为 65% 的甘薯复合寡糖溶液。将 此糖液进行喷雾干燥， 得到 77.2Kg 以纤维寡糖、 木寡糖和果胶寡糖为主的甘薯复合寡糖产 品， 寡糖含量 92%（测定方法同实施例 1 中记载的方法） 。 0055 实施例 4。
25、、 甘薯复合功能寡糖在提高大豆中的大豆抗毒素的含量中的应用 0056 称取50g大豆， 用150mL75%的乙醇消毒3min， 再用150mL的无菌水淋洗3次， 每次 2min， 然后用 250mL 无菌水浸泡 5h。将泡好的豆子， 分为两片子叶， 在每片子叶上用刀挖出 约2mm4mm的伤口， 于伤口内滴加60L质量百分含量为1%的实施例1中制备的甘薯复合 寡糖的水溶液， 将其放入装有无菌水浸湿的灭菌滤纸的培养皿里， 1 个培养皿放 10 枚左右 的大豆， 将培养皿在黑暗中于温度 25， 湿度 50% 条件下培养 3 天， 干燥， 粉碎， HPLC 检测， 大豆中大豆抗毒素含量 HPLC 谱图。
26、如图 3 所示， 获得含有 0.32mg/g 大豆抗毒素的大豆粉。 0057 上述 HPLC 检测的条件为 ： C18反相色谱柱 （4.6mm250mm， 5m） ； 0058 流动相 ： A 液为乙酸水溶液 （pH=3.0） ， B 液为 100% 乙腈 ： 梯度洗脱 ： 017min， 0% 乙 腈 45% 乙腈 ； 1727min， 45% 乙腈 90% 乙腈 ； 2733min， 90% 乙腈， 上述均为体积比 ； 0059 流速 ： 1.0mL min ； 柱温 ： 40 ； 紫外检测波长 ： 285nm ； 进样量 ： 10L。 0060 实施例 5、 甘薯复合功能寡糖在提高白羽肉。
27、鸡的生产性能中的应用 0061 选取选择健康的 1 日龄的 AA 白羽肉鸡。 0062 试验设计 4 个处理， 每个处理 2 个重复。每个组 220 只鸡， 分别为 ： A 饲喂基础日 粮的对照组， B 饲喂质量添加量为 0.1% 的甘薯复合寡糖实验组， C 饲喂质量添加量为 0.5% 的甘薯复合寡糖实验组， D 饲喂质量添加量为 1% 的甘薯复合寡糖实验组。 0063 基础日粮为商品肉鸡饲料 （辽宁禾丰牧业股份有限公司生产的肉小鸡料、 肉中鸡 说 明 书 CN 102965408 A 6 5/5 页 7 料和肉大鸡料） ， 共饲喂 45 天时间。 0064 甘薯复合寡糖对肉鸡生产性能的影响如表 1 所示 ： 0065 表 1 甘薯复合寡糖对肉鸡生产性能的影响 0066 0067 从表 1 中可以看出， 饲料中添加 0.5%（质量） 的甘薯复合功能寡糖对于提高白羽 肉鸡生产性能具有较好的功效。 说 明 书 CN 102965408 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102965408 A 8 2/2 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102965408 A 9 。