[发明专利]一种制备微晶纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备微晶纤维素的方法，尤其是一种高效利用湿马铃薯渣制备饲料组分和微晶纤维素的方法，属于农业废弃物综合利用技术领域。

背景技术

我国是世界上最大的马铃薯种植国，马铃薯淀粉是马铃薯最为重要的加工方向之一。马铃薯渣是马铃薯淀粉生产的主要副产物。鲜薯渣含水量很高，大于80%，不易储存。由于马铃薯渣呈现水渣紧密结合的浆状性质，烘干处理成本极高，填埋会对环境造成污染。薯渣中含有大量的纤维素、果胶等可利用成分，同时含有部分淀粉和少量蛋白质，具有一定的开发利用价值。

通过对马铃薯渣进行酶解处理，可以降解其中的淀粉及纤维素组分，水解液中富含各种多糖和可溶性膳食纤维，是一种理想的饲料组分。微晶纤维素是纤维素在降解达到平衡聚合度时形成的可自由流动的白色或者近白色的粉末状物质，颗粒的大小一般在20-80μm，DP值一般为15-375，不溶于水、稀酸、稀碱和大多数有机溶剂。微晶纤维素作为一种安全的食品添加剂，因其天然纯净，无毒无味，不影响色、味、形，而具有独特的优势。在食品工业中，它主要用作乳化剂、泡沫稳定剂、高温稳定刺、非营养性充填物、增稠剂、悬浮剂、保形剂和控制冰晶形成剂等。

目前微晶纤维素的制备方式主要是以林产品或者禾谷类农业废弃物产品为原料，大多需要先去除半纤维素、木质素等组分得到纯度较高的纤维素再制备为微晶纤维素，处理工艺较为复杂，也不适用于马铃薯渣这种无法长期储存的物质。同时，目前的微晶纤维素制备工艺主要针对的是淀粉含量极低、水分含量极低的木质纤维素资源，不适用于马铃薯渣这种淀粉含量较高、水分含量极大的渣浆类农业废弃物资源。

本发明旨在利用马铃薯渣来制备饲料组分和微晶纤维素，不仅能够减少对环境的污染，同时可以增加企业的经济效益，减少企业的负担，具有较好的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备微晶纤维素的方法，尤其是一种直接利用湿马铃薯渣为原料，复合酶解制备饲料组分并一步酸解制备微晶纤维素的工艺，可实现马铃薯渣资源的高效利用，解决马铃薯渣处理难的问题。

所述制备方法是以湿马铃薯渣为原料，首先进行超微粉碎预处理，利用淀粉酶和纤维素酶进行复合处理后，对酶解产物进行分离，分离得到的上清液作为饲料组分，再对分离得到的残渣依次进行脱半纤维素处理和脱木质素处理，随后用酸处理降解纤维素、除去残余淀粉，干燥后制得微晶纤维素产品。

所述原料为马铃薯淀粉加工的直接副产物：湿马铃薯渣，含水量为80～95%。

所述超微粉碎预处理为胶体磨处理或高压均质机处理。

所述淀粉酶为高温α-淀粉酶或中温α-淀粉酶。

所述淀粉酶处理条件优选pH3.0～6.0、90℃～100℃保温15min～30min，按40-80U/g薯渣（以干基计）的比例加入淀粉酶，于60～95℃处理20min～60min。

所述纤维素酶是由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组成的混合酶。

所述纤维素酶处理条件优选添加15-30U/g薯渣（以干基计）的纤维素酶，于45℃～60℃处理120min～240min。

所述酶解产物的分离方法是压滤机分离或离心分离。

所述脱半纤维素处理是采用质量浓度为2～10%的氢氧化钠溶液处理马铃薯残渣。

所述脱半纤维素处理进一步优选：残渣与氢氧化钠溶液的质量比为1:4～1:6，在80～90℃下处理1.5～3h。

所述脱木质素处理是采用浓度为15～20g/L、用乙酸调pH至4.5～5.0的亚氯酸钠溶液处理马铃薯渣。残渣与亚氯酸钠溶液的质量比优选1:1.5～1:3。优选在65～80℃下处理2～3h。

所述降解纤维素和除去残余淀粉所用的酸为盐酸或硫酸。

马铃薯渣高效综合利用的具体生产工艺包括如下步骤：

（1）超微粉碎处理：以鲜湿马铃薯渣为原料，调节齿距为5μm-12μm，胶体磨循环处理10～20分钟，或设定压力为10～30MPa，高压均质处理2-4次；

（2）淀粉酶、纤维素酶混合处理：调节pH为3.0～6.0，90℃～100℃保温15min～30min，按40-80U/g薯渣（以干基计）的比例加入淀粉酶60～95℃处理20min～60min后，再按15-30U/g薯渣（以干基计）的比例加入纤维素酶45℃～60℃处理120min～240min；