通过生物炼油方法制造葡萄芽的寡糖

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1.介绍

Vinery是世界上最扩展的农业活动之一,每年生产超过6000万吨葡萄(Teixeira等,2014)。除了从葡萄秸秆,种子,皮肤或葡萄马葡萄等葡萄酒的直接生产中产生的副产品,藤芽是大量产生的其他副产品,每公顷2-4吨(Nabais等,2010).通常,藤芽留在地上以根或用作能源。然而,葡萄芽的燃烧产生有毒化合物,如苯并芘,儿茶酚或萘,这导致环境和生态问题,也可能是人类健康的风险(Max等,2009)。为了减少这些残留物产生的问题并减少其积累,已经进行了研究以使葡萄芽反向。由于它们是一种木质纤维素材料,研究已经专注于它们在纸浆的制备中的应用(Jimenez等,2004),作为多酚(Max等,2010)或作为可再生糖的来源,可以转化为各种产品,例如乳酸和木糖醇(Rivas等,2006)。从这些残留物中获得糖的糖已通过水热预处理进行。然而,使用这种预处理的葡萄芽用于提取寡糖尚未被利用。除了作为食品成分之外,寡糖的兴趣增加,因为它们的益生元效应来自它们调节肠功能的能力,它们存在多种生物学活性,如免疫增强,矿物吸收,抗氧化活性,抗生素替代品等多种生物学活性,糖尿病患者血糖调节剂及血清脂质的高脂血症(Moure等,2006)。 Considering these premises, the aim of this work was to determine the optimal conditions of autohydrolysis that permits the maximum solubilization of hemicelluloses, with the maximum yield of oligosaccharides and with the minimum formation of monosaccharides and degradation products.

  1. 实验

2.1.原材料

葡萄品种Hondarribi Zuri,由Aldako Bodegas S.L. (Oiartzun,西班牙)酒厂提供,被磨碎并筛出小于0.4毫米的颗粒。

2.2.原料分析

按标准方法对藤茎进行化学成分分析;测定了水分(TAPPI T264- om-88)、灰分(TAPPI T244-om-93)和乙醇-甲苯提取物(TAPPI T204 cm-97)。用酸水解法定量测定半纤维素和纤维素的含量2所以472% (TAPPI T-249-em-85),水解得到的固体残渣视为克拉森木质素。

2.3.Autohydrolysis处理

通过使用固体/液体比率8kg / kg(烘箱干基),通过在非等温条件下的1.5μlparr反应器中的自水溶液中的自水溶液来进行半纤维素的溶解。在几个温度下进行自水解解处理,从180-215℃进行,一旦达到目标温度,冷却反应介质并通过过滤回收液体。洗涤固相,空气干燥以测量固体产率,而液相加工如下。

2.4。自水溶液液体分析

将液相在104±4ºC烘干至恒重,以测定非挥发性含量(NVC)。采用液相分离法直接测定葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、乙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛的含量。第三组进行定量后水解(4% H2所以4在121ºC下保存20分钟),然后进行HPLC分析。定量后水解后观察到的单糖浓度的增加与寡糖浓度的增加相对应。

  1. 结果与讨论

3.1.葡萄藤芽的组成

图1是本研究中使用的藤枝的成分数据。

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图。1 - 葡萄芽的市长成分(烘箱干基)。

3.2。自水解处理对液相组成的影响

通过对白酒成分的分析,确定了自水解处理温度对低聚糖合成的影响。随着处理温度的增加,条件变得更加困难,产生更高的溶解的原料。溶解增加到200ºC(38.7%),然后它几乎保持不变,仅在最艰难的条件下增加2.4%。原料重量下降的主要原因是半纤维素的增溶作用。水解产物含有非挥发性化合物(NVC)(单糖、寡糖和杂质或其他非挥发性化合物(ONVC))和挥发性化合物(VC)(乙酸、糠醛和羟甲基糠醛)。NVC随着温度的升高而升高,直到200ºC时达到0.033 g NVC/g白酒,然后随着处理条件的恶化,这些化合物的浓度开始下降,在215ºC时为0.025 g NVC/g白酒。这可以解释为,在200ºC时,低聚糖对NVC的主要贡献是在较高温度下可能开始分解的(Martínez et al., 2009)。这与200ºC下进行自水解得到的白酒中寡糖含量较高(28.43 g寡糖/L)的证据一致,如图2所示。

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图。2 - 在不同温度下获得的液体中总oligosachharides,总糖,总降解产物和Onvc的浓度。

温度从180℃时的1.84 g/L升高到215℃时的3.23 g/L,单糖浓度略有升高。在200ºC下得到的液中单糖浓度为2.02 g/L。在最恶劣的条件下,随着温度达到原料转化率的19.7%,白酒中的VC增加。这反映了随着温度的升高,分解反应的数量增加,有利于降解产物的形成,如图2所示。ONVC在白酒中的浓度下降到200ºC,在该温度下达到最小值(0.08 g/gr NVC)。之后,随着温度的增加,它继续增加,在最恶劣的条件下达到了0.45 g/g NVC的最大值。

  1. 结论

从研究结果可以看出,自水解处理是从葡萄枝中获得替代低聚糖是一种合适的方法。自水解温度为200ºC,可获得最大的寡糖。在此温度下得到的白酒低聚糖含量较高(28.43 g/L),单糖含量较低(0.22 g/L),降解产物较低(2.34 g/L)。进一步处理可提高低聚糖比例,降低ONVC馏分。

致谢

作者要感谢巴斯克政府的农业、渔业和食品部门(青年研究人员培训奖学金)、西班牙政府(博士后形成合同)和巴斯克地区大学(博士后研究员ESPDOC14/003)。

参考文献

希门尼斯,安古洛,V.,加西亚,E.,罗德里格斯,A., 2004。藤枝的纤维素浆。Afinidad 61(511), 194 - 203。

Martínez, M., Gullón, B., schools, h.a., Alonso, j.l., Parajó, j.c., 2009。甜菜粕生产低聚物的评价。化工学报48,4681-4687。

Max,B.,Salgado,J.M.,Cortés,S.,Domínguez,2010年。,2010。酚醛酸的提取通过碱性水解在修剪葡萄芽的预热后得到的固体残余物。农业和食品化学杂志58,1909-1917。

Max, B., Torrado, A.M., Moldes, A.B., Converti, A., Dominguez, J.M. 2009. Ferulic acid and p-coumaric acid solubilization by alkaline hydrolysis of the solid residue obtained after acid prehydrolysis of vine shoot prunings: effect of the hydroxide and pH. Biochemical Engineering Journal 43, 129-134.

刘志强,刘志强,刘志强,2006。低聚木糖作为食品添加剂和保健品的制备、纯化及应用研究进展。过程生物化学41,1913-1923。

Nabais, J.M.V., Laginhas, C., Carrott, p.j.m., Carrott, m.m.l.r., 2010。利用CO活化将一种新型生物质农业残渣(葡萄枝)热转化为活性炭2.分析与施用热解87,8-13杂志。

RIVAS,B.,Torrado,A.,Rivas,S.,Morees,A.B.,Dominguez,J.M.,2007年。葡萄族饰面症同时乳酸和木糖醇生产来自粮食和农业科学科学杂志87,1603-1612。

Teixeira, A., Baenas, N., Dominguez-Perles, R., Barros, A., Rosa, E., Moreno, d ., Garcia-Viguera, C., 2014。酒庄副产品中的天然生物活性化合物作为健康促进剂:一项综述,国际分子科学杂志15,15638-15678。

Izaskun Davila-Rodriguez1 *,帕特丽夏Gullon1,Itziaregües.1,贾拉尔·莱比蒂1

1巴斯克地区大学化学工程和环境系

idavilarodriguez@hotmail.com

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