专利摘要

本发明公开了一种N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法，包括如下步骤：（1）N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮：以桑枝皮为原料，采用N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮，使桑枝皮中的果胶与纤维素等成分分离，处理之后加入水使果胶溶于水，纤维素、半纤维素和木质素等成分沉淀析出；（2）纤维素酶处理：取上层液体，加入纤维素酶处理，除去纤维素杂质；（3）果胶的制备：上清液经脱色处理后，加入乙醇使果胶沉淀析出，用无水乙醇洗涤，烘干研磨成粉末，得到桑枝果胶。本发明利用N-甲基吗啉氧化物为处理剂提取桑枝皮中果胶，可以高效提取果胶，只需20-50minNMMO处理，最终果胶得率可以达到11%，提高了桑枝皮的果胶提取效率。

说明书

技术领域

本发明属于生物化工和食品工程的技术领域，涉及一种N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法。

背景技术

果胶是为白色、浅黄色到黄色的粉末，无固定熔点和溶解度，不溶于乙醇等有机溶剂。果胶是植物细胞壁的组成成分，由D－半乳糖醛酸残基经α(1→4)糖苷键相连接聚合而形成的酸性大分子多糖。由于具有非常好的胶凝性和乳化稳定作用，且安全无毒，果胶被广泛应用于食品、药品、化妆品等，作为增稠剂、稳定剂和乳化剂。国内外对果胶的需求量都在不断增加，我国每年从国外进口大量果胶，因此开发果胶新来源和新工艺应用前景十分广阔。

桑树在我国的种植面积位居世界首位。据不完全统计我国桑树每年剪枝季节修剪下来的枝条有3000万吨以上！一般用做燃料焚烧，其利用价值极低。研究表明桑枝皮中含有丰富的果胶，含量达到9%-11.5%。利用桑枝皮制备果胶既利用了废弃物资源，又避免了桑枝焚烧造成的环境污染。因此桑枝皮属于废弃物，成本很低，桑枝皮是制备果胶的理想原料之一。目前果胶的提取方法主要有酸提取法、离子交换树脂法、微生物法、微波法等，但是这些方法对于桑枝皮果胶提取效率不高。主要是由于果胶与纤维素、半纤维素、木质素、组成的生物质结合在一起，十分稳定，不溶于水，从而形成了桑枝皮制备果胶的强大障碍。

N-甲基吗啉氧化物（NMMO）是一种脂肪族环状叔胺氧化物，它由二甘醇与氨反应生成吗啉，再经甲基化和H₂O₂氧化得到。目前还没有报道利用N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合技术制备果胶。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术中果胶提取效率低的不足，提供一种利用N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法。

技术方案：本发明所述的N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法，包括如下步骤：

（1）N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮：以桑枝皮为原料，采用N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮，使桑枝皮中的果胶与纤维素等成分分离，处理之后加入水使果胶溶于水，纤维素、半纤维素和木质素等成分沉淀析出；

（2）纤维素酶处理：取上层液体，加入纤维素酶处理，除去纤维素杂质；

（3）果胶的制备：上清液经活性炭脱色处理后（可再经过树脂过滤除去杂质），加入乙醇使果胶沉淀析出，用无水乙醇洗涤，烘干研磨成粉末，得到桑枝果胶。

优选地，步骤（1）中，所述N-甲基吗啉氧化物的浓度为80%-100%，以质量百分比计；所述N-甲基吗啉氧化物处理桑枝皮在40-90℃条件下进行。

优选地，步骤（2）中，所述纤维素酶处理的温度为40-50℃，处理时间为5-20h。

所述桑枝皮为取剪枝获得的桑枝扒皮，除去韧皮部得到的树皮。

有益效果：1、本发明方法采用N-甲基吗啉氧化物和酶处理这两种方法耦合使用提取桑枝果胶，提取方法绿色环保，N-甲基吗啉氧化物和纤维素酶都可以回收，避免了生产过程中废水、废气的产生，符合可持续发展的需要。2、本发明采用可再生的桑枝废弃物为原料，原料丰富，再生循环迅速，有助于解决原料短缺问题；同时实现了桑枝废弃物的高值转化。3、本发明利用N-甲基吗啉氧化物为处理剂提取桑枝皮中果胶，可以高效提取果胶，只需20-50minNMMO处理，最终果胶得率可以达到11%，提高了桑枝皮的果胶提取效率。

附图说明

图1为本发明实施例1中提取的果胶FT-IR图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

N-甲基吗啉氧化物与里氏木霉纤维素酶耦合提取桑枝果胶

（1）取桑枝，用小刀切下桑枝皮，切去韧皮部，取桑枝皮，用自来水洗去泥沙，60℃烘干1-2h；

（2）取100g桑枝皮，加入500g 85%浓度的N-甲基吗啉氧化物（市售），在50℃条件下处理桑枝皮10-30min，向体系中加入1-3 L水使纤维素等材料沉淀析出；

（3）取上层液体，加入里氏木霉纤维素酶至终浓度5FPU/mL，在温度为45℃的条件下处理12h，除去果胶中混合的纤维素杂质；

（4）上清液中加入50g活性炭混匀脱色，搅拌10-30min，过滤除去活性炭，得到脱色果胶液；

（5）果胶液于80-90℃减压蒸馏除去大部分水，加入无水乙醇使果胶沉淀析出，用无水乙醇洗涤沉淀2次，60℃条件下真空干燥，粉碎机粉碎，得到桑枝果胶粉末11.1g，得率为11.1%。

本实施例提取的果胶中主要官能团的红外特征吸收峰出现于1 000～2 000 cm 范围内。如图1所示，在1 600一l 700 cm^-1 (C—O)、1 400～1 530 cm^-1 (C—0)、1 010～1 075 cm^-1 (C—0)等处均有多糖的特征吸收峰；在1742 cm 和1233 cm^-1有吸收峰，表明其结构中含有O—乙酰基和酯基，说明多糖以糖醛酸的形式存在；在1151、1105、1075 cm^-1附近的吸收峰证明其中的单糖以毗喃糖苷的形式存在。此外，通常把1742、1637 cm^-1吸收峰归于果胶分子中酯化羧基和自由羧基的特征吸收谱带，而这2个吸收峰面积比与果胶酯化度相关。

实施例2

N-甲基吗啉氧化物与黑曲霉纤维素酶耦合制备桑枝果胶

（1）取桑枝用小刀切下桑枝皮，切去韧皮部，取桑枝皮，用自来水洗去泥沙，60℃烘干2h；

（2）取100g桑枝皮，加入200g 97%浓度的N-甲基吗啉氧化物，在90℃条件下处理桑枝皮10-30min，向体系中加入0.75-3 L水使纤维素等材料沉淀析出；

（3）取上层液体，加入黑曲霉纤维素酶至终浓度6 FPU/mL，在温度为50℃的条件下处理5h，除去果胶中混合的纤维素杂质；

（4）上清液中加入50g活性炭混匀脱色，搅拌10-30min，过滤除去活性炭，得到脱色果胶液。

（5）果胶液通过高50cm的强酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂柱子。

（6）果胶液于80-90℃减压蒸馏除水分，用无水乙醇洗涤沉淀2次，60℃条件下真空干燥，粉碎机粉碎，得到桑枝果胶粉末9.85g，得率为9.85%。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

N-甲基吗啉氧化物与纤维素酶耦合提取桑枝果胶的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。