利用香蕉头制备糖寡糖和蛋白质等研究.docx
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利用香蕉头制备糖寡糖和蛋白质等研究
海南省教育厅高等学校科研资助项目
终结报告书
学科门类55020食品加工技术
课题名称利用香蕉头制备糖、寡糖和蛋白质等研究
批准日期2007.4.16
承担人及职称黄广民教授/研究员
所在学校海南大学
报告日期2012.5.29
海南省教育厅制
研究工作总结
请按下列提纲编写,要求简明扼要,实事求是,以学术总结为主,不超过2000字。
1.主要研究内容及研究方法。
2.主要研究结果。
特别要说明谰要的科学发现和创新之处,并有具体的内容和必要的数据。
3.此项研究的科学意义和应用前景,学术界的反映和引用。
4.与预期计划和目标比较,说明完成情况及存在的问题。
香蕉系芭蕉科、芭蕉属、真蕉亚属植物(Banana)。
有香蕉、大蕉、粉蕉和龙牙蕉4大类。
香蕉是优良的热带、亚热带佳果之一。
全球香蕉年产量为1亿吨,我国是世界香蕉主要生产国家,主要分布在广东、广西、福建、海南、云南、台湾等地。
海南盛产的香蕉口感好,品质优,尤其是乐东的香蕉,品质居于全国之冠。
据统计到2007年止,海南全省香蕉种植面积达69万亩,产量108.63万吨,比上一年增长18.95%。
然而香蕉收果后,人们通常需将香蕉茎砍掉,将香蕉根部球茎挖掉更新,来年才有好收成。
这需要耗费大量人力,物力和财力。
且挖出来的香蕉根部球茎,大都和香蕉茎杆一直堆积在田间地头,让其自然腐烂。
香蕉根部球茎含有少量的游离糖、果胶类、淀粉类、半纤维素类、杂多糖类、纤维素、微量蛋白质、脂肪等其它有机物质和矿物质。
因粗蛋白含量太低,开发成本过高,本项目未做进一步的深入研究。
主要研究内容及研究方法:
1.香蕉根部球茎化学成分的测定:
香蕉根部球茎水分含量测定采用蒸馏法快速测定,用甲苯或二甲苯与香蕉切片共沸蒸馏法测定。
脂肪采用乙醚为溶剂,用索氏提取法测定。
游离还原糖采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)分光光度法测定。
淀粉含量的测定:
先用液态高温α-淀粉酶液化,再用糖化酶糖化,水解液用3,5-二硝基水杨酸(DNS)分光光度法测定。
果胶含量的测定:
利用咔唑比色法测定,果胶用盐酸水解,其水解液在强酸中与咔唑试剂发生反应,生成紫色化合物,其呈色强度与半乳糖醛酸的含量成正比,由此可测定出果胶的含量。
半纤维素的测定:
先用盐酸将香蕉根部球茎干粉水解,用3,5-二硝基水杨酸(DNS)分光光度法测定总糖含量,总糖乘以0.9即得到半纤维和淀粉的量,将两者总量减去淀粉的量,即可得到半纤维素含量。
粗蛋白的测定:
样品用浓硫酸高温湿法消化,用微量凯氏法测定。
粗纤维的测定:
样品用稀的硫酸水解,样品中的糖、淀粉、果胶等物质水解而除去,再用热的氢氧化钠溶液处理,使蛋白质溶解,皂化脂肪而除去,再用乙醇和乙醚除去单宁,色素,所得的残渣即为粗纤维,再用称重法测定。
总灰分的测定:
将样品置于马福炉中,以530~560℃的温度下,灰化4h,样品灰白色,用称重法测定灰分的含量。
经检测香蕉根部球茎主要的化学成分为:
水分含量达90%~93%、游离还原糖1.3%~1.5%、脂肪0.4%~0.6%、果胶1.9%~2.1%、淀粉2.6%~3.2%、蛋白质含量1.9%、半纤维素1.0%~1.5%、纤维素含量1.8%~2.5%、矿物质0.03%~0.1%。
研究还发现:
香蕉根部球茎干粉酸水解后总还原糖含量为25%~65%。
其含量多少与香蕉的品种,采收时香蕉树龄大小有关。
即将开花结果的香蕉树,其根部球茎粗纤维、半纤维素含量低,总还原糖含量高;收果后的香蕉根球茎粗纤维素、半纤维素含量高,还原糖含量低,收果一段时间后,香蕉头已长出小苗,这时根部球茎还原糖含量最低。
2.利用香蕉根部球茎的水解试验
(1)酸(或酶)水解制备甘露糖和甘露寡糖
工艺路线:
鲜香蕉根部球茎→切片→晒干或烘干→粉碎→酸(或酶)水解→中和→离心分离→去渣→水解液→脱色→初浓缩→精密分离→二次真空浓缩→结晶分离→甘露糖和甘露寡糖粗品→精制甘露糖、甘露寡糖精品。
操作步骤:
准确称取一定量的香蕉根部球茎粉,按一定的料液比加入一定浓度的盐酸(磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲)溶液,以一定的温度,水解一定时间,使其中的聚糖水解,转化为甘露糖和甘露寡,水解液加入一定量的固体氢氧化钠中和,加入一定量的活性炭,以80℃的温度脱色,过滤分离出活性炭,用蒸馏水洗涤回收吸附的糖,合并滤液,以50℃~60℃的温度真空浓缩至总还原糖含量约40%,将其泵层析柱,用含水溶剂做为流动相,进行精密分离,得含量8%~15%的糖液,再以50℃~60℃的温度真空浓缩至过饱和状态,泵入结晶罐,常温或低温条件下结晶,所得的甘露糖母液泵入糖用离心机,高速离心分离,得浅黄色结晶甘露糖粉末和甘露寡糖浆,进一步精制可得到甘露糖精品和近于无色的甘露寡糖液。
糖的产率达到14%~16%。
其检测结果如下:
图1.分析纯结晶D甘露糖高效液相色谱图图2:
香蕉根部球茎粉D-甘露糖高效液相色谱图
科学发现和创新之处
香蕉根部球茎干粉用酸(或酶)水解,经一系列分离手段,可制备葡萄糖、甘露糖和甘露寡糖,制备产率高。
但因香蕉根部球茎中果胶含量高,酸(或酶)水解时,水解液除了含有葡萄糖、甘露糖、甘露寡糖外,还含有半乳糖醛酸类等果胶的水解物,两者化学结构、分子相似,使得甘露糖不易结晶,对后续甘露糖的分离提纯增加困难。
(2)香蕉根部球茎粉浆酶水解制备乙醇
工艺路线:
鲜香蕉根部球茎→切片→晒干或烘干→粉碎→液态高温α-淀粉酶水解液化→液化液→糖化酶→水解→糖化液→接种→发酵→蒸馏→乙醇
操作步骤:
香蕉根部球茎经切片,晒干或烘干,粉碎,得到含水量8%~10%的干粉,称取一定量的香蕉根部球茎干粉,按一定的料液比加入磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液,搅拌成浆状,升温至85~95℃,加入一定量的液态高温α-淀粉酶,水解水解时间40~60min液化。
再用磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液,调节至适当的pH值,加入一定的糖化酶,以60℃的温度糖化,糖化液直接接种发酵,发酵时间通过检测发酵液中总还原糖含量来控制,发酵一定时间后,泵入蒸馏釜,高温蒸馏即可得到乙醇溶液,经精馏脱水后可得到95%以上的乙醇溶液,每吨香蕉根部球茎干粉可产乙醇200kg~330kg。
本项目已通过海南省农垦科学院,在大岭农场酒精厂,进行了产业化扩大试验。
科学发现和存在问题
香蕉根部球茎含水量90%~93%、游离还原糖1.3%~1.5%、果胶1.9%~2.1%、淀粉2.6%~3.2%。
据初步估算,每亩产香蕉根部球茎约12~15吨,若脱除去93%的水分后,实际香蕉根部球茎干粉约1.1吨~1.5吨,如此高含水量原料使得香蕉根部球茎采收、运输和初加工带来困难。
香蕉根部球茎采收后须及时处理,堆积一起,将导致细菌感染,发热腐烂。
本试验表明,将香蕉根部球茎切成5~10㎜的薄片,白天撒在水泥地面上,经烈日下曝晒,晚上置于烘箱内,用60~70℃的温度连续烘干,此条件下处理原料,才不至于影响乙醇的产率。
另是加工所需的场地大,加工耗费的人力,物力较大,生产成本较高。
·1·
项目负责人(签章):
黄广民
2012年5月29日
·2·
表1海南省教育厅高校科研资助项目结题简表
批准号
Hj200710
项目名称
利用香蕉头制备糖、寡糖和蛋白质等研究
项目负责人
黄广民
专业技术职务
教授/研究员
参加月数
30
所在单位
海南大学
代码
单位
性质
A高校
B科研单位
C其它
A
实际参加人数
高级
中级
初级
博士后
博士生
硕士生
2
1
2
研究经费
资助总额
0万元
研究
期限
计划完成年月
2009.12
实际支出金额
6.0万元
实际完成年月
2012.5
完成论著︵篇
、
册︶
学术会议交流
期刊发表
专著出版
大会特邀报告
分组报告或展示
全国性
期刊
国外学术刊物
已出版
拟出版
国际
0
0
食品科学
0
0
0
国内
0
0
研究成果︵项︶
评议、鉴定
发明、专利
已推广
0
申报国家发明专利2项
已通过海南省农垦科学院,大岭农场酒精厂进行产业化试验
学术奖励︵项︶
国家级
省部级
国际学术奖
其它
自然
科学奖
科技
进步奖
发明奖
人文社科奖
自然
科学奖
科技进步奖
人文社科奖
0
0
0
0
0
0
0
0
0
人才培养︵人︶
博士后
博士(已获学位)
硕士(已获学位)
0
0
2
·3·
研究工作总结摘要
︵
三百字︶
香蕉根部球茎含水量90%~93%、游离还原糖1.3%~1.5%、脂肪0.4%~0.6%、果胶1.9%~2.1%、淀粉2.6%~3.2%、蛋白质含量1.9%、半纤维素1.0%~1.5%、纤维素含量1.8%~2.5%、灰分0.03%~0.1%。
香蕉根部球茎干粉中总还原糖含量约25%~65%。
且含量与香蕉品种,采收时香蕉树龄大小有关。
将结果的香蕉苗,其根部球茎干粉中还原糖含量最高,结果后的香蕉根球茎干粉,还原糖含量低,长出小苗的香蕉根部球茎的干粉,还原糖含量最低。
香蕉根部球茎经切片,晒干或烘干,粉碎得到干粉,加入酸(或酶)水解,可制备甘露糖和甘露寡糖浆,糖的产率约14%~16%。
香蕉根部球茎干粉经酶水解,水解液经适当除杂后,不需分离出糖,直接接种发酵,蒸馏可制备乙醇,每吨香蕉根部球茎干粉(含水量约8%~10%)可产乙醇200kg~330kg。
已通过海南省农垦科学院,在大岭农场酒精厂,通过产业化扩大试验。
主题词
1.主题词数量不多于三个;2.主题词之间空一格
香蕉根部球茎甘露糖乙醇
结题简表填写说明
1.简表内容必须逐项认真填写,采用国家公布的简化汉字。
2.填入表中的各项内容或数据,必须是获教育厅资助期间所取得的结果。
3.研究工作总结摘要应可供发表使用,填写时应全面反映研究工作总结内容,文字表述要易被科学文化知识的读者理解。
4.“完成论著”中“全国性期刊”是指:
“在全国可公开订阅、销售、也可向国外出口和交换的刊物。
·4·
表2海南省教育厅资助项目研究成果目录
成果名称
主要完成者
组织评议、
鉴定单位及日期
授奖单位、奖励名称、等级及日期
获准专利国别
类别及专利号
请附成果鉴定证明书、成果评审证书、奖励证书或专利证书复印件一份。
·5·
表3海南省教育厅资助项目完成论著表
主要作者
发表时间
论著名称
刊物名称、卷期或出版社
黄广民,刘秋实
陈伟,黄广民.
黄广民等
黄广民,陈伟等,
2008,No.08
2010,No.20
2009
2011
香蕉根部球茎干粉中还原糖含量的测定.
酶法水解香/芭蕉根部球茎粉浆研究及动力学分析.
利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖
利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇
食品科学,
食品科学
专利申请号:
200910007743.0,已进入实审程序
专利申请号:
201110008780.0,已进入实审程序
请附代表性论著原件(或复印件)一份,不超过6篇(册)。
·6·
学术委员会对项目完成质量、学术水平的评价:
项目已按要求完成了计划研究任务。
同意申请结题验收。
学术委员会负责人(章):
2012年05月30日
学校审核意见:
同意申请结题验收
单位(公章)
2012年05月30日
教育厅意见:
负责人(签章):
年月日
·7·
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 利用 香蕉 制备 寡糖 蛋白质 研究