利用香蕉頭制備糖、寡糖和蛋白質等研究

1、海南省教育廳高等學?？蒲匈Y助項目終 結 報 告 書學 科 門 類 55020 食品加工技術 課 題 名 稱 利用香蕉頭制備糖、寡糖和蛋白質等研究 批 準 日 期 2007.4.16 承擔人及職稱 黃廣民 教授/研究員 所 在 學 校 海 南 大 學 報 告 日 期 2012.5.29 海南省教育廳制研究工作總結請按下列提綱編寫，要求簡明扼要，實事求是，以學術總結為主，不超過2000字。1 主要研究內容及研究方法。2 主要研究結果。特別要說明讕要的科學發(fā)現和創(chuàng)新之處，并有具體的內容和必要的數據。3 此項研究的科學意義和應用前景，學術界的反映和引用。4 與預期計劃和目標比較，說明完成情況及存在的問

2、題。香蕉系芭蕉科、芭蕉屬、真蕉亞屬植物（Banana）。有香蕉、大蕉、粉蕉和龍牙蕉4大類。香蕉是優(yōu)良的熱帶、亞熱帶佳果之一。全球香蕉年產量為1億噸，我國是世界香蕉主要生產國家，主要分布在廣東、廣西、福建、海南、云南、臺灣等地。海南盛產的香蕉口感好，品質優(yōu)，尤其是樂東的香蕉，品質居于全國之冠。據統(tǒng)計到2007年止，海南全省香蕉種植面積達69萬畝，產量108.63萬噸，比上一年增長18.95%。然而香蕉收果后，人們通常需將香蕉莖砍掉，將香蕉根部球莖挖掉更新，來年才有好收成。這需要耗費大量人力，物力和財力。且挖出來的香蕉根部球莖，大都和香蕉莖桿一直堆積在田間地頭，讓其自然腐爛。香蕉根部球莖含有少量的

3、游離糖、果膠類、淀粉類、半纖維素類、雜多糖類、纖維素、微量蛋白質、脂肪等其它有機物質和礦物質。因粗蛋白含量太低，開發(fā)成本過高，本項目未做進一步的深入研究。主要研究內容及研究方法：1香蕉根部球莖化學成分的測定：香蕉根部球莖水分含量測定采用蒸餾法快速測定，用甲苯或二甲苯與香蕉切片共沸蒸餾法測定。脂肪采用乙醚為溶劑，用索氏提取法測定。游離還原糖采用3,5二硝基水楊酸（DNS）分光光度法測定。淀粉含量的測定：先用液態(tài)高溫-淀粉酶液化，再用糖化酶糖化，水解液用3,5二硝基水楊酸（DNS）分光光度法測定。果膠含量的測定：利用咔唑比色法測定，果膠用鹽酸水解，其水解液在強酸中與咔唑試劑發(fā)生反應，生成紫色化合物

4、，其呈色強度與半乳糖醛酸的含量成正比，由此可測定出果膠的含量。半纖維素的測定：先用鹽酸將香蕉根部球莖干粉水解，用3,5二硝基水楊酸（DNS） 分光光度法測定總糖含量，總糖乘以0.9即得到半纖維和淀粉的量，將兩者總量減去淀粉的量，即可得到半纖維素含量。粗蛋白的測定：樣品用濃硫酸高溫濕法消化，用微量凱氏法測定。粗纖維的測定：樣品用稀的硫酸水解，樣品中的糖、淀粉、果膠等物質水解而除去，再用熱的氫氧化鈉溶液處理，使蛋白質溶解，皂化脂肪而除去，再用乙醇和乙醚除去單寧，色素，所得的殘渣即為粗纖維，再用稱重法測定?？偦曳值臏y定：將樣品置于馬福爐中，以530560的溫度下，灰化4h，樣品灰白色，用稱重法測定灰

5、分的含量。經檢測香蕉根部球莖主要的化學成分為：水分含量達90%93%、游離還原糖1.3%1.5%、脂肪0.4%0.6%、果膠1.9%2.1%、淀粉2.6%3.2%、蛋白質含量1.9%、半纖維素1.0%1.5%、纖維素含量1.8%2.5%、礦物質0.03%0.1%。研究還發(fā)現：香蕉根部球莖干粉酸水解后總還原糖含量為25%65%。其含量多少與香蕉的品種，采收時香蕉樹齡大小有關。即將開花結果的香蕉樹，其根部球莖粗纖維、半纖維素含量低，總還原糖含量高；收果后的香蕉根球莖粗纖維素、半纖維素含量高，還原糖含量低，收果一段時間后，香蕉頭已長出小苗， 這時根部球莖還原糖含量最低。2利用香蕉根部球莖的水解試驗（

6、1）酸（或酶）水解制備甘露糖和甘露寡糖工藝路線：鮮香蕉根部球莖切片曬干或烘干粉碎酸（或酶）水解中和離心分離去渣水解液脫色初濃縮精密分離二次真空濃縮結晶分離甘露糖和甘露寡糖粗品精制甘露糖、甘露寡糖精品。操作步驟：準確稱取一定量的香蕉根部球莖粉，按一定的料液比加入一定濃度的鹽酸（磷酸氫二鈉檸檬酸緩沖）溶液，以一定的溫度，水解一定時間，使其中的聚糖水解，轉化為甘露糖和甘露寡，水解液加入一定量的固體氫氧化鈉中和，加入一定量的活性炭，以80的溫度脫色，過濾分離出活性炭，用蒸餾水洗滌回收吸附的糖，合并濾液，以5060的溫度真空濃縮至總還原糖含量約40%，將其泵層析柱，用含水溶劑做為流動相，進行精密分離，得

7、含量8%15%的糖液，再以5060的溫度真空濃縮至過飽和狀態(tài)，泵入結晶罐，常溫或低溫條件下結晶，所得的甘露糖母液泵入糖用離心機，高速離心分離，得淺黃色結晶甘露糖粉末和甘露寡糖漿，進一步精制可得到甘露糖精品和近于無色的甘露寡糖液。糖的產率達到14%16%。其檢測結果如下： 圖1.分析純結晶D甘露糖高效液相色譜圖 圖2：香蕉根部球莖粉D-甘露糖高效液相色譜圖科學發(fā)現和創(chuàng)新之處香蕉根部球莖干粉用酸（或酶）水解，經一系列分離手段，可制備葡萄糖、甘露糖和甘露寡糖，制備產率高。但因香蕉根部球莖中果膠含量高，酸（或酶）水解時，水解液除了含有葡萄糖、甘露糖、甘露寡糖外，還含有半乳糖醛酸類等果膠的水解物，兩者化

8、學結構、分子相似，使得甘露糖不易結晶，對后續(xù)甘露糖的分離提純增加困難。（2）香蕉根部球莖粉漿酶水解制備乙醇工藝路線：鮮香蕉根部球莖切片曬干或烘干粉碎液態(tài)高溫淀粉酶水解液化液化液糖化酶水解糖化液接種發(fā)酵蒸餾乙醇操作步驟：香蕉根部球莖經切片，曬干或烘干，粉碎，得到含水量8%10%的干粉，稱取一定量的香蕉根部球莖干粉，按一定的料液比加入磷酸二氫鈉檸檬酸緩沖溶液，攪拌成漿狀，升溫至8595，加入一定量的液態(tài)高溫淀粉酶，水解水解時間4060min液化。再用磷酸二氫鈉檸檬酸緩沖溶液，調節(jié)至適當的pH值，加入一定的糖化酶，以60的溫度糖化，糖化液直接接種發(fā)酵，發(fā)酵時間通過檢測發(fā)酵液中總還原糖含量來控制，發(fā)酵

9、一定時間后，泵入蒸餾釜，高溫蒸餾即可得到乙醇溶液，經精餾脫水后可得到95%以上的乙醇溶液，每噸香蕉根部球莖干粉可產乙醇200kg330kg。本項目已通過海南省農墾科學院，在大嶺農場酒精廠，進行了產業(yè)化擴大試驗?？茖W發(fā)現和存在問題香蕉根部球莖含水量90%93%、游離還原糖1.3%1.5%、果膠1.9%2.1%、淀粉2.6%3.2%。據初步估算，每畝產香蕉根部球莖約1215噸，若脫除去93%的水分后，實際香蕉根部球莖干粉約1.1噸1.5噸，如此高含水量原料使得香蕉根部球莖采收、運輸和初加工帶來困難。香蕉根部球莖采收后須及時處理，堆積一起，將導致細菌感染，發(fā)熱腐爛。本試驗表明，將香蕉根部球莖切成51

10、0的薄片，白天撒在水泥地面上，經烈日下曝曬，晚上置于烘箱內，用6070的溫度連續(xù)烘干，此條件下處理原料，才不至于影響乙醇的產率。另是加工所需的場地大，加工耗費的人力，物力較大，生產成本較高。· 1 · 項目負責人（簽章）：黃廣民 2012年5月29 日· 2 ·表1 海南省教育廳高?？蒲匈Y助項目結題簡表批 準 號Hj200710項 目 名 稱利用香蕉頭制備糖、寡糖和蛋白質等研究項目負責人黃廣民專業(yè)技術職務教授/研究員參加月數30所 在 單 位海南大學代碼單位性質A高校B科研單位C其它A實際參加人數高級中級初級博士后博士生碩士生212研究經費資助總額0萬元

11、研究期限計劃完成年月2009.12實際支出金額6.0萬元實際完成年月2012.5完成論著篇、冊學 術 會 議 交 流期 刊 發(fā) 表專 著 出 版大會特邀報告分組報告或展示全國性 期刊國 外 學 術 刊 物已出版擬出版國際00食品科學000國內00研究成果項評議、鑒定發(fā)明、專利已 推 廣0申報國家發(fā)明專利2項已通過海南省農墾科學院，大嶺農場酒精廠進行產業(yè)化試驗學術獎勵項國 家 級省 部 級國際學術獎其它自然科學獎科技進步獎發(fā)明獎人文社科獎自然科學獎科技進步獎人文社科獎000000000人才培養(yǎng)人博士后博士（已獲學位）碩士（已獲學位）002· 3 ·研究工作總結摘要三百字香蕉根

12、部球莖含水量90%93%、游離還原糖1.3%1.5%、脂肪0.4%0.6%、果膠1.9%2.1%、淀粉2.6%3.2%、蛋白質含量1.9%、半纖維素1.0%1.5%、纖維素含量1.8%2.5%、灰分0.03%0.1%。香蕉根部球莖干粉中總還原糖含量約25%65%。且含量與香蕉品種，采收時香蕉樹齡大小有關。將結果的香蕉苗，其根部球莖干粉中還原糖含量最高，結果后的香蕉根球莖干粉，還原糖含量低，長出小苗的香蕉根部球莖的干粉，還原糖含量最低。香蕉根部球莖經切片，曬干或烘干，粉碎得到干粉，加入酸（或酶）水解，可制備甘露糖和甘露寡糖漿，糖的產率約14%16%。香蕉根部球莖干粉經酶水解，水解液經適當除雜后，

13、不需分離出糖，直接接種發(fā)酵，蒸餾可制備乙醇，每噸香蕉根部球莖干粉（含水量約8%10%）可產乙醇200kg330kg。已通過海南省農墾科學院，在大嶺農場酒精廠，通過產業(yè)化擴大試驗。主題詞1主題詞數量不多于三個； 2主題詞之間空一格香蕉根部球莖 甘露糖 乙醇結題簡表填寫說明1 簡表內容必須逐項認真填寫，采用國家公布的簡化漢字。2 填入表中的各項內容或數據，必須是獲教育廳資助期間所取得的結果。3 研究工作總結摘要應可供發(fā)表使用，填寫時應全面反映研究工作總結內容，文字表述要易被科學文化知識的讀者理解。4 “完成論著”中“全國性期刊”是指：“在全國可公開訂閱、銷售、也可向國外出口和交換的刊物。·

14、; 4 ·表2 海 南 省 教 育 廳 資 助 項 目 研 究 成 果 目 錄成 果 名 稱主要完成者組織評議、鑒定單位及日期授獎單位、獎勵名稱、等級及日期獲準專利國別類別及專利號請附成果鑒定證明書、成果評審證書、獎勵證書或專利證書復印件一份。· 5 ·表3 海 南 省 教 育 廳 資 助 項 目 完 成 論 著 表主 要 作 者發(fā) 表 時 間論 著 名 稱刊物名稱、卷期或出版社黃廣民，劉秋實陳偉，黃廣民.黃廣民等黃廣民，陳偉等，2008，No.082010，No.2020092011香蕉根部球莖干粉中還原糖含量的測定. 酶法水解香/芭蕉根部球莖粉漿研究及動力學分析. 利用香蕉根部球莖干粉制備甘露糖、甘露寡糖利用香/芭蕉根部球莖干粉制備乙醇食品科學，食品科學專利申請?zhí)枺?00910007743.0