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咖啡渣制备半乳甘露多糖的研究——开题报告
摘要：随着现代生活节奏的加快，饮用便捷又无渣的速溶咖啡饮料越来越受到欢迎，其消费量已大大超过传统工艺加工的咖啡饮料。在生产速溶咖啡过程中所排出的咖啡渣占咖啡干物的重量高达百分之六十七，咖啡渣的废弃不仅造成资源浪费，还对环境造成污染，海南咖啡资源丰富，若能将咖啡渣变废为宝，必将对提高经济效益有积极的意义。 本课题以咖啡渣为原料，通过研究不同水热条件对低聚糖的溶出与酶水解之后低聚糖得率，从而确定最佳工艺。同时对不同分子量的多糖结构进行鉴定，获得最优条件，降低成本。
关键词：咖啡渣；自水解预处理；半乳甘露聚糖
前言
咖啡作为世界上的三大饮品中不可或缺的一项，在人类的日常生活和对外商业活动中都占据着十分重要的地位。自2010年起，世界上咖啡的总年产量以大约百分之六的速率持续增长，到了2014年，世界上咖啡的总年产量已经达到了960万吨。与此同时，每生产1千克咖啡会产生0.9千克的咖啡残渣。据检测，咖啡渣中含有大量的纤维素、木质素、脂肪酸和一定量的半纤维素等有机化合物，被看作新时代最具有发展潜力的可持续发展的优秀生物质资源。所以，对咖啡残渣进行合理化利用成为新的时代热点。
低聚木糖作为一种功能性多糖，具有增殖肠道双歧杆菌、抑制大肠杆菌等有害菌、预防糖尿病等作用，已经被广泛用于食品、医药、饲料等行业。低聚木糖和其它低聚糖如低聚果糖、乳果糖、异麦芽糖等一样，是新近发展起来的一种功能性低聚糖。低聚木糖在功能性食品(或称保健食品)中占有举足轻重的地位,因其具有独特的生理功能而成为一种重要的功能性食品基料。[1]与其它低聚糖相比,低聚木糖具有显著增殖双歧杆菌的效果,而且具有用量小、耐热、耐酸和生产原料价格低廉易得等特点,因而同其它低聚糖一样,具有很大的发展前景。目前,低聚木糖在我国还是一个新兴行业,能达到上千吨生产规模的只有低聚异麦芽糖和低聚果糖,其它的还尚未形成规模。
半乳甘露聚糖主要存在于豆科植物种子中, 如田菁、胡芦巴、皂荚、槐豆等植物。田菁种子富含半乳甘露聚糖， 目前多开发为纺织行业的浆料、石油开采辅料等，在食品中，其也可作为安定剂和增黏剂使用。半乳甘露聚糖也可用来生产半乳甘露寡糖， 半乳甘露寡糖是一种功能性寡糖, 在生物体受精、生长、发育、分化、免疫、神经系统的识别与调控等过程中起调节作用， 因此，功能性寡糖开发是国际生物技术领域的重要课题和研究热点。
2.国内外研究概况
2.1自水解预处理
原料预处理的方法有很多，包括物理法、化学法、物理化学法和生物法。其中物理法具有例如能耗大、成本高、工作效率低并且不能脱除木质素等问题，生物预处理法目前还未成熟，可以利用的微生物种类不多，对比物理法和生物法，化学法和物理化学法具有高效性，对于实验室和工业生产具有重要的意义。自水解预处理作为物理化学法之一，是一种没有任何添加、对环境相对友好、成本低廉的一种方法。它的原理主要是通过水质子化降解半纤维素，从而使得脱落的乙酰基形成乙酸，加快物料三大素的降解。
目前,自水解预处理主要被应用于:(1)预水解硫酸盐法制备溶解浆,该工艺采用水预处理、酸预处理和蒸汽预处理去除部分半纤维素和木素,使灰分、蜡质、脂肪等溶出,然后利用硫酸盐法蒸煮制浆获得高质量的溶解浆以及黏胶纤维:(2)化学法制浆前预提取半纤维素;(3)化学机械法制浆前自水解预处理提取部分半纤维素;(4)与其他预处理方法一起作为生物质的预处理方式以实现生物质原料各主要化学组分(纤维素、木素和半纤维素)的分离以及酶水解糖化等。[2]
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