酶法年产200吨田菁源半乳甘露低聚糖的工厂设计文献综述

 2022-02-15 10:02

全文总字数：8454字

目录

  1. 设计的目的与意义 1
  2. 国内外同类设计研究概况 2
    1. 国外功能性低聚糖产业发展状况 2
    2. 国内功能性低聚糖产业的发展状况 3
    3. 功能性低聚糖发展前景 4
    4. 半乳甘露低聚糖的简介 5
    5. 国家半乳甘露低聚糖的标准 6
    6. 制备半乳甘露低聚糖生产方法 7
      1. 超声波降解法 7
      2. 辐照改性降解法 7
      3. 氧化酸化降解法 7
      4. 酸酶结合降解法 8
      5. 酶降解法 8
    7. 目前半乳甘露低聚糖生产遇到的问题 9
    8. 设计方法 10
  3. 课题设计的研究内容和计划 11
    1. 研究内容 11
    2. 研究计划 11
    3. 图纸要求 12
  4. 特色与创新 13
  5. 参考文献 14

设计的目的与意义

田菁（学名：Sesbania cannabina (Retz.) Poir.）是豆科，田菁属一年生草本植物，高可达3.5米。茎有不明显淡绿色线纹。羽状复叶；叶轴上面具沟槽，小叶对生或近对生，线状长圆形，上面无毛，下面幼时疏被绢毛，两面被紫色小腺点，总状花序；总花梗及花梗纤细，苞片线状披针形，花萼斜钟状，萼齿短三角形，先端锐齿，花冠黄色，旗瓣横椭圆形至近圆形，翼瓣倒卵状长圆形，与旗瓣近等长，龙骨瓣较翼瓣短，三角状阔卵形，花药卵形至长圆形；荚果细长，长圆柱形，种子间具横隔，绿褐色，有光泽，7-12月开花结果。

田菁种子内胚乳（占种子重量的 30-33.5%）主要成分为半乳甘露聚糖（Galactomannans，GM），是生产高附加值糖工程产品甘露低聚糖的优质原料。如将田菁中的甘露聚糖通过生物技术转化为甘露低聚糖，可以大幅度提高田菁的经济价值，从而激发农民种植田菁的积极性，推动沿海滩涂盐碱地改良以及沿海森林带建设的发展。

半乳甘露低聚糖是低聚糖家族的新成员，是半乳甘露聚糖的不完全降解产物，它能显著增进人体肠道内以双歧杆菌为代表的有益菌的增殖，且具有减少动物肠道病原菌、增强免疫、提高肠黏膜功能等多种特性。目前，已有以瓜儿胶为原料制备的甘露低聚糖功能食品，而且对田菁源制备半乳甘露低聚糖的研究较少。随着田菁这一原料的开发与应用，用田菁为原料制备半乳甘露低聚糖将会具有重要的现实意义。本设计采用对田菁进行酶解，优化酶法制备半乳甘露低聚糖的工艺条件，并对酶解产物进行定性检测，旨在为产品的工业化生产提供参考。

国内外同类设计研究概况

国外功能性低聚糖产业发展状况

国际上的功能性低聚糖，日本开发得较早，品种也最多。大部分用酶法合成，天然提取物居少数。低聚果糖1983年进入市场、低聚异麦芽糖 1985年进入市场、低聚半乳糖1988年进入市场。 近年又直海藻糖、黑曲霉低聚糖相继上市。目前日本市或爲能性低聚糖，主要有低聚异麦芽糖 (11000t)、低聚半乳糖(6000t)、低聚果糖(4500t)、低聚木糖、低聚乳果糖、乳酮糖、大豆低聚糖、棉籽糖、黑曲霉低聚糖等十多个品种，约3万多t,年 销售额130亿日元(约合人民币17.5亿元)。日本 厚生省自1991年开始设立特定保健用食品，包括调整肠道功能、降血脂、降压、防廳齿、预防骨质疏松等功能。上世纪80年代日本发展以低聚糖为首的一些难消化低聚糖，食后可完整进入大肠被大肠中的双歧杆菌选择性利用，使之生长处于优势，而魏氏梭菌和卵磷脂酶阴 性的梭菌等有害细菌大大减少，使肠道菌群平衡 改善，大肠中有机酸增加，腐败产物减少,从而有益健康，于是以低聚异麦芽糖糖为首的各种有整 肠功能的低聚糖在日本先后得到发展，并广泛使 用在各种特定保健食品的生产。

欧洲国家如比利时、法国、荷兰，也有多年开发低聚糖的历史,主要利用其不消化性，作为脂肪代替品，以及膳食纤维用于低热量食品。主要品种旬低聚果糖和低聚半乳堕。

国内功能性低聚糖产业的发展状况

我国低聚糖的发展经历了初步研究-实验室生产-工业化生产-产业化-高纯度专业化的五个阶段。我国低聚糖的研究，始于八十年代。但形成工业规模和商品化，则到“九五”期间。1996年，由中科院微生物所和保龄宝合作，在禹城建成全国第一个年产2000t的低聚异麦芽糖工厂。开始走向了低聚糖生产的工业化到产业化之路，截至2007年9月保龄宝已形成了年产低聚糖10万t的生产规模，成为全球最大的低聚糖生产基地。高纯度低聚糖采取膜过滤法生产，不含葡萄糖，纯度达到99．9％远远超过日本的产品。蔗糖酶法生产低聚果糖的企业，1997年由无锡江南大学和云南天元合作，在昆明第一家投产，后面紧跟江门低聚果糖投产，由于功能性低聚糖具有水溶性、不消化性，不仅是调整肠道功能的双歧因子，且有一定甜度、粘度等某些糖类的共性，作为食品配料易被食品加工企业和消费者接受。可广泛应用在低热量食品，减肥食品中。另外95％高纯度的低聚糖可用于糖尿病人食品和防龋齿食品。此外功能性低聚糖在饲料、医药、植保等方面，还有不少有待开发的市场。至今国内各种低聚糖生产能力约有12万t，实际年产7万t。主要品种有低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水苏糖等。但实际年产万t以上的品种有低聚异麦芽糖、低聚果糖。其他品种的年产量很有限。目前功能性低聚糖，已在国内各种乳品、饮料、焙烤、休闲食品、糖果中作为配料广泛使用。

功能性低聚糖发展前景

随着经济的发展和生活的提高，全国居民的健康状况，有了明显改善。但由于饮食结构不合理，如脂肪摄入量过多等原因，各种常见病、多发病的患病率增加。据统计，我国居民营养与健康现状不容乐观。我国居民畜肉类和油脂类食物消费过多，而谷类食物摄入不足，食品加工过精过细，食源环境受到威胁，这些都导致了“微生态失衡”状况严重；与膳食相关的高血压、糖尿病、高血脂等慢性疾病发病率逐年上升，患者年龄不断下降。“营养过度”正快速升级为公众营养问题。营养失衡不仅严重影响我国国民健康，也对我国经济发展，公费医疗体系以及医疗保险事业的严重挑战。总之，我国目前正处于膳食营养结构迅速变化的关键时期，不仅有各种微量营养素摄人不足的问题，而且微生态失衡，或者说亚健康成为新的健康问题也日趋严重。据全国居民的健康状况调查报告指出高血压患病率18.8％，总数1.6亿多(1996年为9500万)；糖尿病患病率2.6％，大城市达6.4％，全国患病人2000多万，另有近2000万空腹血糖受损；糖尿病协会报告为4000-5000万；成人超重率22.8％，总人数2亿人，大城市超重患病率达30％，全国肥胖率7.1％达6000多人，儿童肥胖率8.1％；超重和肥胖病人合计2.6亿人;血脂异常患病率18.6％达1.6亿人(1996年为9000多万)，特别应注意的是中年和老年患病率相近，有年轻化低令化趋向。以上高血压、高血脂、肥胖病、超体重、脂肪肝等疾病，均和高血脂有一定关系。如何通过改善饮食结构，采用功能食品的形式，来控制人体的血脂水平，以预防和控制冠一12,病的发生和发展，这是全世界医药、食品、营养界关注的热点。功能食品包括各种营养食品、保健食品、膳食补充剂，特别是一些以普通食品和饮料为载体，添加具有防病抗病功能的因子的功能食品。是当今国内外食品工业新的增长点。

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