利用香蕉頭制備糖、寡糖和蛋白質(zhì)等研究

1、海南省教育廳高等學(xué)校科研資助項(xiàng)目終 結(jié) 報(bào) 告 書學(xué) 科 門 類 55020 食品加工技術(shù) 課 題 名 稱 利用香蕉頭制備糖、寡糖和蛋白質(zhì)等研究 批 準(zhǔn) 日 期 2007.4.16 承擔(dān)人及職稱 黃廣民 教授/研究員 所 在 學(xué) 校 海 南 大 學(xué) 報(bào) 告 日 期 2012.5.29 海南省教育廳制研究工作總結(jié)請(qǐng)按下列提綱編寫，要求簡(jiǎn)明扼要，實(shí)事求是，以學(xué)術(shù)總結(jié)為主，不超過2000字。1 主要研究?jī)?nèi)容及研究方法。2 主要研究結(jié)果。特別要說明讕要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新之處，并有具體的內(nèi)容和必要的數(shù)據(jù)。3 此項(xiàng)研究的科學(xué)意義和應(yīng)用前景，學(xué)術(shù)界的反映和引用。4 與預(yù)期計(jì)劃和目標(biāo)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(chǎn)量為1億噸，我國(guó)是世界香蕉主要生產(chǎn)國(guó)家，主要分布在廣東、廣西、福建、海南、云南、臺(tái)灣等地。海南盛產(chǎn)的香蕉口感好，品質(zhì)優(yōu)，尤其是樂東的香蕉，品質(zhì)居于全國(guó)之冠。據(jù)統(tǒng)計(jì)到2007年止，海南全省香蕉種植面積達(dá)69萬畝，產(chǎn)量108.63萬噸，比上一年增長(zhǎng)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(fèi)大量人力，物力和財(cái)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(zhì)、脂肪等其它有機(jī)物質(zhì)和礦物質(zhì)。因粗蛋白含量太低，開發(fā)成本過高，本項(xiàng)目未做進(jìn)一步的深入研究。主要研究?jī)?nèi)容及研究方法：1香蕉根部球莖化學(xué)成分的測(cè)定：香蕉根部球莖水分含量測(cè)定采用蒸餾法快速測(cè)定，用甲苯或二甲苯與香蕉切片共沸蒸餾法測(cè)定。脂肪采用乙醚為溶劑，用索氏提取法測(cè)定。游離還原糖采用3,5二硝基水楊酸（DNS）分光光度法測(cè)定。淀粉含量的測(cè)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(cè)定。果膠含量的測(cè)定：利用咔唑比色法測(cè)定，果膠用鹽酸水解，其水解液在強(qiáng)酸中與咔唑試劑發(fā)生反應(yīng)，生成紫色化合物

4、，其呈色強(qiáng)度與半乳糖醛酸的含量成正比，由此可測(cè)定出果膠的含量。半纖維素的測(cè)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(cè)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(cè)定：樣品用濃硫酸高溫濕法消化，用微量凱氏法測(cè)定。粗纖維的測(cè)定：樣品用稀的硫酸水解，樣品中的糖、淀粉、果膠等物質(zhì)水解而除去，再用熱的氫氧化鈉溶液處理，使蛋白質(zhì)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?jiān)礊榇掷w維，再用稱重法測(cè)定?？偦曳值臏y(cè)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(cè)定灰

5、分的含量。經(jīng)檢測(cè)香蕉根部球莖主要的化學(xué)成分為：水分含量達(dá)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(zhì)含量1.9%、半纖維素1.0%1.5%、纖維素含量1.8%2.5%、礦物質(zhì)0.03%0.1%。研究還發(fā)現(xiàn)：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(shí)香蕉樹齡大小有關(guān)。即將開花結(jié)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(shí)間后，香蕉頭已長(zhǎng)出小苗， 這時(shí)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(yàn)（

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(jié)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(zhǔn)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(shí)間，使其中的聚糖水解，轉(zhuǎn)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(dòng)相，進(jìn)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(jié)晶罐，常溫或低溫條件下結(jié)晶，所得的甘露糖母液泵入糖用離心機(jī)，高速離心分離，得淺黃色結(jié)晶甘露糖粉末和甘露寡糖漿，進(jìn)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(chǎn)率達(dá)到14%16%。其檢測(cè)結(jié)果如下： 圖1.分析純結(jié)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(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新之處香蕉根部球莖干粉用酸（或酶）水解，經(jīng)一系列分離手段，可制備葡萄糖、甘露糖和甘露寡糖，制備產(chǎn)率高。但因香蕉根部球莖中果膠含量高，酸（或酶）水解時(shí)，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(xué)結(jié)構(gòu)、分子相似，使得甘露糖不易結(jié)晶，對(duì)后續(xù)甘露糖的分離提純?cè)黾永щy。（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(jīng)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(shí)間4060min液化。再用磷酸二氫鈉檸檬酸緩沖溶液，調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)膒H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(shí)間通過檢測(cè)發(fā)酵液中總還原糖含量來控制，發(fā)酵

9、一定時(shí)間后，泵入蒸餾釜，高溫蒸餾即可得到乙醇溶液，經(jīng)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(chǎn)乙醇200kg330kg。本項(xiàng)目已通過海南省農(nóng)墾科學(xué)院，在大嶺農(nóng)場(chǎng)酒精廠，進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)大試驗(yàn)。科學(xué)發(fā)現(xiàn)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(jù)初步估算，每畝產(chǎn)香蕉根部球莖約1215噸，若脫除去93%的水分后，實(shí)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(yùn)輸和初加工帶來困難。香蕉根部球莖采收后須及時(shí)處理，堆積一起，將導(dǎo)致細(xì)菌感染，發(fā)熱腐爛。本試驗(yàn)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(jīng)烈日下曝曬，晚上置于烘箱內(nèi)，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(chǎn)率。另是加工所需的場(chǎng)地大，加工耗費(fèi)的人力，物力較大，生產(chǎn)成本較高。· 1 · 項(xiàng)目負(fù)責(zé)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(xiàng)目結(jié)題簡(jiǎn)表批 準(zhǔn) 號(hào)Hj200710項(xiàng) 目 名 稱利用香蕉頭制備糖、寡糖和蛋白質(zhì)等研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人黃廣民專業(yè)技術(shù)職務(wù)教授/研究員參加月數(shù)30所 在 單 位海南大學(xué)代碼單位性質(zhì)A高校B科研單位C其它A實(shí)際參加人數(shù)高級(jí)中級(jí)初級(jí)博士后博士生碩士生212研究經(jīng)費(fèi)資助總額0萬元

11、研究期限計(jì)劃完成年月2009.12實(shí)際支出金額6.0萬元實(shí)際完成年月2012.5完成論著篇、冊(cè)學(xué) 術(shù) 會(huì) 議 交 流期 刊 發(fā) 表專 著 出 版大會(huì)特邀報(bào)告分組報(bào)告或展示全國(guó)性 期刊國(guó) 外 學(xué) 術(shù) 刊 物已出版擬出版國(guó)際00食品科學(xué)000國(guó)內(nèi)00研究成果項(xiàng)評(píng)議、鑒定發(fā)明、專利已 推 廣0申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)已通過海南省農(nóng)墾科學(xué)院，大嶺農(nóng)場(chǎng)酒精廠進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)國(guó) 家 級(jí)省 部 級(jí)國(guó)際學(xué)術(shù)獎(jiǎng)其它自然科學(xué)獎(jiǎng)科技進(jìn)步獎(jiǎng)發(fā)明獎(jiǎng)人文社科獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)科技進(jìn)步獎(jiǎng)人文社科獎(jiǎng)000000000人才培養(yǎng)人博士后博士（已獲學(xué)位）碩士（已獲學(xué)位）002· 3 ·研究工作總結(jié)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(zhì)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(shí)香蕉樹齡大小有關(guān)。將結(jié)果的香蕉苗，其根部球莖干粉中還原糖含量最高，結(jié)果后的香蕉根球莖干粉，還原糖含量低，長(zhǎng)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(jīng)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(chǎn)率約14%16%。香蕉根部球莖干粉經(jīng)酶水解，水解液經(jīng)適當(dāng)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(chǎn)乙醇200kg330kg。已通過海南省農(nóng)墾科學(xué)院，在大嶺農(nóng)場(chǎng)酒精廠，通過產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)大試驗(yàn)。主題詞1主題詞數(shù)量不多于三個(gè)； 2主題詞之間空一格香蕉根部球莖 甘露糖 乙醇結(jié)題簡(jiǎn)表填寫說明1 簡(jiǎn)表內(nèi)容必須逐項(xiàng)認(rèn)真填寫，采用國(guó)家公布的簡(jiǎn)化漢字。2 填入表中的各項(xiàng)內(nèi)容或數(shù)據(jù)，必須是獲教育廳資助期間所取得的結(jié)果。3 研究工作總結(jié)摘要應(yīng)可供發(fā)表使用，填寫時(shí)應(yīng)全面反映研究工作總結(jié)內(nèi)容，文字表述要易被科學(xué)文化知識(shí)的讀者理解。4 “完成論著”中“全國(guó)性期刊”是指：“在全國(guó)可公開訂閱、銷售、也可向國(guó)外出口和交換的刊物。·

14、; 4 ·表2 海 南 省 教 育 廳 資 助 項(xiàng) 目 研 究 成 果 目 錄成 果 名 稱主要完成者組織評(píng)議、鑒定單位及日期授獎(jiǎng)單位、獎(jiǎng)勵(lì)名稱、等級(jí)及日期獲準(zhǔn)專利國(guó)別類別及專利號(hào)請(qǐng)附成果鑒定證明書、成果評(píng)審證書、獎(jiǎng)勵(lì)證書或?qū)＠C書復(fù)印件一份。· 5 ·表3 海 南 省 教 育 廳 資 助 項(xiàng) 目 完 成 論 著 表主 要 作 者發(fā) 表 時(shí) 間論 著 名 稱刊物名稱、卷期或出版社黃廣民，劉秋實(shí)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(cè)定. 酶法水解香/芭蕉根部球莖粉漿研究及動(dòng)力學(xué)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(xué)，食品科學(xué)專利申請(qǐng)?zhí)枺?00910007743.0