海南省教育厅高等学校科研项目.docx
《海南省教育厅高等学校科研项目.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海南省教育厅高等学校科研项目.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
海南省教育厅高等学校科研项目
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·
海南省教育厅高等学校科研资助项目
结项材料
课题名称利用香蕉头制备糖、寡糖和蛋白质等研究
项目编号Hj200710
承担人员黄广民、姚伯元、向东、刘仁成
所在学校海南大学
结项日期2012-5-29
结项材料目录
1、终结报告书
2、经费使用情况表
3、项目批准文件复印件
4、原申请评审书
5、项目计划书（2008、2009年立项项目有反馈的计划书）
6中期检查报告书
7、成果材料
成果之一：
黄广民，刘秋实.香蕉根部球茎干粉中还原糖含量的测定.食品科学，2008，Vol.29，No.08，485-488.
成果之二：
陈伟，黄广民.酶法水解香/芭蕉根部球茎粉浆研究及动力学分析.食品科学，2010，Vol.31，No.20，260-265.
成果之三：
申报国家发明专利一：
黄广民等，利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖，专利申请号：
200910007743.0，已进入实审程序。
成果之四：
申报国家发明专利二：
黄广民,陈伟等，利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇，201110008780.0，已进入实审程序。
见附件如下：
1.指导性项目批准文件
2.原申请评审书
海南省教育厅高等学校科研资助项目
中期检查报告书
学科门类：
55020食品加工技术
项目名称：
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：
2011年05月30日
海南省教育厅制
研究类别
在相应的字母上划○
A.基础研究
B.应用理论研究
○C.应用研究
最终成果形式
论文、专利申请书
计划完成时间
2011.12
项目经费（万元）
批准经费总额：
0
已拨款额：
0
支出经费额：
6.0
研究工作进展情况
在相应序号上划○
A.能按时完成
B.需推迟完成
C.研究中止
阶段成果数
论文或研究报告（篇）：
论文
著作（部）：
0
阶段性成果（300字）
序号
成果名称
成果形式
作者
刊物年期、出版社和出版日期、使用单位
1
香蕉根部球茎干粉中还原糖含量的测定.
论文
黄广民
食品科学，2008，Vol.29，No.08，485-488.
2
酶法水解香/芭蕉根部球茎粉浆研究及动力学分析.
论文（指导研究生论文）
陈伟
食品科学，2010，Vol.31，No.20，260-265.
3
利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖
发明专利
黄广民
专利申请号：
200910007743.0，已进入实审程序。
4
利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇
发明专利
黄广民
专利申请号：
201110008780.0，已进入实审程序.
5
6
一、其中一项代表性成果简介（基本内容、学术价值、社会效益等）（500字）：
题目：
刊物年期或出版、使用单位：
黄广民，刘秋实.香蕉根部球茎干粉中还原糖含量的测定.食品科学，2008，Vol.29，No.08，485-488.
陈伟，黄广民.酶法水解香/芭蕉根部球茎粉浆研究及动力学分析.食品科学，2010，Vol.31，No.20，260-265.（指导研究生论文）。
申报国家发明专利：
黄广民等，利用香蕉根部球茎干粉制备甘露糖、甘露寡糖，发明专利申请号：
200910007743.0，已进入实审程序。
申报国家发明专利二：
黄广民,陈伟等，利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇，发明专利申请号：
201110008780.0，已进入实审程序.
注：
成果形式填写代码：
1.专著2.编著3.工具书4.古籍整理著作5.译著6.论文7.调查报告或咨询报告8.研究报告9.其它形式的成果。
-2-
二、研究工作进展情况（工作方案实施情况，拟开展的工作，存在的问题，能否按时完成计划，推迟或中止研究工作的原因等）（300字）：
研究工作进展如下：
新采收的香蕉根部球茎，含水量达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%、灰分0.03%～0.1%。
香蕉根部球茎干粉酸水解后总还原糖含量为25%～65%。
其含量取决于香蕉的品种，采收时香蕉树龄大小；未结果的香蕉树，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，采收香蕉果后长出小苗的根部球茎干粉，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，水解液经脱色，精密分离，真空浓缩，结晶分离可得到甘露糖和甘露寡糖浆，糖的产率达到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，经蒸馏可制备乙醇，每吨香蕉根部球茎干粉（含水量8%～10%）可产乙醇200kg～330kg。
该项目已通过海南省农垦科学院，在大岭农场酒精厂，进行产业化扩大试验。
因经费困难，未能如期完成，且研究深度和广度也不够。
-3-
三、调研计划落实情况（调研对象、内容、周期、调研报告名称、报送部门及反应等）：
项目经费支出情况（万元）
年度
类别
合计
2007-2008年
2009-2010年
2011-2012年
合计
6.0
2
2
2
原材料费
2.0
0.6
0.7
0.7
仪器设备费
1.1
0.5
0.3
0.3
图书资料、文具费
0.4
0.2
0.2
调研费
上机费
全国会议费
1.5
0.7
0.8
其它费用（专利申请费）
1.0
0.35
0.35
0.3
学校主管部门检查意见：
项目按计划完成了阶段性研究任务，取得了阶段性研究成果。
科研管理部门（签章）：
年月日
-4-
升级会员 