双酶法降解细胞壁物质制备低聚木糖和阿魏酸研究进展
提取木聚糖论文
引言农作物秸秆在世界上的产量每年大约有20~30亿t[1]，国内的农作物秸秆资源十分丰富，年产量达5.560亿t[2]。
吉林省年产秸秆154万t，仅东北地区就达90万t[3]。
作物秸秆中大约有65%~80%的干物质能够向动物提供能量。
但就吉林省大部分农村来说，作物收割后，都是将秸秆焚烧还田或用来当作平时的生活燃料，用作饲料利用的仅占很小一部分，造成秸秆资源的浪费大，污染环境，而且与吉林省农村草地载畜量大，承受压力大以及家畜冬春季节严重缺乏饲草料的情况形成了鲜明的对照。
之所以会形成这样的现状，其原因之一是因为秸秆细胞壁中的纤维素含量较高，而且与半纤维素、木质素、硅酸盐等是以复合体的形式存在的，直接用作饲料时消化率低，粗蛋白、矿物质和微量元素严重不足[4]。
当前，以研究应用的切碎、粉碎、泡软、煮熟、膨化等物理处理方法，仅能提高其采食量和减少饲料饲喂过程中的饲料浪费，几乎不能提高其消化率和可利用营养物质的含量；氨化、碱化、酸化等化学处理方法虽然能改善秸秆饲料的适口性和提高利用率，但没有解决其粗纤维转化为可消化养分的问题[5]，目前农作物秸秆利用研究的热点，具有非常重要的实际意义。
麦秸秆中纤维素占 32 %--40 %，多缩戊糖占 30 %--35 %，木质素占 17 %其次还含有少量的灰分等, 其中多聚戊糖的主要成分为木聚糖, 包括 A 和 B 两个组分，前者可通过调 pH 得到，后者可通过有机溶剂沉淀得到。
木聚糖在食品中可用作乳化剂及膳食纤维，具有促进有丝分裂及免疫调节等功。
此外, 木聚糖通过酶解可制备低聚木糖, 低聚木糖有促进肠道内有益菌的繁殖、抑制有害菌生长的独特生理功能。
它由木聚糖分解，木糖键结合而成，主要是以富含木聚糖的植物资源，如木屑、麦秸秆、玉米芯、棉籽壳、稻壳和菜籽等为原料，经内切型木聚糖酶水解后，再进行分离精制而制得［17］。
因此，开展以麦秸秆为原料制备木聚糖的研究是十分必要的。
本实验采用稀碱法，高温处理麦秸秆杆，优化麦秸秆的预处理，探索木聚糖的提取条件，实验结果为进一步得到低聚木糖提供了一个有力的前提条件，为提高麦秸秆的利用开辟了一条新的途径，及处理了农业废弃物，又解决了环境污染问题，有很好的经济效益和社会效益。
低聚木糖生产
低聚木糖生产
低聚木糖的生产技术包括从玉米芯、棉子壳以及蔗渣等原料中提取木聚糖和木聚糖酶法水解，和最后低聚木糖产品的纯化等三个方面。
低聚木糖的制备主要采用多糖降解的方法，在生产中，按照提取木聚糖的方法不同，一般可分为以下四种：①酸水解法：②热水抽提(包括蒸汽爆破)法；③酶水解法；
④微波降解法I9l。
酸法提取木聚糖时木糖含量太高，不利于低聚木糖的生产；碱法提取木聚糖时得到的木聚糖浆粘度太高，不便与操作，且产物中还原糖含量高，不利于生产；因此在工业化生产中，一般采用的是蒸煮法提取木聚糖，再加酶水解的生产工艺路线：原料(玉米芯、蔗渣等)一木聚糖一加酶水解一低聚木糖粗产品分离、纯化一产品。
木聚糖酶生产及酶学性质的研究
木聚糖酶生产及酶学性质的研究一、本文概述木聚糖酶是一类能够水解木聚糖及其相关多糖的酶类，广泛存在于自然界中，尤其是在植物、微生物和动物体内。
由于其在生物质转化、食品加工、饲料工业以及医药等领域的重要应用价值，木聚糖酶的研究与生产日益受到关注。
本文旨在全面综述木聚糖酶的生产方法、纯化技术以及酶学性质的研究进展，以期为木聚糖酶的进一步研究和应用提供理论支持和实践指导。
本文将对木聚糖酶的生产方法进行详细阐述。
这包括从天然来源中提取木聚糖酶，以及通过微生物发酵、基因工程等生物技术手段生产木聚糖酶。
在此基础上，还将探讨不同生产方法的优缺点，以及影响木聚糖酶产量的关键因素。
本文将关注木聚糖酶的纯化技术。
纯化是获得高质量、高活性木聚糖酶的关键步骤，本文将介绍常见的纯化方法，如硫酸铵沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析等，并分析各方法的优缺点及适用范围。
本文将重点研究木聚糖酶的酶学性质。
这包括木聚糖酶的分子量、最适pH值、最适温度、动力学参数等基本性质，以及酶的稳定性、抑制剂和激活剂等影响因素。
通过对这些酶学性质的研究，可以更深入地了解木聚糖酶的作用机制和催化性能，为其在各个领域的应用提供理论依据。
本文旨在通过系统研究木聚糖酶的生产及酶学性质，为木聚糖酶的进一步研究和应用提供全面、深入的理论支持和实践指导。
二、木聚糖酶的生产方法木聚糖酶作为一种重要的工业酶，其生产方法主要包括微生物发酵法、化学合成法和基因工程法。
其中，微生物发酵法因其产量高、成本低、条件温和且易于工业化生产等优点，成为目前木聚糖酶生产的主要方法。
微生物发酵法生产木聚糖酶主要利用能够产生木聚糖酶的微生物，如真菌、细菌和放线菌等，通过优化培养基成分、发酵条件和菌种选育等手段，提高木聚糖酶的产量和活性。
目前，黑曲霉、米曲霉和里氏木霉等真菌是木聚糖酶的主要生产菌种。
在发酵过程中，碳源、氮源、无机盐和生长因子等营养成分对木聚糖酶的产量和活性具有重要影响。
常用的碳源包括木聚糖、葡萄糖、果糖等，氮源则包括蛋白胨、酵母粉、豆饼粉等。
寡糖研究新进展
寡糖研究新进展寡糖(oligosaccharides) ,亦称低聚糖,由2～9个单糖单元经苷键结合而成。
根据结合的单糖个数,可分为双糖、三糖、四糖直至九糖,分子式为(C6H10O5 ) n , n = 2～9。
许多寡糖及其糖缀合物因独特的结构而成为重要的生命物质,如乳果糖、大豆低聚糖、异麦芽糖等不仅以其缀合物起作用,而且其本身具有重要的生理功能,可作为促双歧杆菌生长因子,有拮抗机体过氧化损伤及降脂作用。
目前,我国功能性寡糖的研发尚处于起始阶段,对一些功能显著、市场前景好、附加值高的寡糖产品的研发相对滞后。
人们对寡糖在食品、医药及农业方面的开发寄予厚望。
1 寡糖的分类寡糖类组分多以游离状态存在于植物体和果实中。
构成寡糖的单糖主要是葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等五碳糖和六碳糖。
根据寡糖的单糖组成可分为同寡糖和杂寡糖,前者由同类单糖组成,后者由不同单糖组成;根据分子中是否存在游离的半缩醛羟基,还可分为还原性寡糖和非还原性寡糖,前者为糖基2糖基2糖的形式,后者为糖基2糖基2糖苷的形式;根据生物学功能可分为普通寡糖和功能性寡糖,前者可被机体消化吸收,产生能量,如蔗糖、麦芽糖、海藻糖、环糊精、麦芽寡糖等,后者具有特殊的生理学功能但不被肠道吸收。
还有一类寡糖是在侧链上修饰不同的化学基团,如胺基、羟基、硫酸基等,此类产物有糖醛酸、胺基糖、脱氧糖等。
2 寡糖的提取与制备目前主要有从天然产物直接提取、酶催化合成或酶解天然多糖、酸水解天然多糖和化学合成等4种途径。
2. 1 天然产物直接提取从天然原料中提取未衍生化的寡糖产品十分困难。
目前适用此法的寡糖有棉籽糖(从甜菜提取) 、大豆寡糖(从大豆乳清提取) 、黑曲霉寡糖(从菌体提取)等。
近年此法不断取得进展。
武卫红用不同体积的75 %乙醇室温提取鲜地黄中的总寡糖。
Kotiguda等用70 %乙醇室温浸泡菜豆, 130 r/min摇床提取13 h,用薄层色谱和纸色谱在提取液中检测到筋骨草糖(六糖) 。
酶法降解蔗渣制备低聚木糖酶解特性的
食品科技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 年 第 卷 第 期
酶法降解蔗渣制备低聚木糖酶解 特性的研究
李 妍，曹东旭，李寅初 (天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457)
摘要 ： 响应面优化酶解条件 ： 加酶量 0.82% ， 粗木聚糖浓度 8.4 ％， 温度 46 ℃， 水解时间 4.5 h；低聚木糖得率43.55%；薄层分析初步确定有木二糖、木三塘、木糖；红外光谱分析产物具 有低聚木糖结构特征；液相色谱确定产物以木二糖为主，含量达85%。 关键词：蔗渣；低聚木糖；酶解；成分分析 中图分类号：TS 249.2 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2012)08-0172-05
铺板，点样，斑点要小，喷雾后加热显色。 2.3.2 高效液相色谱分析 低聚木糖样品液经适当 浓缩，用0.22 μm微滤膜过滤后，取10 μL进样， 色谱分离条件：色谱柱Hypersil-NH2(200 mm×4.6 mm，5 μm)；流动相乙腈:水=80:20(v/v)；流量1.0 mL/min；室温；检测器：示差折光；灵敏度： 1.6×10-4 RIFUS。 2.3.3 低聚木糖的红外光谱分析 不同波长光透 过糖液，光波被介质吸收而变弱，以波长为横坐 标，每一光波下的糖液的吸光度为纵坐标作图， 所得曲线即为物质的吸收光谱。 称取150 mg干燥的KBr，研磨至均匀粉末装 到模具中，放到压片机压制成透明薄片，该片作 为空白片；将1.1 mg试样与150 mg干燥的KBr研细 均匀，置于模具中，于油压机上压成透明薄片， 即可用于红外光谱测定。试样和KBr都应经干燥处 理，研磨到粒度小于2 μm，以免散射光影响。 3 结果与分析 3.1 加酶量对酶解效果的影响
Abstract: Response surface optimization of hydrolysis conditions: The amount of enzyme 0.82%, crude xylan concentration 8.4%, hydrolysis temperature 46 ℃, hydrolysis time 4.5 h, XOS yield 43.55%. TLC analysis: Composition and structural characteristics shows xylobiose, xlyose. Infrared analysis shows structural features with XOS; HPLC shows products were xylobiose main content of 85%. Key words: bagasse; xylooligosaccharides; enzymatic hydrolysis; composition analysis
功能性低聚糖的功能、生产及其应用
功能性低聚糖的功能、生产及其应用摘要：功能性低聚糖一般在机体内很难被消化吸收，但却具有提高机体免疫力、抗肿瘤、抗病毒、抗菌、促进肠道双歧杆菌增殖、降血压降血脂降血糖等一系列特殊防病保健作用。
本文就功能性低聚糖的生理功能、生产技术和应用做了简单的介绍。
关键词：低聚糖生理功能生产应用前言低聚糖或称寡糖，是由2-10 个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖，分为功能性低聚糖和普通低聚糖两大类.常见的功能性低聚糖包括低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖、水苏糖和甲壳低聚糖等。
人体胃肠道内没有水解功能性低聚糖的酶类，因此，它们不被消化吸收而直接进入大肠内优先被双歧杆菌利用，是双歧杆菌的增殖因子[1]。
低聚糖正在引起越来越多的关注，广泛来源于细菌、藻类、真菌和高等植物的低聚糖可作为食品成分和药理补充剂。
不易消化的低聚糖在糖果店、面包店和啤酒厂被用作膳食纤维、甜味剂、体重控制剂和保湿剂[2]。
与普通低聚糖相比，功能性低聚糖一般在机体内很难被消化吸收，但却具有提高机体免疫力、抗肿瘤、抗病毒、抗菌、促进肠道双歧杆菌增殖、降血压降血脂降血糖等一系列特殊防病保健作用[3]。
此外，功能性低聚糖还具有促进双歧杆菌、乳酸杆菌增殖的效果，提高动物生产性能和饲料转化率，增强动物机体免疫力和抗病能力，降低饲料中药物用量，减少药物残留及提高动物产品品质，改善动物肠道微生态平衡等作用，可作替代抗生素药物添加剂，对家畜进行应用[4]。
1.功能性低聚糖的种类功能性低聚糖一般为低甜度低热量，难以被人体消化，食用后基本上不增加血糖血脂，对人体有特殊的生理功能，主要有以下几种：低聚果糖: 是指蔗糖分子的果糖残基上结合1-3个果糖的寡糖，是一种超强双歧因子，主要双向调节体内菌群调节血脂润肠通便等。
低聚异麦芽糖：又称分支低聚糖自然界中低聚异麦芽糖极少以游离状态存在，而作为支链淀粉右旋糖和多糖等的组成部分，主要用于抗龋齿促进矿物质吸收等。
低聚木糖制备的研究进展
第21期顾峰源，等:低聚木糖制备的研究进展-59 -低聚木糖制备的研究进展顾峰源，姚自选，潘艳，刘练，常思源$(南京科技职业学院生物与环境学院，江苏南京210048)摘要： 木 的 的副，因其高附加值属性而收到了广泛的关注&本文综述了低聚木糖现有的三种主要制备方法&为下一步工 化中的 供理论基础&关键词： 木；生产方'酶中图分类号:TQ028文献标识码：A文章编号：1008-021X ( 2020)21-0059-02Research Progress in the Preearation of Xylooligosaccha^idesGu Fengyuan , Yao ZPuan , Pan Yan , L iulian , CCang Spuan *(School of Biology and environment , Nanjing Polytechnic Institute , Nanjing 210048, China )Abstract ： XymoOgosacchaOdes are a by-product of agricultural products and have received widespread attention due to their highvalue-added properties. The main methods for preparing xylo-oligosacchcides were reviewed. Provide a theore —cal basis for thenext step of industrial production and application in life.Key word%: Xyooogosacchaeodes ' peepaeatoon ' eneymatochydeoysos作为继基因技术以及蛋白质技术之后的又一新型工程技,工程有 学研究正 为 注，并成为引领学科发展的重要。
低聚木糖生产工艺
低聚木糖生产工艺
低聚木糖的生产工艺有酸水解法、碱水解法、热水抽提法和酶水解法等四种方法。
其中，酶水解法又包括物理或化学——酶联合法。
具体工艺流程如下：
1、酸水解法：采用酸使木聚糖的主链与侧链发生分离的原理。
首
先将木聚糖原料破碎成粉末，然后将粉末均匀分散在反应釜中，
加入化学试剂进行反应，最后过滤分离得到低聚木糖液。
2、碱水解法：采用碱液使木聚糖主链水解，从而使低分子量木聚
糖溶解到提取液中，而纤维素不溶解。
将木聚糖原料破碎成粉
末，加入碱液进行反应，然后过滤分离得到低聚木糖液。
3、热水抽提法：将原料破碎成粉末后，加入适量热水进行抽提，
然后将提取液过滤分离得到低聚木糖液。
4、酶水解法：将木聚糖原料破碎成粉末后，加入酶进行反应，然
后过滤分离得到低聚木糖液。
酶水解法通常与物理或化学方法
联合使用，即先将木聚糖原料破碎成粉末，然后加入酶进行酶
解反应，接着加入化学试剂或物理方法进行处理，最后过滤分
离得到低聚木糖液。
以上四种方法中，碱水解法和水抽提法较为常用。
碱水解法成本较低，但可能会产生降解产物如糠醛等，对产品颜色和风味产生影响。
水抽提法生产低聚木糖的同时会消耗大量的水，而且产品中可能会残留一定的色素和异味。
酶水解法条件温和，不会产生有害物质，但成本较高。
阿魏酸_对香豆酸碱法制备及应用研究进展
阿魏酸、对香豆酸碱法制备及应用研究进展胡铮瑢1,2，刘玉环1,2,3，阮榕生1,2,*，彭 红1,2，张锦胜1,2，刘成梅1,2(1.南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047；2.生物质转化教育部工程研究中心，江西 南昌330047；3. 江西省生物质转化工程技术研究中心，江西 南昌 330047)摘 要：阿魏酸、对香豆酸做为安全性高的天然抗氧化活性物质在食品与医药中的应用越来越受到关注。
为了从生物质原料特别是谷物麸皮、农林作物边脚料中高效获取这两种重要酚酸，国际上做了大量的研究工作。
本文就两种酚酸的生理功能和应用情况，及其碱法制备工艺包括酸法预处理、碱性水解、分离萃取、纯化鉴定等最新研究进展进行总结，旨在为促进我国农副产品的高效增值利用提供有益参考。
关键词：阿魏酸；对香豆酸；生理功能；应用；制备工艺Ferulic Acid and p-Coumaric Acid: Applications in Various Fields and PreparationHU Zheng-rong 1,2，LIU Yu-huan 1,2,3，Roger RUAN 1,2,*，PENG Hong 1,2，ZHANG Jin-sheng 1,2，LIU Cheng-mei 1,2(1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China ；2. Engineering Research Center for Biomass Conversion, Ministry of Education, Nanchang 330047, China ；3. Engineering and TechnologyResearch Center for Biomass Conversion of Jiangxi Province, Nanchang 330047, China)Abstract ：Ferulic acid (FA) and p-coumaric acids are phenolic antioxidants present in a variety of plants, which have been widely used in food and cosmetic industries and others. Massive work has been reported to obtain both acids from agricultural waste such as maize bran, rice bran, wheat bran, wheat straw, sugar cane bagasse, pineapple peels, orange peels, and pomegranate peels.With the aim to provide useful knowledge for high value-added utilization of agricultural and forest fibrous by-products,particularly cereal bran in China, this paper briefly introduces the physiological functions of both acids and their applications in various industries and stressly summarizes recent achievements in the investigation of their preparation process consisting of acid pretreatment, alkaline hydrolysis, separation, purification and identification.Key words ：ferulic acid ；p-coumaric acid ；physiological function ；application ；alkaline preparation中图分类号：TQ914.1；TQ463 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)21-0438-05收稿日期：2009-06-22基金项目：江西省教育厅自然科学基金项目(S00478)；江西省自然科学基金项目(2008GZH0047)； 教育部“长江学者和创新团队发展计划”项目(IRT0540)作者简介：胡铮瑢(1986－)，男，硕士研究生，研究方向为营养与食品卫生学。
生物催化法制备低聚半乳糖的研究进展
发酵科技通讯Bulletin of Fermentation Science and Technology Vol.50No.1 Mar2021第50卷第1期2021年3月生物催化法制备低聚半乳糖的研究进展何乃莹，竺胜权，黄金(浙江工业大学药学院，浙江杭州310014)摘要：低聚半乳糖(Galactooligosaccharide,GOS)是一种倍受关注的功能性低聚糖益生元，能显著促进肠道益生菌的增殖,维持肠道菌群平衡，增强肌体免疫力。
随着国内外研究的不断深入,GOS 作为典型的非消化性低聚糖逐渐显示出其不可小觑的市场价值。
笔者针对低聚半乳糖的理化性质、生理功效、用途、生物催化法制备机理、产物纯化及提取等方面的研究进展和工业化生产现状及其存在的问题进行了综述，并对低聚半乳糖产业未来发展前景进行了展望。
关键词：低聚半乳糖；0-半乳糖苷酶；生物催化法制备；纯化中图分类号:TQ464.8文献标志码:A文章编号：1674-2214(2021)01-0020-08 Recent research progress on biocatalytic production of galactooligosaccharidesHE Naiying,ZHU Shengquan,HUANG Jin(College of Pharmaceutical Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou310014,China)Abstract:Galactooligosaccharides(GOS)is a functional oligosaccharide that has attracted mucha t entioninrecentyears Itisanoutstandingprebioticwithmeritsofpromotingtheproliferationof beneficial intestinal bacteria,such as Bifidobacteria,maintaining the balance of intestinal flora,and enhancing the body immunity Although the GOS has those advantages and overwhelming marketvalue,studies on the GOS encounter several cha l enges Focusingonthe industrial manufacturing processes,this review summarizes the functions and applications of GOS,aswe l asbiocatalyticsynthesismethodsandpurificationmethods Fina l y,weoutlookthe futuredevelopmentprospectsofthegalactooligosaccharideindustrializationKeywords:galactooligosaccharides；0-galactosidase；biocatalytic production；purification随着社会发展和人类膳食结构的变化，人们对肉类、乳制品摄入量不断增加，而谷物类食品的摄入量却渐次减少。
双酶法降解细胞壁物质制备低聚木糖和阿魏酸研究进展
28 2005,No.5粮食与饲料工业CEREAL &FEED I N DUST RY收稿日期:2005-03-15基金项目:广州市科技攻关重点项目,课题编号:2003Z3-E0061作者简介:薛 枫(1979-),女,在读硕士研究生,食品科学专业,研究方向为功能性食品。
双酶法降解细胞壁物质制备低聚木糖和阿魏酸研究进展薛 枫,欧仕益,汪 勇(暨南大学,广东广州 510632)摘 要:目前低聚木糖主要是利用阿拉伯木聚糖酶降解细胞壁物质获得。
由于细胞壁材料中的反式阿魏酸将多糖和木质素交联,直接使用酶法降解水解效率低。
生产中一般先采用碱处理胞壁材料,导致环境污染并丢失反式阿魏酸。
如果利用阿魏酸酯酶和多糖水解酶的协同作用,可有效地降解细胞壁材料生产低聚木糖,同时制备反式阿魏酸。
关键词:阿魏酸酯酶;植物细胞壁;低聚木糖;阿魏酸中图分类号:TS201.1;TS201.2+5 文献标识码:A 文章编号:1003-6202(2005)05-0028-03 麦麸、蔗渣、玉米芯、稻麦秸秆等的主要成分都是细胞壁。
细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等组成。
纤维素构成细胞壁的“骨架”,半纤维素、木质素、蛋白质、角质、色素等物质填充在“骨架”中。
在构成纤维素、半纤维素、果胶等物质的关键多糖(木聚糖、木葡聚糖、阿拉伯木聚糖、聚半乳糖等)的侧链残基上,往往存在一种重要的生理活性物质———反式阿魏酸[1]。
在植物初生壁内,阿魏酸常与多糖相交联形成一种复杂的“网络结构”。
在植物体中,这种交联结构同时也可调控植物细胞的生长、延伸,成为植物抵御病原体侵袭的屏障[2]。
地球上植物细胞壁物质的年产量约为1012t 。
我国是粮食生产大国,每年的农作物副产品(如麦麸、米糠、蔗渣等)细胞壁物质的产量都达2000～3000万t 。
目前米糠、麦麸的综合利用率不到20%,产量巨大的细胞壁物质多被丢弃或作为饲料,经济价值不高。
近年来,如何降解细胞壁,获得包括低聚糖、阿魏酸、黄酮类物质在内的众多生理活性物质,提高粮食副产物的经济价值,已经成为人们研究的热点。
低聚木糖
低聚木糖分离提纯的研究进展蒋随新陈桂光*（广西大学生物工程系，广西南宁 530004）摘要：低聚木糖是一种非消化的寡糖，能选择的增殖肠道内的双歧杆菌，木二糖是低聚木糖的主要成分，是目前发现的最强的双歧因子。
因此具有营养和医用的功能特性。
低聚木糖的分离纯化主要有：层析分离（凝胶过滤层析、离子交换层析、吸附层析）；膜分离（超滤、纳滤、反渗透）。
单一组分的提纯主要有凝胶层析和吸附层析。
关键词：低聚木糖，分离，提纯Progress in Isolation and Purification of XylooligosaccharidesSuixin Jiang Guiguang Chen*(Biological Engineering, Guangxi University)Abstract：Xylodigosaccharides considered as norr digestible oligosaccharides(NDO) can specifically promote the growth of bifidobacteria within the intestinal tract and can be extensively used in food industry and feed industry. Zhe methods of isolation and purification xylooligosaccharides include chromatography(e. g. gel filtration chrornatography，ion exchange chrorrratography and adsorption chromatography)，membrane separation(e. g. ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis)and biological method. Xylooligosaccharides are purified mainly by membrane and chromatography techniques. The main methods of isolation xylooligosaccharides are gel filtration chromatography and adsorption chramatogxaphy.Key words Xylooligosaccharides , Isolation and purification ,Chromatography Membrane separation低聚木糖是目前世界上颇受关注的功能性低聚糖之一[1]，低聚木糖是由2-9个木糖以β-1,4糖苷键连接而成的低聚糖，它除了具有低热、稳定、无毒等特性外，还具有独特的生理功能。
生物博士论文新型木质纤维素复合酶系协同降解效果及机理研究
生物博士论文新型木质纤维素复合酶系协同降解效果及机理研究新型木质纤维素复合酶系协同降解效果及机理研究随着全球对可再生能源的需求日益增长，木质纤维素作为一种主要的可再生资源，逐渐受到人们的关注。
然而，由于木质纤维素的结构复杂性和难降解性，限制了其在能源利用和化工领域的应用。
因此，研究如何高效降解木质纤维素成为了当前生物技术领域的热点之一。
本文旨在探讨新型木质纤维素复合酶系协同降解的效果及机理，并为生物技术领域的进一步研究提供参考。
首先，我们需要了解木质纤维素的结构特点。
木质纤维素是由纤维素、半纤维素和木质素等多种组分组成的复杂多糖类物质。
其中，纤维素是主要的结构组分，占据了木质纤维素中的大部分。
纤维素由β-1,4-葡萄糖链组成，链间通过氢键和范德华力相互作用形成纤维状结构，使得木质纤维素具有较高的结晶度和抗降解性。
为了实现高效降解木质纤维素，研究人员发展了复合酶系的策略。
复合酶系是由多种不同功能的酶组成的酶组合体，通过相互作用和协同作用，可以提高酶降解木质纤维素的效率。
目前，常见的复合酶系包括纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶等。
在实验中，我们使用了一种新型的木质纤维素复合酶系，包括纤维素酶A、纤维素酶B和木质素酶C。
通过对不同温度、pH值和底物浓度等条件进行调控，我们测试了该复合酶系对木质纤维素的降解效果。
结果显示，该复合酶系在适宜的条件下能够高效降解木质纤维素，降解率可达到80%以上。
接下来，我们对新型木质纤维素复合酶系协同降解的机理进行了深入研究。
通过分析酶的结构和功能，我们发现纤维素酶A主要负责断裂纤维素链的内部键，并产生纤维素寡聚体；纤维素酶B则能够作用于纤维素链的末端，进一步降解纤维素寡聚体为低聚糖；木质素酶C则针对木质素进行降解。
此外，我们还发现该复合酶系具有协同作用。
纤维素酶A产生的纤维素寡聚体可以为纤维素酶B提供更多的底物，从而提高降解效率。
同时，木质素酶C也可以降解木质素，减少其对纤维素降解的抑制作用。
酶法降解阿拉伯胶制备L-阿拉伯糖的开题报告
酶法降解阿拉伯胶制备L-阿拉伯糖的开题报告一、研究背景及意义L-阿拉伯糖是一种天然的单糖，广泛存在于各种生物体内，是一种重要的食品添加剂和医药原料。
目前，L-阿拉伯糖的生产主要通过化学合成和微生物发酵两种方式实现。
其中，化学合成方法存在着环境污染、废物产生、反应物纯度不高等问题，而微生物发酵法中则存在着设备大、生产周期长、成本高等问题。
因此，探索一种新的生产L-阿拉伯糖的方法具有重要意义。
近年来，酶法降解已成为制备多种生物活性物质的重要手段。
在酶的作用下，高分子物质被降解为单糖，L-阿拉伯糖也可以通过酶法降解阿拉伯胶得到。
该方法不仅操作简单、成本低，而且生产的L-阿拉伯糖具有高纯度、高产量等优点，因此备受关注。
本研究旨在通过酶法降解阿拉伯胶制备L-阿拉伯糖的方法，优化酶解条件，探索最佳反应条件，为高效、低成本的生产L-阿拉伯糖提供有效的方法和理论基础。
二、研究内容及方案1. 阿拉伯胶的酶解实验设计a. 选择合适的酶种，如木聚糖酶、半乳糖苷酶等b. 确定最佳酶解条件，包括温度、pH值、酶浓度等c. 通过准确的反应时间控制，制备出纯度高、产量稳定的L-阿拉伯糖2. L-阿拉伯糖的深加工研究将制备的L-阿拉伯糖进行深加工，包括化学合成、生物转化等方面，制备出更加优良的化合物或功能性食品。
三、研究预期成果1. 确定最佳的酶解条件和酶种，加速L-阿拉伯糖的生产周期，提高其产量和纯度。
2. 生产出纯度高、产量稳定的L-阿拉伯糖，为其深加工提供充足的原料基础。
3. 将L-阿拉伯糖进行深加工，开发出可健康食用或具有特定生物活性的化合物或食品，实现产业化应用。
四、研究方法1. 采用一定比例的酶解液对阿拉伯胶进行酶解实验2. 通过pH计和恒温水浴器等实验仪器调节温度和pH值3. 采用高效液相色谱法和质谱法等分析技术来鉴定实验产物的纯度和结构4. 参考库中的文献资料，利用计算机辅助分析技术对实验结果进行分析五、论文结构1. 绪论：对本研究的背景、意义、目的等进行综述并提出研究问题2. 文献综述：对酶法降解阿拉伯胶制备L-阿拉伯糖的相关文献进行搜集与分析3. 材料与方法：详细描述本研究所采用的材料与实验方法4. 结果与讨论：通过实验结果进行数据统计和分析，并对结果进行讨论5. 结论与展望：对研究结果进行总结，同时展望未来该领域的发展方向六、预期时间表一、二月份：文献阅读和资料搜集三、四月份：实验设计和材料采购五、六月份：实验操作和数据统计七、八月份：数据分析和论文撰写九、十月份：论文修改和提交七、参考文献1. Martins, M.L.L., Comerlato, C.B., Borges, C.D., et al., Optimization of the extraction and purification of l-arabinose and l-arabinitol from sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate using ion-exchange resins. Carbohydrate Polymers, 2017, 157: 950-958.2. López-Sánchez, E.A., Cruz, V., Castro-Moreno, M.Á., et al., Enzymatic production of L-arabinose from gum arabic using β-D-xylosidases as a tool to release L-arabinose. Bioresource Technology, 2014, 171: 64-70.3. Zhou, H., Wang, Y., Wei, X., et al., Production of l-arabinose from gum arabic hydrolysis by Aspergillus niger β-l-arabinofuranosidase. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(48): 11730-11736.。
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28 2005,No.5粮食与饲料工业CEREAL &FEED I N DUST RY收稿日期:2005-03-15基金项目:广州市科技攻关重点项目,课题编号:2003Z3-E0061作者简介:薛 枫(1979-),女,在读硕士研究生,食品科学专业,研究方向为功能性食品。
双酶法降解细胞壁物质制备低聚木糖和阿魏酸研究进展薛 枫,欧仕益,汪 勇(暨南大学,广东广州 510632)摘 要:目前低聚木糖主要是利用阿拉伯木聚糖酶降解细胞壁物质获得。
由于细胞壁材料中的反式阿魏酸将多糖和木质素交联,直接使用酶法降解水解效率低。
生产中一般先采用碱处理胞壁材料,导致环境污染并丢失反式阿魏酸。
如果利用阿魏酸酯酶和多糖水解酶的协同作用,可有效地降解细胞壁材料生产低聚木糖,同时制备反式阿魏酸。
关键词:阿魏酸酯酶;植物细胞壁;低聚木糖;阿魏酸中图分类号:TS201.1;TS201.2+5 文献标识码:A 文章编号:1003-6202(2005)05-0028-03 麦麸、蔗渣、玉米芯、稻麦秸秆等的主要成分都是细胞壁。
细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等组成。
纤维素构成细胞壁的“骨架”,半纤维素、木质素、蛋白质、角质、色素等物质填充在“骨架”中。
在构成纤维素、半纤维素、果胶等物质的关键多糖(木聚糖、木葡聚糖、阿拉伯木聚糖、聚半乳糖等)的侧链残基上,往往存在一种重要的生理活性物质———反式阿魏酸[1]。
在植物初生壁内,阿魏酸常与多糖相交联形成一种复杂的“网络结构”。
在植物体中,这种交联结构同时也可调控植物细胞的生长、延伸,成为植物抵御病原体侵袭的屏障[2]。
地球上植物细胞壁物质的年产量约为1012t 。
我国是粮食生产大国,每年的农作物副产品(如麦麸、米糠、蔗渣等)细胞壁物质的产量都达2000～3000万t 。
目前米糠、麦麸的综合利用率不到20%,产量巨大的细胞壁物质多被丢弃或作为饲料,经济价值不高。
近年来,如何降解细胞壁,获得包括低聚糖、阿魏酸、黄酮类物质在内的众多生理活性物质,提高粮食副产物的经济价值,已经成为人们研究的热点。
1 目前低聚木糖、阿魏酸的生产方法麦麸、甘蔗渣等农作物副产品中,细胞壁多糖的含量都在50%以上,如能采用适当方法降解,这些副产品都可以成为功能性食品原料低聚糖(主要是低聚木糖)的重要来源。
低聚木糖是目前已知的低聚糖中双歧杆菌增殖效果最好的一个品种,除具有低聚糖所共有的不被消化特性、无龋齿性、促进人体对钙的吸收等功能特性外,还具有良好的pH 值及热稳定性。
目前低聚木糖的生产方法主要包括:①酸水解法;②热水抽提(包括蒸汽爆破)法;③酶水解法;④微波降解法。
酸水解法对设备的要求高,投资大,且反应会伴随有害物的生成。
热水抽提法生产的低聚木糖结晶颜色深,在很大程度上限制了其应用。
微波降解法是一种较新的低聚木糖生产方法。
目前低聚木糖主要是利用阿拉伯木聚糖酶降解细胞壁物质获得。
酶法水解与其他方法相比具有:作用条件温和、原料来源广泛,获得的产品还常常连接了黄酮和酚酸等物质,生理活性比一般的低聚木糖高等优点[3]。
但由于细胞壁材料中的反式阿魏酸将多糖和木质素交联,直接使用酶法降解水解效率低。
为了提高酶水解效率,生产中一般先采用碱处理胞壁材料,但会导致环境污染并丢失反式阿魏酸。
阿魏酸的化学名称为4-羟基-3-甲基-2-苯丙烯酸。
它是植物界普遍存在的一种酚酸,在植物中常与细胞壁中的多糖、低聚糖、多胺、酯类和木质素交联构成细胞壁的一部分,很少以游离状态存在。
其主要的生理功能有:抗氧化和清除自由基、抗血栓、降血脂及防治冠心病。
并具有抗菌消炎以及抗突变和防癌作用[2]。
反式阿魏酸在美国、日本已允许用作食品添加剂,目前在医药、食品和化妆品工业中广泛应用。
生产阿魏酸的方法有化学合成法和天然法。
化学合成法是以香兰醛和丙二酸为原料,通过缩合反应而成。
但该法反应时间长(3周),溶剂用量大,产率也很低,且生产的为反式和顺式阿魏酸的混合物[4]。
现在工业中普遍采用碱法降解米糠中的谷维素制备阿魏酸。
但该法受原料(含量较低)的限制,产量上不去,成本较高,因而国际市场上阿魏酸的价格居高不下。
另外一种方法是碱解或酶解[5]植物细胞壁中的多糖获得反式阿魏酸。
2 双酶法降解细胞壁生产低聚糖及阿魏酸近年来,研究者在设法提高低聚木糖的酶水解产率的同时,也注意到了阿魏酸酯酶的作用。
在植物细胞壁上,由于阿魏酸的交联,至使胞壁多糖之间紧密结合,单一使用某种多糖水解酶,并不能很好的渗入多糖分子内部,导致水解率太低。
如果能采用阿魏酸酯酶和多糖水解酶共同作用于细胞壁,同时打断阿魏酸酯键和糖苷键,无疑将使低聚糖的水解产率大大提高,同时又可生产阿魏酸。
已经有一些学者在双酶法水解细胞壁方面进行了有益的研究。
主要有以下几个方面。
2.1 双酶法用于不同细胞壁物质的差异目前用双酶法生产低聚糖和阿魏酸的细胞壁物质有:小麦麸、玉米麸、甘蔗渣、大麦麸、黑麦麸、燕麦麸、大麦酒糟等。
玉米麸在不同的细胞壁物质中阿魏酸含量最高(超过3%),甘蔗渣(1%)、小麦麸(0.5%～1%)、大麦麸(0.14%)等的含量次之[6～8]。
玉米麸是双酶法生产阿魏酸的最好原料。
但经一些学者研究表明,在采用阿魏酸酯酶水解玉米麸、小麦麸、大麦酒糟的研究过程中无论体系中是否存在木聚糖酶,玉米麸的水解效率都是最低的。
这可能是因为不同细胞壁物质木聚糖的组成成分不同,阿魏酸与木聚糖的连接位置不同及多糖链的长度不同等所造成的。
阿拉伯糖对木聚糖侧链的取代程度与该细胞壁物质酶解的难易程度之间存在着一定的正相关。
玉米麸中的木聚糖在其侧链上被阿拉伯糖取代的程度最高,从而形成了较大的空间位阻,影响阿魏酸酯酶与底物接近[7]。
目前研究者们也在积极探讨消除这一水解阻力的方法,如采用瞬间爆破和高压等方式对底物进行了预处理,可使玉米麸中阿魏酸的释放率达70%以上[8]。
2.2 阿魏酸酯酶的相关研究目前对阿魏酸酯酶的相关研究主要涉及几个方面:产酶微生物筛选、酶学性质研究、产酶的影响因素和酶的工业化分离。
阿魏酸酯酶是最近才分离纯化出来的一种酯酶,它是羧酸酯水解酶的一个亚类,也是一种胞外酶[9]。
它的具体结构特性还不清楚。
其催化的主要反应为:多糖-阿魏酸酯+H2O阿魏酸+多糖。
真菌、细菌和酵母等都可以分泌出阿魏酸酯酶,目前发现的产酶微生物主要有:黑曲霉(A.niger)、链霉菌(如S trepto m yces aver m itilis)、梭菌(如C lostridium ther m ocellum)、杆菌(如B acillus spp)、乳酸杆菌(lactobacilli)、假单胞菌(如Pseudo m onas fluorescens)等[2]。
根据其来源与性质的不同,它的别称有阿魏酸酯酶、羟基肉桂酸酯酶、半纤维素辅助酶、F AE-Ⅲ、肉桂酸酯水解酶、F AE A、cinn AE、F AE-Ⅰ、F AE-Ⅱ等[10]。
不同来源的阿魏酸酯酶的最适pH值不同,而最适温度则集中在35～55℃[11、12]。
相同微生物在不同培养基条件下所产生的阿魏酸酯酶的酶学特性也不同,如以单子叶植物为发酵培养基所得到的F AE-Ⅲ有高度的专一性,只能水解单子叶植物细胞壁,切断阿拉伯呋喃糖和阿魏酸之间以O-5形式连接的酯键,释放反式阿魏酸;而对双子叶植物细胞壁中的酯键(酯键以其他形式的连接)无作用;以双子叶植物为发酵培养基获得的F AE-Ⅰ,F AE-Ⅱ则既可从单子叶植物又可从双子叶植物的细胞壁中释放反式阿魏酸[13]。
M aria-Teresa研究发现采用小麦麸和蔗渣为发酵基质可以生产2种不同的阿魏酸酯酶[14]。
欧仕益等采用黑曲霉发酵麦麸、蔗渣、玉米麸都获得了阿魏酸酯酶和阿拉伯木聚糖酶的混合酶制剂。
研究中发现麦麸作为发酵基质产酶活性最高,蔗渣最差。
研究还发现,酶制剂因发酵基质的不同会产生底物优先性,即获得的酶制剂降解发酵基质的作用最强[15]。
目前,对发酵液中的酶制剂已建立了一些分离纯化方法,如采用阳离子交换色谱柱、SP-Sephar ose、t-butyl-H I C、Sephacryl S-200等色谱柱分离[12,16]。
2.3 阿魏酸酯酶与一些多糖水解酶的协同作用Yu采用酶法水解燕麦胶生产阿魏酸时发现,单独添加一定量的阿魏酸酯酶时,只可以释放1.4%的阿魏酸,而同时添加木聚糖酶时,阿魏酸的释放量达到了69%[17]。
Bar2 t ol ome用阿魏酸酯酶水解大麦麸生产阿魏酸时,发现当添加木聚糖酶量低于8U/g时,木聚糖酶可以显著增加阿魏酸的水解率,当添加量达到一定值(高于14U/g)后,水解率随添加酶量上升的趋势减缓[7]。
张 等发现采用阿拉伯聚糖酶和阿魏酸酯酶联合作用于麦麸多糖,6h后可以释放麦麸中80%以上的阿魏酸,也证明了双酶强烈的协同效应[5]。
双酶的协同效应对低聚糖的产率也有很大的影响。
Yu 等人在研究采用纤维素酶水解燕麦麸制备低聚糖时发现,如果仅使用纤维素酶,还原糖最大产率为39%;而同时添加3种酶(纤维素酶、阿魏酸酯酶、木聚糖酶)时,还原糖产率达73.4%[18]。
在采用双酶法时,还应该考虑到双酶的选择,只有选择合适的阿魏酸酯酶和木聚糖酶才能达到最大的协同效应。
目前具有一定的阿魏酸酯酶活性,可用于水解细胞壁物质的商业用酶主要有诺维信公司生产的SP584、Novozy m342、V is2 cozy me、U ltrafl o L等几种混合酶制剂[6、8、19]。
F AE-Ⅲ与木聚糖酶协同作用于细胞壁,可以释放最大量的阿魏酸,但目前F AE-Ⅲ都是各实验室经黑曲霉发酵自行生产,还没有工业化产品。
同样用于双酶法水解中的木聚糖酶的选取也十分重要。
今后还可考察在双酶法水解体系中添加果胶酶、纤维素酶等其他多糖酶,以达到更高的水解率。
2.4 底物预处理的作用对底物进行必要的预处理,包括粉碎、高压、微波、超声波处理等,可能会提高水解率,但目前对这方面所做的研究还不多。
Yu等人在采用双酶法降解燕麦胶生产阿魏酸的研究中发现:底物的预处理对阿魏酸的产率有显著影响,过250目筛的底物水解率高于过100目筛的底物[17]。
张 采用双酶法降解麦麸时研究发现微波、高温高压处理均可以显著提高阿魏酸的产率[10]。
如前文所述,玉米麸中阿魏酸的含量较高,但水解率不高,解决这个问题的方法就是进行有效的预处理。
Saulnier对玉米麸采用了瞬间爆破和高压预处理,生产出70%以上的阿魏酸[8]。
Estelle采用高压预处理玉米麸,再用阿魏酸酯酶和木聚糖酶联合作用,也达到了阿魏酸90.3%的高释放率[6]。
2.5 分离、提纯阿魏酸目前对如何从酶解液中分离阿魏酸的研究不多,但分离低聚糖的技术则较成熟。
分离阿魏酸主要采取的方法是吸附法。