酶法降解蔗渣制备低聚木糖酶解特性的
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提取物与应用
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
低聚木糖一般是富含木聚糖(xylan)的植物资 源，如以木屑、蔗渣、玉米芯等为原料，碱法浸 提得粗木聚糖，酶解得低聚木糖，再分离，精 制。低聚木糖有良好的理化性质：如稳定性、低 甜度、低热量、无毒、安全、不冻性等；并具有 很好的生理功能：显著的双歧杆菌增殖能力、不 被消化特性，促进钙吸收等。低聚木糖可作食品
Preparation of enzymatic degradation of bagasse enzymatic properties of xylooligosaccharides
LI Yan, CAO Dong-xu, LI Yin-chu
(College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science&Technology, Tianjin 300457)
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食品科技
年 第 卷 第 期 FOOD SCIENCE AND TECHNOL限公司；高效液 相色谱仪：上海雷勃分析仪器有限公司。原料 为蔗渣。 2 实验方法 2.1 低聚木糖生产工艺 (1)生产工艺流程：木质纤维原料→粉碎→碱 法预处理提取木聚糖 → 固液分离 → 醇沉 → 固液分 离→木聚糖溶液调节pH→木聚糖酶水解→灭酶→ 活性炭脱色 → 板框压滤 → 浓缩 → 阴阳离子交换树 脂脱盐脱色→Sephadex-G10分离纯化木二糖→浓 缩→喷雾干燥→成品 (2)木聚糖酶的活性：利用常规测定没活力的 方法，测得木聚糖酶的酶活性为53.2 U/mL。 2.2 单因素及响应面优化实验 2.2.1 加酶量对酶解效果的影响 配制底物浓度 8%的木聚糖溶液，加酶量0.4%、0.6%、0.8%、 1.0%，温度50 ℃，反应3 h，测可溶性总糖及还原 糖，计算低聚木糖的得率。 2.2.2 底物浓度对酶解效果的影响 配制不同底物 浓度为6%、8%、10%、12%的木聚糖溶液，加酶 量0.8%，温度50 ℃，反应3 h，测可溶性总糖及还 原糖，计算低聚木糖的得率。 2.2.3 酶解温度对酶解的影响 底物浓度为8%的 木聚糖溶液，加酶量0.8%，温度为40、45、50、 55 ℃，反应3 h，测可溶性总糖及还原糖，计算低 聚木糖的得率。 2.2.4 响应面设计 响应曲面设计 [57] (Response surface analysis，RSA)也称回归设计，用较少的实 验次数提供局部与整体的关系，以回归的方法作 为函数估计的工具，以中心组合设计作为二次回 归方程式的拟合，同时把响应与因子之间的关系 函数化。对于因子和响应值之间，各种因子之间 及交互项之间的分析也较为直观。 2.2.5 水解时间对酶解效果的影响 酶解时间对水 解效果也有显著的效果，在优化的酶解条件下进 行反应，酶解时间分别选为2、3、4、5、6、7、 8 h，底物浓度为8%，酶用量为0.8%，温度为50 ℃，测定总糖和还原糖，计算平均聚合度，考察 酶解时间对低聚木糖得率的影响。 2.3 酶解产物分析 2.3.1 薄层层析分析 展开剂：正丁醇 : 吡啶 : 水 =4 : 3 : 3(v : v)；显色剂：水饱和的正丁醇配制，含2 g/100 mL二苯胺、体积分数2%邻苯二甲酸溶液，
的理想甜味剂，或作添加剂应用于饲料工业。本 文以蔗渣为原料，经过碱液浸提，之后通过响应 面优化酶解条件，并进行成分分析，为开发低聚 木糖产品提供理论指导。 1 材料与仪器 红外分析仪：德国Bruke公司；示差折光仪
收稿日期：2011-12-08 作者简介：李妍(1985—)，天津人，硕士，研究方向为功能性低聚糖。
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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
低聚木糖一般是富含木聚糖(xylan)的植物资 源，如以木屑、蔗渣、玉米芯等为原料，碱法浸 提得粗木聚糖，酶解得低聚木糖，再分离，精 制。低聚木糖有良好的理化性质：如稳定性、低 甜度、低热量、无毒、安全、不冻性等；并具有 很好的生理功能：显著的双歧杆菌增殖能力、不 被消化特性，促进钙吸收等。低聚木糖可作食品
Preparation of enzymatic degradation of bagasse enzymatic properties of xylooligosaccharides
LI Yan, CAO Dong-xu, LI Yin-chu
(College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science&Technology, Tianjin 300457)
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年 第 卷 第 期 FOOD SCIENCE AND TECHNOL限公司；高效液 相色谱仪：上海雷勃分析仪器有限公司。原料 为蔗渣。 2 实验方法 2.1 低聚木糖生产工艺 (1)生产工艺流程：木质纤维原料→粉碎→碱 法预处理提取木聚糖 → 固液分离 → 醇沉 → 固液分 离→木聚糖溶液调节pH→木聚糖酶水解→灭酶→ 活性炭脱色 → 板框压滤 → 浓缩 → 阴阳离子交换树 脂脱盐脱色→Sephadex-G10分离纯化木二糖→浓 缩→喷雾干燥→成品 (2)木聚糖酶的活性：利用常规测定没活力的 方法，测得木聚糖酶的酶活性为53.2 U/mL。 2.2 单因素及响应面优化实验 2.2.1 加酶量对酶解效果的影响 配制底物浓度 8%的木聚糖溶液，加酶量0.4%、0.6%、0.8%、 1.0%，温度50 ℃，反应3 h，测可溶性总糖及还原 糖，计算低聚木糖的得率。 2.2.2 底物浓度对酶解效果的影响 配制不同底物 浓度为6%、8%、10%、12%的木聚糖溶液，加酶 量0.8%，温度50 ℃，反应3 h，测可溶性总糖及还 原糖，计算低聚木糖的得率。 2.2.3 酶解温度对酶解的影响 底物浓度为8%的 木聚糖溶液，加酶量0.8%，温度为40、45、50、 55 ℃，反应3 h，测可溶性总糖及还原糖，计算低 聚木糖的得率。 2.2.4 响应面设计 响应曲面设计 [57] (Response surface analysis，RSA)也称回归设计，用较少的实 验次数提供局部与整体的关系，以回归的方法作 为函数估计的工具，以中心组合设计作为二次回 归方程式的拟合，同时把响应与因子之间的关系 函数化。对于因子和响应值之间，各种因子之间 及交互项之间的分析也较为直观。 2.2.5 水解时间对酶解效果的影响 酶解时间对水 解效果也有显著的效果，在优化的酶解条件下进 行反应，酶解时间分别选为2、3、4、5、6、7、 8 h，底物浓度为8%，酶用量为0.8%，温度为50 ℃，测定总糖和还原糖，计算平均聚合度，考察 酶解时间对低聚木糖得率的影响。 2.3 酶解产物分析 2.3.1 薄层层析分析 展开剂：正丁醇 : 吡啶 : 水 =4 : 3 : 3(v : v)；显色剂：水饱和的正丁醇配制，含2 g/100 mL二苯胺、体积分数2%邻苯二甲酸溶液，
的理想甜味剂，或作添加剂应用于饲料工业。本 文以蔗渣为原料，经过碱液浸提，之后通过响应 面优化酶解条件，并进行成分分析，为开发低聚 木糖产品提供理论指导。 1 材料与仪器 红外分析仪：德国Bruke公司；示差折光仪
收稿日期：2011-12-08 作者简介：李妍(1985—)，天津人，硕士，研究方向为功能性低聚糖。