纤维素酶糖化水解荔枝渣工艺条件的优化

Optimal conditions of cellulase saccharification technology of litchi residue
SHENG Xiao-xiao1,2 , ZHOU Ru-jin 2*, TANG Yu-bin1, QIU Song-shan 2
(1.School of Biology and Chemical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003; 2.College of Chemical and Environmental Engineering, Guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming 525000)
食品科技
年 第 卷 第 期 FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食品开发
纤维素酶糖化水解荔枝渣 工艺条件的优化研究
盛晓晓1,2，周如金2*，唐玉斌1，邱松山2 (1.江苏科技大学生物与化学工程学院，镇江 212003； 2.广东石油化工学院化工与环境工程学院，茂名 525000)
荔枝(Litchi chinensis sonn.)是产自南亚热带地 区的特色水果，色香味形俱佳，“中华荔枝”饮
誉古今中外。荔枝果娇肉甜，本身富含黄酮、多 酚等活性成分，深受人们喜爱，市场需求逐年增
*通讯作者 收稿日期：2012-02-21 基金项目：广东省科技计划项目(2011B010100046)；广东省科技厅产学研项目(2009B090300134)。 作者简介：盛晓晓(1987—)，女，山西天镇人，硕士研究生，研究方向为发酵工程。
摘要：采用纤维素酶解的方法对荔枝渣进行糖化水解，以增加料液中还原糖的含量，进而提高 生物质发酵的利用率。试验研究了酶添加量、酶解初始pH、酶解温度及时间4个因素对糖化效 果的影响，先后采用了单因素试验和正交设计试验对糖化工艺进行优化，并经验证得出最佳工 艺条件为：纤维素酶添加量50 u/g、初始pH4.8、酶解温度50 ℃、酶解时间持续2.5 h，此条件下 荔枝渣料液中的还原糖含量可达12.41 mg/mL。 关键词：荔枝渣；纤维素酶；糖化；工艺条件 中图分类号：TS 209 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2012)08-0101-03
Abstract: To advance the reducing sugar content in feed liquid and increase the utilization rate in biomass fermentation, the effects of cellulose hydrolysis on the saccharification of litchi residue were investigated in this paper. The technological conditions involving enzyme amount, initial pH value, enzymolysis temperature and time were studied by single factor experiment first. Based on the results, the orthogonal experiment was desiwenku.baidu.comned to obtain the optimum process conditions of saccharification. The results showed that the reducing sugar production was 12.41 mg/mL when litchi residue was treated with 50 u/g cellulase at pH4.8, 50 ℃ for 2.5 h in verify experiment. Key words: litchi residue; cellulase; saccharification; technological conditions
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加[1]。我国主产区集中在两广、福建等地，其中广 东占全国总种植面积的49.44%，同时负责主要的 市场供应[2]。由于成熟季节正值盛夏，荔枝不易保 鲜，难以储藏运输，常被加工成罐头、果干、果 汁、果酒、果酱等 [3] 。以生产果汁果酒为例，鲜 荔枝加工后约能产生30%的荔枝渣，总量十分可 观，生产中却往往将其直接弃掉。由于荔枝渣含 有很高的水分、糖分等营养物质，既浪费又污染 环境。因而随着深加工产业的不断发展，合理利 用荔枝渣，提高经济附加值也成为了荔枝产业 亟待解决的问题。近年，生物质能已成为新能 源的研究热点，其中用荔枝渣原料发酵生产燃 料酒精 [4-5] 和生物柴油 [6] 的研究，不仅实现了废 物资源的再利用，同时也消除了环境污染。为 提高发酵过程中荔枝渣的利用率，还须对其进 行糖化预处理 ，以增加料液中还原糖的含量， 本文用纤维素酶处理荔枝渣，并采用正交设计试 验对糖化工艺进行了优化。 1 材料与方法 1.1 材料与设备 鲜荔枝渣：广东茂名岭南为多荔枝酒厂；纤维 素酶：10000 u/g，上海晶纯实业有限公司；3,5-二 硝基水杨酸、NaOH、HCl等：国产分析纯。 722型分光光度计：上海精科仪器厂；JXL011电热恒温鼓风干燥箱：金坛市金祥龙电子有 限公司；PTX-JA510电子天平：广州市晶博电子 有限公司；DG120中草药粉碎机：浙江省瑞安市 春海药材器械厂；HH-S.Z.W系列数显式恒温水浴 锅：广州市予华仪器有限公司。 1.2 荔枝渣料液的制备 1.2.1 工艺流程 鲜荔枝渣→烘干→粉碎→过筛→ 糖化→抽滤→料液。 1.2.2 操作要点 1.2.2.1 渣粉的制备 鲜荔枝渣经70 ℃预干燥4 h， 升温至105 ℃干燥5 h，每30 min翻动1次，干燥至 恒重，置于粉碎机中粉碎，使用30目国家标准检 验筛控制颗粒大小，备用。 1.2.2.2 糖化 取渣粉10 g，置于200 mL三角瓶 中，加水80 mL，加0.1 mol/L的柠檬酸-柠檬酸钠 缓冲液20 mL调节pH，至固液比为1:5，添加一定 质量的纤维素酶，搅拌均匀，将三角瓶置于水浴 锅恒温一段时间进行酶解糖化。 1.2.2.3 收集料液 待三角瓶冷却，减压抽滤，滤