木聚糖酶解反应与膜分离技术研究

过程耦合是应用技术领域研究的热点之一 ,膜及膜分离技术的开发促进了过程耦合技术的发展。如膜超滤、膜萃取、膜蒸馏、渗透蒸发。在超滤膜反应器中木聚糖酶解制备低聚木糖的条件 :酶体积用量1 0 % ,木聚糖质量浓度 3 0 .0 g/L ,稀释率 1h-1,pH值 5 .0 ,反应温度 48℃ ,酶解时间 1 3 5min。在该条件下 ,低聚木糖得率、木糖得率、低聚木糖生产能力及低聚木糖与总糖之比分别为 2 8.5 % ,4.1 % ,3 .80g/ (L·h)和0 .87,并比较了分批加料、浓缩酶、常规反应器中酶解反应效果 ,浓缩木聚糖酶酶解结果表明 :木糖得率很低(0 .2 % ) ,低聚木糖得率为 3 5 .9%。     

科技信息

“农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术”获国家发明二等奖由南京林业大学校长余世袁教授主持的“农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术”项目获得2006年度国家技术发明二等奖。这也是江苏省本年度获得的唯一一个国家技术发明奖。农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术是一个重大创新项目。是以我国丰富的农林废弃物为原料,采用生物技术和现代分离技术制备高品质的低聚木糖,主要创新点表现为:(1)采用对人体安全的微生物菌株生产木聚糖酶,采用现代蛋白质分离技术制备适合于低聚木糖生产的、具有特定酶系结构的木聚糖酶,用该酶定向水解农林废弃物…     

内切木聚糖酶的选择性纯化及酶解制备低聚木糖的研究

研究了超滤分离除去里氏木霉木聚糖酶中的外切-β-木糖苷酶,以及酶解制备低聚木糖。研究结果表明:用超滤的方法能完全除去外切-β-木糖苷酶,透过液经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定为单带,酶解产物全部是低聚木糖,当酶解时间从2 h延长到10 h时,低聚木糖的得率从26.83%增加到54.22%;而用粗木聚糖酶酶解制备低聚木糖时,当酶解时间从2 h延长到10 h时,低聚木糖得率从17.97%下降到11.12%。因此,采用该技术可以大幅度增加总糖中低聚木糖所占的比例,显著提高木聚糖原料的有效利用率。     

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●“农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术”通过鉴定2 0 0 3年 9月 2 0日 ,由南京林业大学承担的国家发展计划委员会下达的“农林废弃物生物转化与利用技术”项目中的“农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术” ,在南京通过了由国家林业局科技司组织的专家鉴定。该项目在以下几方面有创新 :(1)以适用于食品制备的里氏木霉为产酶菌株 ,通过定向产酶条件的调控 ,制备高活力的木聚糖酶 ;(2 )采用现代分离技术对木聚糖酶进行分级处理 ,选择合适组分用于木聚糖的酶降解 ,大幅度提高了低聚木糖的产率 ;(3)通过对木聚糖酶降解的定向控制和分离提纯 ,…     

选择性控制酶水解玉米芯木聚糖制备低聚木糖

对采用选择性控制木聚糖酶水解条件制备低聚木糖进行了研究，并同时探讨了以两种木聚糖形式——干粉和湿浆为原料造成的酶解结果差异及其原因。结果表明，目前较适宜的低聚木糖制备工艺为：以木聚糖湿浆为底物，底物质量浓度20～40g／L，酶用量1％（体积分数，下同），pH值4、8，温度50℃，酶解时间4h。造成干粉与湿浆酶解制备低聚糖结果差异的原因，可能是由于这两种底物自身结构特性的差异导致了底物可及度，以及酶与底物吸附作用的不同。结果显示当以干粉为底物，酶用量10％，酶解时间12h，低聚木糖得率最高可达40％（质量分数）左右，而以湿浆为底物，达到同样低聚糖得率的酶用量和酶解时间分别仅需1％和4h。     

重组木聚糖酶生产低聚木糖的实验研究

研究了重组木聚糖酶C0602生产低聚木糖的制备工艺,考察了不同类型底物、底物浓度和酶用量对酶解效率和低聚木糖产率的影响.实验结果表明,低聚木糖生产原料以抽提木聚糖为宜.桦木木聚糖质量浓度30g/L,重组木聚糖酶用量20 IU/g条件下水解4 h,酶解率可达56.05%,低聚木糖产率(C2～C6)为29.76%,产品平均...     

木聚糖酶在膜反应器内的酶解特性

分别研究了粗木聚糖酶和纯化的木聚糖酶在超滤膜反应器(UMR)和常规反应器(CSBR)中的酶解特性。粗木聚糖酶或纯木聚糖酶在UMR中酶解木聚糖时,反应进行了525 m in时所得产品中低聚木糖各组分的质量分数(木二糖~木五糖)均在20%左右,木糖质量分数约为9.5%。在UMR中粗木聚糖酶降解木聚糖时的低聚木糖得率、低聚木糖占总糖的比例和低聚木糖生产能力比纯木聚糖酶在CSBR中分别高19.1%、14.8%和13.5%;而木糖的得率却低55.2%。粗木聚糖酶在UMR中酶解木聚糖时,所得低聚木糖产品中木二糖~木五糖组分含量基本相等;纯木聚糖酶在CSBR中酶解木聚糖时,所得低聚木糖产品中木二糖含量较高。同纯木聚糖酶在CSBR中酶解特性相比,粗木聚糖酶在UMR中酶解木聚糖可以制得高质量低聚木糖。     

木聚糖酶水解制取低聚木糖的研究

比较了木聚糖酶和纤维素酶水解木聚糖制备低聚木糖的效果，并在10L酶解罐中研究了搅拌速率和酶解时间等因素对木聚糖酶水解的影响。优化了酶解工艺条件，当木聚糖质量浓度为30g/L，木聚糖酶体积用量为1%，搅拌速率180r/min时，酶解2h低聚糖得率可达35.2%。总糖得率为41.9%。产品酶解液中25.9%固形物是聚合度2-5的低聚木糖。     

选择性控制酶水解玉米芯木聚糖制备低聚木糖

对采用选择性控制木聚糖酶水解条件制备低聚木糖进行了研究,并同时探讨了以两种木聚糖形式--干粉和湿浆为原料造成的酶解结果差异及其原因.结果表明,目前较适宜的低聚木糖制备工艺为以木聚糖湿浆为底物,底物质量浓度20～40g/L,酶用量1%(体积分数,下同),pH值4.8,温度50℃,酶解时间4 h.造成干粉与湿浆酶解制备低聚糖结果差异的原因,可能是由于这两种底物自身结构特性的差异导致了底物可及度,以及酶与底物吸附作用的不同.结果显示当以干粉为底物,酶用量10%,酶解时间12 h,低聚木糖得率最高可达40%(质量分数)左右,而以湿浆为底物,达到同样低聚糖得率的酶用量和酶解时间分别仅需1%和4 h.     

以酶解渣为碳源制备木聚糖酶的研究

以里氏木霉（Tichoderma reesei)Rut C-30为产酶菌，低聚木糖制备过程中酶解渣为碳源可透导产生含低纤维素酶活（0.106IU/mL)的木聚糖酶（154.67IU/mL)，两种酶活的比值达1459，与粗木聚糖为碳源产木聚糖酶相比，木聚糖酶活提高了1.67倍，而纤维素酶活没有增加。此酶在50℃条件下酶解粗木聚糖和酶解渣时，pH值5时酶解效率最高，酶解产物通过HPLC分析，主要是木糖。该酶系的组成主要是外切-β-木糖苷酶。     

多轮定向酶解木聚糖制备木低聚糖的研究

研究了多轮定向酶解未水解木聚糖的低聚糖组成、得率、适宜的用酶量及重复利用未水解底物的次数。结果表明 ,随着轮数的增加 ,木聚糖被降解的难度越来越大 ,而且木低聚糖的组成、平均聚合度也发生变化。采用逐步加大用酶量同时适当缩短酶解时间的方法 ,不仅能够获得较高的木低聚糖得率 ,而且可以改善酶解液的澄清度。但在实际生产中 ,重复利用未水解木聚糖的轮数应以 2～ 3轮为宜     

木聚糖碱抽提液超滤过程中截留率的研究

研究了木聚糖碱抽提液超滤过程中截留率的变化规律。研究结果表明：GC5、GC10、G-C30这3种超滤膜对木聚糖截留率均大于90％，操作压力、进料速度、木聚糖浓度等操作参数几乎不影响它们对木聚糖的截留能力；另外，操作压力、进料速度、木聚糖浓度等操作参数增大时，PS6超滤膜对木聚糖的截留率随之略有增大，在76％～87％之间。上述4种超滤膜对木聚糖碱抽提液中非还原糖类固形物的截留率均小于15％。GC5、GC10、GC30、PS6等4种超滤膜适用于纯化木聚糖碱抽提液，但GC类超滤膜更适合于木聚糖碱抽提液的超滤纯化过程。     

黄皮树树皮的化学成分研究

对芸香科植物黄皮树(PhellodendronchinenseSchneid)树皮的化学成分进行了研究。其方法：取药材2．5kg，加8倍量水回流煎煮3次，每次2h。加人工业酒精至含醇量为80％，抽滤，滤液回收乙醇至无醇味。依次用乙醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取，回收溶剂。通过反复硅胶柱层析，从不同极性部位共分得6个化合物，经理化及光谱方法鉴定分别为：黄柏酮(I)、黄柏内酯(Ⅱ)、小檗碱(Ⅲ)、巴马亭(Ⅳ)，胡萝卜苷(V)和( )-5-0-阿魏酰基奎宁酸乙酯(Ⅵ)，其中化合物Ⅵ为新化合物，化合物I为首次从该植物中得到。     

油茶中茶皂素的膜分离-大孔树脂联用技术的研究

采用陶瓷膜与大孔树脂吸附技术联用分离纯化油茶饼粕提取液中的茶皂素。将油茶饼粕提取液先过陶瓷膜,以膜通量、油茶皂素转移率与除杂率为主要指标进行优化选择,再将陶瓷膜透过液进行大孔树脂吸附,以茶皂素的收率、纯度为考察指标进行工艺优化。结果表明:优化的纯化工艺为油茶饼粕提取液过0.05μm的陶瓷膜,料液质量分数为1%,操作压力为0.15 MPa;陶瓷膜透过液上AB-8大孔树脂柱,先以水洗至无色,再以0.2%NaOH溶液洗至流出液颜色较淡,水洗至中性,再以60%乙醇洗脱,60%乙醇部分为茶皂素部位,总茶皂素质量分数大于95%。采用膜分离-大孔树脂联用技术得到的茶皂素不仅纯度高、颜色淡,且该技术生产成本低,污染小,可以成为工业上生产茶皂素产品的一种新技术。     

里氏木霉选择性合成木聚糖酶的研究(Ⅰ)

在一定条件下,里氏木霉可选择性地合成木聚糖酶,选择性合成程度与碳源种类、碳源浓度及碳氮比大小有关。以低纤维素污染的木聚糖为碳源,适当降低碳源的浓度,提高碳氮比可以提高木聚糖酶选择性合成的程度。以玉米芯粗木聚糖为碳源,采用添加碳源和氮源的方法控制发酵过程中的碳源浓度在５ｇ／Ｌ下,碳氮比在１１２以上时,产生的木聚糖酶和纤维素酶酶活分别为３５５Ｕ／ｍＬ、０．２Ｕ／ｍＬ,两种酶活的比值为１１７     

双灭活原生质体融合构建纤维燃料乙醇全糖发酵高产菌株研究

以嗜鞣管囊酵母P - 01(Pachusolen tannophilus)和南阳酒精酵母1308(Saccharomyces cerevi-siae)的单倍体D - 12为亲本,通过双灭活原生质体融合技术,获得一株能够进行全糖发酵的稳定的酵母融合株F10,发酵醪液乙醇体积分数达到1.3%,比亲株P - 01的0.95%提高了36.8%.对玉米秸秆水解液进行发酵表明,融合株F10发酵玉米秸秆时乙醇体积分数最高可达1.1%,远高于亲株.     

Enzymatic saccharification and ethanol production of <Emphasis Type="Italic">Acacia mangium</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">Paraserianthes falcataria</Emphasis> wood,and <Emphasis Type="Italic">Elaeis guineensis</Emphasis> trunk

We examined the saccharification and fermentation of meals from Acacia mangium wood, Paraserianthes falcataria wood, and Elaeis guineensis trunk. The levels of enzymatic hydrolysis of cellulose and ethanol production were highest for P. falcataria wood and lowest for A. mangium wood. Ultrasonication pretreatment of meal further increased the rates of hydrolysis and ethanol production in meal from P. falcataria wood. Through this pretreatment, hemicelluloses (xylan and xyloglucan) and cellulose were released in the meal from P. falcataria wood. Loosening of hemicellulose associations can be expected to make P. falcataria wood more useful for bioethanol production.     

纤维素和木聚糖复合诱导合成木聚糖酶的研究

以里氏木霉（Rrichoderma reesei)为产酶菌，分别对纤维素、纤维素和木聚糖诱导产酶的功能进行了研究。研究发现，纤维素具有诱导木聚糖酶合成的功能；纤维素和木聚糖混合对木聚糖酶合成具有促进作用，可大幅度提高木聚酶活力。与纯木聚糖（5g/L)产酶相比，纯木聚糖（4g/L)和纸浆（1g/L)混合产酶木聚糖酶活可以提高45％。研究成果为采用富含木聚糖的植物纤维料作碳源制备木聚糖酶提供了理论依据。     

酶的选择性纯化及酶解制备木低聚糖的研究

采用沉淀剂的Ｈ处理木聚糖酶及纤维素酶以除去大部分β－木糖苷酶,以及酶解制备木低聚糖的研究结果。研究表明,当酶液中沉淀剂Ｈ的孢和度为５０％时,处理效果最佳。     

木聚糖溶液超滤透过率的研究

研究了玉米芯碱抽提所得木聚糖溶液不同的超滤膜超滤时溶剂透过率与主要操作参数间的关系。研究发现,增加操作压力,通过PLGC、PLCC两种超滤膜的溶剂透过率随之增加,但对PLCC超滤膜而言,适宜的操作压力不应超过80kPa;进料速度对PLGC超滤膜的溶剂透过率影响较大,J∝u∧0.63b,而对PLCC超滤膜的溶剂透过率影响较小,J∝u0.09b,料液浓度与溶剂透过率间关系符合膜模型,膜面上溶质浓度与膜截留分子量和操作条件有关。用均匀设计考察操作参数对透过率的影响,结果表明,对截留分子量大的超滤膜（PLGC）而言,进料速度是控制溶剂透过率的最关键因素,而对截留分子量小的超滤膜（PLCC）,操作压力是控制溶剂透过度的最关键因素。同时,对各操作参数与溶剂透过率间的关系进行了关联,各模型预测值与实验值吻合较好,相对误差小于7%。