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。     

燕麦木聚糖选择性吸附分离内切木聚糖酶

用水不溶性燕麦木聚糖吸附分离绿木霉木聚糖酶,结果表明,该木聚糖能选择性吸附分离木聚糖酶组分,分离所得两组分均达到电泳纯.未吸附组分(XynⅠ)和吸附组分(XynⅡ)的分子质量分别为29.5和26.5ku,它们对桦木木聚糖的米氏常数分别为1.73和3.16g/L.以纯化酶组分及其混合物水解燕麦木聚糖,采用高效液相色谱分析相应的水解产物,结果表明,XynⅠ降解燕麦木聚糖时,主要降解作用发生在底物中没有取代基的区域,水解产物的聚合度较高;XynⅡ对底物具有更强的适应性,能降解底物中有取代基的区域,相对XynⅠ酶组分,XynⅡ酶组分对低聚合度的木聚糖的活性更高,木二糖为主要降解产物.木聚糖酶组分均为酸性酶,XynⅠ耐酸性范围更宽,而XynⅡ对pH值更为敏感;XynⅠ、XynⅡ的最适反应温度分别为45和55℃;而它们的适宜pH值分别为4.5和5.5.     

β-葡萄糖苷酶的制备及在纤维素辅助水解上的应用研究

研究了固体发酵法制备β-葡萄糖苷酶及其在纤维素水解上的应用.黑曲霉NL02以玉米芯和麸皮为碳源固体发酵制备β-葡萄糖苷酶,培养5d,酶活力达到225.43IU/g(以干曲计).粗β-葡萄糖苷酶酶液经硫酸铵沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析纯化,获得单一β-葡萄糖苷酶组分,酶活回收率和比活力分别为69.34%和133.88IU/mg.底物质量浓度为100g/L的稀硫酸预处理玉米秸秆,经酶用量为20FPIU/g(以纤维素计)的里氏木霉纤维素酶和4IU/g(以纤维素计)的β-葡萄糖苷酶水解48h,水解糖液中纤维二糖和葡萄糖质量浓度分别为1.12和42.68g/L,纤维素水解得率和可发酵性糖的比例分别为62.85%和97.44%.     

杨木屑木聚糖碱法提取及其制备低聚木糖的工艺研究

为充分利用杨树资源,以杨木加工废弃物杨木屑为原料,研究碱法提取木聚糖的工艺条件,并采取酶法制备低聚木糖。以质量分数为1%的稀硫酸预处理可以有效提高杨木屑木聚糖的得率,较对照组提高了2倍。对比3种碱液(NaOH、KOH和NaHCO_3)提取杨木屑木聚糖的得率,以NaOH提取的木聚糖得率最大。通过单因素和正交试验优化NaOH提取杨木屑木聚糖的条件,结果显示碱液质量分数10%,固液比1∶10(g∶mL),温度120℃下提取3 h所得的木聚糖得率可达到20.7%,且四因素对提取得率的影响显著程度依次为提取温度碱液质量分数提取时间固液比。碱法提取杨木屑木聚糖酸水解后产物由88.69%D-木糖、4.76%纤维二糖和6.62%葡萄糖组成且不含有阿拉伯糖,说明碱法提取的杨木屑木聚糖支链上主要连有木糖。以碱法提取杨木屑木聚糖为底物,优化了来源于嗜热菌Dictyoglomus thermophilum的重组木聚糖酶Xyn B-DT的酶解适宜条件:在温度70℃,pH 6.0,酶用量3.00 U/m L,反应时间12 h后,杨木屑木聚糖水解产物中以木二糖和木三糖为主,并含有少量木四糖,降解率达86.2%。研究结果为杨木屑木聚糖的高值化利用奠定了基础。     

膜反应器中木聚糖的酶水解反应

以木聚糖为底物、木聚糖酶为催化剂，在木聚糖质量浓度为30．0g/L，操作压力16kPa，进料速度400mL/min，时间12h,pH值5．0，温度为48摄氏度的条件下研究了超滤膜反应器中木聚糖的酶水解反应。结果表明，木聚糖的酶水解总糖得率为60．10％，未水解木聚糖聚合度为10左右，碱溶对聚合度没有影响，未水解木聚糖重新水解，总糖得率为7．50％。     

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...     

链霉菌Z18中一种木聚糖酶(XynA)的纯化和性质

研究了链霉菌Z18中一种低分子质量木聚糖酶(XynA)的纯化和性质.粗酶液经过20%～50%硫酸铵沉淀和S-300凝胶过滤两步纯化得到电泳纯的XynA,分子质量为22ku,最适pH值为7.0,pH值稳定范围在5.0～8.0之间;最适温度为60℃,稳定温度为50℃.XynA对不同木聚糖表现出较高的活力,对其它所试底物无活性.XynA水解桦木木聚糖的主要产物为木二糖和木三糖,无木糖生成,说明它适合应用于低聚木糖的生产.     

高温预处理对木聚糖酶水解制备低聚木糖的促进作用

采用160~180℃的高温对木聚糖酶解残渣中残余木聚糖进行预处理,并将预处理液酶水解。最优反应条件为180℃预处理30 m in,残余木聚糖的42.54%被有效降解,上清液中低聚木糖(XOS)的含量占上清液总糖的32.13%。上清液经木聚糖酶酶解后,低聚木糖的含量可达到上清液总糖的84.93%。     

分离制备高纯度中性木低聚糖的研究

研究了木聚糖酶定向酶解木聚糖水解液中主要成分在聚丙烯酰胺凝胶柱层析时被洗脱分离的顺序 ,确定了较佳的洗脱速度和进样量。结果表明 ,酶蛋白、木质素是木低聚糖酶解液中分子量最大的物质 ,在层析时最先被洗脱出来。酶解液中含有 12 .8%的酸性低聚糖 ,在洗脱时和木八以上的可溶性聚糖混合在一起。用 55cm× 7.5cm层析柱在 50℃、以脱离子水为流动相的分离条件下 ,快速制备高纯度中性木低聚糖的适宜洗脱速度和进样量分别为 80 0mL/h、12 0mL     

耐热木聚糖酶基因的克隆表达及其在酶解玉米芯木聚糖中的应用

为寻求具有耐热性能的木聚糖酶,笔者以嗜热网球菌(Dictyoglomus thermophilum)DSM3960的基因组为模板,克隆得到木聚糖酶基因xyn B-DT,该基因全长1 083 bp,共编码361个氨基酸,蛋白的理论分子量约为40ku。通过NCBI数据库比对发现该基因编码的蛋白质属于糖苷水解酶G11家族。实现大肠杆菌异源表达重组木聚糖酶Xyn B-DT,通过IPTG诱导,酶活达到30.6 U/mL。该重组木聚糖酶的最适温度为85℃,在60~80℃范围内均有较好温度稳定性,在60℃条件下保温2 h,酶活维持在90%以上,在90℃下保温2 h,酶活尚残余约50%;最适pH为6.5,在pH为5.0~7.5范围内保温24 h仍可保留约90%剩余酶活力。该酶以Beechwood木聚糖为底物,米氏常数(K_m)和最大反应速率(V_(max))值分别为5.63 mg/mL和1.572 mmol/(L·min~(-1))。以玉米芯木聚糖为底物,研究XynB-DT水解玉米芯木聚糖的条件及产物,结果显示在温度70℃、pH 6.0条件下酶解12 h,加酶量为400 U/g,最终酶解得率为44.3%,玉米芯木聚糖的水解产物主要以木二糖和木三糖为主,表明该木聚糖酶在低聚木糖制备方面具有较大应用潜能。     

木二糖和木三糖的分离及其用于双歧杆菌的体外培养

采用凝胶过滤层析技术获得了高纯度木二糖和木三糖,并研究了它们在体外对青春双歧杆菌的增殖效果.以聚丙烯酰胺凝胶(Bio-Gel P-2)为层析介质,采用快速蛋白液相层析(FPLC)系统为平台,以脱气高纯水洗脱,制备分离了木二糖和木三糖,并分别以它们为碳源,研究了体外增殖培养青春双歧杆菌的生长历程.结果表明,体外培养48 h后,木糖、木二糖和木三糖分别将青春双歧杆菌菌体浓度从0.10 g/L增殖至0.16、0.33和0.47 g/L,木三糖对青春双歧杆菌的增殖效果最好,木二糖次之,木糖的增殖效果不明显.木二糖和木三糖在体外培养青春双歧杆菌48 h后,能分别将体系的pH值从7.0降到4.40和4.42.     

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。     

造纸废弃物麦草废渣高温自水解预处理对酶水解性能的影响

对造纸废弃物麦草废渣进行高温自水解预处理,并对预处理后的麦草废渣进行组成分析和酶解,以纤维素和木聚糖的酶解得率为考核指标,研究了不同自水解预处理条件对麦草废渣酶解的影响。研究表明,预处理后麦草废渣的化学组成和物理结构均发生了改变,纤维素的含量增加,比表面积增大且促进了纤维素的酶解。酶解结果显示,温度对预处理麦草废渣的酶水解得率有着极其显著的影响。以200℃自水解预处理60 min的麦草废渣为酶水解底物(质量浓度50 g/L),添加纤维素酶35 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶25 IU/g、木聚糖酶120 U/g及2 g/L聚乙二醇(PEG6000),酶解体系50 m L,于50℃酶解36 h,其纤维素和木聚糖酶解得率分别达86.29%和74.03%,是麦草废渣经170℃自水解40 min后酶解得率的2.3倍和2.8倍。     

HPLC结合MALDI-TOF-MS分析木聚糖水解产物

利用HPLC结合MALDI-TOF-MS对1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)衍生化后山毛榉木聚糖水解产物进行分析,检测到了难以获得标准品对照的木聚糖水解产物。结果表明,稀硫酸水解山毛榉木聚糖的主要水解产物有木糖和4-O-甲基葡萄糖醛酸-木糖(B2),以及少量4-O-甲基葡萄糖醛酸(B1)。内切重组木聚糖酶An Xyn10C水解山毛榉木聚糖产生木糖、木二糖和4-O-甲基葡萄糖醛酸-木三糖(B3),而内切重组木聚糖酶Ho Xyn11A水解山毛榉木聚糖主要产生木糖、木二糖、木三糖、4-O-甲基葡萄糖醛酸-木四糖(B4)和4-O-甲基葡萄糖醛酸-木五糖(B5)。基于PMP柱前衍生化的HPLC结合MALDI-TOF-MS方法能高效地分析复杂的木聚糖水解产物。     

产木聚糖酶的食用真菌菌株选育及条件优化

采用木聚糖类似物诱导法,对64种食用真菌进行诱导培养,得到产木聚糖酶较高的食用菌株—黑木耳LK8。利用正交试验法对黑木耳LK8的液体培养条件进行优化,结果显示:在液体培养基pH=7.5、底物木聚糖浓度为1 g/100 m L、培养20天的条件下产酶效果最佳,产酶水平为605.6 IU/m L,较优化前提高近7倍。同时,试验结果证明培养液pH值是影响诱导效果的主要因素,利用盐沉和冷冻干燥法制备木聚糖酶粗酶制剂,得率为43%。     

分批和分批补料培养合成低纤维素酶酶活力的木聚糖酶

研究了里氏木霉RutC30在分批培养和分批补料培养模式下合成低纤维素酶酶活力的木聚糖酶及其在生物漂白上的应用。底物质量浓度为15g/L的木聚糖分批培养合成木聚糖酶,酶活力为152.09IU/mL、酶产率为2112.4IU/(L·h)、酶得率为10139.3IU(以每克木聚糖计,下同)。底物质量浓度为17g/L的木聚糖分批补料合成木聚糖酶,酶活力为252.14IU/mL、酶产率为3501.9IU/(L·h)、酶得率为14831.8IU,产酶效果远优于分批培养模式。该木聚糖酶用于草浆预漂白,在相同有效氯用量下,与对照浆相比可使白度提高2%~5%,SBD;在达到相同白度条件下,木聚糖酶预处理的纸浆后续漂白有效氯用量可降低43%。     

高灰分麦糠水热预处理及其酶水解性能研究

以高灰分含量麦糠(WWS)为原料,考察了水热预处理,以及预水洗后水热预处理对麦糠化学组分及其酶水解性能的影响。研究结果表明:麦糠在固液比1∶10(g∶mL)和180℃条件下水热预处理40 min,预处理麦糠的酶水解性能和酶解可发酵糖生成量最高,葡聚糖和木聚糖酶水解得率分别为40.84%和39.67%,可发酵糖生成量为15.74 g(其中葡萄糖11.68 g、木糖4.06 g)。进一步对预处理麦糠酶水解过程中酶用量进行优化,发现在纤维素酶用量40 FPU/g(以葡聚糖质量计)、木聚糖酶用量140 U/g(以木聚糖质量计)和β-葡萄糖苷酶用量48 U/g(以葡聚糖质量计)条件下,预处理麦糠葡聚糖和木聚糖酶水解得率可达最优值,分别为48.98%和49.06%。麦糠吸附型灰分的酸缓冲作用是制约其水热预处理效果的关键因素,预水洗可有效降低麦糠的灰分,同时提高葡聚糖和木聚糖含量;麦糠经洗涤比500∶1(mL∶g)预水洗后进行水热预处理,预处理麦糠的葡聚糖和木聚糖酶解得率分别从未水洗时的48.98%和49.06%提高到65.59%和70.11%,此时酶水解液中葡萄糖和木糖质量浓度分别可达17.50和4.75 g/L。同时,麦糠预水洗可有效降低后续酶解过程的纤维素酶用量。     

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.     

几种纤维素酶制剂水解和吸附性能的研究

比较了商品纤维素酶和自产纤维素酶在蛋白组分及蛋白组分含量上存在的差异。商品纤维素酶水解稀酸预处理和蒸汽爆破预处理的玉米秸秆,其水解得率均低于自产纤维素酶。以蒸汽爆破的玉米秸秆为碳源制备纤维素酶,添加外源8 IU/g(以纤维素计)的β-葡萄糖苷酶,水解蒸汽爆破的玉米秸秆48 h,纤维素水解得率为90.08%;水解液中纤维二糖的质量浓度从17.06 g/L降低到1.12 g/L,相应葡萄糖质量浓度从21.09 g/L提高到44.01 g/L,可发酵性糖从55.28%提高到97.52%。微晶纤维素对商品酶和自产酶的吸附在30 m in达到平衡,且符合Langmu ir等温吸附方程;由Langmu ir常数分析得知两类酶均来自里氏木霉,且对微晶纤维素的亲和力相差不大。