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。     

毛竹竹青和竹黄半纤维素的提取与结构表征

以毛竹加工剩余物为原料,分离出竹青和竹黄。经粉碎过筛、苯/乙醇脱蜡和次氯酸钠脱木质素3个过程得到相应的综纤维素,然后用1%、5%和10%的KOH依次提取综纤维素得到半纤维素,竹青、竹黄半纤维素的总提取率分别为81.74%和85.36%。对所提取的半纤维素进行成分分析、分子量测定、红外光谱和核磁共振分析,结果表明,竹青、竹黄半纤维素成分主要为木糖,分别占61.02%~73.76%和65.22%~80.00%。竹黄半纤维素的重均分子质量为44 870~48 560 g/mol,高于竹青半纤维素的重均分子质量(43 970~46 245 g/mol)。竹青、竹黄碱溶半纤维素都是典型的阿拉伯糖基木聚糖结构,主链为β-D-吡喃木糖形成的木聚糖,在木糖基的C-2位连接着4-O-甲基-α-D-葡萄糖醛酸,C-3位连有α-L-呋喃阿拉伯糖,同时部分木质素通过苯苷键与半纤维素中的糖基相连。     

麦草水溶性和碱溶性半纤维素的分离与表征

采用水溶解和碱溶解法分离麦草半纤维素,并利用傅立叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、离子色谱、热重分析(TG/DTG)和核磁共振(NMR)研究了两种麦草半纤维素制备物的分子结构特征。结果表明:两种半纤维素制备物主要由阿拉伯糖木聚糖组成,此外还含有葡萄糖、半乳糖及葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸,具有草类原料中典型的半纤维素结构。两种半纤维素制备物在20℃/min的升温速率下主要热失重区间都为200~330℃,其最大的热失重速率分别发生在282和313℃,碱溶性制备物的热稳定性比水溶性制备物略高。水溶性半纤维素是半纤维素中侧链取代度高、相对分子质量低与纤维素结合不紧密的部分,碱溶性半纤维素则刚好相反。     

稀酸预处理对玉米秸秆中4类非木质素组分的降解规律研究

分离制取玉米秸秆中非木质素类的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物,采用高效液相色谱研究其在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律。其中,纤维素降解生成葡萄糖、甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛;半纤维素降解生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、乙酸和糠醛;热水提取物降解生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛;乙醇提取物降解生成少量的葡萄糖、木糖、乙酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛。抑制物甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛主要来自纤维素,乙酸和糠醛来自半纤维素,产量可分别为1.4%、2.7%、2.2%、3.1%和7.8%(以玉米秸秆计)。硫酸质量分数是影响乙酸产量的主要工艺因素,而反应温度是影响甲酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛产量的主要工艺因素。     

桉木氨水浸渍预处理响应面优化提高酶解效率

采用氨水中温浸渍（SAA）方法对桉木进行预处理,以期提高其后续酶水解效率。以响应面法主要预处理条件进行优化,以期筛选出SAA预处理的最优工艺条件。结果表明：最佳预处理工艺为氨用量80％、时间11h、温度90℃,在此条件下预处理物料的后续酶解转化率可达31．7％。对预处理物料的分析表明：在SAA预处理过程中,可在不损失纤维素的前提下脱除木素51％,而且主要是紫丁香基型和愈疮木基型木素降解溶出,半纤维素主要是木聚糖也有部分降解溶出。木素及半纤维素的降解、纤维素结晶度的降低都有利于后续的酶水解。     

杏壳半纤维素的结构表征与热解产物特性

【目的】研究杏壳半纤维素的结构组成、微观形貌以及其热解特性和产物生成规律,为杏壳热化学利用提供理论基础。【方法】采用碱抽提和乙醇纯化方式分离杏壳半纤维素,基于红外光谱、核磁共振、扫描电子显微镜对其结构组成和微观形貌进行表征,利用热重分析、热重红外连用分析杏壳半纤维素的热解特性。【结果】从杏壳中分离出半纤维素的得率为29.44%,红外光谱特征吸收峰主要集中在1 620～600 cm^-1范围内,半纤维素成分以吡喃环结构的木糖为主。核磁共振图谱表明,杏壳半纤维素是以β-D-吡喃木糖形成的木聚糖为主链,在木糖基的C-2位连接4-O-甲基-α-D-葡萄糖醛酸,C-3位连有α-L-呋喃阿拉伯糖。扫描电子显微镜分析显示,半纤维素存在团聚现象,微观形态呈堆砌状的近似球形结构,半纤维素结构有一定的破坏。杏壳半纤维素的主要热解温度范围为210～380℃,在240℃出现一个肩状峰,在308℃出现最大失重尖峰,失重过程在600℃左右结束,800℃时热解残炭量为25.33%。杏壳半纤维素热解时各产物析出量在310℃时达到最高,小分子气体产物主要有CO_2、CO、CH_4,且CO_2和CO量远高于CH_4。【结论】杏壳半纤维素得率为29.44%,是以β-D-吡喃木糖形成的木聚糖为主链,呈堆砌状的近似球形结构,热解产物以CO_2、CO及乙酸、糠醛、丙酮等为主。     

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.     

玉米芯蒸汽爆破处理的研究及响应曲面法优化

通过响应曲面法,研究了不同汽爆压力和维压时间对玉米芯半纤维素、纤维素和木质素降解率的影响,建立了降解率对汽爆压力和维压时间的3个模型方程。借助模型方程及SAS9.0统计软件,得到纤维素基本不降解的区域:汽爆压力1.946MPa,维压时间155.7 s;并找到了在该范围内,半纤维素具有最大降解率的工艺条件:汽爆压力1.6MPa,维压时间113 s。该工艺条件下,半纤维素降解率达44.8%,总糖产率42.3%,还原糖产率9.5%,木聚糖产率39.4%,木聚糖平均聚合度4.5,单糖总产率1.9%(主要为木糖),木质素降解率18.7%,所得实验结果与模型预测非常吻合,表明所建模型合理有效。     

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。     

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。     

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。     

木材白腐机理研究进展

白腐菌是木材的主要腐朽菌之一，白腐菌菌丝在细胞内形成多种降解酶主要是木素降解酶，次则是纤维素降解酶及半纤维素降解酶，以降解细胞壁物质中的木素、半纤维素及纤维素，作为木腐菌的营养。由于这些木材组成的降解，必然改变木材的化学及物理性质。近年来，在白腐菌的营养需求、降解酶传递途径，对木材主要组成酶降解机理及对材性的影响，产酶的分子遗传等领域的研究均取得一定进展，可望不久将来能利用生物工程改变白腐菌基因，     

从稻壳中提取木聚糖的研究

以稻壳为原料，采用制备综纤维素再碱提取的方法，分析了不同碱溶液浓度、温度、固液比和时间对稻壳半纤维素中多戊糖得率的影响。实验结果表明，稻壳中多戊糖含量为19.9％，是较好的木聚糖资源。碱提取稻壳中木聚糖的方法为：预处理：80℃水浸泡3h：碱提取条件：碱质量分数10％，固液比（g：mL）1：10，提取时间3h，提取温度80℃。木聚糖提取率达原料中木聚糖总量的67．50％以上。     

魔芋甘露聚糖化学结构的研究

研究了从陕西花魔芋块茎中分离所得的魔芋甘露醇聚糖的化学结构与分子组成，经葡萄糖凝胶ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－７５柱层析为一组均一性多糖，多相色谱检测由甘醇糖，葡萄糖组成，其摩尔比为１．７８：１平均分子量１１×１０＾５。经红外光谱，高碘酸氧化和Ｓｍｉｔｈ降解分析，魔芋甘露聚糖主要由β－（１→４）苷键和β－（１→３）苷键连接而成。     

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％。     

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%。     

木聚糖相对分子质量分布对里氏木霉合成木聚糖酶的影响

以里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C-30为产酶茵,研究了相对分子质量(Mw)分布不同的木聚糖对木聚糖酶合成的影响。通过SephadexG一100凝胶过滤色谱分级分离发现木聚糖A中低Mw组分较多,木聚糖B中低Mw组分较少,木聚糖C中低Mw组分最少。分别以这3种木聚糖为碳源合成木聚糖酶,最高木聚糖酶活力分别为153．64、120．84和110.84IU／mL,产酶时间分别为60、72和96h。用这3种碳源合成的木聚糖酶酶解粗木聚糖,酶解2h时,产物中低聚木糖分别占总糖的80．70％、68．56％和66．92％。这表明低Mw组分较多的木聚糖不仅有利于促进木聚糖酶的诱导合成,而且有利于促进内切-1,4-木聚糖酶的合成。     

从稻壳中提取木聚糖的研究

以稻壳为原料,采用制备综纤维素再碱提取的方法,分析了不同碱溶液浓度、温度、固液比和时间对稻壳半纤维素中多戊糖得率的影响.实验结果表明,稻壳中多戊糖含量为19.9%,是较好的木聚糖资源.碱提取稻壳中木聚糖的方法为预处理80℃水浸泡3 h;碱提取条件碱质量分数10%,固液比(gmL)l10,提取时间3 h,提取温度80℃.木聚糖提取率达原料中木聚糖总量的67.50%以上.     

里氏木霉木聚糖酶降解粗碱木质素中木聚糖的研究

研究用里氏木霉木聚糖酶降解粗碱木质素中的木聚糖,得出了适宜的酶解条件:pH值4.8、温度 45 ℃、酶解时间 4 h.还探讨了固形物浓度和酶用量对除糖率的影响.结果表明,随着固形物浓度的增加,除糖率逐渐降低;木聚糖酶用量越大,除糖率越高.