蒸汽爆破预处理对杜仲皮活性成分和杜仲胶提取的影响

对杜仲皮先进行蒸汽爆破预处理,然后利用纤维素酶对预处理杜仲皮进行水解提取活性成分及杜仲胶。考察了蒸汽爆破预处理条件对杜仲皮中活性成分及杜仲胶得率和杜仲胶相对分子质量的影响。研究结果显示:乙醇超声波提取未预处理杜仲皮中活性成分的较优条件为:1 g杜仲皮粉末,以乙醇为溶剂,乙醇体积分数40%,料液比1∶10(g∶mL),超声功率200 W,提取温度40℃,提取40 min。在此条件下,以蒸汽爆破预处理杜仲皮为原料,当预处理蒸汽压力为3.25 MPa、预处理时间为1 min时,乙醇超声波提取黄酮和绿原酸的得率分别为26.83和1.22 mg/g,纤维素酶水解提取黄酮和绿原酸的得率分别为19.17和0.93 mg/g。预处理后的杜仲皮经酶解后固体残渣可用于提取杜仲胶,当预处理压力为0.52 MPa、预处理时间为15 min时,杜仲胶得率可达5.92%,其M_w和M_n分别为28.39×10~4和6.45×10~4。     

木质素降解产物对纤维素酶和木聚糖酶水解的抑制

在稀酸等化学预处理过程中,木质素会降解生成酚类等产物进入后续糖化阶段,研究表明这些木质素降解产物会抑制木质纤维降解酶的水解效率,然而其抑制机制尚不清楚。笔者选择了3种典型的木质素降解产物:香草醛、4-羟基苯甲醛和丁香醛,考察了它们对商品纤维素酶和木聚糖酶,以及单一关键纤维素酶组分和β-木糖苷酶水解的影响,并探讨其抑制规律。实验结果表明,这3种木质素降解产物对纤维素酶和木聚糖酶的水解均有抑制,其抑制能力随降解产物浓度的增加而增强。当3种木质素降解产物的质量浓度为10 mg/m L时,纤维素酶水解微晶纤维素48 h的葡萄糖得率由71.17%分别减少到33.80%、29.52%和32.03%,说明这3种木质素降解产物对纤维素酶的抑制作用差异不明显。3种木质素降解产物对β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖的效率没有影响,但是会强烈抑制外切葡聚糖酶CBH I的酶活。当木质素降解产物的质量浓度为2 mg/m L时,与未添加木质素降解产物的酶活相比,CBH I酶活分别降低至79.64%、86.76%和71.89%,抑制强弱顺序为:丁香醛香草醛4-羟基苯甲醛。此外,3种木质素降解产物对木聚糖酶和β-木糖苷酶的抑制强弱顺序均为:4-羟基苯甲醛香草醛丁香醛,当3种木质素降解产物的质量浓度为10 mg/m L时,木聚糖酶水解木聚糖48 h的木糖得率由57.28%分别减少到12.26%、20.16%和30.43%。抑制动力学试验表明,4-羟基苯甲醛对CBH I的抑制属于竞争性抑制,对β-木糖苷酶的抑制属于非竞争性抑制。