再生半纤维素酶解法制备低聚木糖的工艺优化

采用膜分离提取再生纤维素纤维废液中的半纤维素,确定了工艺参数及半纤维素组成。半纤维素经过酶水解制备低聚木糖,通过正交试验确定了酶水解的工艺参数,分析并测定了低聚木糖的组成和产品应用性能指标。结果表明,选择浓缩倍数为3.5倍时,半纤维素的提取率可达到85%,半纤维素中木糖含量可达79.2%。确定了酶水解的工艺参数,pH为5,酶解温度为55℃,酶解时间为7 h,其低聚木糖得率可达到36.2%。所得低聚木糖的主要成分为木四糖、木三糖、木二糖和木糖,占比可达90.7%。产品性能指标满足饲料级低聚糖干粉国家标准要求,具有很好的应用价值。     

热水预水解对松木及其水解液主要化学成分的影响

研究了热水预水解对松木原料中主要碳水化合物的影响,探讨了阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖的溶出规律及热水预水解对水解液中各聚糖浓度变化的影响;并研究了170℃水解温度对松木原料的化学组成如聚戊糖、苯-醇抽出物、综纤维素、木素、灰分含量的影响。结果表明,预水解过程中,各种聚糖的溶出速度从快到慢依次是:阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、木糖和葡萄糖,水解过程只有部分半纤维素被降解,大量半纤维素还将依赖后续蒸煮和漂白过程予以除去;在180℃的水解温度下,水解液中各聚糖的浓度随水解时间快速下降,糠醛和羟甲基糠醛的浓度则迅速增加,不利于水解液发酵制备乙醇;随着水解时间的延长,松木聚戊糖、灰分含量逐渐减少;苯-醇抽出物含量逐渐增加;综纤维素含量先快速下降,90 min后基本保持不变;木素含量先减少后又略有增加。     

热水预处理过程中P因子对杨木半纤维素溶出效果的影响

制浆前对生物质原料进行热水预处理,可以有效地提取半纤维素,这对于生物质高值化利用具有重要意义。本实验研究了不同工艺条件下杨木热水预处理过程中半纤维素糖类组分的溶出规律以及酸溶木素、乙酸和醛类物质随预水解因子(P因子)的变化规律。结果表明,在热水预处理过程中,P因子较适宜的范围是685~1225,此范围内杨木中的半纤维素糖类能够较好地溶出,总木糖溶出率高达51.8%,预水解液中木糖、酸溶木素、乙酸、糠醛等含量与P因子的增加成正比,而低聚合度聚木糖(聚合度2~25)含量随P因子的增加先增加后降低。当P因子在717时,水解液中低聚合度聚木糖含量达最大值10.24 g/L,此P因子下原料中总木糖溶出率为44.2%,而且酸溶木素、乙酸、糠醛等非糖类物质含量较低,这有利于后续低聚合度聚木糖和木糖的分离提取生产功能性低聚木糖产品。     

低于共沸浓度的甲酸/水体系对麦草组分的解离

以甲酸/水为溶剂,在管式反应器中进行麦草组分的解离,以甲酸/水的共沸质量分数(77.5%)为界设计了含甲酸的两组溶剂组成(甲酸的质量分数分别是72%和90%),以90%甲酸为对照组,探讨了120-140℃温度范围内不同质量分数甲酸处理后纤维素的保留和非纤维素组分(半纤维素和木素)的溶出规律。结果表明,120℃条件下,90%甲酸的脱木素率比72%甲酸脱木素率高15个百分点左右,但更高温度条件下甲酸质量分数对脱木素率影响有限。在相同甲酸质量分数条件下,提高反应温度会导致纤维素的水解,由于管式反应器的传质强化和反应时间的缩短,纤维素水解率低于1.6%。高质量分数甲酸和高处理温度有利于半纤维素的溶出,但同时会导致碳水化合物的脱水降解,从水解液中五碳糖和六碳糖的收率来看,72%甲酸优于90%甲酸的处理效果。另外,水解液中糠醛含量极低,仅占原料中五碳糖理论当量的0.46%~0.99%,这同样归功于管式反应器传质的强化。此实验说明低于共沸浓度的甲酸/水具有促进非纤维素组分溶出和选择性保留纤维素组分的优势。     

酶法生产低聚木糖过程中纤维素和木聚糖——木质素复合物结构的变化

本文采用X-衍射技术和扫描电子显微镜研究了酶法生产低聚木糖过程中原料玉米芯中的纤维素和木聚糖-木质素复合物的变化.研究结果表明玉米芯中木聚糖与木质素结合在一起以木聚糖-木质素复合物的形式存在.这种木聚糖-木质素复合物的结构在用0.1%H2SO4、60℃、12h的预处理过程中不会发生变化,但经135℃30min蒸煮后结构遭到破坏,木聚糖与木质素分离.经过蒸煮和随后的酶解后,木聚糖与木质素完全分离.X-衍射的研究结果表明,玉米芯纤维素结晶的结构在整个生产过程中保持不变,纤维素不发生水解.     

固体酸催化水解木聚糖制备低聚木糖的工艺条件优化

本文以榉木木聚糖为原料,采用固体酸催化水解法制备低聚木糖,考察了反应时间、反应温度、大孔树脂(amberlyst-15)用量等对木聚糖转化率、低聚木糖得率及各组分得率的影响。结果表明,木聚糖水解制备低聚木糖适宜工艺条件为:0.5 g木聚糖,0.3 g amberlyst15,反应时间3h,反应温度110℃。在此条件下,木聚糖转化率可达100%,低聚木糖得率达到41.97%。     

低聚木糖的功能性质与酶法生产

本介绍低聚木糖的组成与食品加工有关的理化性质和生理学特性,确立了玉米芯经稀释预处理后加水蒸煮提取木聚糖,然后再加酶水解提取液的低聚木糖的生产工艺路线。玉米芯红0．1％H2SO4在60℃条件下泡12h ,滤去浸泡液并用水洗至pH6左右,然后进行湿法或干法蒸煮。在优化的条件下,湿法蒸煮和干法蒸煮提取液连渣一起加酶水解的累计可溶性总糖得率可分别达74．0％和67．7％（对原料木聚糖）,水解液低聚木糖有效物含量达到70％以上。     

粉单竹热水预抽提过程碳水化合物的变化规律

本文以粉单竹为原料,在水解温度90~150℃、时间40~100min、液比1∶4~1∶7范围内研究了热水预抽提过程碳水化合物的变化规律。结果表明:当水解温度为150℃、保温时间为100min、液比为1∶4时,水解液中木糖的溶出率为0.471%、葡萄糖的溶出率为1.315%、阿拉伯糖的溶出率为0.224%、半乳糖的溶出率为0.150%、甘露糖的溶出率为0.023%。热水预抽提过程中粉单竹的半纤维素容易溶出,主要单糖是木糖,还有相当含量的葡萄糖、阿拉伯糖,其次是半乳糖和甘露糖。温度的变化是影响主要糖组分溶出率的主要因素,其中对葡萄糖的影响最大,极差达到0.956;而固液比对糖溶出率的影响最小,特别是甘露糖,极差只有0.002。因此在热水预抽提过程中应该严格控制预抽提温度,以达到在短时间、小液比内半纤维素溶出、减少纤维素降解的目的。     

酶活生产低聚木糖过程中纤维素和木聚糖—本质素复合物结构的变化

本文采用X－衍射技术和扫描电子显微镜研究了酶法生产低聚木糖过程中原料玉米芯中的纤维素和木聚糖－木质特复合物的变化。研究结果表明：玉米芯中木聚糖与木质素结合在一起以木聚糖－木质素复合的形式存在。这种木聚糖－木质素复合物的结构在用0．1%H2SO4,60℃,12h的预处理过程中不会发生变化,但经135℃300min蒸煮后结构遭到破坏,木聚糖与木质素分离。经过蒸煮和随后的酶解后,木聚糖与木质素完全分离,X－衍射的研究结果表明,玉米芯纤维素结晶的结构在整个生产过程中的保持不变,纤维素不发生水解。     

木聚糖酶Shearzyme 500 L对蔗渣木聚糖的特性研究

以木聚糖酶Shearzyme 500L水解蔗渣木聚糖制备低聚木糖,用DNS法测定酶解液中的总糖和还原糖,HPLC法测定酶解产物组成,其适宜的水解条件为底物质量浓度3g/100mL、pH5.0、60℃、木聚糖中酶用量50U/g、水解时间24h。在此条件下底物水解率约为63.1%,水解产物的81.5% 为低聚木糖,其中木二糖占54.8%,木三糖占26.7%。Shearzyme 500L 不能将一分子木二糖水解为两个木糖单糖,但能水解木三糖并相应生成木二糖与木糖。副产物木糖能显著抑制Shearzyme 500L 活性,降低木聚糖的水解率。     

低聚糖与功能性低聚糖

碳水化合物分为单糖、低聚糖、多糖三大类.葡萄糖、果糖、木糖等为单糖.低聚糖是由二个到十个分子的单糖组成的低聚合度糖,如蔗糖是由一个葡萄糖分子和一个果糖分子组成的二聚糖;麦芽糖则是由二个葡萄糖分子组成,它们经水解后都能生成单糖.淀粉、纤维素等也是由单糖组成,但有很多,是几千个葡萄糖分子组成的多糖.     

相思木水预水解过程中半纤维素的溶出和解聚

在不同的水解温度和时间下对相思木进行水预水解处理,采用离子色谱分析了水解液中单糖和低聚糖含量以及水解物料中葡萄糖和木糖保留率,以研究水预水解温度和时间对相思木半纤维素水解溶出和解聚行为的影响。结果表明,水预水解温度170℃、水解60 min时,水解液中总低聚糖含量达到最大值17.29 g/L,其中低聚木糖含量为12.45 g/L;水预水解温度170℃、水解80 min时,水解液中总糖含量达到最大值25.86 g/L。水解液中总低聚糖和总糖含量达到最大值后,再提高水解温度和延长水解时间,虽然可提高原料中半纤维素溶出量,但水解液中总低聚糖和总糖含量降低。     

酶水解爆破秸秆制备低聚木糖

研究了木聚糖酶水解爆破秸秆制备低聚木糖的工艺,得到如下结论:当爆破秸秆与水质量比为1∶7.5、pH6.0、黑曲霉木聚糖酶添加量为198U/g(干基)、53℃、酶解12h时,可获得较好的酶解效果,酶解液总糖含量达到49.80mg/mL,还原糖含量达到17.03mg/mL、木聚糖水解率达到63.77%(对原料木聚糖)、木聚糖平均聚合度降至3.10;酶解产物中低聚糖主要为木二糖和木三糖,低聚木糖含量达到50.80%(对固形物)。     

云杉机械浆中水可溶性葡糖甘露聚糖的回收

针叶木半纤维素主要是半乳糖葡糖甘露聚糖,一般占木材原料的15%～20%,云杉中大约有5%～10%的葡糖甘露聚糖在机械制浆中溶出.云杉葡糖甘露聚糖可以在树脂微粒周围形成水凝胶保护层,从而可以稳定树脂乳液.     

甲酸/益酸体系水解麦草产生水糖的研究

发现采用甲酸/盐酸水解体系能有效水解麦草中的半纤维素.含 HCl 10%的水解体系在65℃水解麦草 0.5 h 可实现麦草中聚戊糖的充分水解,木糖的得率达到 98%.随着水解时间的增加,麦草中的纤维素开始水解为葡萄糖,而木糖继续降解,木糖在占总还原糖的百分比持续下降.水解后甲酸能清洁回收循环使用.并得到固体的可溶性糖产物.     

杨木有机酸提取木糖及其KP制浆性能

用甲酸/乙酸/水体系从杨木中提取木糖,提取前后纤维形态没有明显变化,但主要组分大量溶出.在优化水解条件下,木糖的转化率和质量浓度分别为69.9%和2.37 g/L.同时,实验得出未经处理杨木较佳KP燕煮条件为:用碱量14%(以Na2O计),硫化度22%,升温时间120 min,保温时间120 min,蒸煮温度165℃,液比1:4.5.而经处理的杨木较佳KP蒸煮条件为:用碱量16%(以Na2O计),蒸煮温度160℃,其他条件与未经处理相同.在两者卡伯值和打浆度接近时,处理后的杨木KP制浆的得率、黏度、抗张指数、撕裂指数和耐破指数都降低.     

无性系速生杉木的化学组成及其高聚糖在蒸煮过程中溶出特性的研究

本文比较分析了五个无性系速生杉木变种之间以及变种与原种之间的化学组成，并且对生长速度最快的杉木变种的高聚糖在蒸煮过程中的溶出特性也进行了探讨。研究结果表明：杉木各变种之间的化学组成没有引起很大的变异，但与杉木原种相比是有差异的。组成杉木变种的高聚糖中各种单糖在ＫＰ和ＫＰ－ＡＱ法蒸煮过程中的溶出百分率有如下顺序：葡萄糖＜甘露糖＜木糖＜阿拉伯糖＜半乳糖＜糖醛酸。碳水化合物的总损失ＫＰ法为３８．４９％，而ＫＰ－ＡＱ法为３４．８５％。在１７０℃以前，失去的碳水化合物主要来自半纤维素；而在１７０℃以后，则主要来自纤维素。由此看来，缩短保温时间有利纸浆的质量。成浆高聚糖的ＤＰ，ＫＰ法为８８９，ＫＰ－ＡＱ法为９２４，因此ＫＰ－ＡＱ法比ＫＰ法更适合于速生杉木制浆。     

低聚木糖的酶法生产

确立了玉米芯经稀酸预处理后加水蒸煮提取木聚糖 ,然后再加酶水解提取液的生产低聚木糖的工艺路线 .玉米芯在质量分数为 0 .1%的H2 SO4 溶液中于 6 0℃下浸泡 12h后 ,滤去浸泡液并水洗至 pH 6左右 ,然后采用液固比 10∶1,150℃ ,30min的蒸煮条件进行蒸煮 .结果表明 ,可溶性木聚糖的提取得率达 17% (按玉米芯计 ) ,提取液的RS/TS小于 33% .提取液和渣一起用木聚糖酶进行水解 ,可获得阿拉伯糖 /葡萄糖 /木糖 /木二糖 /木三糖之比为 7.7∶6 .8∶11.5∶54.1∶19.8的高纯度低聚木糖产品 .低聚木糖的质量分数大于 70 % (对总糖 ) ,且产品的可溶性总糖得率达2 6 .4 % (对玉米芯 ) .     

杨木废弃物湿氧化预处理提高酶解效率的工艺研究

对杨木废弃物制生物燃料的湿氧化预处理条件进行优化实验.研究表明,湿氧化预处理杨木废弃物的最佳工艺为:初始pH值10,温度195℃,最佳保温时间15 min,氧压1.2 MPa.所得物料得率为51.7％.酶解优化工艺条件为:酶解温度49℃,酶解时间56 h,酶用量38 FPU/g.其他条件为:pH值4.8,固液比1∶50,酶解纤维素转化率为96.4％.湿氧化预处理过程使原料中的半纤维素含量由18.7％降到1.43％,Klasson木素含量由23.6％降到13.5％;木素溶出率为43％,半纤维素溶出率为92％.X射线衍射分析显示原料的结晶度从57.4％降到了54.8％;扫描电镜显示湿氧化预处理后纤维的细纤维化程度增强;高效液相色谱显示预处理分离液中木糖含量较高,并含有单糖降解产物如乙酸、甲酸和糠醛等单糖降解产物.湿氧化预处理可以较大幅度地降解或脱除原料中的木素和半纤维素,改变原料的结晶结构,增加了可酶解性,提高了物料中纤维素转化率.     

从笋壳中提取木聚糖研究

竹笋壳是竹笋加工当中的大宗废弃物,是一种极具开发潜力的资源.木聚糖是许多植物细胞壁中半纤维素的主要组分,是由β-1,4木糖苷键连接的以D-木糖残基为主链的复杂分子多聚糖.通过降解木聚糖可以得到功能性食品低聚木糖.本研究以竹笋壳为原料,采用了制备综纤维再碱抽提方法,分析了碱溶液质量分数、固液比、提取温度和提取时间对提取木聚糖得率的影响.碱提取竹笋壳中木聚糖的方法为:碱质量分数为5％,固液比为(g∶mL) 1∶10,提取时间为3h,提取温度为120℃.木聚糖提取率达到原料质量的24.77％.实验结果表明,笋壳中含半纤维素为35.08％,与目前生产低聚木糖的主要原料玉米芯中半纤维素的含量相当,是提取木聚糖的较好资源.本研究为笋壳制备低聚木糖奠定了坚实的基础,也为笋壳资源的综合利用提供了基础数据.