酶法水解玉米芯木聚糖制备低聚木糖

低聚木糖是木糖单元通过β-1,4-糖苷键组成的寡糖，是高效的双歧杆菌增殖因子，有着众多优良的生理活性，而且其附加值较高，市场前景好，是目前国内外研究最为广泛的功能性低聚糖之一。本论文系统地研究了低聚木糖的酶法生产工艺，主要包括：玉米芯木聚糖的提取，木聚糖酶的发酵生产，木聚糖酶对木聚糖的水解工艺条件研究，低聚木糖粗液的精制以及低聚木糖组分分离的初步研究。 通过正交试验确定了碱法提取玉米芯木聚糖的工艺，即采用NaOH浓度0.7 mol/L，料液比（w/v）1:10，原料在120℃下处理30 min后离心，上清液加入酒精至终浓度65％沉淀木聚糖，离心收集沉淀。该工艺条件下100 L规模中试生产粗木聚糖的提取率为16.63％。 Bacillus pumilus WUN024产木聚糖酶对不同的木聚糖的水解效果不同，对溶解性好的birch wood 的水解较好；对溶解性较差的oat spelt 的水解性较差；对可溶性木聚糖的水解效果要好于对不溶性木聚糖的水解。根据实验确定了木聚糖酶水解玉米芯木聚糖的工艺条件，即加酶量800 IU/g底物，底物浓度为10％，水解温度为40 ℃，水解时间为6 h，此条件下低聚木糖水解得率为66.29％。在反应器中搅拌转速是影响木聚糖水解的因素之一，当搅拌转速在300 r/min时，比较有利于木聚糖的水解，低聚木糖得率达到50.25％。采用0.1％浓度的H2SO4在120℃处理不溶性木聚糖30 min，然后加入木聚糖酶（800 IU/mg底物）水解6 h，得到低聚木糖的平均聚合度为1.43，得率为13.6％。 利用Freundlich吸附等温方程对活性炭和阴离子交换树脂的色素吸附效能进行了评价，选择活性炭Ly-T-ac和离子交换树脂D-301G作为低聚木糖液中色素的吸附剂。通过单因素试验确定了低聚木糖液的活性炭脱色条件为：温度80℃，pH5.0，活性炭用量3％，脱色时间30 min，活性炭对糖液的脱色率为81.1％，糖损失率为15.26％。阴离子交换树脂D-301G在8％用量脱色温度40℃下对糖液的脱色率为42.1％。低聚木糖糖液经过阴阳离子交换树脂脱盐处理后，有效降低了糖液中盐含量，脱盐率为61.45％，精制后的低聚木糖的HPLC图谱显示木二糖和木三糖占低聚木糖组成的65.52％，低聚木糖成分占糖液中总糖的98％以上。 使用活性炭色谱柱乙醇溶液阶段洗脱分离低聚木糖组分，结果显示，当乙醇浓度为13％时，可以将木糖完全洗脱，同时，木二糖也可以被部分洗脱下来；当乙醇浓度升高到30％时，有木三糖及聚合度更高的低聚木糖组分被洗脱下来；通过分部收集，得到纯度较高的木二糖产品。