酶法降解玉米皮制备功能性寡糖的研究

玉米皮是淀粉生产的纤维剩余物,量大而集中。本课题以玉米皮为原料,利 用纤维素酶和木聚糖酶的水解作用生产纤维寡糖和低聚木糖,这方面的研究工作 不仅具有重要的学术意义,而且具有重要的经济和社会价值。 在40℃,固液比1:10, NaOH浓度2%的条件下,对玉米皮进行24h预处 理,半纤维素抽提率为85%。该方法操作条件温和、能耗低、对纤维素和半纤 维素无破坏作用,为进一步酶法制备低聚糖打下了良好的基础。 对木聚糖酶的酶学性质和木聚糖的酶解反应进程进行了研究,在此基础上对 酶法制取低聚木糖的工艺进行了优化,在50℃,pH4. 8,木聚糖酶用量为50IU/g 底物,底物质量浓度为3. 0%的条件下,酶解时间2h低聚木糖平均聚合度为2. 26。 对纤维素酶系中外切型-β-葡聚糖酶(C1) 、内切型-β-葡聚糖酶(CMC)和纤 维二糖酶(CB)在玉米皮纤维底物上的吸附特性进行了深入研究,发现在特定 的酶解条件下(底物浓度5%,pH 4. 8,50℃),C1、 CMC主要吸附在纤维底物 上,而CB则大部分游离在液相中。该研究结果对于深入掌握纤维素酶的催化机 制、优化纤维素的水解反应等均具有重要意义。 在酶解过程中去除纤维二糖酶的影响,有助于提高产品的纤维寡糖比例和平 均聚合度。在50℃、pH4. 8、 底物浓度5%,酶用量7FPIU/g底物,反应6h,纤 维寡糖转化率可达77%,产品平均聚合度为3. 44。进一步延长反应时间,酶解 液中葡萄糖的含量将增加,纤维寡糖转化率下降。 利用纤维素酶的吸附性质,建立了批式补料酶解工艺:当第一批酶解反应进 行6h后,过滤、去除滤液,补加等量的新鲜底物,继续反应10h。这一工艺不 但有利于去除纤维二糖酶,同时可以对C1和CMC组分实现回收复用。 中试结果表明:100kg玉米皮能制得15. 2kg纤维寡糖产品和21. 1kg低聚木 糖产品,原料转化率为32. 7%,显示了良好的经济效益。