小麥麩皮中低聚木糖的生物制備技術(shù)研究.pdf

1、本文以小麥麩皮為原料利用生物酶技術(shù)制備功能性低聚木糖。首先利用生物酶技術(shù)分離小麥麩皮中的淀粉及蛋白質(zhì)，得到半纖維素含量較高的木聚糖粗提物。同時對真菌性黑曲霉及細(xì)菌性蠟狀和枯草芽孢桿菌木聚糖酶合成菌株進(jìn)行誘變選育，篩選培育出產(chǎn)木聚糖酶酶活高并適用于小麥麩皮中木聚糖降解的菌株，并對液體發(fā)酵產(chǎn)酶條件及所產(chǎn)木聚糖酶的純化和酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。將微生物合成的木聚糖酶加入到木聚糖粗提物中進(jìn)行定向降解制備低聚木糖，并對糖液的純化及底物的預(yù)處理進(jìn)行了探討

2、研究。 首先對小麥麩皮的化學(xué)組成進(jìn)行了分析。通過分析得出小麥麩皮中綜纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.05％，其中纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.35％，戊聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.42％，表明黑龍江地區(qū)的小麥麩皮中木聚糖含量較高，適于低聚木糖的制備。而木質(zhì)素和脂肪含量相對較少，分別為6.01％和3.45％，有利于木聚糖酶對底物的酶解。淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.60％、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.69％。 采用α-淀粉酶和堿性蛋白酶降解小麥麩皮中的淀粉和蛋白質(zhì)成為

3、可溶性組分，通過水洗過濾分離將其除去。以小麥麩皮中淀粉殘留量為考察指標(biāo)，對α-淀粉酶降解過程中的影響因素進(jìn)行單因素分析，確定最佳酶解參數(shù)，使小麥麩皮中淀粉的含量從18.6％降至0.5％以下。在蛋白質(zhì)的分離提取中分別采用木瓜蛋白酶酶解法、堿液浸提法和堿性蛋白酶酶解法。以小麥麩皮中蛋白質(zhì)殘留量為考察指標(biāo)，分別對酶解和浸提過程中的影響因素進(jìn)行單因素和正交設(shè)計分析，優(yōu)化工藝參數(shù)組合。通過比較分析后得到結(jié)論采用堿性蛋白酶酶解分離小麥麩皮中蛋白質(zhì)為

4、最佳方法，酶解后小麥麩皮中蛋白質(zhì)殘留量僅為0.62％。經(jīng)過去淀粉和蛋白質(zhì)的小麥麩皮中戊聚糖含量為34.51％。 在木聚糖酶合成菌株的誘變育種及液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)酶研究中，首先以黑曲霉為出發(fā)菌株，采用紫外物理誘變和紫外亞硝酸復(fù)合誘變的方法，選育培養(yǎng)出產(chǎn)木聚糖酶酶活較高的菌株。而后以蠟狀芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌為出發(fā)菌株，采用紫外物理誘變的方法，分別選育培養(yǎng)出產(chǎn)木聚糖酶酶活較高的菌株。通過比較選取一株產(chǎn)木聚糖酶酶活最高的菌株作為試驗用菌，進(jìn)行

5、液體發(fā)酵產(chǎn)木聚糖酶的研究。采用3，5-二硝基水楊酸法測定木聚糖酶酶活，并以此為考察指標(biāo)，對液體發(fā)酵產(chǎn)酶條件進(jìn)行單因素及正交分析，優(yōu)化工藝參數(shù)，木聚糖酶酶活由原來的17.3716U/ml，提升到58.3050U/ml。 在木聚糖酶的純化及其酶學(xué)性質(zhì)研究中采用(NH4)SO4沉淀劑對所得木聚糖粗酶液進(jìn)行純化，對純化前后的木聚糖酶酶活及其酶解糖液的高效液相圖譜進(jìn)行分析。木聚糖酶經(jīng)純化后酶活略有提高。未純化木聚糖酶酶解自制木聚糖所得產(chǎn)物

6、中的低聚木糖含量為61.39％，純化木聚糖酶酶解自制木聚糖產(chǎn)物中低聚木糖含量為81.15％。而后對該木聚糖酶的酶學(xué)性質(zhì)以及米氏常數(shù)和最大反應(yīng)速度動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行研究和測定分析。木聚糖酶的最適反應(yīng)溫度為50℃；最適pH值為4.2。木聚糖酶的Km值米氏常數(shù)為1.69mg/ml，Vmax值最大反應(yīng)速度為22.36mol/min。 在低聚木糖的制備與純化研究中，以酶解糖液的總糖濃度、還原糖濃度、低聚木糖/總糖、平均聚合度為考察指標(biāo)，對木聚

7、糖酶降解小麥麩皮木聚糖制備低聚木糖的酶解過程進(jìn)行單因素考察，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計通用旋轉(zhuǎn)回歸分析，優(yōu)化組合，確定最佳酶解條件，總糖濃度最大值為3.6(g/L)。采用聚酰胺層析柱純化糖液，并對純化的糖液組分進(jìn)行高效液相色譜分析，實驗結(jié)果表明其中主要成分為木二糖，含量70.00％。以提高低聚木糖得率為目的，分別采用了超聲波、微波和酸解三種方法對小麥麩皮木聚糖粗提物進(jìn)行預(yù)處理。三種方法中以超聲波法效果最好，低聚木糖得率為15.21％。所得酶解產(chǎn)物

8、中主要成分為木二糖，其含量為67.70％，除此之外木三糖含量為4.74％，低聚木糖含量為82.44％。 采用掃描電子顯微鏡對原料小麥麩皮、經(jīng)去淀粉和蛋白質(zhì)的小麥麩皮木聚糖粗提物和酶解后的木聚糖粗提物渣進(jìn)行觀察。在沒有經(jīng)過任何處理的原料小麥麩皮的電子顯微鏡中可以看到，小麥麩皮的表面覆蓋物較多，而且從中還可以看到圓形的顆粒狀物質(zhì)，據(jù)推測應(yīng)該是一些游離出來的淀粉顆粒。經(jīng)過去淀粉和蛋白質(zhì)的小麥麩皮即木聚糖粗提物的外觀有了明顯的變化?？梢?/p>