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本论文研究了木聚糖酶在纯化制浆黑液中木质素的应用,用酶水解制浆黑液(本论文中制浆黑液由粗碱木质素加水配制而成,所以以下称木素黑液)中的高聚合度的木聚糖,对酶解的实验条件进行了摸索,确定了最佳工艺条件;还研究了木素黑液用切割分子量1000的膜进行超滤处理时,超滤规律、膜面污染和超滤处理对酶解的影响;酶解得到的低聚合度的低聚木糖和木糖,再用产朊假丝酵母和树干毕赤酵母发酵,最终达到除去木聚糖和纯化木素的目的。主要研究结果如下: 木聚糖酶解木素黑液中的木聚糖,木聚糖酶的最适pH在4.5~5.0之间,最适温度40~50℃,pH值4.8、温度45℃时,除糖率最高。酶解时间8h最佳,除糖率最高,而酶解时间为4h的除糖率与酶解8h除糖率相差不到5%,因此从实际出发,采用酶解时间4h为最佳。底物浓度对酶解效率也有影响,木素黑液固形物浓度越低,除糖率越高,反之,除糖率越低。 木素黑液中加酶量对除糖率影响很大,加酶量在13.3%(体积比),除糖率达到最高,再增加除糖率变化。木聚糖酶活对酶解木聚糖有一定的影响,酶活有一极限值,当酶活小于此值时,酶活越小,除糖率越低;酶活大于此值时,除糖率不再受酶活的影响。 采用木聚糖酶最佳酶解条件:pH值4.8,温度45℃,酶解时间4h,加酶量为13.3%(体积比),酶活大于极限值,固形物浓度为20g/L,60g/L,100gm,除糖率分别为65.47%,50.62%,40.62%。 木素黑液在超滤过程中,溶剂透过率随操作压力的增加而增加,到达极限透过率时,溶剂透过率不再随操作压力的变化而变化;进料速度对溶剂透过率没有太大的影响。固形物浓度低于80g/L时,溶剂透过率随着浓度的增加而减小;固形物浓度高于80g/L时,浓度对溶剂透过率影响不大。膜易污染,而采用间歇送液可以适当缓解膜面污染,同时说明膜面污染部分是可逆的。 超滤对木素黑液酶解除糖率有一定的影响,间歇超滤比连续超滤对酶解除糖率的影响更大。在相同的超滤条件下,固形物浓度越高,超滤处理对酶解除糖率影响越小。 产朊假丝酵母和树干毕赤酵母都是戊糖发酵菌种,对两种酵母进行驯化,使其适应木素黑液复杂环境。经驯化后,两种酵母对木糖和葡萄糖的混合糖利用率很高,能够达到80%,当底物浓度很高时,糖的利用率略有所下降。 产朊假丝酵母发酵木素黑液的稀酸水解液,除糖率很高,发酵72h,除糖率能够达到90%;发酵经木聚糖酶解的木素黑液中的低聚木糖和木糖,发酵72h,除糖率达到85%左右。因此产朊假丝酵母能够代谢低聚木糖。 树干毕赤酵母发酵稀酸水解液,发酵36h,除糖率为88%,但经过几轮发酵后,除糖率有所下降。而发酵木聚糖酶解液,除糖率很低。