【摘 要】
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低聚木糖作为一种超强益生元,具有降低人体胆固醇、降低患糖尿病风险、免疫调节、控制血糖平衡等优点。目前低聚木糖的制备方式主要是通过碱抽提结合木聚糖酶解,该方法工艺复杂、成本高、会产生大量的碱废液,因此开发一种工艺简单、成本低、污染少的工艺技术十分必要。本论文首先采用乙酸-双氧水预处理选择性移除木质纤维原料中的木质素,然后分别以内切木聚糖酶和纤维素酶为水解酶制剂,采用两步酶解法联产低聚木糖和单糖,主要
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低聚木糖作为一种超强益生元,具有降低人体胆固醇、降低患糖尿病风险、免疫调节、控制血糖平衡等优点。目前低聚木糖的制备方式主要是通过碱抽提结合木聚糖酶解,该方法工艺复杂、成本高、会产生大量的碱废液,因此开发一种工艺简单、成本低、污染少的工艺技术十分必要。本论文首先采用乙酸-双氧水预处理选择性移除木质纤维原料中的木质素,然后分别以内切木聚糖酶和纤维素酶为水解酶制剂,采用两步酶解法联产低聚木糖和单糖,主要研究结果如下:1.采用200 m M H2SO4和60%的乙酸-双氧水预处理杨木屑时,杨木木质素移除率高达88.75%,纤维素损失率仅为1.92%。乙酸-双氧水预处理后,杨木的结晶度明显增加。以200 m M H2SO4和60%乙酸-双氧水预处理后的杨木为原料,当木聚糖酶添加量为10000 nkat/g干物质时,低聚木糖得率为19.8%,木糖/低聚木糖比值仅为0.14,说明得到的低聚木糖纯度较高,所得低聚木糖组分主要为木二糖、木三糖和木四糖。采用50 m M H2SO4和60%乙酸-双氧水预处理后的杨木,经木聚糖酶解制备低聚木糖后得到富含纤维素的残渣,当纤维素酶添加量为10 mg/g干物质时,葡萄糖得率为75.2%。2.采用乙酸-双氧水预处理玉米芯时,随着乙酸-双氧水浓度和硫酸浓度增加,玉米芯的木质素移除率逐渐增加。增加乙酸-双氧水浓度和硫酸浓度均会降低玉米芯表面的木质素含量。采用75 m M H2SO4和75%乙酸-双氧水预处理玉米芯,当木聚糖酶添加量为10000 nkat/g干物质时,低聚木糖得率达到27.81%,木糖/低聚木糖比值仅为0.09,说明所得低聚木糖纯度较高。所得低聚木糖组分主要为木二糖、木三糖和木四糖。纤维素酶水解玉米芯的木聚糖酶解残渣时,随着乙酸-双氧水浓度和硫酸浓度的增加,葡萄糖得率增加。采用50 m M H2SO4和100%乙酸-双氧水预处理玉米芯,经木聚糖酶解后得到富含纤维素的残渣,当纤维素酶添加量为10 mg/g干物质时,葡萄糖得率达到79.07%。本论文以杨木屑和玉米芯为原料,经乙酸-双氧水预处理脱除木质素后,再分别采用木聚糖酶和纤维素酶两步酶解制备了低聚木糖和单糖。本研究在制备低聚木糖时省去了木聚糖分离的步骤,经木聚糖酶解获得的低聚木糖得率高、纯度高,该法实现了木质纤维原料清洁、高效、无污染的制备低聚木糖和单糖,为木质纤维原料高值化利用奠定了科学基础。
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