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小麦麸皮中低聚木糖的生物酶法制备技术研究
摘要
低聚木糖是一种功能性低聚糖,具有很强的促进双歧杆菌增殖能力,常
作为重要的益生因子应用于保健食品中。小麦麸皮富含半纤维素,是制备低
聚木糖的良好原料。本文以小麦麸皮为原料,采用两种生物酶法制备低聚木
糖。首先,探讨了以小麦麸皮为固态发酵基质培养产木聚糖酶的微生物,在
其生长期诱导产木聚糖酶降解麦麸以制备低聚木糖的可行性,为麸皮综合利
用及低聚木糖制备提供新途径;其次,以商品木聚糖酶加入粗提麦麸木聚糖
中制备低聚木糖;最后,对两种生物酶法从小麦麸皮制备低聚木糖的工艺效
果进行了比较。
首先通过透明圈法及固态发酵预实验对实验菌种进行选择。三种产酶微
生物(木霉Trichoderma
sp.、黑曲霉Aspergillus
后三者均产生水解圈,说明三个菌种均能产生木聚糖酶。木霉通过固态发酵
所得可溶性总糖含量较黑曲霉和球毛壳高,且平均聚合度适中,适合固态发
酵制备低聚木糖;而黑曲霉和球毛壳经固态发酵所得低聚木糖的平均聚合度
偏低,不适合通过固态发酵的方法制备低聚木糖。
以木霉为实验菌株进行固态发酵实验,考察了起始pH、起始含水量、
接种量、表面活性剂用量、发酵时间、低聚木糖添加量、温度对固态发酵的
影响,通过测定固态发酵提取液中还原糖、可溶性总糖的浓度、平均聚合度
确定最佳单因素条件为:(以底物109麦麸为基准)起始pH4.0、起始含水量
基础上,选定发酵温度、发酵时间、低聚木糖添加量后设计四因素三水平的
正交实验,确定各因素的主次顺序为:起始含水量起始pH表面活性剂用
量接种量,确定最佳固态发酵工艺为:(以底物109麦麸为基准)起始含水
实验确定的最优条件下进行验证性实验,固态发酵提取液中可溶性总糖含量
为198.62
mg·g麸皮~,还原糖含量为49.32mg·g麸皮~,低聚木糖含量为149.3
件组合下的固态发酵提取液经硅胶薄层层析,分析结果显示主要成分为木三
糖、木四糖。
以碱法粗提麦麸木聚糖为底物,以酶解液中的还原糖浓度、可溶性总糖
浓度、低聚木糖平均聚合度为衡量指标,考察了酶解时间、酶质量分数、底
物质量分数、酶解温度、pH五个单因素对木聚糖酶酶解麦麸木聚糖效果的
影响,确定了最佳单因素条件为:酶解时间4h,酶质量分数159·L~,底物
质量分数509·L一,酶解温度40℃,pH5.5。在单因素基础上,选定底物质量
分数509·L‘1及酶解时间4h,选取酶质量分数、酶解温度、pH为考察因素的
三因素三水平的Box.Behnken实验,得可溶性总糖含量y对酶质量分数蜀、
好的对实验进行分析和预测,通过响应面分析,确定因素间的主次顺序:酶
解温度pH酶质量分数,进一步确定最佳酶解工艺为:酶质量分数
糖含量为200.9
mg·g麸皮~,还原糖含量为93.52mg·g麸皮~,低聚木糖含量
过薄层层析结果显示,酶解液的主要成分为木二糖、木三糖。
比较了两种制备低聚木糖的生物酶法方案和工艺的差异,重点比较了两
类生物酶法对木聚糖的降解情况。以微生物固态发酵麦麸制备低聚木糖虽然
没有商品木聚糖酶所制备的低聚木糖的有效成分多,但由微生物经诱导产生
的木聚糖酶对木聚糖具有一定酶解效果,能够实现微生物以麦麸为固态发酵
基质生长,并在生长期诱导所产木聚糖酶降解麦麸同步进行,简化低聚木糖
制备工艺,方法具有可行性,为制备低聚木糖提供了新途径。
关键词:小麦麸皮,木聚糖酶,低聚木糖,木霉固态发酵,酶解工艺
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ABSTRACT
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