竹材薄壁組織的物理分離及其用于制取低聚木糖的研究(摘要)

葉利培(1.中國林業科學研究院，北京 100091;2.中國林業科學研究院林產化學工業研究所，江蘇 南京 210042)

研究了物理預處理分離竹材薄壁組織和維管束組織分級利用的方法與效果，探討了分離效果的表征方法，優化了分離后薄壁細胞組分的堿性過氧化氫化學預處理條件及酶水解制備低聚木糖化學品的條件，并分析了酶水解液成分。

1.采用顯微鏡觀測與鮑爾篩篩分結合的方法測定薄壁細胞含量的測定。鮑爾篩各篩分的顯微鏡觀測結果表明，通過鮑爾篩200目的篩分為薄壁細胞，未通過篩分則全部為纖維細胞，即鮑爾篩能夠有效分離薄壁細胞與纖維細胞，可作為薄壁細胞含量的評價手段。同時采用了纖維質量分析儀(FQA)的方法測定了竹材的薄壁細胞含量。當FQA的薄壁細胞尺寸范圍設定為0.03～0.2 mm時，所測薄壁細胞含量與鮑爾篩篩分的方法相差較大;當薄壁細胞尺寸范圍設定為0.03～0.1 mm時，薄壁細胞含量測定結果與鮑爾篩篩分結果幾乎一致，因此，采用FQA來測定竹材薄壁細胞含量時，薄壁細胞尺寸范圍應設定為0.03～0.1 mm。

2.基于竹材結構研究了螺旋擠壓分離竹材維管束與薄壁組織的方法。實驗以擠壓道數作為影響因素，以分離后不同篩分中薄壁細胞含量為主要考察指標。探索了螺旋擠壓程度對竹材物理形態的影響及維管束與薄壁細胞的分離效果。結果發現，使用螺旋擠壓結合振動篩選篩分，可以實現薄壁組織與維管束的有效分離，且采用一道螺旋擠壓并結合使用1/32英寸的篩孔分離效果較好。

3.采用離子色譜測定分離出的薄壁細胞及纖維細胞中的單糖含量，發現薄壁細胞中單糖主要是葡萄糖、木糖與阿拉伯糖，薄壁細胞及纖維細胞中的單糖種類相同，但含量存在差異。螺旋擠壓分離的竹材各組分的化學成分分析表明，竹材薄壁組織比維管束組織的戊聚糖含量高，更適合用于生產戊糖基生物化學品。

4.優化了堿性過氧化氫機械預處理竹材薄壁組織的工藝條件。竹材薄壁組織組分進行酶水解制低聚木糖之前，需要進行預處理才能提高戊糖的酶解效率。在預處理過程中，單糖溶出應當盡量少且使pH值接近中性，以利于酶水解。綜合考慮以上因素，本研究堿性過氧化氫機械預處理竹材薄壁組織最佳化學預處理工藝條件為:NaOH用量1%，H2O2用量1%，溫度80℃。

5.以分離出的竹材薄壁組織為底物，進行了木聚糖酶酶水解制低聚木糖產品研究。探討了木聚糖酶的酶學特性;對經堿性過氧化氫機械預處理的竹材薄壁組織進行了木聚糖酶水解研究，在單因素試驗的基礎上采用正交試驗設計對酶水解工藝條件進行了優化。結果表明:在溫度為50℃，最適宜pH值5的條件下，采用木聚糖酶用量41.5 IU/g、固液比1∶20、水解時間8 h，酶水解得率取得最大值為11.38%。水解液中主要成分為木糖、木二糖、木三糖、木四糖，幾乎沒有木五糖和木六糖。

竹材;螺旋擠壓撕裂;薄壁組織;木聚糖酶;低聚木糖