小麥麩皮纖維降解糖化與分層利用.pdf

1、小麥麩皮是小麥制粉過程中的副產(chǎn)物，占小麥顆粒的14-17％左右，目前主要用于飼料和發(fā)酵工業(yè)，綜合利用率低。小麥麩皮纖維難以降解是小麥麩皮利用率低的主要原因，因此促進小麥麩皮纖維降解糖化和提高其糖化液的利用研究有重要的現(xiàn)實意義。
　　 本研究以提高小麥麩皮綜合利用價值為目的，實現(xiàn)小麥麩皮分層利用。以小麥麩皮為原料，采用酶解去除淀粉和堿浸提法去除蛋白質(zhì)制備小麥麩皮纖維;利用小麥麩皮纖維發(fā)酵制備纖維素酶，并聯(lián)合木聚糖酶酶解小麥麩皮纖維

2、制糖;結(jié)合蒸汽爆破和酶解技術(shù)以及微波酸水解技術(shù)，降解糖化小麥麩皮纖維;使用小麥麩皮纖維糖化液發(fā)酵制備蘋果酸，優(yōu)化發(fā)酵條件;通過發(fā)酵法利用小麥麩皮纖維糖化液，富集制備阿拉伯糖;以5000t/a小麥麩皮綜合利用廠為例分析小麥麩皮綜合利用經(jīng)濟效益。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1.小麥麩皮成分分析結(jié)果表明小麥麩皮含有12.80％的淀粉、18.51％的蛋白質(zhì)和45.40％的小麥麩皮纖維等;優(yōu)化確定了蛋白質(zhì)提取的最佳工藝條件為體系pH1

3、2，料液比1∶15，溫度50℃和時間3b，提取量達到15.85％。通過小麥麩皮蛋白質(zhì)成分和營養(yǎng)評價結(jié)果表明:清蛋白含量占麩皮質(zhì)量的4.42％，球蛋白含量占2.92％，醇溶蛋白占3.2g％，谷蛋白占4.7g％和不溶蛋白占2.97％:小麥麩皮蛋白質(zhì)具有一定的營養(yǎng)價值，必需氨基酸含量占蛋白質(zhì)質(zhì)量的20.75％，E/T為37.04％。經(jīng)過淀粉酶和蛋白質(zhì)浸提后，小麥麩皮纖維含70.27％粗纖維。
　　 2.以鈷-60誘變篩選出的高產(chǎn)纖維素

4、酶的綠色木霉發(fā)酵并優(yōu)化確定了纖維素酶發(fā)酵的最佳條件:固液比1∶7.5，發(fā)酵液初始pH6.0，發(fā)酵時間96h，接種量4％。在此條件下，發(fā)酵產(chǎn)物中纖維素酶酶活可達到190u/mL。通過鹽析、DEAE-52和Sephadex G-75層析分離純化獲得了β-葡萄糖苷酶，其分子量為59.8kDa，且酶比活力提高了128.93倍。在pH5.0和50℃時，β-葡萄糖苷酶酶活能夠保持高活力和穩(wěn)定性;Mg2+和表面活性劑吐溫80能夠明顯促進β-葡萄糖苷酶

5、酶活力，而Fe3+、Cu2+和SDS對β-葡萄糖苷酶的酶活力有較大抑制作用。通過對纖維素酶和木聚糖酶酶解條件的優(yōu)化，獲得最佳酶解條件:底物濃度為2g/40mL，溫度50℃，pH5.0，處理時間8h，此時，酶解小麥麩皮纖維后得到的糖溶液濃度為9.70mg/mL。
　　 3.蒸汽爆破破壞小麥麩皮纖維結(jié)構(gòu)，纖維素和半纖維素有明顯降解，汽爆后的纖維pH值隨蒸汽壓力增大而降低，并且顏色逐步加深;汽爆后小麥麩皮表面結(jié)構(gòu)降解，纖維素晶體暴露;

6、酶解汽爆后的小麥麩皮纖維時，還原糖和葡萄糖含量明顯增大，但隨著汽爆壓力增大而降低;酶解后木糖含量降低且與汽爆壓力關(guān)系不大。
　　 4.微波功率、水解時間以及酸濃度對小麥麩皮纖維糖化影響顯著。根據(jù)單因素條件及響應(yīng)面分析法優(yōu)化分析結(jié)果，在小麥麩皮纖維1g/40mL，硫酸濃度1.86％、水解時間36 min和微波功率350W的條件下，能得到濃度分別為4.86mg/mL的木糖和12.91mg/mL的還原糖。小麥麩皮纖維經(jīng)微波酸水解處理后

7、，麩皮中半纖維素溶解，纖維素暴露，結(jié)晶度提高，當(dāng)微波功率增大到600W時，部分纖維素溶解，木質(zhì)素變化不明顯。
　　 5.以小麥麩皮糖化液為碳源，考察硫酸銨、硫酸鎂、溫度和碳酸鈣添加量等單因素對曲霉發(fā)酵制備蘋果酸產(chǎn)量的影響，并使用響應(yīng)面分析法進行優(yōu)化，獲得最佳產(chǎn)酸條件，硫酸鎂0.17g/L、硫酸銨2.34 g/L、碳酸鈣70g/L和溫度31℃，該條件下，蘋果酸產(chǎn)量達到最大值15.73g/L。通過篩選出的管囊酵母發(fā)酵小麥麩皮纖維糖，