竹材薄壁组织的物理分离及其用于制取低聚木糖的研究(摘要)

叶利培(1.中国林业科学研究院，北京 100091;2.中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏 南京 210042)

研究了物理预处理分离竹材薄壁组织和维管束组织分级利用的方法与效果，探讨了分离效果的表征方法，优化了分离后薄壁细胞组分的碱性过氧化氢化学预处理条件及酶水解制备低聚木糖化学品的条件，并分析了酶水解液成分。

1.采用显微镜观测与鲍尔筛筛分结合的方法测定薄壁细胞含量的测定。鲍尔筛各筛分的显微镜观测结果表明，通过鲍尔筛200目的筛分为薄壁细胞，未通过筛分则全部为纤维细胞，即鲍尔筛能够有效分离薄壁细胞与纤维细胞，可作为薄壁细胞含量的评价手段。同时采用了纤维质量分析仪(FQA)的方法测定了竹材的薄壁细胞含量。当FQA的薄壁细胞尺寸范围设定为0.03～0.2 mm时，所测薄壁细胞含量与鲍尔筛筛分的方法相差较大;当薄壁细胞尺寸范围设定为0.03～0.1 mm时，薄壁细胞含量测定结果与鲍尔筛筛分结果几乎一致，因此，采用FQA来测定竹材薄壁细胞含量时，薄壁细胞尺寸范围应设定为0.03～0.1 mm。

2.基于竹材结构研究了螺旋挤压分离竹材维管束与薄壁组织的方法。实验以挤压道数作为影响因素，以分离后不同筛分中薄壁细胞含量为主要考察指标。探索了螺旋挤压程度对竹材物理形态的影响及维管束与薄壁细胞的分离效果。结果发现，使用螺旋挤压结合振动筛选筛分，可以实现薄壁组织与维管束的有效分离，且采用一道螺旋挤压并结合使用1/32英寸的筛孔分离效果较好。

3.采用离子色谱测定分离出的薄壁细胞及纤维细胞中的单糖含量，发现薄壁细胞中单糖主要是葡萄糖、木糖与阿拉伯糖，薄壁细胞及纤维细胞中的单糖种类相同，但含量存在差异。螺旋挤压分离的竹材各组分的化学成分分析表明，竹材薄壁组织比维管束组织的戊聚糖含量高，更适合用于生产戊糖基生物化学品。

4.优化了碱性过氧化氢机械预处理竹材薄壁组织的工艺条件。竹材薄壁组织组分进行酶水解制低聚木糖之前，需要进行预处理才能提高戊糖的酶解效率。在预处理过程中，单糖溶出应当尽量少且使pH值接近中性，以利于酶水解。综合考虑以上因素，本研究碱性过氧化氢机械预处理竹材薄壁组织最佳化学预处理工艺条件为:NaOH用量1%，H2O2用量1%，温度80℃。

5.以分离出的竹材薄壁组织为底物，进行了木聚糖酶酶水解制低聚木糖产品研究。探讨了木聚糖酶的酶学特性;对经碱性过氧化氢机械预处理的竹材薄壁组织进行了木聚糖酶水解研究，在单因素试验的基础上采用正交试验设计对酶水解工艺条件进行了优化。结果表明:在温度为50℃，最适宜pH值5的条件下，采用木聚糖酶用量41.5 IU/g、固液比1∶20、水解时间8 h，酶水解得率取得最大值为11.38%。水解液中主要成分为木糖、木二糖、木三糖、木四糖，几乎没有木五糖和木六糖。

竹材;螺旋挤压撕裂;薄壁组织;木聚糖酶;低聚木糖