低聚木糖生產(chǎn)可行性實(shí)施報(bào)告

1、專業(yè)資料Henan University of Technology低聚木糖生產(chǎn)可行性報(bào)告學(xué)院：生物工程專業(yè)：生物工程班級：04級 1班姓名：林婉虹學(xué)號(hào)： 20044850123指導(dǎo)老師：李浪word 完美格式專業(yè)資料目錄一、項(xiàng)目總論-3（一）低聚木糖概述-3（二）低聚木糖的功能-3（三）項(xiàng)目提出的背景-3二、國內(nèi)外市場需求-5三、原材料及資源情況-7四、設(shè)計(jì)方案-7（一）低聚木糖生產(chǎn)原料木聚糖的制備-8（二）低聚木糖的生產(chǎn)方法-8word 完美格式專業(yè)資料（三）本項(xiàng)目采用的方案-10（四）工藝計(jì)算-10五、建廠規(guī)模與廠址選擇-11（一）建廠規(guī)模-11（二）廠址選擇-11六、設(shè)備選擇-11七、

2、產(chǎn)品指標(biāo)-12八、環(huán)境評價(jià)-12九、企業(yè)組織、勞動(dòng)定員和人員培訓(xùn)-12十、評價(jià)結(jié)論-13word 完美格式專業(yè)資料一、項(xiàng)目總論（一）低聚木糖概述低聚木糖又稱木寡糖，是由2-7 個(gè)木糖分子以 （ 1-4 ）糖苷鍵結(jié)合而成的功能性聚合糖。 低聚木糖（Xylo-oligosaccharides）是由 2 8 個(gè)木糖以 -1,4-糖苷鍵連接而成的低度聚合糖類的總稱。有效成分為聚合度為25 的組分。低聚木糖系淡黃色粉末，甜度約為蔗糖的50%，甜味純正，類似蔗糖。（二）低聚木糖的功能一般認(rèn)為 , 低聚木糖是由木二糖木十糖等組成的 , 其中以木二糖、木三糖為主要有效成分。 在自然界中 , 竹筍等天然植物中含

3、有少量的低聚木糖。 另外 , 一部分植物半纖維素在人體大腸內(nèi)也可以被分解轉(zhuǎn)化為低聚木糖。 低聚木糖中 , 木二糖的甜度為蔗糖的 40 % , 含量為 50 %的低聚木糖產(chǎn)品甜度約為蔗糖的 30 % , 還可作為保濕劑在食品中使用。其粘度很低 , 且隨溫度升高而迅速下降。比其他功能低聚糖更耐酸、耐熱 ,5 % 低聚木糖水溶液在 pH215810 范圍內(nèi)加熱 1h 后無明顯變化 ,100 加熱 1h , 幾乎不分解。因此低聚木糖可廣泛用于酸性或需高溫處理的食品 , 如日本已將低聚木糖添加到黑醋中生產(chǎn)出保健醋飲料。 此外 , 低聚木糖可作為低熱量食品添加劑 , 即便過量攝食 , 也不會(huì)導(dǎo)致肥胖。低聚

4、木糖具有良好的生理學(xué)特性 , 主要表現(xiàn)在以下幾方面 :(1) 顯著的雙歧桿菌增殖能力。 低聚木糖有明顯的雙歧桿菌增殖作用 , 而且除青春雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌和長雙歧桿菌外 , 大多數(shù)腸道菌對低聚木糖的利用都比較差。低聚木糖是目前發(fā)現(xiàn)有效用量最少的低聚糖。實(shí)驗(yàn)表明 , 每天只需口服 017 g ,2 周后大腸桿菌中的雙歧桿菌的比例從 819 %增加到 1719 %, 而擬桿菌 ( 可能的致病菌 ) 則從 5216 %減少到 4414 %;三周后 , 雙歧桿菌的比例增加到2012 %, 擬桿菌降至 3219 %。(2)不被消化特性。word 完美格式專業(yè)資料與其他的低聚糖相比 , 木二糖在消化系

5、統(tǒng)中最穩(wěn)定, 不被消化酶水解 , 且代謝不依賴胰島素 , 可滿足患有諸如糖尿病、 肥胖病和高血脂癥等特殊人群的需要。另外 ,與某些低聚糖產(chǎn)品含有可消化性單糖相比, 他的主要伴隨成分為木糖, 略有特殊氣味 , 具爽口甜味 , 也是一種不消化單糖 , 因此可不采用色譜分離技術(shù)進(jìn)行分離純化 , 普通濃度的低聚木糖產(chǎn)品就能滿足食品加工的要求, 同時(shí)又降低了生產(chǎn)成本。(3) 無齲齒性 。低聚木糖不能被口腔內(nèi)變異鏈球菌等細(xì)菌分解成粘著性的單糖如葡萄糖、果糖、半乳糖等 , 與蔗糖并用時(shí)能阻止蔗糖被齲齒病原菌作用而生成水不溶性的高分子葡聚糖 ( 牙垢 ) , 因此無齲齒性并具有抗齲齒性 , 適合作為兒童食品的

6、甜味添加劑。 (4) 促進(jìn)人體對鈣的吸收 。攝入低聚木糖后 , 大鼠對鈣的消化吸收率可提高 23 % , 體內(nèi)鈣的保留率提高 21 %。因此低聚木糖可作為開發(fā)孕婦、老年食品的理想原料。由于低聚木糖具有良好的理化特性 , 可添加在低 pH 的食品中 , 如乳酸飲料、醋飲料中 , 即便長期保存 , 也不會(huì)分解而影響其保健效果 ; 添加量小 , 效果顯著 , 故不會(huì)破壞原有食品的風(fēng)味 ; 添加在焙烤食品中 , 可保持食品水分 , 改變面團(tuán)的流變特性。最近 , 日本學(xué)者應(yīng)用小鼠實(shí)驗(yàn)研究表明 , 喂養(yǎng)含低聚木糖食物的小鼠 , 其體重以及脂肪組織重量均低于正常喂養(yǎng)的小鼠 。用低聚木糖作為營養(yǎng)物栽培的農(nóng)作物

7、 , 具有抗病、生長迅速和果實(shí)產(chǎn)量大等優(yōu)良性狀。我國學(xué)者在“九五”期間也對其作為生物農(nóng)藥的應(yīng)用可能性及機(jī)理進(jìn)行了深入研究 , 并取得了一定的進(jìn)展 ( 尚未發(fā)表數(shù)據(jù) ) 。由于低聚木糖具有表面活性部位 , 可吸附腸道有毒物質(zhì)及病原菌 , 提高機(jī)體抗病力 , 激活免疫系統(tǒng) , 因此可在醫(yī)藥中廣泛應(yīng)用。含有低聚木糖的難消化性低聚糖可以預(yù)防和治療腹瀉 11 以及降低幼兒耳炎發(fā)病率 12 等。此外 , 低聚木糖還是一種效果良好的飼料添加劑。（三）項(xiàng)目提出的背景在日本 , 低聚木糖被認(rèn)為是最有前途的功能性低聚糖之一 , 已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用 , 目前其年產(chǎn)量已超過 1 500 t 。經(jīng)日本保健食品學(xué)

8、術(shù)委員會(huì)審定 , 厚生省第 64 號(hào)許可證認(rèn)定低聚木糖為特定保健用食品添加劑。我國低聚木糖的生產(chǎn)目前還處于研制階段 , 尚未有工業(yè)化產(chǎn)品面市。日本市場上銷售的低聚木糖產(chǎn)品是三得利公司酶法生產(chǎn)的低聚木糖 , 有以下 4種產(chǎn)品形式 :低聚木糖 70( 液態(tài)) ,2 500日元 / kg ; 低聚木糖 35 ( 粉末 ) ,3 000日元 / kg ;低聚木糖 20( 粉末) ,1 900日元 / kg ( 其中數(shù)字表示低聚木糖對總糖含量百分?jǐn)?shù)) , 片劑 (114 gword 完美格式專業(yè)資料× 48 粒, 木聚糖含量 25 %) , 每盒單價(jià) 1 580 日元 , 且已經(jīng)應(yīng)用于飲料和調(diào)

9、味醋等產(chǎn)品。其他關(guān)于低聚木糖的研究仍以日本為多。 如野口等人用紙漿漂白用的芽孢桿菌木聚糖酶來制備低聚木糖, 又如荒木等用產(chǎn)堿桿菌 ( A lcaligenes)生產(chǎn)的 21 ,32 木聚糖酶。法國 Pat rice等用梭狀芽孢桿菌 ( Clost ri di um)的木聚糖酶從玉米芯制備低聚木糖21 。建議從農(nóng)林業(yè)的廢棄物 , 如玉米芯、麩皮、啤酒糟、桉樹中提取木聚糖, 再用物理、化學(xué)或生物技術(shù)方法制備低聚木糖和木糖醇 , 并開展應(yīng)用于藥物和食品工業(yè)的研究, 特別提出了要進(jìn)行低聚木糖的純化 , 結(jié)構(gòu)特征及其作為抗炎藥或抗腫瘤劑生物活性量化的研究。低聚木糖的研究在國內(nèi)仍處于研究階段。國內(nèi)很多有關(guān)

10、專業(yè)的研究人員正在努力：1997 年蔡靜平等報(bào)道了真菌分解玉米芯生產(chǎn)低聚木糖的研究。19992000 年吳克 , 洪楓 ,袁其朋 , 楊瑞金等陸續(xù)報(bào)道了他們制備低聚木糖的研究結(jié)果。二、國內(nèi)外市場需求近年來，無論國際還是國內(nèi)， 功能性低聚糖作為食品添加劑的重要組成部分， 它的應(yīng)用日益廣泛。隨著功能食品、功能飲料、功能乳品的快速發(fā)展，功能糖的市場容量也在急劇擴(kuò)張。據(jù)有關(guān)資料顯示，世界主要發(fā)達(dá)國家 2000 年有低聚糖產(chǎn)量已達(dá)到 30 多萬噸，主要用于保健食品、醫(yī)藥、飼料等方面。根據(jù)北京東一信達(dá)營銷顧問有限公司近日完成的 中國低聚糖市場研究報(bào)告 ) 提供的數(shù)據(jù)，日本年需求低聚糖 1O萬噸，歐美各國年

11、需 120 萬噸，預(yù)計(jì)在 1O 年內(nèi)，功能食品所占的比例將為普通食品的 25-30 ，未來食品領(lǐng)域?qū)Φ途厶怯泻艽蟮男枨罅俊?jù)統(tǒng)計(jì)，我國在眾多保健食品中， 用來調(diào)節(jié)人體生態(tài)平衡的占 40以上。微生態(tài)學(xué)者提出通過整腸來抑制機(jī)體衰老， 將腸道微生態(tài)保持在與青壯年相似狀態(tài)，可延緩衰老、減少疾病。基于這一發(fā)現(xiàn)，日本早在上世紀(jì)八九十年代就對調(diào)節(jié)人體微生態(tài)、 整腸有特殊功效的低聚糖類進(jìn)行研究， 使用低聚糖作為配料加入食品飲料及保健食品中，以發(fā)揮其獨(dú)特的保健作用。在臨床上，近年來發(fā)展的微生態(tài)制劑廣泛應(yīng)用，借以調(diào)整微生態(tài)失調(diào)，保持生態(tài)平衡，促進(jìn)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，控制某些感染性、菌群生態(tài)失調(diào)、菌群定位轉(zhuǎn)移所相關(guān)的多

12、種胃腸道疾病。 微生態(tài)制劑中的一類叫益生元 (Prebiotics) 是指一類非消化性的物質(zhì)， 但可作為底物被腸道正常菌群利用， 能夠選擇性地刺激腸word 完美格式專業(yè)資料內(nèi)一種或幾種有益的細(xì)菌生長的繁殖， 抑制有害細(xì)菌生長的菌種， 對宿主健康具有有益作用。低聚糖類即屬于益生元。我國是胃腸道疾病菌多發(fā)國家， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國有 32 億人受到胃腸功能不好的困擾。低聚糖作為一種獨(dú)特的保健食品和益生元， 由于其具有超強(qiáng)增強(qiáng)殖雙歧菌的特殊功效，對改善胃腸道功能、降低級血醑、調(diào)節(jié)機(jī)體平衡、提高免疫力等有明顯的作用。 由于消費(fèi)者健康意識(shí)的增強(qiáng)， 低聚糖的眾多保健功能已成開發(fā)熱門。目前，低聚糖的開發(fā)進(jìn)展很快

13、， 低聚糖產(chǎn)品在功能食品中的應(yīng)用異彩紛呈。目前，雙歧因子主要有低聚木糖、低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚半乳糖、乳果糖等，這些都可作為功能因子添加應(yīng)用在營養(yǎng)保健食品中。 1996 年以來，低聚果糖、低聚異麥芽糖一直廣泛被食品、保健食品行業(yè)應(yīng)用。隨著保健食品市場的發(fā)展， 人們的需求也有所提高， 保健食品也逐漸趨于具備服用方便、攜帶方便的條件， 作為保健食品生產(chǎn)廠家也追求生產(chǎn)應(yīng)用方便。 在眾多功能性低聚糖中， 低聚木糖被視作增殖雙歧桿菌功能最好、 抑制病原菌腐敗菌生長、凈化腸道功效最佳的功能性低聚糖。與其他低聚糖相比，其獨(dú)特性在于：高選擇性增殖雙歧桿菌主要對人體有益菌，如青春雙歧桿菌、 長雙歧桿菌、嬰

14、兒雙歧桿菌有很強(qiáng)的增殖作用。；有效用量小、成本低，成人僅需 O7 克天；耐酸、耐熱，穩(wěn)定性好在 pH25- 8 O的范圍內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定， 100加熱 1 小時(shí)幾乎不分解，可應(yīng)用于不適宜使用其他低聚糖的食品 ( 或保健食品 ) 中，特另 U 是酸性和需要進(jìn)行高溫處理的食品 ( 或保健食品 ) ；除本身很難為人體消化酶系統(tǒng)所分解外， 低聚木糖的伴隨成分木糖， 也不被人體消化吸收， 因此無須高度純化木二糖含量高的產(chǎn)品， 就能滿足特殊人群， 如糖尿病、 肥胖和高血脂患者的食用要求。經(jīng)日本保健用食品學(xué)術(shù)委員會(huì)審定和日本厚生省第64 號(hào)許可證認(rèn)定為“特定保健用食品添加劑”，每人每天的攝入量為O775 克。可直

15、接作為保健食品銷售， 也可作為保健食品功能因子開發(fā)高效保健食品。低聚木糖由于添加量小、穩(wěn)定性好、選擇性高，從現(xiàn)在流行的攜帶、服用比較方便的膠囊、片劑等劑型來考慮， 低聚木糖也是眾多保健食品廠家的首選。因?yàn)?，低聚木糖添加量比他功能性因子都?。?所以在開發(fā)膠囊等體積小的產(chǎn)品方面占極大優(yōu)勢，這些優(yōu)勢是其他低聚糖無法比擬的。word 完美格式專業(yè)資料在人類食品安全問題日益得到世界各國重視的今天， 低聚木糖作為新型飼料添加劑，對于動(dòng)物健康和生產(chǎn)性能促進(jìn)作用就某些方面來說并不亞于抗生素。 抗生素作為一種飼料添加劑能顯著提高畜禽的飼料利用率、 日增重及經(jīng)濟(jì)效益。 同時(shí)，隨著抗生素產(chǎn)業(yè)的迅猛展， 濫用抗生素給

16、人類帶來了越來越大的副作用。 因此，許多國家紛紛立法， 越來越多的抗生素品種被禁止作為飼料添加劑使用， 如歐盟已全面禁止抗生素的使用。 政策的調(diào)整引發(fā)產(chǎn)業(yè)研究方向的變革與創(chuàng)新， 世界各國學(xué)者開展了能克服抗生素上述弊端、 無毒副作用、無殘留的綠色飼料添加劑一一新型飼料添加劑的研究。益生菌和益生元也是目前飼料工業(yè)中研究熱點(diǎn)，作為微生態(tài)制劑的益生菌已被各國認(rèn)可，并投入使用，低聚木糖等產(chǎn)品屬于益生元 (Prebiotics) 類，它是為消化道已有的有益細(xì)菌直接提供可發(fā)酵底物， 作為益菌一一雙歧桿菌增殖因 (bifidusfactor) ，促進(jìn)雙歧桿菌大量增加，以調(diào)節(jié)消化道的微生態(tài)平衡。國內(nèi)已有廠家拿到

17、農(nóng)業(yè)部核發(fā)的飼料添加劑低聚木糖的生產(chǎn)許可證，并辦理了 35和 75兩個(gè)規(guī)格的低聚木糖產(chǎn)品批準(zhǔn)文號(hào)。目前，低聚木糖飼料添加劑已生產(chǎn) 82 噸。低聚木糖屬國際新型低聚糖類產(chǎn)品， 以其功效強(qiáng)而受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。 美國、日本近年來將功能食品稱之為 2 1 世紀(jì)食品，其研究開發(fā)十分活躍。我國的營養(yǎng)保健食品的發(fā)展業(yè)已形成或一定規(guī)模 并呈較快的發(fā)展趨勢。 預(yù)計(jì)今年的銷售總額將超過 500 億元，市場前景非常樂觀。低聚木糖具有優(yōu)越的生理學(xué)特性，使之不僅可廣泛適用于保健食品、 飲料、乳制品、糖果、餅和飲料等多種食品中，同時(shí)又可用作食品、化工、醫(yī)藥、飼料行業(yè)的原料，是國內(nèi)外食品、生物、化學(xué)工業(yè)界研究的熱門領(lǐng)域。

18、 低聚木糖作為新型飼料添加劑， 且為綠色產(chǎn)品， 有望成為抗生素的替代產(chǎn)品具有良好的市場前景。三、原材料及資源情況低聚木糖的生產(chǎn)以玉米芯、蔗渣、棉籽殼為原料。玉米、棉花和水稻是我國三大經(jīng)濟(jì)作物， 進(jìn)行玉米加工時(shí)， 會(huì)有極大數(shù)量的下腳料玉米芯產(chǎn)生。 據(jù) 統(tǒng)計(jì) ，年產(chǎn)量約為 1.2 億噸。按生產(chǎn) 1千克玉米同時(shí)可得到 1/3 千克玉米芯計(jì)算，我國玉米芯年產(chǎn)量約 0.4 億噸，產(chǎn)量極其可觀。目前我國對玉米芯的利用相對來說還很少，僅有 4050 萬噸用于糠醛、木糖、木word 完美格式專業(yè)資料糖醇及 酚類 生產(chǎn) 。 另外，棉子殼、稻殼的產(chǎn)量也極其可觀。目前我國對玉米芯的利用很少， 絕大部分作為農(nóng)家燃料被

19、自自燒掉， 棉子餅粕基本上全作為飼料蛋自原料 1 而稻殼幾乎全部被燃燒掉， 能將玉米心、棉子餅粕和稻殼類可再生植物資源生產(chǎn)低聚木糖， 可提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值， 又可減少環(huán)境污染， 并且可帶動(dòng)產(chǎn)區(qū)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高種植者的經(jīng)濟(jì)收入，形成新的產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)意義。四、設(shè)計(jì)方案低聚木糖的生產(chǎn)方法主要包括酸水解法、 高溫降解法、生物降解法和微波降解法四種。酸水解法、高溫降解法和微波降解法由于存在技術(shù)難度大、 反應(yīng)速度很難控制、設(shè)備投資大和反應(yīng)副產(chǎn)物多不利于分離純化等缺點(diǎn)而工業(yè)應(yīng)用前景不大。生物酶法降解反應(yīng)速度易于控制、 專一性強(qiáng)且副產(chǎn)物少， 因此酶法降解是低

20、聚木糖最有工業(yè)應(yīng)用前景的方法。（一）低聚木糖生產(chǎn)原料木聚糖的制備制備低聚木糖的原料為木聚糖 , 它在玉米芯、甘蔗渣、棉子殼和燕麥、樺木等農(nóng)林產(chǎn)品中含量相對較高 , 平均可達(dá) 30 %左右。存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞壁中 ,與其他的一些成分以一定的方式相互作用。在低聚木糖生產(chǎn)過程中 , 這些成分會(huì)防礙木聚糖與木聚糖酶之間的作用 , 從而降低形成速率和產(chǎn)率 , 因此在水解之前 , 必須對原料進(jìn)行有效地處理 , 提取出木聚糖。木聚糖的制備方法通常有以下幾種 :(1) 直接高溫蒸煮提取木聚糖。 Sasaka 等在 1995 年提出的直接高溫蒸煮提取法是利用木聚糖含有的乙酰基側(cè)鏈在高溫蒸煮時(shí)脫乙酰 , 形成乙

21、酸 , 從而使體系的 pH 值下降 , 木聚糖分子發(fā)生自水解而溶解度增加。但高溫蒸煮法的提取液中還原糖與總糖之比較低 , 不利于低聚木糖的生產(chǎn) , 且其他副反應(yīng)隨溫度變化而較明顯。(2) 堿法提取木聚糖。 日本的 Isao 在酶法制備木聚糖的研究中對原料預(yù)處理進(jìn)行了研究 , 采用不同稀堿溶液提取木聚糖 , 取得了較好的結(jié)果。(3) 酸法提取木聚糖。目前 , 酸法提取木聚糖已成功用于木糖生產(chǎn)。但提取木聚糖存在較大的缺點(diǎn) , 比如提取液中木糖比例很高 , 不能滿足低聚木糖的生產(chǎn)要求 ; 在提取過程中會(huì)產(chǎn)生許多副反應(yīng)并生成一些可能的致癌物質(zhì), 從而影響到word 完美格式專業(yè)資料終產(chǎn)品的安全性。楊瑞

22、金等在高溫蒸煮法的基礎(chǔ)上提出酸預(yù)處理后濕法蒸煮的方法 , 副反應(yīng)大大降低 , 且工藝上較為可行。（二）低聚木糖的生產(chǎn)方法國內(nèi)已有文獻(xiàn)報(bào)道以玉米芯為原料, 采用霉菌深層發(fā)酵直接生產(chǎn)低聚木糖。他們篩選出1 株產(chǎn)低聚木糖的微生物 , 直接接種到含木聚糖的基質(zhì)中進(jìn)行發(fā)酵,木二糖對木聚糖轉(zhuǎn)化率可達(dá)5212 %。該法生產(chǎn)低聚木糖雖然工藝和設(shè)備簡單, 但低聚木糖的提取相對困難, 且產(chǎn)品色澤很深 , 產(chǎn)品安全性有待測試 , 因此不宜用于工業(yè)生產(chǎn)。 1998 年, 日本的 Hiroharu 等人 17 研究了將固定化米曲霉菌絲置于裝有木聚糖懸浮液的反應(yīng)器中 , 水解得到低聚木糖 , 結(jié)果表明 , 該固定菌絲可以

23、連續(xù)生產(chǎn) 4 批次并保持較高的酶活和穩(wěn)定性 , 但該法生產(chǎn)的低聚木糖中含有大量木糖。酶法制備是目前生產(chǎn)低聚木糖的主要方法。 利用內(nèi)切木聚糖酶水解木聚糖底物得到的以木二糖、木三糖為主要成分的混合物 , 因此酶解法的關(guān)鍵在于木聚糖酶對底物的適應(yīng)性 , 即選擇合適的木聚糖酶。早在80 年代中后期 ,日本的入江利夫研究小組就認(rèn)為, 不同來源的木聚糖底物要求使用不同的微生物木聚糖酶。例如 , 以樺木木聚糖為底物時(shí)宜選用綠色木霉產(chǎn)木聚糖酶; 以棉子殼、玉米芯等木聚糖為底物時(shí)宜選用球毛殼菌( Chaetomi um gracil)產(chǎn)的木聚糖酶。這是因?yàn)?, 首先木聚糖的結(jié)構(gòu)根據(jù)其來源不同而不盡相同, 除了木

24、糖殘基以21 ,4糖苷鍵相連構(gòu)成的主鏈外, 一般還含有其他種類的糖和其他基團(tuán)形成的側(cè)鏈或簡單的支叉結(jié)構(gòu) , 有的木聚糖還含有乙酰基側(cè)鏈, 因此大多數(shù)木聚糖為非均一性多聚糖。其次 , 木聚糖酶是一類復(fù)合酶系, 主要包括內(nèi)切 2 木聚糖酶、端切木聚糖酶、 2 木糖苷酶等。不同來源的酶系組分有所不同。目前, 已報(bào)道的能產(chǎn)木聚糖酶的微生物有細(xì)菌、鏈霉菌、曲霉、青霉、木霉和毛殼霉等, 它們所含的酶系不盡相同 , 當(dāng)用于制備低聚木糖時(shí) , 則希望得到僅從內(nèi)部切21 ,4糖苷鍵的酶 ,從而得到酶解產(chǎn)物木二糖、木三糖 , 而希望沒有或減少從一端切21 ,4 糖苷鍵的酶和水解木二糖、木三糖的木糖苷酶。入江利夫等

25、的研究指出, 綠色木霉產(chǎn)木聚糖酶對不同來源的木聚糖底物有較好的適應(yīng)性, 因此是較理想的低聚木糖生產(chǎn)用木聚糖酶。后來 , 他們又轉(zhuǎn)而對球毛殼霉木聚糖酶進(jìn)行研究, 通過對球毛殼霉菌株進(jìn)行誘變 , 大幅度提高了球毛殼霉菌株的產(chǎn)木聚糖酶能力, 同時(shí)也大大改善了木聚糖酶系組成。誘變后菌株 ( Chaetomi um gracil1161)的木聚糖酶酶活從出發(fā)菌株的 21 U/ g 培養(yǎng)物提高到 2 410 U/ g培養(yǎng)基 ( 固態(tài)發(fā)酵 ) ,酶液用于水解word 完美格式專業(yè)資料樺木木聚糖得到的水解產(chǎn)物的低聚木糖與木糖之比也從原來的34/ 66上升到72/ 21。他們對球毛殼霉變異菌株1161 進(jìn)行進(jìn)一

26、步的215 t規(guī)模的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)木聚糖酶的試驗(yàn) , 固態(tài)發(fā)酵的酶活進(jìn)一步提高到2 600 U/ g培養(yǎng)基。日本已將該項(xiàng)技術(shù)用于低聚木糖的工業(yè)化生產(chǎn), 用玉米芯為原料 , 堿法制備木聚糖后再用球毛殼菌固定發(fā)酵生產(chǎn)。江南大學(xué)( 原無錫輕工大學(xué) ) 生物工程學(xué)院陶文沂教授課題組自1996 年以來 , 先后承擔(dān)了江蘇省科技廳“九五”工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目及國家輕工總局重點(diǎn)科研項(xiàng)目“木聚糖酶的生產(chǎn)和應(yīng)用研究” , 已于 2000 年 5 月完成了工廠 8m3 發(fā)酵罐規(guī)模的生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)研究 , 已經(jīng)通過江蘇省科技廳以及原國家輕工總會(huì)組織的專家組驗(yàn)收和鑒定。 選育獲得了 1 株產(chǎn)木聚糖酶菌株 , 該菌株不產(chǎn)纖維素酶 ,

27、 且所產(chǎn)的木聚糖酶酶系中幾乎不含木糖苷酶 , 對不同來源的底物有良好的適應(yīng)性。 利用該菌產(chǎn)的木聚糖酶粗酶直接酶解麩皮、 蔗渣以及玉米芯等來源的木聚糖時(shí) , 所得的水解產(chǎn)物不含木糖 , 且水解得到的粗品中以木二糖和木三糖 2 個(gè)組分為主 , 完全符合高純度低聚木糖生產(chǎn)的要求。 該工藝目前已經(jīng)申請國家發(fā)明專利并獲受理 ( 申請?zhí)?:CN0010978811)。（三）本項(xiàng)目采用的方案酶法制取低聚木糖 (Xyloo ligo saccharide)低聚木糖是2 7個(gè)木糖以B(1 4) 糖苷鍵結(jié)合而成的低聚糖,是木糖的直鏈低聚糖。 低聚木糖一般是從富含木聚糖 (Xylan)的植物 ( 如玉米芯、蔗渣、棉

28、籽殼和麩皮等) 為原料 ,通過木聚糖酶的水解作用 ,然后分離精制而獲得。 自然界中很多霉菌和細(xì)菌能產(chǎn)生木聚糖酶 (Xylanase ) ,工業(yè)上多采用球毛殼霉(Chaetom ium globo sum )產(chǎn)生內(nèi)切型木聚糖酶進(jìn)行木聚糖的水解 , 然后分離提純而制得低聚木糖。 低聚木糖產(chǎn)品的主要成分為木糖、 木二糖、木三糖和三糖以上的木聚糖 , 其中木二糖為主要有效成分。木二糖是兩個(gè)木糖分子以 B, 14 鍵相連而構(gòu)成的 , 甜度為蔗糖的 40%。低聚木糖的生產(chǎn)工藝包括木聚糖的提取和精制 , 木聚糖的水解和低聚木糖的純化。木聚糖的提取 : 乙醇、氯化鈉預(yù)浸洗除去可溶性糖和粗蛋白 , 氫氧化鈉抽提

29、 , 乙酸中和 , 最后用乙醇將木聚糖沉淀出來 12 。木聚糖的酶法水解 : 低聚木糖是通過內(nèi)切木聚糖酶水解木聚糖而獲得 , 許多絲狀真菌都產(chǎn)木聚糖酶 , 但往往不止一種酶 , 如還產(chǎn) B21, 42 木糖苷酶。 B21, 42 木聚糖酶在水解木聚糖時(shí) , 不會(huì)水解木二糖 , 而 B21, 42 木糖苷酶則會(huì)水解木二糖為木糖 13 。因此 , 篩選產(chǎn)木聚糖酶活高而 B21, 42 木糖苷酶活低的菌株是生產(chǎn)的關(guān)鍵。word 完美格式專業(yè)資料低聚木糖的生產(chǎn)過程包括木聚糖的提取和精制、木聚糖的水解和純化幾個(gè)步驟。具體工藝如下：玉米芯木聚糖提取精制精制木聚糖液酶降解粗產(chǎn)品精制濃縮普通產(chǎn)品進(jìn)一步提純高純

30、產(chǎn)品。（四）工藝計(jì)算1. 木聚糖酶活力測定。于2. 4ml 5. 0 g/ L樺木木聚糖溶液 (pH 4. 6檸檬酸 2Na2HPO4緩沖液配制 ) 中加入 0. 1 ml 適當(dāng)稀釋的酶液 ,50 反應(yīng) 15 min , 立即加入 2. 5 ml DNS試劑終止反應(yīng) , 沸水浴 7 min 顯色 , 于540 nm比色。在上述條件下 , 以 1 min 水解木聚糖產(chǎn)生 1 mol 還原糖 ( 以木糖計(jì) ) 的酶量定義為 1 個(gè)酶活力國際單位 ( IU)8 。2. 還原糖 (RS) 測定。采用 3 ,52 二硝基水楊酸 (DNS) 法測定還原糖 ( 以木糖計(jì) ,g/ L)3.總糖量 (TS) 測

31、定。取一定量樣品 , 加入濃硫酸至終濃度 72 g/ L ,100水解 2 h , 用 5 mol/ L的 NaOH溶液中和并定容 , 過濾 , 取濾液測定還原糖量。4.溶出總糖量 ( %)計(jì)算。酸和酶水解液于 4 000 r/ min 離心 20 min ,取上清液測定總糖量 , 即為可溶性總糖量。5. 溶出總糖量 ( %) = 可溶性總糖量 / 風(fēng)干玉米芯質(zhì)量× 1006. 可溶性糖平均聚合度 (DP) 計(jì)算。木聚糖經(jīng)酸和 / 或酶水解 , 其分子被降解 ,導(dǎo)致還原糖量上升 , 同時(shí)水溶性增加。一般可用 ( 水解液 ) 可溶性糖平均聚合度 (DP) 來衡量木聚糖被水解的程度 , 其數(shù)值越接近 1. 0 , 表示水解越徹底。當(dāng)用玉米芯等含有的木聚糖來制備低聚木糖時(shí), 該數(shù)值一般控制在 1. 7 1. 8 。平均聚合度 (DP) =可溶性總糖量 (g) /還原糖量 (g)五、建廠規(guī)模與廠址選擇（一）建廠規(guī)模擬建年產(chǎn) 200 噸低聚木糧的設(shè)備， 一期目標(biāo)為年產(chǎn)100 噸，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量達(dá) 200 噸，隨著市場份額不斷擴(kuò)大可再擴(kuò)充產(chǎn)量，擴(kuò)充產(chǎn)量時(shí)只需要更換部分設(shè)備，設(shè)備