柑橘皮渣发酵生产木糖醇的研究

论文摘要

木糖醇甜度相当于蔗糖,热量与葡萄糖相当,能调节代谢异常,是糖尿病人的营养剂甜味剂和治疗剂;有较强的抗酮体作用,可用以抢救酮体病人;能减慢血浆中脂肪酸的生成速度,但不会使血糖上升,也是肝炎病人的保肝药物。木糖醇热稳定性好,和氨基酸一起加热不产生化学反应,可以和氨基酸配制各种制剂作为营养药物。作为食品添加剂还具有特殊的抗龋功能,此外,在国防、塑料、轻工业中也有广泛应用。目前工业生产木糖醇主要采用化学法,但该法生产成本较高且对环境污染较大,因而寻求高效、便于工业化生产、低污染的木糖醇生产方法已经成为亟待解决的问题,目前利用植物纤维原料中的半纤维素水解液发酵生产木糖醇成为目前的研究热点。本研究是以柑橘皮渣为试材,采用硫酸水解柑橘皮渣半纤维素,再利用Ca（OH）2+S-8大孔吸附树脂对水解液进行脱毒,并系统地研究了脱毒水解液发酵生产木糖醇的工艺,确定了每个单元操作的最佳工艺参数。通过实验得出了如下研究结果:1.测定了不同产地的柚皮渣和橙皮渣的戊聚糖含量。在柚皮渣中,产地重庆梁平的柚皮渣中戊聚糖含量最高;在橙皮渣中,产地四川荣县的橙皮渣戊聚糖含量最高。2.通过单因素试验和正交试验考查了硫酸浓度、水解温度、水解时间、液料比对水解的影响。确定了最佳水解工艺为:硫酸浓度为3%,液料比为7.5:1,提取温度115℃,提取时间2h。此条件下,重庆梁平柚皮渣水解液的木糖得率为69.67%,四川荣县橙皮渣水解液的木糖得率为65.83%。3.通过单因素实验,分别考察了温度、pH值、时间和液料比对S-8大孔吸附树脂的影响,确定了S-8大孔吸附树脂+Ca（OH）2的最佳脱毒条件为:水解液用Ca（OH）2粉末调pH值至10～11,4000r/min下离心10min,上清液用浓H3PO4调pH至6.0,4000r/min下离心10min得到上清液,以液料比5:1加入S-8大孔吸附树脂,35℃下处理10h。在此条件下,多酚化合物、单酚化合物和糠醛的去除率分别为89.3%、92.7%和58.1%,木糖损失率为15.2%。4.对Ca（OH）2+S-8大孔吸附树脂脱毒水解液的发酵进行了初步研究,分别考查了Candidasp.种子龄、接种量、装液量、初始、发酵温度、氮源组成、碳源组成以及盐类添加对发酵的影响,确定生产木糖醇的最佳发酵工艺为:Candida sp.种子龄20h,250mL三角瓶接种量10mL（4%）,装液量125mL（50%）,初始pH7.0,发酵温度28℃,发酵时间74h,氮源10mL:酵母膏（20g/L）和胰蛋白胨（40g/L）的混合液,葡萄糖4g/L,NaCl添加量为6g/L。此条件下,发酵液的最高木糖醇浓度达到28.96g/L,木糖转化率为72.4%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 文献综述
• 1.1 木糖醇的性质及应用
• 1.1.1 木糖醇的理化性质
• 1.1.2 木糖醇的药用性质
• 1.1.3 木糖醇的应用
• 1.2 木糖醇的生产
• 1.2.1 固液萃取法
• 1.2.2 化学加氢法
• 1.2.3 生物转化法
• 第二章 柑橘皮渣半纤维素水解液的制备
• 2.1 试验材料与方法
• 2.1.1 试验原材料
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 仪器
• 2.1.4 水解方法
• 2.1.5 分析测定方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 原料中戊聚糖含量的测定
• 2.2.2 木糖标准曲线的绘制
• 2.2.3 水解单因素试验
• 2.2.4 水解正交试验
• 2.3 小结
• 第三章 柑橘皮渣半纤维素水解液脱毒的研究
• 3.1 试验材料与方法
• 3.1.1 试验原材料
• 3.1.2 试剂
• 3.1.3 仪器
• 3.1.4 S-8大孔吸附树脂脱毒方法
• 3.1.5 分析方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 标准曲线的绘制
• 3.2.2 S-8大孔吸附树脂脱毒条件的确定
• 3.3 小结
• 第四章 Candida sp.发酵生产木糖醇工艺的研究
• 4.1 试验材料与方法
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 脱毒水解液
• 4.1.4 菌种
• 4.1.5 培养基
• 4.1.6 水解液的发酵
• 4.1.7 分析测定方法
• 4.1.8 菌体干重的测定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 木糖醇标准曲线的绘制
• 4.2.2 种子龄对Candida sp.1779发酵的影响
• 4.2.3 接种量对发酵的影响
• 4.2.4 装液量对发酵的影响
• 4.2.5 氮源加入量对发酵的影响
• 4.2.6 初始pH值对发酵的影响
• 4.2.7 温度对发酵的影响
• 4.2.8 碳源种类和浓度对发酵的影响
• 4.2.9 盐种类及浓度对发酵的影响
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的文章