酶水解纤维素原料制备葡萄糖及纤维寡糖研究开题报告

1. 研究目的与意义

从上个世纪90年代开始，环境和资源问题越来越得到人类的重视。在自然界中，纤维素是存在最为广泛的碳水化合物，也是地球上最为丰富、最廉价的可再生资源。小麦秸秆是小麦生产过程中的主要副产物之一，是一种可重复获得的原料资源。但是一般情况下，小麦秸秆会被用来作为农家燃料白白地烧掉或者被牲畜吃掉，没有合理有效地利用，这不但浪费了大量的自然资源，而且极大地破坏了自然环境。

小麦秸秆的主要成分有纤维素、半纤维素和木质素，其中纤维素占35%-40%。所以如今加强开发纤维素类资源是一项非常有挑战且有前途的工作。

利用纤维素酶水解纤维素，可以得到葡萄糖和纤维寡糖，纤维寡糖是一种可溶性的低聚糖混合物，属于功能性低聚糖范畴。有研究表明，纤维寡糖广泛应用于饲料和养殖业、化妆品工业和制药工业。它可以调节肠道、作为食品添加剂以及糖尿病患者的甜昧剂。所以纤维素寡糖的应用前景非常广阔。

2. 研究内容和预期目标

技术要求：学会纤维素酶水解反应操作、产物分析、反应条件优化等。

设计条件：木质纤维素是世界上分布较多的一种可再生资源，利用木质纤维素生产能源或相关化学品目前已得到世界各国的高度重视。其中纤维素是木质纤维素中含量最多的部分，利用纤维素酶可水解纤维素制备葡萄糖、纤维寡糖等产品。本研究考察纤维素酶催化水解纤维素规律及单糖和寡糖分布，对比不同种类酶对纤维素水解效果的影响，从而筛选出最有利于总糖还原的最优酶催化剂。

一、查阅文献，写出开题报告（第1-2周）

3. 研究的方法与步骤

实验方法

1.绘制葡萄糖标准曲线

取10支10mL刻度管，10支1mL刻度吸管，分别加入0.2g/L、0.4g/L、0.6g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L、1.4g/L、1.6g/L、1.8g/L、2.0g/L葡萄糖标准溶液5mL，液相分析，绘制葡萄糖标准曲线。

2.纤维素酶酶活测定

2.1葡萄糖产量

取蒸馏水420mL，然后分别用低浓度盐酸和0.1M的氢氧化钠调节pH至4.8-5，各分成4份，每份70毫升，放入锥形瓶中，加入0.7g的纤维素，然后分别加入1.3g和0.13g的纤维素酶A，1.3g和0.13g纤维素酶B, 用保鲜膜封口，放入摇床搅拌反应，设定温度50℃，转速 150rpm，在24、72h定期取样，然后过滤（0.22um微滤膜）。用高效液相色谱(HPLC)分析滤液中的单体糖（葡萄糖）。取样时，用移液管枪头取样倒入EP管中，然后用离心机离心，设置12000rpm、5分钟，然后用针筒把上清液吸出，通过过滤膜（0.22um）注射入另外的EP管中，液相分析。

2.2纤维寡糖产量

收集上述1.2.1中水解液（每份约50mL），然后用真空抽滤。滤液配制成含4%(w/w)的硫酸溶液，随后在中121℃高压灭菌锅中反应1小时，反应后用碳酸钙缓缓加入溶液中和。同时做等量的葡萄糖空白对照。

3．产物分析

3.1利用高效液相色谱进行分析

色谱柱：PrevailcarbohydrateEScolumn(250 × 4.6 mm)

检测器：蒸发光散射检测器(ELSD)

流动相：去离子水 乙腈

4. 结果和讨论

4.1 纤维素酶催化水解纤维素规律

4.2 几种纤维素酶水解纤维素制备葡萄糖对比

4.3 几种纤维素酶水解纤维素制备寡糖对比

4.4 几种纤维素酶水解纤维素制备总糖对比

4. 参考文献

[1]朱年青, 夏文静, 勇强. 酶法制备功能性纤维低聚糖的研究. 生物加工过程,2010,8(1): 23-27.

[2]nakamuras, okut, ichinosem. bioavailabilityofcelllobiosebytolerancetest andbreathhydrogenexcretioninhumans. nutrition, 2004, 20(11/12): 979-983.

[3]阚建全.食品化学.北京:中国农业大学出版社, 2002: 153.

5. 计划与进度安排

1、2022年12月28日-2021年3月1日 查阅文献，根据任务书书写开题报告，制定实验方案，翻译外文文献；

2、2022年3月2日-2022年3月10日 准备纤维素原材料及纤维素酶，熟悉反应操作；

3、2022年3月11日-2022年4月22日 纤维素酶水解反应、葡萄糖及纤维寡糖产物分析；