木糖合成纳米木聚糖在抗菌材料中的应用研究

以木糖为原料,加入适量的山梨醇与柠檬酸,以高温聚合法制备低聚木糖;随后将其与氢氧化钠溶液混合反应制备纳米木聚糖。结果表明:当木糖、山梨醇、柠檬酸的物料比为18∶6∶1,处理温度为170℃,处理时间为1 h时,低聚木糖的产率最高;当碱液浓度3.5%,处理温度为60℃,处理时间为2 h时,制得的纳米木聚糖粒径较小。抗菌试验表明:纳米木聚糖在金黄色葡萄球菌和大肠杆菌中的抑菌圈直径分别为11 mm和12 mm,显示出良好的抗菌效果。

超声辅助低温碱提木聚糖及制备低聚木糖

以酒糟为原料,研究超声波辅助碱法对提取木聚糖影响,并考察提取工艺对木聚糖酶制备低聚木糖的影响。响应面实验优化超声波辅助碱提木聚糖,结果表明:在NaOH浓度8%、料液比1∶20、提取温度58℃、超声波功率955W和提取时间20 min条件下,木聚糖提取率为72.31%。通过液相色谱、凝胶色谱和红外光谱分析表明:提取木聚糖样品主要成分为木聚糖,超声处理降低相对分子量和聚合度。酶解制备低聚木糖(XOS),在酶用量为100U/g底物、pH 8.0、50℃时,酶解6 h得率达80%以上,XOS中木二糖-木四糖的含量总和(XOS2-4)占64.5%。XOS为2 mg/mL时,对DPPH自由基清除率为87.3%。本研究通过超声辅助碱溶液降低木聚糖提取能耗和木聚糖相对分子量,有效提高XOS酶解得率。该工艺将有助于提高酿酒副产物酒糟的附加值。

重组木聚糖酶的高密度发酵及其定向制备低聚木糖

为提高酶水解杨木木聚糖定向转化低聚木糖的效率,同时降低酶法制备低聚木糖的成本,围绕重组大肠杆菌(PET-PdoXyn10A-DE3)高密度发酵制备拟杆菌来源木聚糖酶PdoXyn10A的诱导表达条件和酶水解制备低聚木糖的工艺条件开展了研究。考察了在5 L发酵罐水平下诱导剂浓度、诱导光密度(OD_(600))值、诱导温度和诱导pH值等因素对PET-PdoXyn10A-DE3产重组木聚糖酶PdoXyn10A的影响,反应温度、pH值对玉米芯木聚糖酶水解过程中酶活力的影响,以及酶添加量、酶水解时间对杨木乙酸水解液制备低聚木糖的影响。研究结果表明:在诱导剂浓度0.25 mmol/L、诱导OD_(600)值55、诱导温度34℃和诱导pH值7.0的最佳诱导条件下,经高密度发酵重组酶酶活力可达362.67 U/mL,重组大肠杆菌生物量可达28.83 g/L。酶水解制备低聚木糖的最佳条件为酶反应温度40℃、pH值5.2、酶添加量12 U/mL和反应时间6 h,此条件下低聚木糖的量为3.21 g/L,其中木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖的量分别为1.09、 0.97、 0.84、 0.18、 0.13 g/L,木糖为1.82 g/L。

γ射线辐照协同水热处理制备油茶壳低聚木糖的工艺研究

为采用低成本、可再生的农林生物质制备高价值低聚木糖以提升木质纤维素生物炼制经济效益,本研究以茶油加工副产物油茶壳为原料,选择吸收剂量(A)、水热处理温度(B)、水热处理时间(C)和固液比(D)4个因素,以低聚木糖转化率为评价指标,通过单因素和正交试验优化γ射线辐照协同水热处理油茶壳制备低聚木糖的工艺条件。单因素试验结果表明,油茶壳低聚木糖转化率随吸收剂量、固液比的增加而逐渐升高,随着水热处理温度的升高、反应时间的延长呈先升高后降低趋势。正交试验优化得出,各因素对油茶壳低聚木糖转化率影响的主次顺序为A>B>D>C,综合考虑确定最优工艺条件为A_(2)B_(3)C_(1)D_(2),即吸收剂量400 kGy、水热处理温度200℃、水热处理时间20 min、固液比1∶10 g·mL^(-1),此条件下的油茶壳制备低聚木糖转化率为74.33%,比对照提高22.61个百分点。本研究为油茶壳资源高值化制备低聚木糖提供了技术参考。

两种不同固定化方法对木聚糖酶Xyn11A酶学性质的影响及在低聚木糖制备中的应用

为了提高木聚糖酶Xyn11A的稳定性及在低聚木糖生产中的应用潜力,该研究利用有机-无机杂化纳米花技术和以氨基乙基-琼脂糖为载体共价结合法固定Xyn11A,制备了固定化酶Xyn11A-Cu_(3)(PO_(4))_(2)和Xyn11A-Agarose,并比较研究了2种固定化酶的酶学性质,发现2种固定化酶的pH稳定性和热稳定性均有所提高,Xyn11A-Agarose稳定性更佳,在pH 4.0~4.5处理24 h后仍有40%~65%的残余活性,50℃处理3 h后仍有60%的残余活性。以榉木木聚糖为底物,与游离酶相比,Xyn11A-Cu_(3)(PO_(4))_(2)和Xyn11A-Agarose对底物的亲和力和催化效率有所降低,但有较好的重复使用次数。特别是Xyn11A-Agarose循环使用12轮后,仍有90%的残余活性。Xyn11A-Cu_(3)(PO_(4))_(2)水解甘蔗渣和玉米芯粉生成的低聚木糖中木二糖和木三糖含量最高,木四糖含量最低;而Xyn11A-Agarose催化生成的不同低聚木糖含量相当。2种固定化方法均能显著提高Xyn11A的稳定性,但Xyn11A-Agarose的稳定性和重复性优于Xyn11A-Cu_(3)(PO_(4))_(2),表明Xyn11A-Agarose在生产低聚木糖中具有更大应用潜力。

低聚木糖的制备、生理功能及其在动物生产中的应用

低聚木糖(xylo-oligosaccharide,XOS)又称木寡糖或寡聚糖,由2~7个木糖以β-1,4糖苷键首尾相连而成,是一类具有益生元活性的短链聚合物。XOS具有热值低、稳定性强等特点,在动物肠道内不易被消化酶识别和分解,但可被肠道内的有益菌分解利用。XOS来源广泛,无毒副作用,能够提高肠道内双歧杆菌活性。作为一种绿色功能性低聚糖,XOS在医药、农业、饲料、食品等方面均有广泛的应用。XOS具有抑菌、抗炎、调节血糖、抗氧化等生理功能,在动物生产中具有极大的应用潜力。文章结合国内外关于XOS的研究进展,对XOS制备方法进行了归纳总结,并结合其生理功能对其在动物生产上的实际应用进行综述,为XOS在动物生产中的合理利用提供参考。

偏最小二乘辅助紫外可见光谱法同时测定烟草中的葡萄糖与木糖含量

烟草中含有葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、木糖等多种糖类物质,占据烟草干重的25%~50%,是烟草的重要组成部分,也是评估烟草内在品质的重要指标。不同的糖类物质在卷烟燃烧过程中会生成不同产物,从而直接或间接地影响卷烟的香气和口感。建立烟草中各种单糖的测定方法,对烟草制品的质量控制具有现实意义。传统的检测方法如费林试剂法、连续流动分析法只能对烟草中的水溶性糖或总糖含量进行测定,无法对单一糖组分进行定量检测;气相色谱、液相色谱等方法虽能检测出不同单项,但是存在样品前处理过程麻烦、检测耗时较长等局限性。该工作在传统间苯三酚显色法测定木糖的基础上,以显色机理对该方法进行改进,解决了该检测体系下葡萄糖显色效果不佳的技术问题,可通过紫外可见光谱技术简单、高效地实现对烟草及卷烟制品中葡萄糖和木糖含量的精准测定。当同时测定上述两种糖组分时,由于二者的紫外可见光谱出峰位置相近,会相互影响彼此的测量准确性。为消除这一干扰,采用偏最小二乘回归法(PLS)建立光谱分析的多元校正模型,辅助改进后的间苯三酚法对烟草及其制品中葡萄糖和木糖含量进行同时检测。研究结果表明:改进后的间苯三酚法对于葡萄糖和木糖的单糖溶液,浓度分别在0.05~0.4和0.10~0.80 mmol·L^(-1)范围内时线性关系良好,该方法的检出限和定量限分别为0.001 7、 0.005 7 mmol·L^(-1)和0.007 2、 0.024 mmol·L^(-1),批内变异系数的范围为0.69%~3.03%,加标回收率范围为96.72%~102.85%,提取液中木素含量对测定结果没有显著干扰。对于葡萄糖和木糖组成的混糖溶液,采用外部检验对模型效果进行评价,外部检验集的预测值与理论值的相关系数R^(2)=0.994 7,相对偏差小于10%。该方法能够快速准确的测定烟草及烟草制品中葡萄糖和木糖含量,为烟草行业提供一种有效的单糖分析方法。

代谢木糖和葡萄糖的重组酿酒酵母的构建

为使酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YS58代谢木糖产乙醇,采用PCR方法克隆得到树干毕赤酵母(Pichia stipitis)木糖醇脱氢酶基因xyl2,并将该基因和克隆得到的休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)缺终止子的木糖还原酶基因xyt1一起连接到酵母表达载体pYES2的强启动子GAL下,得到融合表达载体pYES2-P12。通过醋酸锂转化的方法将pY- ES2-P12转入S．cerevisiae YS58中,得到S.cerevisiae YS58—12。利用所构建的重组酿酒酵母进行木糖发酵实验,结果表明该重组酵母能发酵木糖,使木糖利用率得到进一步提高,最高达到81．3％,而且能代谢木糖产生乙醇。

热带假丝酵母木糖还原酶在酿酒酵母细胞表面展示

利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)表面展示系统,将来源于热带假丝酵母(Candida tropicalis)的木糖还原酶基因xyl1嵌入带有His-Tag的酿酒酵母α-凝集素展示载体pICAS-His,构建重组质粒pICAS- His-Ctxyl1,并转化到酿酒酵母宿主菌酿酒酵母MT8—1,通过流式细胞仪快速检测和筛选,得到重组菌株MT8- 1/pICAS-His—Ctxyl1。将重组酵母用于葡萄糖(15g/L)和木糖(5g/L)的混合糖发酵研究,结果表明,重组酿酒酵母MT8/1/pICAS-His—Ctxyl1细胞具有良好的生长和产酶特性,同时能转化木糖生产木糖醇,在培养基中2.5g/ L木糖转化生成2.5g/L木糖醇,转化率达98.7%。

代谢木糖和葡萄糖的重组酿酒酵母的构建

采用RT-PCR的方法克隆得到Candida shehatae木糖还原酶基因xyl1,将该基因插入到含有强启动子ADH1的穿梭质粒pACT2中,用同样的方法克隆得到Pichia stipitis的木糖醇脱氢酶基因xyl2,将该基因插入到含有强启动子PMA1的穿梭质粒pDR195中,两套外源基因连同各自的启动子和终止子将连接到酵母整合质粒YIp5-kanR中,并预期整合到酿酒酵母的基因组当中,从而构建代谢木糖和葡萄糖的重组酿酒酵母。

低聚木糖和牛磺酸对犊牛生长性能、腹泻率和营养物质表观消化率的影响

本试验旨在探究低聚木糖(XOS)和牛磺酸(Tau)对犊牛生长性能、腹泻率和营养物质表观消化率的影响。选取健康状况良好的45日龄左右的荷斯坦公犊牛60头,按照体重[(80±1)kg]相近原则,分为4组(每组15个重复,每个重复1头),分别为对照组(C组)、10 g/(d·头)XOS组(X组)、4 g/(d·头)Tau组(T组)、10 g/(d·头)XOS+4 g/(d·头)Tau组(XT组)。添加剂饲喂至犊牛77日龄。每天记录犊牛采食量和腹泻情况,在犊牛45、63、77和93日龄晨饲前称重并测量体尺,在犊牛63、77和93日龄分别连续3 d采集粪便,测定营养物质表观消化率。结果表明:1)4组间犊牛始重无显著差异(P>0.05),T组犊牛末重显著高于C组和XT组(P<0.05)。犊牛45~63日龄时,4组间犊牛平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)差异不显著(P>0.05),X、T、XT组料重比(F/G)与C组相比显著降低(P<0.05)。犊牛64~77日龄时,4组间犊牛ADG、ADFI、F/G均差异不显著(P>0.05)。犊牛78~93日龄时,T组犊牛ADG显著高于C、X、XT组犊牛(P<0.05),ADFI显著高于C组(P<0.05),但与X、XT组差异不显著(P>0.05);4组间F/G无显著差异(P>0.05)。日龄对犊牛生长性能有显著影响(P<0.05),随着日龄的增长,犊牛的ADG、ADFI显著提高(P<0.05),F/G显著降低(P<0.05)。处理和日龄的互作效应对生长性能无显著影响(P>0.05)。2)X、T和XT组犊牛45~63日龄腹泻率和粪便评分显著低于C组(P<0.05),与C组相比,X、T和XT组犊牛45~63日龄腹泻率分别降低30.11%、32.69%、34.62%。日龄对犊牛腹泻率具有显著影响(P<0.05),各组腹泻率随着日龄的增长逐渐降低。处理和日龄之间的互作效应对腹泻率无显著影响(P>0.05)。3)添加XOS和Tau对犊牛各日龄体尺指标和体尺指数无显著影响(P>0.05)。日龄对犊牛体尺指标和体尺指数有显著影响(P<0.05),随着日龄的增长,犊牛的体尺指标显著提高(P<0.05),体长指数、体躯指数、胸围指数显著提高(P<0.05),管围指数显著降低(P<0.05)。处理和日龄的互作效应对体尺指标和体尺指数均无显著影响(P>0.05)。4)犊牛63、77日龄时,各组间犊牛干物质(DM)、粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)表观消化率无显著差异(P>0.05)。犊牛93日龄时,T组犊牛CP、NDF表观消化率显著高于C组和XT组(P<0.05);各组间DM、EE、ADF表观消化率无显著差异(P>0.05)。日龄对犊牛营养物质表观消化率有显著影响(P<0.05),随着日龄的增长,犊牛的营养物质表观消化率显著提高(P<0.05)。处理和日龄的互作效应对营养物质表观消化率无显著影响(P>0.05)。综上所述,添加4 g/(d·头)Tau对犊牛生长性能、腹泻率、CP及NDF表观消化率改善效果最好。

代谢木糖重组酿酒酵母的初步构建

为使酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)代谢木糖产乙醇,须要在酿酒酵母胞内表达木糖代谢途径的关键酶基因——木糖还原酶基因xyl1和木糖醇脱氢酶基因xyl2,这2种酶基因的相对表达水平对乙醇的产生和木糖醇的积累具有重要影响。该研究初步构建了含有诱导型启动子控制的木糖还原酶基因xyl1的酵母表达载体pYes2-xyl1和含有组成型强启动子控制的木糖醇脱氢酶基因xyl2的酵母表达载体pDR195-xyl2,同时,在国内首次克隆出热带假丝酵母(Candida tropicalis)的木糖醇脱氢酶基因。这2个表达载体的构建为后续重组酵母的构建提供了重要基础。

木糖还原酶产酶菌株的筛选

从 2 0余株酵母菌中筛选得到可转化D 木糖生产木糖醇的热带假丝酵母。以此为出发菌株 ,通过UV重复诱变 ,并结合高糖平板分离 ,得到木糖还原酶活力较高的较佳诱变株ZG 2 4。当初糖浓度为85 3 6g/L时 ,经 1 0L罐发酵 64h,木糖醇含量达 60 87g/L ,木糖利用率为 94 1 1 % ,产物木糖醇得率达 75 78%。

共表达xyl1、xyl2和tal1重组酿酒酵母的构建及木糖发酵研究

将来自树干毕赤酵母的木糖还原酶基因(xyl1)、木糖醇脱氢酶基因(xyl2)和酿酒酵母自身的木糖转醛酶基因(tal1),通过串联共表达的方法构建到表达载体pAUR123上,构建了1株重组酿酒酵母。该菌在打通木糖向木酮糖转化通路基础上,超表达木糖转醛酶。该菌以木糖为唯一碳源进行限氧发酵,能初步利用木糖。结果表明,木糖的利用率为77.4%,但乙醇产率仅为0.04 mg/mL。同时探讨了3种酶共表达对酿酒酵母发酵木糖生成乙醇的影响,发现3种酶对木糖的利用起关键性的作用,其过量表达导致木糖醇大量积累,乙醇得率降低。

二氧化硫低温等离子法改性粉煤灰固体酸催化剂及其催化木糖制糠醛性能

采用绿色、高效的方法实现活性基团与载体的连接是非均相催化剂构建的关键。通过二氧化硫(SO_(2))低温等离子技术在工业粉煤灰(CFA)表面进行含硫官能团的接枝改性,制备了固体酸催化剂CFA-HSO_(3),并将其用于木糖降解制糠醛。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、全自动比表面积(BET)及孔径分析仪、有机元素分析仪(OEA)、X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对样品进行了表征,并通过优化反应条件提高了催化反应中糠醛的产率。结果表明,SO_(2)低温等离子改性后,样品表面成功接枝了含硫官能团,该方法还缩短了催化剂的制备时间。在水和4-甲基-2-戊酮(MIBK)体积比为1:3的双相溶剂体系中,加入0.6 g木糖、0.2 g NH_(4)Cl和0.3 g催化剂,于190℃下反应20 min,糠醛的产率可以达到89.6%,相较于纯水体系提高了47.9%。此外,CFA-HSO_(3)还具有良好的催化稳定性和可回收使用性。采用的绿色高效的催化剂改性方式为糠醛的制备提供了一种新路径。

5种多糖对木糖葡萄球菌增益作用及体外共发酵特性作用机制

探究蒲公英多糖、黄芪多糖、枸杞多糖、山药多糖与当归多糖5种多糖对木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)TG022增殖和产酶能力的影响,进一步探究蒲公英多糖、当归多糖与木糖葡萄球菌在肠道微生物调节中的作用。分别配制以上述5种多糖作为唯一碳源的培养基,与木糖葡萄球菌TG022共同培养,以菌株生长曲线、pH值、酶活为指标,筛选对木糖葡萄球菌TG022有增益作用的多糖;通过体外模拟肠发酵试验,探究筛选的多糖对肠道微生物的影响。结果表明,当归多糖和蒲公英多糖对木糖葡萄球菌TG022的协同增长效果最优,其生长曲线与酶活表现出协同增加的趋势,其他3种多糖对木糖葡萄球菌TG022无协同增长效果;体外模拟肠道发酵液的16S rRNA基因高通量测序结果表明,与阴性对照组相比,添加当归多糖与蒲公英多糖后发酵的木糖葡萄球菌显著降低了致病菌属的相对丰度,增加了有益菌属相对丰度。蒲公英多糖和当归多糖能够作为唯一的碳源促进木糖葡萄球菌TG022生长,且在菌株的增殖量、酶活、体外肠道模拟发酵中协同发挥较好作用。

木糖生物炼制与高值化应用研究进展

木糖作为木质纤维素生物质中半纤维素部分最丰富的戊糖,其衍生物具有巨大的应用市场。在国家“双碳”目标下,绿色高效的木糖炼制工艺不仅符合国家节能减排、绿色循环发展的要求,也能有效降低木糖制备成本并促进木糖的高值化利用。本文对木糖的生物炼制工艺进行了综述,并分析了不同工艺发展现状及存在的问题。同时综述了近年来木糖水解分离技术的进展以及木糖在生物基化学品和生物基材料的高值化应用,最后提出了促进木糖生物炼制发展的建议并对木糖高值化应用进行了展望。

磺酸树脂催化木糖制备糠醛反应动力学

研究了温度为398.15~438.15 K时,以DNW-Ⅱ耐高温磺酸树脂为催化剂,催化木糖反应制备糠醛的反应动力学过程。建立了反应的动力学模型,通过实验数据拟合得到了木糖降解、糠醛降解以及缩合反应的反应速率常数。根据阿伦尼乌斯方程拟合可得到其活化能分别为41.5、32.4、36.2 kJ·mol^(-1)。建立了磺酸树脂催化条件下木糖制备糠醛的反应动力学方程,该方程能够较为准确地预测木糖制备糠醛过程糠醛收率随时间的变化关系。

食品检验用木糖赖氨酸脱氧胆盐琼脂质量差异分析

为丰富我国食品微生物检验用培养基验收时的质控菌株,提高商品化培养基质量,该实验采用GB 4789.28-2013中规定的验收方法,以鼠伤寒沙门氏菌ATCC14028、福氏志贺氏菌CMCC 51572、金黄色葡萄球菌ATCC 6538和大肠埃希氏菌ATCC 25922为参照,选取6株鼠伤寒沙门氏菌、1株福氏志贺氏菌、4株金黄色葡萄球菌和5株大肠埃希氏菌对4个品牌的木糖赖氨酸脱氧胆盐培养基(XyloseLysineDesoxycholateAgar,XLD)的外观、pH值、水分含量等物理指标以及生长率、选择性等微生物指标进行实验评价。结果显示A、B、C、D4个品牌培养基干粉颜色分别为粉红色,淡粉色、土黄色、粉白色;水分含量分别为5.55%,5.92%、5.46%、5.94%;配置100 mL添加量分别为5.54、5.89、5.69、5.70 g;pH值均符合7.4,6株鼠伤寒沙门氏菌和1株福氏志贺氏菌在4个品牌培养基上生长率均≥0.7,4株金黄色葡萄球菌均不生长,5株大肠埃希氏菌生长指数G均<5。综上,4个品牌的XLD培养基全部符合GB4789.28-2013,该实验所选菌株可用作验收XLD培养基质控菌株的补充菌株。

产脂肪酶木糖葡萄球菌YCC3全基因组测序及序列分析

木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus,S.xylosus)YCC3是从发酵肉制品中分离筛选到的1株产脂肪酶活性高的菌株,为研究该菌株在香肠发酵过程中的代谢机理和功能,采用PromethION和Illumina HiSeq测序平台对S.xylosus YCC3进行完成图测序分析。结果表明,S.xylosus YCC3基因组为1套含有3个质粒的环状分子,基因组序列总长度为2773035 bp,GC含量(鸟嘌呤和胞嘧啶占基因组序列的比率)为32.88%。基因组中预测到2540个编码基因,编码基因总长度为2742136 bp,平均长度为1079.58 bp,占基因组的83.24%。S.xylosus YCC3的编码基因通过GO(Gene Ontology)数据库注释,预测到与抗氧化活性相关的基因3个;COG(Cluster of Orthologous Groups of Proteins)数据库注释到与脂质运输和代谢相关的基因中有8个含有脂肪酸合成基因、4个含有脂肪水解酶基因;KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)数据库注释到与脂肪酸合成相关的基因16个,与脂肪酸降解相关的基因10个,与不饱和脂肪酸合成相关的基因3个。S.xylosus菌株的基因组基本功能注释和代谢通路基因信息注释旨在为菌株作为发酵剂在香肠发酵中的应用提供一定的理论依据。