半纤维素材料的分级分离制造技术

技术编号:1892250 阅读:260 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
公开一种采用来源于微生物或植物源的选择性酶促进半纤维素提取的方法。采用乙酰木聚糖酯酶(E.C.3.1.1.6)选择性地脱除乙酰酯,该脱除的实施条件将不使阿魏酸酯发生水解。该处理使阿糖基木聚糖的阿魏酸酯在温和含水条件下可溶解,而不需要使用强碱。阿糖基木聚糖的阿魏酸酯被完好地提取出来,随后,以阿魏酸酯酶处理该可溶性阿糖基木聚糖阿魏酸酯,来控制阿魏酸含量,从而产生所要求的交联度。(*该技术在2018年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提取及改性从植物组织中获得的各种组合物的方法,特别是涉及半纤维素的酶改性法。具体地说,本专利技术涉及通过对各种半纤维素原料(包括胶凝及非胶凝半纤维素、胶化半纤维素、纤维素纤维、蛋白及酚提取物)的酶处理及后加工,生产在食品及医药工业以及在农业上有多种多样广泛用途的产物及共同产物的方法(特别是工业生产方法)。
技术介绍
植物组织可划分为下列8类主要成分1、纤维素2、半纤维素3、β-葡聚糖4、淀粉5、蛋白6、酚酸7、木素8、蜡、角质及软木脂。下面,依次扼要地讨论上述每一种成分。纤维素纤维素是(1-4)-键(合)β-吡喃葡糖残基组成的聚合物,每个分子链含有成千个葡糖残基。单个纤维素链形成双螺旋构型(每圈螺旋2个葡糖残基),相邻葡糖残基之间的2个氢键将该聚糖链“锁定”在伸长、带状和相对刚性的构型中。多个伸长的纤维素链排齐并聚集成直径最高25nm的结晶微纤丝;天然纤维素中,微纤丝内的纤维素链,据信是按平行取向组织起来的,其中遍布着分子间氢键。在微纤丝内部,高与较低结晶度的区域共存。纤维素通常是作为植物材料经碱和/或水萃取之后剩下的不溶性纤维状残渣获得的。半纤维素“半纤维素”一词是用来涵盖非纤维素、非淀粉的植物聚糖的技术术语。因此,该术语尤其指戊聚糖、果胶及树胶。某些半纤维素适合用作氧化胶凝作用的底物(“胶凝半纤维素”)此种半纤维素通常具有包含可借助某些氧化剂发生交联的酚基的取代基。阿糖基木聚糖(阿拉伯木聚糖)和果胶构成二类特别重要的半纤维素。阿糖基木聚糖主要由属于戊糖类的阿糖及木糖组成,因此常常被归入戊聚糖。然而,在许多情况下,还存在己糖及己糖醛酸作为少量成分,因此它们也可被描述为杂木聚糖。阿糖基木聚糖分子由(1-4)-β-吡喃木糖(基)单元的线型主链构成,在主链上,通过木糖残基的02和03原子连接着取代基。主要的取代基是单α-L-阿拉伯呋喃糖残基。单α-D-吡喃葡糖残基及其4-O-甲基醚也是常见的取代基。阿糖基木聚糖制剂,就木糖对阿糖的比例(即,取代度)以及阿糖单元沿(1-4)-β-木聚糖主链的取代格局而言,是不均一的。酚酸(包括阿魏酸)和乙酰取代基沿阿糖基木聚糖链按一定间隔出现。这类取代基在一定程度上决定阿糖基木聚糖链的溶解性。带酚酸(例如阿魏酸取代基)的阿糖基木聚糖链制剂,在本文中称作“AXF”,而带乙酰取代基的则称之为“AXA”。类似地,既带酚酸(例如阿魏酸)又带乙酰取代基的制剂在下文中简称为“AXFA”。具有少量酚酸(例如阿魏酸)取代基的阿糖基木聚糖制剂简称为“AX”当取代度低于氧化胶凝作用所要求的数值时,则称该阿糖基木聚糖为“非凝胶阿糖基木聚糖”(该术语因而涵盖AX及AXA)。果胶构成另一个重要的半纤维素类别。除非另行指明,本文中所使用的术语“果胶”被用来泛指(sensu lato)富含D-半乳糖醛酸的半纤维素聚合物。许多(但非全部)是细胞壁成分。术语“果胶”在本文中也用来特指(sensu stricto)所谓“真果胶”,其特征在于,分子中存在O-(α-D-吡喃半乳糖醛酸基)-(1-2)-L-吡喃鼠李糖基键。果胶还可按其结构复杂程度进一步细分。一个极端是“简单果胶”,即半乳聚糖醛酸。另一个极端是以鼠李基半乳聚糖醛酸II为代表的“复杂果胶”,它们或者存在于主链中或者作为支链成分,包含至少10种不同的单糖成分。复杂程度居中的果胶(以下称作“中等复杂果胶”)包含交替的鼠李糖和半乳糖醛酸单元,而其他的则具有连接在半乳糖醛酸上的葡糖醛酸(glucoronic acid)支链。复杂及中等复杂的果胶由“光滑”区(以线型均聚半乳糖醛酸为基础)以及“多毛”区组成,后者相应带有各种不同长度侧链的鼠李半乳聚糖醛酸主链。某些果胶(例如,由包括甜菜(例如,制糖甜菜)、菠菜及饲料甜菜在内的藜科代表性植物获得的果胶),在一定程度上被衍生自含酚基的羧酸(一般为取代的肉桂酸)取代基所取代。此类果胶可经氧化交联生成粘稠溶液,或者依靠其酚基转变为凝胶。这可通过强氧化剂来实现(例如,过硫酸盐,参见J.-F.Thibault等人,《果胶化学与技术》,学术出版社1991,第7章,pp.119~133),或者通过过氧化物酶与过氧化氢的组合(参见Thibault等人的同一著作)。FR 2 545101 A1也描述了采用氧化剂(例如过氧化氢)和酶(过氧化物酶)对甜菜果胶实施的胶凝作用。此类果胶在本文中称作“胶凝(性)果胶”。制糖甜菜果胶尤其富含阿(拉伯)聚糖(arabinan)。阿拉伯聚糖包含β-1,5-键连阿糖主链,其上带有-(1->3)或-(1->2)连接的阿糖残基,而阿拉伯半乳聚糖则包含β-1,4-键连半乳糖主链,其上带有-(1->3)或-(1->2)连接的阿糖残基。阿魏酰(ferulyl)取代基连接在鼠李半乳聚糖醛酸部分的阿聚糖和阿拉伯半乳聚糖侧链的阿糖和/或半乳糖上。“阿魏酸”含量随提取方法不同而不同,但一般为约0.6%。通过将阿糖残基部分去除的方法获得的甜菜果胶可表现出胶凝性能得到改善。譬如,包括温和酸处理和/或以a-阿拉伯呋喃糖苷氧化酶处理的方法能改善果胶的胶凝性能(参见,F.Guillon及J.-F.Thibault,出处同上)。此种果胶以下称作“处理过的果胶”。β-葡聚糖(1-3,1-4)-β-葡聚糖由β-葡糖残基通过(1-3)和(1-4)-配糖键连接起来的线型链组成。少量阿糖基和木糖基残基可以共价键连接到该链上。β-葡聚糖看来是作为不同分子大小和精细结构的(1-3,1-4)-β-葡聚糖科存在于植物中的。淀粉淀粉是世界上最重要粮食作物的主要贮存产物,并大量存在于谷物(如小麦、玉米和稻子)的种子中,在豆科(如豌豆)以及在块茎和根茎作物如马铃薯和山药中。它以不溶解的晶粒或颗粒形式沉积在所有高级植物中,作为一种能源储备。淀粉颗粒通常包含2种不同的聚合物直链淀粉(由(1-4)键连α-D-吡喃葡糖残基组成的基本上直的链)和支链淀粉(包含高度支化的(1-4)键连α-D-吡喃葡糖残基,分支通过(1-6)键连产生)。合起来,直链淀粉和支链淀粉占到淀粉干重的97~99%。其他少量成分包括脂类(主要存在于谷物淀粉中)、蛋白及痕量元素(如磷等)。可鉴别出2种直链淀粉的结晶形式即所谓“A”和“B”型。“B”型是在室温下减退期间形成的,而“A”型可在其他条件下(例如,高于50℃的温度)生长出来。“A”型还可由短链的支链淀粉生成,在本文中该术语用来定义那些分子量分布足够小,以致优先形成“A”型晶体的直链淀粉。据信,“A”和“B”型都能形成以直链淀粉双螺旋构型的有规平行为基础的晶体,这2种不同的形式具有不同的单元晶胞,每种晶胞中不同的堆积方式导致水的容纳能力上的显著差异(在“A”晶体中,这2个螺旋环之间可容纳4个水分子,然而在“B”型中则为36个)。直链淀粉具有非常有限的支化(每几千个葡糖单元约有1个支化点)。分子量的典型值为约105~106。支链淀粉的支化度比直链淀粉大得多,前者中含连接在α(1-4)键合链上的α(1-6)-键支化点的葡糖单元数一般比例为5%。分子量也远高于直链淀粉,一般超过108。不同淀粉的直链淀粉含量也不同。马铃薯和木薯淀粉的直链淀粉典型含量(分别为21%和17%)要远低于存在于玉米和小麦淀粉中的28%。直链淀粉能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节半纤维素中乙酰酯取代度的工业方法,包括以乙酰酯酶处理半纤维素的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:CS菲彻特
申请(专利权)人:纳幕尔杜邦公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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