一种木聚糖酶底物及其制备方法技术

本发明专利技术采用乙醇分级沉淀法从制浆废液中获得一种木聚糖，该木聚糖命名为“XYL”，硫酸苯酚法测得其总糖含量为95.3％，单糖组成分析显示，XYL含有97.1％的木糖，微量的葡萄糖(1.2％)、半乳糖(0.7％)和半乳糖醛酸(1.0％)，甲基化分析发现糖残基以单一的1

【技术实现步骤摘要】
一种木聚糖酶底物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及木聚糖研究
，尤其涉及一种木聚糖酶底物及其制备方法。

技术介绍

[0002]“绿色化学”最有趣的研究目标之一是将垃圾转化为有价值的材料。由于环保解决方案的快速发展，纸浆和造纸工业废水中的废植物成分最近引起了越来越多的关注。半纤维素是地球上仅次于纤维素的第二丰富的多糖，它们共同构成了纸浆和造纸厂原料中最关键的成分(50～60％的纤维素和20～30％的半纤维素)。在全球年制浆能力接近2亿吨的巨大产能下，除纤维素外的大部分植物纤维原料溶解到废液中没有得到有效利用，使处理成为一个重大问题。其中，半纤维素就是一个没能有效利用的资源，目前，人们正在作出更多努力来利用这些组分，这对回收废物生物质资源和减少污染排放至关重要。
[0003]木聚糖在半纤维素中最为丰富，是综纤维素结构的第二大主要成分，具有容易获得、可生物降解和可能的生物活性等特点，在食品、制药、化学和化妆品工业中被广泛应用。根据分子结构分类，木聚糖可分为同聚糖和杂聚糖，植物中的木聚糖大多是具有多种结构的杂聚糖，主要由β
‑
1,4木糖主链组成，以阿拉伯糖和4
‑
o
‑
甲基葡萄糖醛酸等残基作为侧链附着在木糖上，也含有d
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半乳糖、d
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木糖、l
‑
鼠李糖、d
‑
葡萄糖、乙酰基以及不同的二聚体和三聚体的侧链。木聚糖的存在抑制了纤维之间氢键的产生，因此，在造纸过程中去除纸浆中的木聚糖对于生成具有强度特性的高品质纸张至关重要。
[0004]生物酶催化剂具有反应条件温和、速度快、高选择性等优点，是20世纪最鼓舞人心的发现。木聚糖酶是作用于木聚糖聚合物，催化发生β
‑
1,4
‑
木聚糖水解，形成不同长度的低聚木糖和d
‑
木糖的生物催化剂，在生物炼制、纺织、造纸、纸浆和食品工业中发挥着关键作用。木聚糖的分子结构决定其木聚糖酶底物亲和力，线性分子的木聚糖是木聚糖内切酶的理想底物，如来自gh11家族的木聚糖酶至少需要三个连续的未取代的木糖残基单位作为结合位点才能切割木聚糖主链。因此，探索木聚糖酶的最适底物意义非凡，FelipeA.S等人从桉树硫酸盐浆中提取木聚糖作为木聚糖酶底物，表现出相当高的酶活性。然而，从高价木浆原料中分离木聚糖在商业上不具有成本效益。桉树含有大约35％的木聚糖成分，在硫酸盐法制浆过程中，这些原材料中的木聚糖大多溶解在制浆废水中。
[0005]在过去的几十年里，大多数关于木聚糖酶的研究都使用桦木(Birch wood)4
‑
O
‑
甲基葡萄糖醛酸木聚糖作为催化能力评估的标准底物。然而，最近主要的桦木木聚糖停产，大多数供应商出现无货状态。尽管出现一些替代的木聚糖，要么价格昂贵，或纯度不够，要么结构不明确，为使用者所诟病，这引起了科研工作者的密切关注，因此迫切需要研制出一种新的木聚糖酶标准底物，替补目前市场上的空缺。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有木聚糖要么价格昂贵，要么纯度不够、或者结构不清的问题，提出了一种木聚糖酶底物及其制备方法。
[0007]本专利技术提供了一种木聚糖酶底物，其总糖含量为95.3wt％，其中单糖组分包括：97.1wt％的木糖、1.2wt％的葡萄糖、0.7wt％的半乳糖和1.0wt％的半乳糖醛酸，木聚糖酶底物命名为XYL。
[0008]木聚糖酶底物的主要分子结构为以β
‑
D
‑
Xylp通过1
→
4糖苷键连接形成的高线性的线性木聚糖，其重复单元结构为：
[0009][0010]本专利技术还提供了该木聚糖酶底物的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一、取制浆废液，过滤，加盐酸，过滤除去沉淀，上清液加氢氧化钠，减压浓缩，加入无水乙醇，4℃沉淀放置12h，离心收集沉淀，再依次透析、浓缩、冻干得到粗多糖。
[0012]进一步地，加入盐酸的量为至废液pH为3，加入氢氧化钠的量为至上清液pH为6；减压浓缩后的浓缩液为原上清液的1/10体积，加入无水乙醇的量为浓缩液的4倍。
[0013]步骤二、取粗多糖4g，配置成浓度为20mg/ml的溶液，进行乙醇梯度沉淀，沉淀溶于纯水，透析48h除盐，冷冻干燥获得多糖粉末XYL。
[0014]进一步地，乙醇梯度沉淀的具体方法为：加入无水乙醇至无水乙醇体积浓度达10％，4℃沉淀12h及以上；离心除去沉淀，继续往上清液加入无水乙醇至无水乙醇浓度达30％，4℃沉淀12h及以上；离心，用无水乙醇洗涤沉淀、离心，重复洗涤2次。
[0015]步骤一和步骤二中透析均采用的是截留分子量1000的透析袋进行透析。
[0016]实施本专利技术，具有如下有益效果：
[0017]本专利技术公开了一种木聚糖酶底物的制备方法，采用乙醇分级沉淀法从制浆废液中获得一种木聚糖，命名为XYL，该木聚糖为纯度高、结构清晰、线性度高的β
‑
D
‑1→
4吡喃木聚糖，与木聚糖酶具有较强的亲和力，是木聚糖酶比较适合的底物，具备成为一种商用的木聚糖酶标准底物的潜力。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为XYL的GPC分析图谱；
[0020]图2为XYL的单糖组份分析图谱；
[0021]图3为XYL的甲基化GC
‑
MS色谱图；
[0022]图4为XYL的一维和二维核磁共振图；
[0023]图5为底物浓度和反应速度的双倒数曲线图；
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术的木聚糖酶底物，其总糖含量为95.3wt％，其中单糖组分包括：97.1wt％的木糖、1.2wt％的葡萄糖、0.7wt％的半乳糖和1.0wt％的半乳糖醛酸，木聚糖酶底物命名为XYL。
[0026]木聚糖酶底物的主要分子结构为以β
‑
D
‑
Xylp通过1
→
4糖苷键连接形成的高线性的木聚糖，其重复单元结构为：
[0027][0028]本专利技术还提供了该木聚糖酶底物的制备方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一、取制浆废液，过滤，加盐酸至废液pH为3，过滤除去沉淀，上清液加氢氧化钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木聚糖酶底物，其特征在于，所述木聚糖酶底物的总糖含量为95.3wt％，其中单糖组分包括：97.1wt％的木糖、1.2wt％的葡萄糖、0.7wt％的半乳糖和1.0wt％的半乳糖醛酸，所述木聚糖酶底物命名为XYL。2.根据权利要求1所述的木聚糖酶底物，其特征在于，所述木聚糖酶底物是主链为
→
4)
‑
xylp
‑
(1
→
的高线性的木聚糖，其重复单元结构为：3.根据权利要求1所述的木聚糖酶底物，其特征在于，制备方法包括以下步骤：步骤一、取制浆废液，过滤，加盐酸，过滤除去沉淀，上清液加氢氧化钠，减压浓缩，加入无水乙醇，4℃沉淀放置12h，离心收集沉淀，再依次透析、浓缩、冻干得到粗多糖；步骤二、取粗多糖4g，配置成浓度为20mg/ml的溶液，进行乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：成显波，陈宁春，苏波，赵江艳，吴宝祥，
申请(专利权)人：广西工商职业技术学院，
类型：发明
国别省市：