利用向日葵茎秆生物质生产功能性木寡糖的集成化化学-酶法策略

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Integrated chemo-enzymatic strategy for production of functional xylooligosaccharides from sunflower stalk biomass

Sunflower stalk biomass (SSB)作为富含木聚糖的农业废弃物，经化学-酶法工艺优化后高效转化为木寡糖（XOS），其具有促进乳酸杆菌生长、抗氧化（88.47%）及广谱抗菌活性，展现食品、医药和保健品领域的应用潜力。

　　

摘要

向日葵茎秆生物质（SSB）是一种富含木聚糖的农业废弃物，可用作生产益生元——木寡糖（XOS）的有效底物，具有在食品和制药行业中的巨大应用潜力。本研究通过实验设计优化了从SSB中生产XOS的化学酶法生物工艺，并对XOS的各种生物功能特性进行了分析。通过优化脱木质化步骤（使用浓度为8.74 M的醋酸和21.6 M的过氧化氢，生物量加载量为2.07%（w/v），在44.16°C下处理3.98小时），随后用NaOH（生物量加载量为10.18%，温度为59°C）提取木聚糖，使木聚糖的产量提高了2.44倍。通过FTIR和TGA分别验证了木聚糖的纯度和热稳定性。接着利用来自Aspergillus flavus MG-7的内源性、不含β-木糖苷酶的内切木聚糖酶（浓度为100 IU）对木聚糖进行水解（木聚糖浓度为2%（w/v），从而生产出XOS。获得了高产量的XOS（质量分数为91.37%），其中包含不同聚合度的成分：木四糖（66.53%（w/w））、木三糖（12.96%（w/w）和木二糖（11.87%（w/w））。实验表明，XOS对益生菌Lactobacillus plantarum M-13具有显著的促进生长作用（浓度为18.76 log CFU/ml），其益生元活性评分高于E. coli（1.57），同时具有显著的抗氧化活性（在5.0 mg/ml浓度下对DPPH自由基的清除率为88.47%）。此外，用XOS替代葡萄糖（浓度为1%（w/v）改良后的MRS培养基中LPM-13的生长液对多种细菌表现出不同的抗菌活性：对E. coli的抑制率为73.62%，对Klebsiella sp.的抑制率为68.24%，对P. aeruginosa的抑制率为64.29%，对E. faecalis的抑制率为57.42%，对B. cereus的抑制率为53.21%，对M. luteus的抑制率为51.73%，对S. pneumoniae的抑制率为47.53%，对P. alcaligenes的抑制率为34.27%。研究结果表明，来自SSB的XOS在食品、制药和营养保健品行业中具有广阔的应用前景。

图形摘要

该图片的替代文本可能是由AI生成的。

向日葵茎秆生物质（SSB）是一种富含木聚糖的农业废弃物，可用作生产益生元——木寡糖（XOS）的有效底物，具有在食品和制药行业中的巨大应用潜力。本研究通过实验设计优化了从SSB中生产XOS的化学酶法生物工艺，并对XOS的各种生物功能特性进行了分析。通过优化脱木质化步骤（使用浓度为8.74 M的醋酸和21.6 M的过氧化氢，生物量加载量为2.07%（w/v），在44.16°C下处理3.98小时），随后用NaOH（生物量加载量为10.18%，温度为59°C）提取木聚糖，使木聚糖的产量提高了2.44倍。通过FTIR和TGA分别验证了木聚糖的纯度和热稳定性。接着利用来自Aspergillus flavus MG-7的内源性、不含β-木糖苷酶的内切木聚糖酶（浓度为100 IU）对木聚糖进行水解（木聚糖浓度为2%（w/v），从而生产出XOS。获得了高产量的XOS（质量分数为91.37%），其中包含不同聚合度的成分：木四糖（66.53%（w/w））、木三糖（12.96%（w/w）和木二糖（11.87%（w/w））。实验表明，XOS对益生菌Lactobacillus plantarum M-13具有显著的促进生长作用（浓度为18.76 log CFU/ml），其益生元活性评分高于E. coli（1.57），同时具有显著的抗氧化活性（在5.0 mg/ml浓度下对DPPH自由基的清除率为88.47%）。此外，用XOS替代葡萄糖（浓度为1%（w/v）改良后的MRS培养基中LPM-13的生长液对多种细菌表现出不同的抗菌活性：对E. coli的抑制率为73.62%，对Klebsiella sp.的抑制率为68.24%，对P. aeruginosa的抑制率为64.29%，对E. faecalis的抑制率为57.42%，对B. cereus的抑制率为53.21%，对M. luteus的抑制率为51.73%，对S. pneumoniae的抑制率为47.53%，对P. alcaligenes的抑制率为34.27%。研究结果表明，来自SSB的XOS在食品、制药和营养保健品行业中具有广阔的应用前景。

图形摘要

该图片的替代文本可能是由AI生成的。