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摘 要

本课题主要采用微生物转化法，在降解木糖母液中半乳糖的同时保留阿拉伯糖，为木糖母液的工业化生产与利用创造条件。首先进行菌种筛选，然后利用筛选的菌株对半乳糖、半乳糖和阿拉伯糖混合液、木糖母液、木糖醇母液进行液体发酵，以薄层层析法表征对半乳糖和阿拉伯糖的代谢情况。研究结果表明：1) 筛选出4种能够降解半乳糖的菌种FY31、FY32、FY33、HM41。2) 菌种FY31能够在降解半乳糖的同时有效保留阿拉伯糖。

3) FY31可用于利用木糖母液、木糖醇母液生物降解半乳糖制备阿拉伯糖。

关键词：木糖母液 半乳糖 阿拉伯糖 降解

A study of biodegradation of galactose in the xylose mother liquid

ABSTRACT

In this study, galactose of xylose mother liquor was degraded by microbial fermentation at the same time retain arabinose, which make good conditions for the industrial production and utilization of xylose mother liquor. Strains screened first, then liquid fermentation of galactose, galactose and arabinose mix liquor, xylose mother liquor and xylitol mother liquor , and the metabolism of galactose and arabinose was characterized by thin layer chromatography. The results showed that: four kinds of bacteria capable of degrading galactose FY31, FY32, FY33, HM41 were screened out, FY31 is able to effectively retain arabinose while degrading galactose,

FY31 can be used to prepare arabinose by biodegradation of galactose using xylose mother liquor and xylitol mother liquor.

Key words: Xylose mother liquor; Galactose ; arabinose;Degradation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1木糖母液 1

1.2 木糖母液的工业利用 1

1.2.1 单糖及糖醇 1

1.2.2 碱性蛋白酶 2

1.2.3 有机酸 2

1.2.4 有机溶剂 2

1.2.5 其它 2

1.3 木糖母液工业利用中存在的问题 2

1.4 半乳糖的生物降解 2

1.4.1 人体中半乳糖的代谢 2

1.4.2 微生物中半乳糖的代谢 3

1.5半乳糖的代谢途径 3

1.5.1 Leloir途径 3

1.6半乳糖降解的影响因素 4

1.6.1 菌种类型 4

1.6.2 碳源类型 4

1.6.3 母液浓度 4

1.6.4 酸性 4

1.6.5 金属离子 5

1.7 木糖母液的生物利用方法 5

1.7.1培养基（针对容量为250mL的三角瓶） 5

1.7.2培养方法 5

1.7.3分析方法 5

1.8 本课题的研究目的和意义 5

第二章 实验内容 7

2.1 实验材料 7

2.1.1 菌种 7

2.1.2 木糖母液 7

2.1.3主要试剂 7

2.2实验仪器 7

2.3 实验方法 7

2.3.1 培养基配制 8

YPD液体培养基（g/L)：2%蛋白胨（1g/瓶），1%酵母粉（0.5g/瓶），2%葡萄糖（20%的葡萄糖溶液每瓶5mL）。 8

2.3.2 培养条件 8

2.4 研究内容 9

2.4.1降半乳糖菌种的筛选 9

2.4.2 降半乳糖菌种的代谢特性 9

2.4.3 降半乳糖菌种对半乳糖和阿拉伯糖混合液的代谢 10

2.4.4 降半乳糖菌种对木糖母液的降解研究 10

2.4.5 将半乳糖菌种对木糖醇母液的降解研究 10

第三章 结果与分析 11

3.1 降半乳糖菌种的筛选 11

3.2 降半乳糖菌种的代谢特性 11

3.3 降半乳糖菌种对半乳糖和阿拉伯糖混合液的代谢 12

3.4 降半乳糖菌种对木糖母液的降解研究 14

3.5 降半乳糖菌种对木糖醇母液的降解研究 15

第四章 结论 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 文献综述

1.1木糖母液

木糖母液是木糖结晶后的副产物，是一种红棕色的、黏稠的、有特殊焦糖味的工业废液，主要成分为D-木糖、葡萄糖、L-阿拉伯糖及半乳糖等多种杂糖^[1]。由于浓缩糖液粘度较大，分离效率低，母液使用价值低，通常当作废液廉价处理或用于生产工业焦糖色素^[2]。随着工业色谱技术和发酵技术的进步，通过生物去除及生物转化法，木糖母液可用于制备单糖及糖醇、有机溶剂、有机酸、表面活性剂，碱性蛋白酶等，提高了其生物可利用程度。

1.2 木糖母液的工业利用

1.2.1 单糖及糖醇

D-木糖在母液中占40%~50%可用于生产木糖醇。王普等采用活性干酵母，通过微生物代谢作用先脱除木糖母液中的葡萄糖等可发酵性糖，再结合真空浓缩与冷却结晶工艺所制得木糖的提取收率为25%。此法在利用微生物发酵脱除葡萄糖的同时有效回收了木糖；还可通过回收微生物菌体蛋白来降低生产成本^[3][4]。李荣杰等人则通过向木糖母液加离交液以提高木糖纯度，然后再通过滤膜除去糖液中的色素及多糖，最后通过结晶提纯生产高纯度木糖，此方法较酵母发酵以及色谱分离技术来说，成本都较低且过程简易^[5]。

L-阿拉伯糖在木糖母液中占15%-25%，具有特殊的生理功能。不仅能够有效抑制血糖升高，对蔗糖代谢有显著的阻断作用，有利于减肥和控制糖尿病；而且能够促进体内益生菌增长繁殖，利于防止便秘。但由于其与D-木糖为同分异构体，在物理性质上相似而加大了它们的分离难度，因此雷华杰提出用交联度为4%、Ca 型、颗粒较细的凝胶型离子交换树脂通过固定床色谱分离技术分离D-木糖和L-阿拉伯糖，取得了良好的效果，实现了木糖母液的高附加值利用^[3][6-7]。

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