硫酸盐浆中残余木聚糖和木素的结构及木聚糖酶催化脱除机理的研究

为了阐明木聚糖酶对蒸煮后纸浆中残留的木聚糖及木素的作用机理，本研究首先将带碳-13标记的木聚糖前驱物注入到生长中的植物体内，使得植物原料中的木聚糖被同位素所标记，并对其结构进行分析。然后，以带同位素标记的植物为原料进行硫酸盐法蒸煮实验，并分析蒸煮过程中木聚糖及LCC的变化规律，从而阐明木聚糖如何沉积到纤维表面。在此基础上，以硫酸盐法蒸煮后所得的带标记的纸浆为底物进行木聚糖酶酶解，分离得到酶解后的纸浆和酶解液。对木聚糖酶酶解液进行成分分离，并分析各组分的结构，尤其是分析带标记的产物结构，结合分析酶解后纸浆中残留的木聚糖及木素的结构，来说明木聚糖酶是仅对纸浆中残留的木聚糖进行降解，还是对木聚糖与木素的连接键进行降解，并分析酶解过程中是否有小分子LCC伴随溶出及是否有LCC降解产物存在，进而从分子水平上清晰地阐明了木聚糖酶预漂白的作用机理。本研究将为建立生物漂白新技术提供理论支持。

本研究首先将带碳-13 标记的木聚糖前驱物注入到生长中的植物体内，使得植物原料中的木聚糖被同位素所标记，并对其结构进行分析,发现天然植物中木素与碳水化合物的之间主要以缩醛键和酯键连接为主，另外还有少量的苯甲醚键连接存在，与木素相连的碳水化合物主要为C2和C3发生部分乙酰化的4-O-甲基葡萄糖醛酸木聚糖；其中，木素结构主要为β-O-4（占93%）、β-1（占5%）、β-β（占1.7%）、β-5（占0.3%）结构。然后，以带同位素标记的植物为原料进行硫酸盐法蒸煮实验，并分析蒸煮过程中木素及LCC 的变化规律，发现制浆过程中，以β-O-4结构连接的小分子木素单元被降解而大部分溶解到黑液中，而保留在浆中的残余木素主要以β-β、β-5结构为主；以酯键连接的LC结构在蒸煮过程中被断裂，在黑液和纸浆中都没有检测到；残留在纸浆中的聚糖与木素之间主要以苯甲醚键连接，少量的可能以缩醛键连接。