酶处理和酶法提取
葡萄糖
葡萄糖是最受欢迎的转换产品从食物浪费,因为葡萄糖单体的纤维素和淀粉。纤维素降解通常是由复杂的纤维素酶制剂(像Celluclast或Rapidase等),包含几种类型的多种纤维素酶。木霉属reesei(早些时候木霉属viridae)被认为是最好的来源的纤维素酶。然而,混合物通常应补充P-glucosidase酶提高水解过程。任何类型的很多纤维素含量丰富的废物和副产品被认为是葡萄糖生产,如大米,小麦和黑麦秸秆,玉米穗轴(Vlasenko et al ., 1997;Kaur等,1998;挂和Woodams, 2001;太阳和程,2005)。这些基质需要预处理(酸性或蒸汽疗法)在大多数情况下。
淀粉更容易比纤维素降解,因此大多数葡萄糖来自于各种starch-containing浪费资源,生产的马铃薯、木薯和玉米生产(金et al ., 1998;高et al ., 2002;德尔et al ., 2003)。淀粉酶:主要是α-和beta-amylases(有时葡糖淀粉酶)从各种来源(通常是曲霉菌)用于淀粉水解酶。最近,选择耐高温淀粉酶酶已经在这一领域的研究的重点。根据这些流程的成本分析,酶是最昂贵的材料。降低成本,现场的酶生产值得进一步的研究和开发,如前所述。
一个特殊的生物反应器系统表示从实用的角度来看,由于强烈的抑制现象发生在酶polysac-charide水解。的一个最有前途的利用率是解决这一问题膜生物反应器(Belafi-Bako et al ., 2002 a, 2006)。在这些生物反应器酶抑制产品的反应和分离(葡萄糖)同时发生在一个单位。的差异大小衬底(多糖)和产品分离可能通过一个合适的多孔膜(超滤);这是能够拒绝多糖长链以及生物催化剂,而产品很容易穿过细胞膜。在这样的系统中,不断吸收衬底和发布的产品没有可以实现酶的损失。此外,可以获得更高的效率在这个特定的系统由于缺乏产物抑制。
乙醇
乙醇是最重要的一个葡萄糖基原料并不是可用产品等食品工业的废物和副产品(如糖行业的糖蜜)或从废物可以被水解获得含有多糖(如玉米秸秆)。许多技术已经开发根据所使用的原材料。最简单的例子之一是直接发酵的酿酒酵母糖蜜。如果原材料多糖,sac-charification和发酵可以作为单独步骤或同时应用(巴尔加et al ., 2004)。
蛋白玉米胚芽蛋白酶解物
玉米胚芽蛋白酶解物的蛋白质(氨基酸、寡肽的混合物)可以产生的蛋白酶酶。详细方法生产明胶,明胶玉米胚芽蛋白酶解物所描述的桦树et al .(1981),使用collagen-rich废物从屠宰场。一个Alcalase酶制剂用于温度28°C和调节时间6日到24日h。明胶水解玉米胚芽蛋白酶解物是由使用Alcalase和Neutralase准备。最近,角蛋白酶从各种来源一直是许多调查的焦点。某些角蛋白酶(例如从拟青霉属marquandii, Doratomyces microsporus,或Chryseobacterium sp)能够降解羽毛与一个可接受的反应速率(Brandelli即兴重复el, 2005;Gradisar et al ., 2005);这被认为是一个极其高影响力发现由于全球羽毛制作的大量浪费。虽然羽毛最初的形式被认为是一个低蛋白质生物价值来源——由于缺乏营养必需氨基酸蛋氨酸、赖氨酸、组氨酸和色氨酸——羽毛粉通过热处理已经纳入某些动物的饮食(Onifade et al ., 1998)。微生物降解然而,羽毛可能提高水解羽毛蛋白质的营养价值,由于生物质autolytically会助长羽毛粉的蛋白质和氨基酸含量。此外,某些keratinophilic细菌(例如Kocuria rosea)合成的类胡萝卜素,它是有用的化合物salmonid饲料或蛋黄颜料(伯奇和Coello, 2005)。
蛋白酶也用于生物工艺的另一个巨大的浪费,如甲壳类动物(虾、蟹、龙虾等)的外壳。Deproteinisation的虾和蟹壳进行了使用Alcalase酶制剂和导致宝贵的几丁质源(哦,et al ., 2000)。最近,一个增强的方法,提出了蛋白质水解物也可以恢复(Synowiecki Al-Khateb, 2000;Gildberg斯坦伯格,2001);从而提高过程的有效性。
其他类型的动物粪便可能是同样好的蛋白玉米胚芽蛋白酶解物的来源。大西洋鳕鱼内脏(Aspmo et al ., 2005),鸡肠道废物(Jamdar Harikumar, 2005),虾头(Ruttanapornvapee-sakul, 2005),鳕鱼,切片浪费(Martone et al ., 2005)和ram角(Kurbanoglu Algur, 2004)只是几个例子的废物可以从动物的处理。这些材料的蛋白质含量可以通过各种商业蛋白酶水解酶制剂(如Alcalase Neutrase或木瓜蛋白酶)或由曲霉属真菌不同endo -和外肽酶芽孢杆菌的物种。
利用这些蛋白玉米胚芽蛋白酶解物(表9.4)可分为两个主要领域根据是否利用营养或生物降解特性。蛋白玉米胚芽蛋白酶解物(集中)可以作为微生物的营养来源在媒体和饲料补充高等动物,或作为聚合物修改组件(提高生物降解能力)。
天然风味化合物
天然风味化合物可以合成一个副产品形成酿酒厂(酒精生产)。它被称为杂醇油,含有乙醇和短链醇。挥发性风味(水果)酯可以生产如果这些酒精与短链酸化合物的反应,
表9.4蛋白玉米胚芽蛋白酶解物的利用率
来源
Ram角
鳕鱼(Merluccius hubssi)
卸废料虾(Pandalus北欧化工)废物虾(p . semisulcatus)
头浪费沙丁鱼aurita鱼皮革废弃物浪费晒黑
皮革废料(chrome剃须)虾头青贮饲料
鱼废弃物和羽毛
利用
媒介需氧细菌
参考
Kurbanoglu和
Algur 2004 Martone et al ., 2005
Gildberg和
斯特恩伯格,2001 Mizani et al ., 2005
Ghorbel 2005
萨哈et al ., 2003
Kresalkova et al ., 2002
Plascencia-Jatomea et al ., 2002 Langar et al ., 1993
营养细菌和媒体来源archae salmonid鱼类的饲料添加剂
动物/水产养殖饲料配方氮源对根霉oryzae(脂肪酶生产)线性低密度聚乙烯的改性聚合物改性的聚乙烯醇薄膜尼罗罗非鱼的蛋白质来源
(Oreaochromis niloticus)蛋白鲈鱼炒(Dicentrarchus labrax)
导致低分子量酯。脂肪酶酶反应的催化了,可以进行在有机溶剂或无溶剂系统(Gubicza et al ., 2000;Ehrenstein et al ., 2003)。
Biolubricants
从杂醇油Biolubricants也可以制造。在这种情况下,长链酸化合物(例如,脂肪酸的水解植物油)应该用于酯化反应。这个过程可以由酸性(Ozgulsun et al ., 2000)或酶催化(图9.1)。酸催化的缺点是,酸的痕迹可能留在
类型的生物质f f
木头一个作物
垃圾填埋气bet雷竞技
甘油c
油水解
Biolubricant(酸痕迹)
Acid-catalysed酯化s /
Biolubricant(酸痕迹)
垃圾填埋气酒精燃料
油水解
Acid-catalysed酯化s /
此类酯化的s /
乙醇生产
此类酯化的s /
Biolubricant(无酸的)
乙醇
Biolubricant(无酸的)
图9.1 biolubricants的生产。
在使用产品,导致腐蚀。通过应用酶催化(如脂肪酶),这是可以避免的。获得的biolubricants不仅来源于天然可再生能源(生物质),但也可以降解生物(Dormo et al ., 2004)。
可以由类似的biolubricants酶提取乙醇(从食品废物)脂肪酸(Csanyi et al ., 2004)。从水乙醇复苏发酵肉汤可以意识到通过提取使用,例如,油酸,同时通过脂肪酶酶酯化。这样,油酸乙酯生产,而乙醇抑制是可以避免的。
根据摩擦学的测试,这些(酯)类型的biolubricants可以定性为润滑剂有低闪点、倾点低、高粘度指数、低酸值是酶催化的结果(而不是酸性催化)。因此,建议使用它们主要是在高速、低负荷摩擦学的政权。他们可以应用在工业上,例如,冷却润滑剂化合物对于金属加工业的流程,以及在特定过程润滑剂可能发生损失,如雾润滑、链润滑和启动发动机润滑。
半乳糖醛酸
半乳糖醛酸是酸化剂在食品和果胶分子的单体。因此果胶副产品和废物处理恢复果胶。甜菜浆是一种最常用的原材料(约旦et al ., 2002)。当果胶提取甜菜浆,热水,可以提升流程通过使用果胶酶的酶。以这种方式果胶越来越可溶性,其粘度降低,酶提取的收益率要高得多。如果目标是恢复半乳糖醛酸,完全降解果胶可以进行了。然而,控制酶作用可能导致部分降解,可以在哪里获得可溶性果胶。
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