Hemicelluloses from Agricultural and Forestry Crops Isolation, Characterisation, and Enzymatic Hydrolysis

Abstract: Popular Abstract in Swedish Hemicellulosa är en fantastisk källa av förnyelsebar råvara, vars användning har potental att bli kraftigt utökad i framtiden. Hemicellulosor är tillsammans, med lignin och cellulosa bland de mest förekommande klasserna av ämnen i växtcellernas väggar. Dessa tre beståndsdelar är tätt sammanlänkade, vilket gör det svårt att separera dem från varandra. Hemicellulosor är komplexa polysackarider och två stora klasser är heteroxylaner och heteromannaner. I detta arbete har extraktion, isolering, karaktärisering, modifiering och enzymatisk hydrolys av hemicellulosor från lantbruks- och skogsråvara, undersökts. Extraktion av hemicellulosorna arabinoxylan från kornskal och majsfibrer samt acetylerad galaktoglukomannan (AcGGM) från granflis utfördes med värmeextraktion vid neutrala förhållanden, med mikrovågsugn eller ångexplosion. Extraktion av polymera hemicellulosor var möjlig och de hemicellulosor som blivit extraherade vid neutrala förhållande var alla acetylerade. Isolering och koncentrering av de vattenlösliga hemicellulosorna utfördes med både membranfiltrering och gelfiltrering. Glycosyl hydrolaser är viktiga verktyg för karakterisering och modifiering av hemicellulosornas egenskaper och struktur. Sidogruppernas betydelse för AcGGMs löslighet undersöktes med hjälp av ett a-galaktosidas och kemisk deacetylering med alkali. B-Mannanas-katalyserad hydrolys av AcGGM med olika grad av naturliga och kemiska substituenter avslöjade steriskt hinder och lägre hydrolyshastighet med ökad substituering. Hydrogeler skapades från kemiskt modifierad AcGGM. BSA inkorporerades som en modellsubstans. Frisläppningen av BSA från AcGGM-innehållande hydrogeler ökade med tillsats av b-mannanas. En mannan-bindande moduls affinitet mot galaktomannan demonstrerades i ett två-fas system. En potentiell metod för initiell upprening av enzymer innehållande en kolhydratbindande modul har föreslagits. Sammanfattningsvis har metoder för extraktion, vidare isolering med membranfiltrering, karaktärisering med gelfiltrering och enzymatisk hydrolys av hemicellulosor presenterats. Slutligen har ett exempel på användning av dessa hemicellulosor exemplifierats genom skapandet av hydrogeler. Detta arbete har bidragit med kunskap om hemicellulosornas kemi och förslag till framtida applikationer ämnade för ett mer miljömässigt hållbart samhälle.