废瓦楞纸纤维素酶解条件及酶解时纤维结构的变化

研究了酶解条件对废瓦楞纸纤维素酶水解产葡萄糖的影响、酶解时的纤维结晶度与微观结构的变化。结果表明,在最优的酶解条件下,即温度50℃、pH值4.8、酶剂量80 FPU/g(以底物计)、底物质量浓度100 g/L,水解36 h后,水解液中葡萄糖质量浓度达53.8 g/L,纤维素水解率76.9%。结晶度分析表明,纤维素酶解分为两个阶段:首先主要水解无定形区,结晶度上升;然后同时水解无定型区和结晶区,结晶度基本维持稳定。扫描电镜观察显示,酶解时纤维出现层层的"剥皮"、断裂并出现中空,结构完全被破坏。     

纤维素酶在玉米芯上的吸附及其水解作用

对纤维素酶在玉米芯纤维底物上的吸附特征及其水解作用进行了研究.纤维素酶组分中的外切型β-葡聚糖酶(C1酶) 、内切型β-葡聚糖酶(CMC酶)和纤维二糖酶(CB酶)在同一纤维素底物上具有不同的吸附性质,底物的粒度、预处理条件、pH值、温度等因素对纤维素酶的吸附具有不同的影响.在特定的酶解条件下(底物质量分数10 %,pH值4.8,50 ℃),C1酶、CMC酶组分主要吸附在玉米芯纤维底物上,而CB酶组分则大部分游离在液相中.利用纤维素酶的吸附特性,在玉米芯酶解工艺中实现了纤维素酶的回收复用.当玉米芯纤维底物质量分数为10 %,纤维素酶初始用量为每克底物15 FPIU ,酶解48 h后滤去水解液,保留纤维素残渣并加入新鲜底物,同时补加纤维二糖酶(每克底物4 IU)和少量纤维素酶(每克底物7.5 FPIU),继续酶解48 h,如此重复进行.连续重复7批的试验结果表明:这一酶解工艺简便易行,纤维素酶的用量可节约50 %, 同时纤维素的酶解得率平均可达80 %以上.这一研究结果在可再生纤维素资源酶法糖化利用方面具有重要意义.     

预处理对蔗渣吸附纤维素酶特性的影响

以亚硫酸盐(SPORL)和稀硫酸(DA)预处理蔗渣为底物,探讨两种预处理方法对蔗渣酶解的影响,并对酶解过程中蔗渣对纤维素酶的吸附特性进行探究,比较了两种底物的酶水解效率、成分、表面形貌、吸附等温线和吸附动力学等特征,结果显示:SPORL法预处理蔗渣的还原糖转化率(81.92%)明显高于DA法预处理蔗渣(60.89%)。与未处理蔗渣相比,DA与SPORL法预处理蔗渣表面变得粗糙,表面纤维被部分剥离,暴露出内部的纤维骨架。两种方法预处理蔗渣的纤维素和半纤维素含量也没有明显差异,但SPORL法预处理蔗渣中Klason木质素含量更低。X射线光电子能谱(XPS)图分析表明两种预处理蔗渣都对纤维素酶有明显吸附。吸附实验结果表明,SPORL法预处理蔗渣对纤维素酶最大吸附量为61.91 mg/g,低于DA法的82.69 mg/g,但SPORL法预处理蔗渣对纤维素酶的吸附亲和力及吸附强度均大于DA法。     

水溶性木质素对纤维原料酶水解的影响研究进展

木质纤维素具有储量大、可再生等特点,是生物质精炼的重要原料。通过酶水解将高聚糖转化为葡萄糖、木糖等单糖,是目前木质纤维素生物质精炼的重要途径。传统观点认为,酶水解体系中的底物木质素和溶解木质素都会阻碍木质纤维原料中纤维素的酶水解,主要表现为木质素阻碍了纤维素酶对纤维素的可及性、木质素对纤维素酶的非生产性吸附和溶解的木质素或类木质素结构(木质素衍生的酚类分子)对纤维素酶的抑制作用。但是近几年的研究表明,在酶水解体系中加入适量的水溶性木质素可有效促进含木质素底物中纤维素的酶水解。笔者总结了近年来水溶性木质素对木质纤维素生物质酶水解的研究进展,从纤维素酶-木质素相互作用的角度探讨了水溶性木质素对纤维素酶水解的促进作用,提出了水溶性木质素与纤维素酶之间的作用机理,即水溶性木质素与底物木质素对纤维素酶存在竞争吸附,水溶性木质素与纤维素酶的吸附域结合形成木质素-纤维素酶复合物,可有效减少底物木质素对纤维素酶的非生产性吸附,从而提高木质纤维素生物质的酶水解转化效率。     

木质纤维原料制备纤维素酶的反应历程

阐述了木质纤维原料纤维素酶制备过程中诸影响因素如纤维素、滤纸酶活性、还原糖、蛋白质、ＰＨ、菌丝体、结晶度等的变化规律。较低的ＰＨ值有利于纤维素酶Ｃｌ酶和Ｃｘ酶的诱导，纤维素酶酶活较高，产酶过程中大部可及性好的无定形我及部分结构较疏松结晶区纤维素被降解利用，而约有２０％高结晶度结晶区纤维素很难被利用；木质素的存在对纤维素酶生产有一定的影响，但影响效果并不大     

地衣芽孢杆菌对麦麸降解作用的研究

通过测定发酵过程中发酵液的纤维素酶活、半纤维素酶活、可溶性总糖和还原糖浓度以及底物残渣质量、残渣结晶度、傅立叶红外光谱和表面结构的变化来研究地衣芽孢杆菌(Bacillus sp. X18)对麦麸的降解作用.发现在发酵过程中此菌体产酶的过程也就是木质纤维素的降解糖化过程.上清液中的纤维素酶活和半纤维素酶活分别在发酵进行到第96和 48 h 时达到最高峰.发酵液中总糖和还原糖含量分别于4和 48 h 达到最高值5 257.79和 1 363.94 mg/L,然后下降到一定程度后保持恒定.该菌株对麦麸长达 5 d 的降解过程中结晶度未发生明显变化.底物残渣傅立叶红外光谱分析表明,此菌株对麦麸中的纤维素、半纤维素和木质素都有不同程度的降解,但以纤维素降解为主.纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为 37.03 %、15.86 % 和 17.03 %.利用扫描电镜对底物残渣表面结构进行观察,可看到该菌株主要降解麦麸内表面蜂巢结构边缘骨架中起支撑作用的成分.     

不同预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响

研究了NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3等4种化学联合盘磨预处理方法对玉米秸秆酶解性能的影响,考察了不同预处理方法对物料得率、木质素脱除率、还原糖得率、聚糖转化率和结晶度的影响。结果表明,预处理后,玉米秸秆的结晶度均降低。机械盘磨可以减小纤维长度和颗粒尺寸,增大比表面积,暴露出更多的纤维素活性位点,增加纤维素和纤维素酶的反应活性,提高其酶解性能。确定了酶解适宜的条件:纤维素酶用量30 U/g,β-葡萄糖苷酶用量10 U/g,酶解温度50℃和时间72 h,在此条件下NaOH、Ca(OH)_2、NH_3·H_2O和NaHSO_3联合盘磨预处理后玉米秸秆的还原糖得率分别为41.00%,23.02%,65.77%和22.22%,聚糖转化率分别为39.04%,18.53%,70.49%和21.33%。在最优条件下,NH_3·H_2O联合盘磨预处理玉米秸秆的还原糖得率和聚糖转化率最高,是一种具有前景的预处理方法。     

羟丙基化碱木质素的制备及其对纤维素酶水解的影响

以碱木质素(AL)为原料制备羟丙基化碱木质素(HL),研究HL对纤维素酶的非生产性吸附性能的影响机制,并进一步探讨其对纤维素的酶水解得率的影响。Zeta电位滴定、X射线光电子能谱以及疏水性的测试结果表明:AL经过羟丙基化改性后表面特性发生改变,表面负电荷增加(Zeta电位由+35.0 mV降至-44.8 mV);表面元素分布及化学键组成发生了较大的变化,C—O和■键强度增加,疏水性减弱(疏水度由106.60 L/g减小为4.30 L/g),使得木质纤维素底物对纤维素酶的非生产性吸附减弱,进而显著提高纤维素酶水解效率。以10 U/g纤维素酶水解0.4 g/L微晶纤维素72 h,添加4 g/L的HL时游离酶蛋白质量分数为11.65%,相比4 g/L的AL提高152%;添加4 g/L的HL时酶水解得率为54.38%,相比4 g/L的AL提高32.09%。     

PEG6000和BSA促进外切葡聚糖酶的水解机制（英文）

表面活性剂及牛血清白蛋白已被证实能促进纤维素酶的水解,但其促进水解的机制仍不清楚。对表面活性剂PEG6000及牛血清白蛋白BSA影响关键纤维素酶组分(内切葡聚糖酶Ⅱ,外切葡聚糖酶Ⅰ和β-葡萄糖苷酶)水解微晶纤维素的能力进行了研究。结果表明,PEG6000和BSA可将微晶纤维素的水解得率从42.7%分别提高到61.6%和52.2%。内切葡聚糖酶Ⅱ和β-葡萄糖苷酶的水解能力并不能被表面活性剂PEG6000和BSA所促进。吸附试验证实PEG6000能减少内切葡聚糖酶Ⅱ和外切葡聚糖酶Ⅰ对纤维素的吸附。动力学研究表明,PEG6000和BSA是外切葡聚糖酶Ⅰ的激活剂,但并不是内切葡聚糖酶Ⅱ和β-葡萄糖苷酶的激活剂。因此,PEG6000和BSA对外切葡聚糖酶Ⅰ的激活作用是其促进纤维素酶水解的关键机制。     

外源添加物强化中温碱抽提玉米秸秆渣酶解过程的研究

以中温碱抽提玉米秸秆渣为研究对象,考察了不同外源添加物对酶解工艺的辅助作用和影响机制。研究结果表明,采用中温碱抽提玉米秸秆可以脱除50.02%木质素,添加PEG6000辅助水解作用明显。当纤维素底物质量浓度40 g/L,酶用量在纤维素酶(Celluclast 1.5 L)15 FPIU/g和纤维二糖酶(Novozyme 188)30 BU/g水解48 h,添加PEG6000 4.0 g/L葡萄糖得率73.51%,酶解率84.51%,较未添加样品上升幅度分别达到26.2%和27.1%。添加PEG不仅可以减轻酶蛋白和碱抽提玉米秸秆渣的吸附,提高酶在液相中的分配,对纤维素酶活力和稳定性也具有显著的促进作用。PEG存在下纤维素酶1.5 L的滤纸酶活提高34.1%,稳定性提高57.3%。     

高取代度高结晶度醋酸纤维素酯的制备与表征

在减压蒸馏的多相体系条件下对微晶纤维素进行醋酸酯化改性,制得一种新型的高取代度高结晶度的醋酸纤维素酯,其取代度为1.85,结晶度为67%.利用FT-IR、X射线和TGA对其进行了表征.结果表明:与在以往体系下制得的高取代度的醋酸纤维素酯相比,这种新型的醋酸纤维素酯不但具有很高的结晶度,而且基本维持了纤维素Ⅰ的晶形,且其热稳定性也有很大提高.     

几种纤维素酶制剂水解和吸附性能的研究

比较了商品纤维素酶和自产纤维素酶在蛋白组分及蛋白组分含量上存在的差异。商品纤维素酶水解稀酸预处理和蒸汽爆破预处理的玉米秸秆,其水解得率均低于自产纤维素酶。以蒸汽爆破的玉米秸秆为碳源制备纤维素酶,添加外源8 IU/g(以纤维素计)的β-葡萄糖苷酶,水解蒸汽爆破的玉米秸秆48 h,纤维素水解得率为90.08%;水解液中纤维二糖的质量浓度从17.06 g/L降低到1.12 g/L,相应葡萄糖质量浓度从21.09 g/L提高到44.01 g/L,可发酵性糖从55.28%提高到97.52%。微晶纤维素对商品酶和自产酶的吸附在30 m in达到平衡,且符合Langmu ir等温吸附方程;由Langmu ir常数分析得知两类酶均来自里氏木霉,且对微晶纤维素的亲和力相差不大。     

聚乙烯亚胺-纤维素的合成及对胆红素吸附性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为功能基团、微晶纤维素(MCC)为载体通过环氧氯丙烷将PEI接枝到MCC上,制得功能高分子吸附材料PEI-MCC,通过红外光谱、元素分析、X射线衍射对PEI-MCC进行结构表征;测定其对胆红素的吸附性能。结果表明PEI-MCC的合成条件为:在N2保护下,环氧化纤维素(EC)与PEI的质量比为1∶6,反应介质为pH值11的氢氧化钠水溶液40 mL,反应温度70℃,反应时间12 h;过滤产物,水洗至中性,40℃真空干燥24 h,得微黄色固体粉末PEI-MCC,此时结晶度为78.36%,含氮量5.27%。静态吸附测得PEI-MCC对胆红素吸附容量为9.23 mg/g,吸附达平衡的时间为4 h。     

竹重组材微晶结构的X射线衍射分析

运用X射线衍射分析(XRD)的检测手段,对冷压热固化与热压法两种生产模式的竹重组材试样进行分析,结果表明竹材纤维素是以微晶结构为基础的无定型结构,仅在衍射角2θ为22.5°附近出现较突出的晶体衍射峰,在衍射角16.7°、35°附近出现对应强度较弱的晶体衍射峰。冷压热固化与热压过程中,竹材纤维素结晶区主体结构未见明显变化,但相对结晶度有不同程度下降,对竹重组材的物理力学性能有所影响。     

纳米纤维素晶体的制备及表征

采用超声波辅助硫酸水解、高速离心取其上清层水溶胶的方法由微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素晶体(NCC),并采用场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射环境扫描电子显微镜(FEGE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备NCC的尺寸与形态、结构、组成和光谱性质进行分析。结果表明:FETEM和FEGE-SEM观察所制备纳米纤维素晶体形态相同,呈棒状,直径和长度主要分布在2～24nm和50～450nm;XRD图谱表明NCC仍属于纤维素Ⅰ型,结晶度为77.29%,晶粒尺寸为3～6nm;FTIR分析表明所制备的纳米纤维素晶体仍然具有纤维素的基本化学结构。     

Formaldehyde adsorption by karamatsu (Larix leptolepis) bark

Formaldehyde adsorption and release tests of karamatsu (Larix leptolepis) bark and bark ingredients were performed. Karamatsu bark had good formaldehyde adsorption ability that was better than microcrystalline cellulose. An acetone-soluble fraction from karamatsu bark, which might contain bark tannin, had excellent formaldehyde adsorption ability, and was found to release a trace amount of the adsorbed formaldehyde, suggesting that its formaldehyde adsorption was predominantly due to chemical adsorption. It was confi rmed that the acetone-soluble fraction played an important part in formaldehyde adsorption by karamatsu bark. An acetone-insoluble fraction from karamatsu bark had good formaldehyde adsorption ability as well as the bark, in spite of the residue after the removal of the acetone-soluble fraction.     

二醛基纤维素的制备及其对尿素的吸附性能

以微晶纤维素为原料,高碘酸钠作为氧化剂,制备二醛基纤维素(DAC),考察各影响因素对二醛基纤维素制备的影响,采用FTIR、元素分析、XRD以及化学官能团测定等手段对二醛基纤维素的结构进行表征;探讨二醛基纤维素的醛基含量与尿素吸附容量之间的关系,并研究二醛基纤维素对尿素的吸附平衡和吸附动力学。结果表明:高碘酸钠与微晶纤维素的质量比为2.4∶1、反应温度为35℃、反应时间为3.5 h、反应介质的pH为2时,制得二醛基纤维素的醛基含量最大为97.74%。二醛基纤维素对尿素的吸附容量随醛基含量的增加先增大后减小,最大吸附容量为59.23 mg.g-1,是包醛氧淀粉尿素吸附容量的10倍(6 mg.g-1),是包醛酶淀粉吸附容量的4倍(15 mg.g-1),吸附平衡时间为4 h。吸附等温线符合Freundich方程。     

聚乙烯醇/纳米纤维素晶体复合膜热学性能

以微晶纤维素(MCC)为原料,通过硫酸水解得到纳米纤维素晶体(NCC),再将纳米纤维素晶体与聚乙烯醇复合共混制备聚乙烯醇/纳米纤维素晶体复合膜,研究复合膜的热学性能,同时采用场发射透射电镜(FETEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)等仪器对纳米纤维素晶体及其复合膜进行表征与分析。结果表明:所制得的纳米纤维素晶体直径约2～24nm,50～450nm长,呈棒状;由FE-SEM图可观察到纳米纤维素晶体与聚乙烯醇具有良好的界面相互作用,但在较大添加量7%时,NCC出现部分团聚,与基体的相容性下降;由TG和DSC分析说明NCC与PVA基体可较好相容,形成了热稳定性较好的复合膜,但当NCC添加量较大时,由于团聚使复合膜热稳定性下降。     

挤压对麦糟纤维结构和固态发酵过程中pH值影响的研究

低成本纤维素酶的生产是酶法转化纤维质生物量为酒精的关键。尽管已有很多有关纤维素酶的研究报告，但底物的预处理对固态发酵过程中pH值和产酶的影响很少见诸于报道。作者研究了在固态发酵过程中，里氏木霉在未处理和经挤压处理的麦糟培养基上pH值的变化。经单螺杆和双螺杆挤压的麦糟，其纤维的结晶度变化较小。单螺杆挤压撕开了纤维结构，而双螺杆破坏并摧毁了纤维细胞的细胞壁，同时麦糟的颗粒也变得很小。两种经挤压处理的麦糟均有利于菌体的生长，并提高了产酶。以单螺杆挤压处理的麦糟为培养基时，最高FPA酶活力为182．8IU／g纤维素。