分批添料纤维素酶水解研究

提出了在反应过程中分批添加底物的纤维素酶解方法，并对分批添料的作用机理进行了讨论。研究表明，分批添料可以同时提高酶解得率、底物浓度和酶解糖液浓度，当底物浓度为１５％（ｗ／ｖ）时，分批添料酶解得率为７０％，糖液中还原糖浓度为４８．１ｇ／Ｌ。     

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。     

酶法糖化玉米芯发酵生产乙醇的研究

研究了玉米芯的酶法水解及酶解液的乙醇发酵。采用里氏木霉ZU-02纤维素酶水解酸预处理后的玉米芯为原料,适宜的酶用量为20 FPIU(以每克底物计,下同),48 h后酶解得率为67.5%;添加黑曲霉ZU-07所产纤维二糖酶可有效解除纤维二糖累积引起的反馈抑制作用,当纤维二糖酶用量为6.5 CB IU时,48 h后酶解得率提高到83.9%。采用分批补料酶解工艺,使底物质量浓度提高到200 g/L,酶解60 h后还原糖质量浓度达到116.3 g/L,酶解得率为80.1%。利用一株耐高温酿酒酵母HTR-11在38℃下对酶解液进行乙醇发酵,质量浓度95.3 g/L的葡萄糖在18 h内发酵生成质量浓度为45.7 g/L的乙醇,其得率达到理论值的94%。     

啤酒麦糟纤维素酶水解的研究

以经过适当预处理后的啤酒麦糟作原料，采用里氏木霉产生的纤维素酶进行水解．其纤维素的水解反应可描述为：①前６小时内迅速水解；②６～２４小时内较慢水解；③２４小时后缓慢水解．在水解过程中，存在纤维二糖的积累．且以前６小时积累较多，纤维二糖的最高浓度可达７．５２ｇ／Ｌ．水解前期采取分批添料方法，可提高水解得率和底物浓度．并大大提高水解液中还原糖的浓度．     

纤维素酶催化水解和氧化机制的研究进展

人类对纤维素的开发与利用还非常有限,未能完全搞清天然纤维素的生物降解机制是其一个重要原因.自从C1-Cx假说提出以来,又有较多的降解理论出现对其改进,纤维素酶水解机制不能完全解释天然纤维素的降解,大量文献证实天然纤维素降解存在氧化机制.本文主要介绍水解与氧化机制中具代表性酶协同降解模型、纤维二糖水解酶(CBH)协同作用假说、羟基自由基的氧化机制和纤维二糖脱氢酶途径等不同降解理论,将水解和氧化两种机制结合起来给出其降解途径,也许能够较为容易理解纤维素的降解具体过程.     

解结晶对纤维素吸附纤维素酶的影响

为探讨解结晶处理提高酶水解效率的机理,对比研究了高结晶度的微晶纤维素(MCC)和低结晶度的解结晶微晶纤维素(D-MCC)对纤维素酶的吸附过程。结果发现:酶吸附平衡后,样品的XPS和FT-IR分析表明纤维素酶通过酶蛋白的氨基(—NH_2)与纤维素分子链上的羟基(—OH)之间以氢键(C—OH…NH)力吸附在MCC上;相同条件下得到的MCC和D-MCC吸附率曲线的差异表明,底物结构的改善比提高温度更能提高酶吸附率;比较纤维素酶对MCC和D-MCC在35℃下的吸附动力学可知,通过降低底物的结晶度可促进酶吸附,刚性结构的MCC更满足准一级动力学的假设,D-MCC表面结构相对松散,其吸附过程需进一步分析,以得到更适合的动力学方程。     

预处理对纤维素酶降解影响的研究

以酸、碱及蒸汽爆碎预处理的蔗渣、杨树作底物，进行纤维素酶解（５０℃、２４ｈ）试验，其中以碱预处理的蔗渣得糖率为最高。通过测定不同原料不同预处理方法得到的水解液的总糖、糖组分及紫外吸收；分析不同预处理所引起的植物纤维组成变化、同时对预处理前后的蔗渣和杨树进行了Ｘ－衍射分析测定，从结晶度的变化综合分析了预处理对纤维素酶降解的影响，并对植物纤维生物量的全利用进行了初步探讨。     

纤维素酶水解及转化为乙醇的研究进展

综述了纤维素酶水解及转化为乙醇的研究进展,分析了影响水解相关酶的因素和酶水解的有关因素,比较了各种酶循环法,指出生物质转化为酶的最大影响是限制了与残留物缔合的纤维酶的再循环次数,提出了纤维素酶水解并转化成乙醇的技术设想与方法.     

高速及高分辨率原子力显微镜用于研究Trichoderma reesei纤维素酶在结晶纤维素上的行为

介绍了原子力显微镜(AFM)和高速原子力显微镜(HP-AFM)在研究生物大分子动态过程中的优势和Trichoderma reesei纤维素降解酶系的情况。详细综述了高速原子力显微镜和高分辨率原子力显微镜(HR-AFM)应用于研究Trichoderma reesei产生的3种主要纤维素酶Cel7A(TrCel7A),Cel6A(TrCel6A)和Cel7B(TrCel7B)在结晶纤维素上行为所获得的结果。可知,结晶纤维素载入催化结构域和糖苷键的水解是Cel7A运动所必须的;增加结晶纤维素的疏水面积、Cel6A和Cel7A的协同作用能提高结晶纤维素水解速率;Cel7B在起初引起结晶纤维素表面的水解之后引起润涨。可以预期HP-AFM将在阐明纤维素酶在结晶纤维素上的作用机制方面发挥巨大作用。     

低聚木糖生产废渣纤维素酶诱导和水解特性的研究

研究了生产低聚木糖(XOS)所得的废渣对里氏木霉纤维素酶合成的诱导作用和纤维素酶水解特性.废渣对里氏木霉合成纤维素酶的诱导作用较差,而纤维素酶水解性能优异.里氏木霉以含纤维素15 g/L的废渣为碳源合成纤维素酶,滤纸酶活为0.48 FPIU/mL,酶产率为6.67 FPIU/(L·h),酶得率为每克纤维素32.00 FPIU,而在相同条件下以玉米芯为碳源时滤纸酶活为3.20 FPIU/mL、酶产率19.00 FPIU/(L·h)和酶得率每克纤维素213.33 FPIU.质量浓度为20 g/L的废渣在酶用量为每克纤维素10 FPIU条件下水解24 h,水解得率达92.8 %;底物废渣质量浓度为100 g/L时,48 h纤维素酶水解得率达到80.6 %.     

选择性控制酶水解玉米芯木聚糖制备低聚木糖

对采用选择性控制木聚糖酶水解条件制备低聚木糖进行了研究，并同时探讨了以两种木聚糖形式——干粉和湿浆为原料造成的酶解结果差异及其原因。结果表明，目前较适宜的低聚木糖制备工艺为：以木聚糖湿浆为底物，底物质量浓度20～40g／L，酶用量1％（体积分数，下同），pH值4、8，温度50℃，酶解时间4h。造成干粉与湿浆酶解制备低聚糖结果差异的原因，可能是由于这两种底物自身结构特性的差异导致了底物可及度，以及酶与底物吸附作用的不同。结果显示当以干粉为底物，酶用量10％，酶解时间12h，低聚木糖得率最高可达40％（质量分数）左右，而以湿浆为底物，达到同样低聚糖得率的酶用量和酶解时间分别仅需1％和4h。     

产纤维素酶细菌的筛选及酶学特性研究

以腐烂的废纸浆为原料，经反复筛选及刚果红染色鉴定，获得一株高活力纤维素酶生产细菌。该菌形态杆状，可产芽孢，适宜在pH值为9．0－10．0、35－37℃条件下生长。摇瓶产酶试验结果表明：该菌的发酵液在中性和碱性条件下都可测得较高的纤维素酶活力，其CMC酶活力分别可达69．4U/mL（pH值为6．7和53．6U／mL（pH值9．5）。酶反应的适宜温度为50℃，适宜中性至碱性，Ca^ 2和Mn^＋2对酶反应有促进作用，Pb^ 2和Hg^ 2对酶反应有抑制作用。这种酶制剂在棉织品的水选整理及洗涤剂工业中具有良好的应用前景。     

纤维素酶系组成对二次纤维形态与表面结构的影响

用不同滤纸酶活力和羧甲基纤维素酶活力比(F／C)值的纤维素酶系处理轻量涂布纸二次纤维，研究了纤维素酶系组成对二次纤维性能的影响。随着F／C值从0增到2．5，长度小于0．2mm的纤维分布密度由23．55％降低到17．50％。纤维加权平均长度由1．067mm增加到1．168mm，纤维的卷曲系数由0．103下降到0．087；纤维的扭结强度由0．78个／mm增加到0．84个／mm。随着F／C值的增加，纤维素酶系外切酶的酶解作用增强，细小组分逐渐减少，二次纤维平均长度呈上升趋势，卷曲程度下降，有利于浆料滤水性能的改善，但纤维扭结强度上升对单根纤维强度和纸张强度产生不利影响。     

二次纤维酶水解生成葡萄糖的研究

将回收的废纸脱墨、洗净即为二次纤维。脱去其中的木质素和半纤维素，得纤维素，用纤维素酶水解生成葡萄糖。对温度、pH值、酶用量、时间分别进行单因素试验，通过测定水解液葡萄糖含量，找出水解的适宜条件：温度45℃，pH值4．8，酶用量8IU／g(对绝干原料)，产率可达60％以上。     

氮源对里氏木霉木聚糖酶和纤维素酶生物合成的影响

研究了氮源种类和比例、碳氮比(C／N)等因素对里氏木霉木聚糖酶和纤维素酶生物合成的影响。在各种氮源中，蛋白胨是最好的氮源。复合氮源中当硫酸铵N和尿素N的比例为1：3时，木聚糖酶活力最高，达93．3IU／mL；当比例为1：1时，滤纸酶活力和羧甲基纤维素(CMC)酶活力达到最大值，分别为0．263FPIU／mL和0．026IU／mL。当控制培养基的C／N为8．0和6．0时，它们对木聚糖酶和纤维素酶的诱导作用最强，分别为95．1IU／mL和0．310FPIU／mL。     

培养温度对里氏木霉合成木聚糖酶和纤维素酶的影响

以里氏木霉（Trichoderma reesei)Rut C-30为产酶菌，研究了不同培养温度对木聚糖酶和纤维素酶合成的影响。培养温度（25-26℃）较低时有利于木聚糖酶和纤维素酶的合成，但产酶时间较长；培养温度（35-36℃）较高时产酶时间缩短，但木聚糖酶的合成受到一定的影响，且严重抑制纤维素酶的合成。采用变温培养，前期（24h）培养温度为35-36℃，中后期培养温度为25-26℃，能有效地促进木聚糖酶的合成，而抑制纤维素酶的合成，致使木聚糖酶与纤维素酶活的比值提高，从而有利于选择性合成木聚糖酶，木聚糖酶活和纤维素酶活力在72h达到最高值，分别为161.69和0.359IU/mL。