4种木质纤维素预处理方法的比较

采用4种方法对玉米秸秆预处理,研究了不同预处理方法对酶水解性能和可发酵性糖得率的影响,分析了预处理物料主要成分,预水解液中糖组成、碳水化合物降解产物及木质素降解产物含量.100 g玉米秸秆经稀酸、稀酸磨浆、中性蒸汽爆破和稀酸蒸汽爆破预处理、洗涤后,物料中纤维素由37.17g分别降为33.96、33.54、32.63和32.88 g,木聚糖由22.84 g分别降为2.77、2.47、3.56和2.05 g,木质素由18.76 g分别降为17.63、17.42、16.90和17.25 g.稀酸蒸汽爆破预处理物料在底物质量浓度100 g/L、纤维素酶用量20 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶用量3 IU/g下酶水解48 h,纤维素水解得率为75.91％.玉米秸秆经稀酸蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解后可发酵性糖得率为44.93％(以玉米秸秆为基准).     

木质素基表面活性剂对玉米秸秆纤维素酶水解的促进作用

木质素是影响木质纤维原料酶水解的关键因素。本研究通过聚乙氧基接枝修饰制备木质素基表面活性剂,并探究其对预处理玉米秸秆纤维素酶水解的影响机制。结果表明,木质素基表面活性剂对蒸汽爆破预处理玉米秸秆酶水解有显著的促进作用。木质素基表面活性剂的最适添加量为0025 0 g/g(以纤维素计)。在最适添加量下,碱木质素基表面活性剂及醇溶木质素基表面活性剂使得蒸汽爆破预处理玉米秸秆72 h酶水解得率分别提高了275%和281%。与此同时,72 h酶水解液中外切葡聚糖酶酶活力分别提高了493%和410%;β-葡萄糖苷酶酶活力分别提高了196%和137%。说明木质素基表面活性剂可减少纤维素酶的无效吸附,从而起到对酶水解的促进作用。     

几种纤维素酶蛋白的双向电泳分析

利用双向电泳技术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的差异.结果表明:自产酶和商品酶的主要蛋白均为外切酶CBH,但在内切酶EG的分泌上存在差异,以蒸汽爆破和稀酸预处理玉米秸秆为碳源的自产纤维素酶A和B,EG Ⅰ表达量分别占各自分泌组总蛋白的18%和7%,EGⅡ表达量分别占各自分泌组总蛋白的12%和...     

β-葡萄糖苷酶的制备及在纤维素辅助水解上的应用研究

研究了固体发酵法制备β-葡萄糖苷酶及其在纤维素水解上的应用.黑曲霉NL02以玉米芯和麸皮为碳源固体发酵制备β-葡萄糖苷酶,培养5d,酶活力达到225.43IU/g(以干曲计).粗β-葡萄糖苷酶酶液经硫酸铵沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析纯化,获得单一β-葡萄糖苷酶组分,酶活回收率和比活力分别为69.34%和133.88IU/mg.底物质量浓度为100g/L的稀硫酸预处理玉米秸秆,经酶用量为20FPIU/g(以纤维素计)的里氏木霉纤维素酶和4IU/g(以纤维素计)的β-葡萄糖苷酶水解48h,水解糖液中纤维二糖和葡萄糖质量浓度分别为1.12和42.68g/L,纤维素水解得率和可发酵性糖的比例分别为62.85%和97.44%.     

蒸汽爆破玉米秸秆的分段酶水解

以蒸汽爆破预处理的玉米秸秆为原料,探讨了分段酶水解和超滤回用β-葡萄糖苷酶的工艺对水解效果的影响。结果显示:三段酶解过程中由于反应产物纤维二糖和葡萄糖的及时移除,使产物对纤维素酶的抑制作用大大降低,提高了纤维素酶水解得率和纤维二糖转化为葡萄糖的效率,并且缩短反应时间。与一段酶水解工艺相比,(6+6+12)h三段酶水解蒸汽爆破玉米秸秆使纤维素水解得率从62.83%提高到70.16%,并且水解时间从72 h减少到24 h。蒸汽爆破玉米秸秆由23%的结晶区和77%的无定形区组成,经纤维素酶(6+6+12)h三段水解后,水解残渣在衍射角2θ为16°和22°处的两个衍射峰变得更加突出,衍射强度有所增强。用截留分子质量为30 ku的超滤膜回收水解液中的β-葡萄糖苷酶并进行下一轮酶解,回用第一轮β-葡萄糖苷酶的回收率为98.87%,葡萄糖的得率为92.71%;回用至第八轮β-葡萄糖苷酶的回收率为95.25%,葡萄糖的得率为90.87%。     

蒸汽预处理玉米秸秆酶水解速率下降的因素分析

为评价导致纤维素酶水解速率下降的因素,以底物质量浓度为50 g/L葡聚糖及酶用量为20 FPIU/g滤纸酶活和10 IU/g β-葡萄糖苷酶活的蒸汽预处理玉米秸秆酶水解为研究对象,探讨了影响酶水解速率的潜在因素,包括物料反应性能、纤维素酶非特异性吸附、酶失活及终产物抑制。结果表明：酶用量40 FPIU/g条件下酶水解6 h及12 h后,蒸汽预处理玉米秸秆的物料反应性能分别下降了16.0%及23.7%,然而,在酶用量为20 FPIU/g时,物料反应性能的下降对酶水解速率的影响极其有限;酶解木质素的添加使得1 h酶解上清液中酶蛋白浓度降低了20.8%,但初始酶水解速率并未显著降低,即木质素对纤维素酶的非特异性吸附对酶水解速率影响不大;两段酶水解中纤维素酶的更新使得7h酶水解速率由一段酶水解中的1.30 g/(L·h)提高至1.83 g/(L·h);两段酶水解中终产物的去除则使得7 h酶水解速率提高至4.76 g/(L·h),是一段酶水解中7 h酶水解速率的3.66倍。综合而言,酶失活及终产物抑制对酶水解速率影响较大,其中终产物抑制是导致蒸汽预处理玉米秸秆酶水解速率降低的关键因素。     

蒸汽预处理玉米秸秆酶水解速率下降的因素分析（英文）

为评价导致纤维素酶水解速率下降的因素,以底物质量浓度为50 g/L葡聚糖及酶用量为20 FPIU/g滤纸酶活和10 IU/gβ-葡萄糖苷酶活的蒸汽预处理玉米秸秆酶水解为研究对象,探讨了影响酶水解速率的潜在因素,包括物料反应性能、纤维素酶非特异性吸附、酶失活及终产物抑制。结果表明:酶用量40 FPIU/g条件下酶水解6 h及12 h后,蒸汽预处理玉米秸秆的物料反应性能分别下降了16.0%及23.7%,然而,在酶用量为20 FPIU/g时,物料反应性能的下降对酶水解速率的影响极其有限;酶解木质素的添加使得1 h酶解上清液中酶蛋白浓度降低了20.8%,但初始酶水解速率并未显著降低,即木质素对纤维素酶的非特异性吸附对酶水解速率影响不大;两段酶水解中纤维素酶的更新使得7 h酶水解速率由一段酶水解中的1.30 g/(L·h)提高至1.83 g/(L·h);两段酶水解中终产物的去除则使得7 h酶水解速率提高至4.76 g/(L·h),是一段酶水解中7 h酶水解速率的3.66倍。综合而言,酶失活及终产物抑制对酶水解速率影响较大,其中终产物抑制是导致蒸汽预处理玉米秸秆酶水解速率降低的关键因素。     

酸催化的蒸汽爆破预处理强度对麦草酶水解影响的研究

以蒸汽爆破法对0.5 %的稀硫酸浸渍的麦草进行预处理,研究了不同处理强度对麦草浆得率、半纤维素回收率、纤维素回收率、纤维素酶水解得率产生的影响.实验结果表明,在蒸汽爆破预处理过程中,麦草纤维组分发生分离.随着处理强度的提高,粗浆得率降低,细浆得率上升,纤维素的降解程度和半纤维素的去除程度提高,酶水解得率相应提高.在处理强度为4.14的预处理条件下,半纤维素的水解程度最大,而细浆得率和纤维素的酶解得率最高,分别为62.0 %和73.4 %;最佳的处理强度为3.55,此条件下,汽爆麦草原料细浆中的葡萄糖得率和滤出液中总糖的得率最高,分别为20.0 %和13.0%.     

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%。     

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%。     

稀酸预处理改善玉米秸秆酶水解性能的机制探讨

为了探讨在稀酸预处理提高玉米秸秆在纤维素酶酶解阶段提高纤维素转化率的机制,利用一系列的检测方法:FT-IR、XRD、SEM和比表面积分析仪分析了预处理前后玉米秸秆在形态学和物理化学性质方面的变化.在经过稀酸预处理后的玉米秸秆在纤维素酶酶解阶段其纤维素转化率有较大的提高,经过170℃,60 min,固液比1∶15(g∶mL),1.00 g/mL酸质量浓度的条件预处理后,从31.88％提高到95.74％.XRD结果显示预处理后玉米秸秆的结晶度有所增加,从原料的37.8％增加到58.7％,但是当预处理强度增加到一定程度后,结晶度没有较大的变化,基本维持在58％.玉米秸秆的表面结构在稀酸预处理后,原来的光滑表面变得粗糙、多孔,这样的表面有利于纤维素酶与玉米秸秆的接触,预处理后玉米秸秆的比表面积有很大程度的增加,经过170℃,60 min,固液比1∶15,1.00g/mL酸质量浓度的条件预处理后,玉米秸秆的比表面积从0.329 m2/g增加到2.878 m2/g,这都有利于改善纤维素酶对纤维素的作用,增加纤维素转化率.     

纤维素和木聚糖复合诱导合成木聚糖酶的研究

以里氏木霉（Rrichoderma reesei)为产酶菌，分别对纤维素、纤维素和木聚糖诱导产酶的功能进行了研究。研究发现，纤维素具有诱导木聚糖酶合成的功能；纤维素和木聚糖混合对木聚糖酶合成具有促进作用，可大幅度提高木聚酶活力。与纯木聚糖（5g/L)产酶相比，纯木聚糖（4g/L)和纸浆（1g/L)混合产酶木聚糖酶活可以提高45％。研究成果为采用富含木聚糖的植物纤维料作碳源制备木聚糖酶提供了理论依据。     

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。     

纤维废料固态发酵产纤维素酶的研究

以木质纤维废料为主要原料,采用里氏木霉（ＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｒｅｅｓｅｉＡＴＣＣ５６７６４）固态发酵生产纤维素酶。浅盘发酵试验结果表明：菌丝接种优于孢子接种,底物含水量以７０％为宜,在底物初始ＰＨ为４．５－６．０时,纤维素酶的形成无明显差异。试验中发现：在同一固态发酵培养基上,至少可以重复进行三批产酵试验。     

和稀盐酸联合催化下的水解动力学研究

以微晶纤维素为原料,在1 g/L的FeCl3存在下和2%的盐酸溶液体系中进行水解,根据水解属于串联反应的特点,研究了微晶纤维素在H+和Fe3+共同作用下的水解动力学规律。研究采用目标物产率与模型函数值残差(S)为最小确定模型函数,对实验数据进行了处理。结果表明:H+和Fe3+共同作用能显著降低纤维素水解和葡萄糖降解的活化能。其中,纤维素水解成为葡萄糖的活化能为81.70 kJ/mol,葡萄糖降解成为小分子的活化能为43.85 kJ/mol,在温度为130、140和150℃时,纤维素水解速率常数分别为0.041 4、0.073 2和0.115 3 h-1,相应温度下葡萄糖降解速率常数分别为0.205 3、0.242 4和0.356 5 h-1。     

里氏木霉选择性合成木聚糖酶的研究(Ⅰ)

在一定条件下,里氏木霉可选择性地合成木聚糖酶,选择性合成程度与碳源种类、碳源浓度及碳氮比大小有关。以低纤维素污染的木聚糖为碳源,适当降低碳源的浓度,提高碳氮比可以提高木聚糖酶选择性合成的程度。以玉米芯粗木聚糖为碳源,采用添加碳源和氮源的方法控制发酵过程中的碳源浓度在５ｇ／Ｌ下,碳氮比在１１２以上时,产生的木聚糖酶和纤维素酶酶活分别为３５５Ｕ／ｍＬ、０．２Ｕ／ｍＬ,两种酶活的比值为１１７     

酶的选择性纯化及酶解制备木低聚糖的研究

采用沉淀剂的Ｈ处理木聚糖酶及纤维素酶以除去大部分β－木糖苷酶,以及酶解制备木低聚糖的研究结果。研究表明,当酶液中沉淀剂Ｈ的孢和度为５０％时,处理效果最佳。     

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。