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。     

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.     

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.     

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.     

绿液预处理麦秆纤维素酶水解的研究

研究了绿液预处理对麦秆酶水解的影响.比较了不同绿液预处理条件下麦秆的浆得率、成分组成与纤维素酶解率,结果表明,预处理条件越剧烈,原料损失越大,而木质素脱除率越高,且在相同酶水解条件下,纤维素酶解率却越高,其中适宜的条件是预处理温度150℃,总碱量8％(Na2O计,对绝干原料)和硫化度40％,浆得率62.0％,葡聚糖、木聚糖和木质素质量分数50.0％、18.9％和16.2％,葡萄糖和木糖得率分别为74.2％和73.5％.考察了质量浓度和酶用量对绿液预处理麦秆酶水解的影响,优化了商品纤维素酶酶系结构和Tween-80的添加量,表明绿液预处理麦秆纤维素酶水解的适宜条件为质量浓度100 g/L,纤维素酶用量15 FPU/g(以纤维素计,下同),β-葡萄糖苷酶9 IU/g,木聚糖酶30 IU/g,Tween-800.05 g/g.在以上条件下,酶水解72 h,葡萄糖得率和木糖得率分别达到了82.5％和77.8％,是优化前的2.6和1.6倍.     

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 %.     

亚硫酸盐蔗渣浆的纤维素酶水解及其机理研究

研究了影响纤维素酶水解亚硫酸盐蔗渣浆的一些影响因素,采用离子色谱、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和原子力显微镜(AFM)对水解液成分、纤维素超分子结构及纤维形态的变化进行了分析。结果表明,在最适条件下,未漂浆和漂白浆的水解得率分别为74.89%和70.67%,漂白浆的水解得率低于未漂浆。水解产生的纤维二糖的质量浓度随反应进行逐渐降低,其中未漂浆的纤维二糖质量浓度由6 h时的7.95 g/L降到了72 h时的2.44 g/L,漂白浆的纤维二糖质量浓度由6 h时的6.59 g/L降到了72 h时的3.11 g/L。酶解使纤维素结晶度升高,但没有改变晶型。     

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...     

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%。     

碱性过氧化氢预处理糠醛渣超声波辅助酶解研究

以糠醛渣为原料进行碱性过氧化氢法预处理,采用超声波辅助酶解法,比较分析不同模式下的葡萄糖转化率及水解液残存酶活。研究结果表明:酶解2 h时辅以超声波是糖转化的最佳条件,超声波辅助酶解及分段加酶使糖产率由55.01%提高到73.35%。超声波的机械作用影响着酶的吸附与脱附,有利于其与底物的充分结合。不同超声波酶解模式对糖产率的影响较大,且U-C模式效果较好,使糖产率提高46.35%。同时,酶解前超声波可以使糖产率提高33.34%。可见,低能耗,低污染的碱性过氧化氢预处理糠醛渣超声波辅助酶解为工业化生产乙醇提供了良好的发展方向。     

双醛纤维素吸附明胶研究

对双醛纤维素吸附明胶的各种条件、吸附产物的红外吸收和热重热解曲线图进行了研究.结果显示,双醛纤维素吸附的最佳pH值为8、最适温度为40℃,其吸附量随时间、氧化度增长,4h即达平衡,氧化度高于100%时吸附量基本稳定;吸附产物具有Schiff碱的红外特征吸收峰,热分解起始温度随吸附量提高.     

纤维素超临界水解反应的研究进展

从纤维素超临界水解反应的反应产物、反应机理和反应动力学等方面,对纤维素超临界水解反应的研究进展进行了综述;与传统的酸水解和酶糖化工艺比较,纤维素超临界水解工艺具有效率高、过程简单和环境友好等技术特点;展望了纤维素水解反应技术的应用前景.     

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%。