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%.     

膜分离技术在低聚木糖制备及乙醇发酵中的应用

综述了膜分离技术在低聚木糖制备及乙醇发酵中的应用。膜分离技术可以用于木糖溶液的脱盐、浓缩和纯化，木聚糖酶解液中低聚木糖的分离，低聚糖的分离和精制，乙醇连续发酵与膜分离耦合，超滤膜反应器中蔗渣的酶水解和酶回收。在低聚木糖制备及乙醇发酵中充分利用膜分离技术对解决污染问题，降低运行成本具有重要的意义。     

阴离子交换树脂对玉米秸秆蒸汽爆破预处理液的选择性脱毒

分别以糖-酸-醛模拟液和玉米秸秆蒸汽爆破预处理液为实验材料,比较了4种典型的阴离子交换树脂的选择性交换吸附脱毒性能,从中筛选出大孔型苯乙烯系阴离子交换树脂D301。D301树脂可以选择性地吸附脱除模拟液大部分酸类和呋喃醛类抑制物,但几乎不吸附糖类。其中,酸类的交换吸附符合Freundlich多分子层等温吸附特征,而糖类和呋喃醛类符合Langmuir单分子层吸附特征。在玉米秸秆蒸汽爆破预处理液中,D301树脂仍然保持对酸和呋喃醛类抑制物的选择性交换吸附性能,但是受未知成分杂质的复杂交换作用的影响和干扰,它对酸类和糠醛类抑制物的总脱除率由70.2%显著下降至44.5%,降幅达36.6%;而对单糖类的吸附率由1.2%大幅急剧提高至25.5%～37.9%,增幅达20～31倍;低聚木糖和低聚葡萄糖的吸附率分别达到13.7%和10.6%。采用减压蒸发浓缩与树脂吸附相结合联合脱毒方法可脱除69.1%和94.4%的酸类和醛类,脱除75.4%色素类和33.9%木质素分解物质,同时造成糖类损失16.3%。联合脱毒方法可以有效提高玉米秸秆蒸汽爆破预处理液的发酵生产性能,但是距离工业化发酵生产水平的差距仍然较大,仍需要针对木质纤维原料预处理体系的脱毒技术开展更加广泛和深入的研究工作。     

重组酿酒酵母的木糖发酵性能研究

利用聚合酶链式反应(PCR)技术从毕赤树干酵母的基因组中扩增得到木糖还原酶基因xyl 1和木糖醇脱氢酶基因xyl 2,它们分别或同时与高拷贝型酵母表达载体YEp 24重组,再经醋酸锂转化酿酒酵母,得到了3种不同类型的重组酵母菌株,其中重组酿酒酵母菌株NLR04可利用单一的木糖为碳源进行生长,并能够在微氧或厌氧环境中缓慢发酵木糖生成乙醇,乙醇得率可达到理论得率的37.0%.该研究可为微生物的木糖代谢工程提供种质资源.检测结果表明,与毕赤树干酵母不同,在重组酿酒酵母中木糖还原酶基因以组成型表达,而木糖醇脱氢酶基因在某种程序上受木糖的诱导.与毕赤树干酵母相比,重组酿酒酵母菌株中的木糖醇脱氢酶的比活力明显较低,这说明在Sc NLR04中该基因的表达存在某些抑制作用,这一缺陷可能是重组酵母菌株发酵木糖的瓶颈之一.     

木聚糖酶法制木二糖和木三糖的纯化及结构表征

采用聚丙烯酰胺凝胶Bio-GelP-2对酶解法制备的低聚木糖混合液中的木二糖和木三糖组分进行了初步分离,并采用相同的层析介质对粗木二糖和木三糖组分进行了纯化,获得了纯度约为97%的木二糖组分和纯度约为94%的木三糖组分.糖基组成分析结果表明该木二糖和木三糖组分均不含阿拉伯糖基,电喷雾电离质谱(ESI-MS)分析表明该木二糖和木三糖组分的相对分子质量(Mr)分别为282和414,不含乙酰基、阿拉伯糖基或4-O-甲基葡萄糖醛酸基.木二糖组分的13CNMR图谱证实,木二糖组分不含任何取代基.由实验可知,该木二糖和木三糖组分分别是由2个和3个木糖单元以β(1→4)糖苷键连接而成的均一寡糖,不含任何取代基.     

植物纤维原料酶水解的工艺条件

经蒸汽爆破预处理的玉米秸杆用里氏木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ Ｒｕｔ Ｃ３０）制备的纤维素酶进行水解,其影响因素主要为ｐＨ值、温度、微量元素。考虑三因素对酶解的影响,以酶解得率为指标来评价酶水解效果。设计了Ｌ９（３＾３）三因素三水平正交实验,并对自产酶及浓缩酶酶解进行了研究。探讨了底物浓度对酶解的影响。实验结果表明：浓缩酶最佳工艺条件为ｐＨ＝４．８、温度４５℃、微量元素０．５ｍＬ（加     

内切木聚糖酶的选择性纯化及酶解制备低聚木糖的研究

研究了超滤分离除去里氏木霉木聚糖酶中的外切-β-木糖苷酶,以及酶解制备低聚木糖。研究结果表明:用超滤的方法能完全除去外切-β-木糖苷酶,透过液经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定为单带,酶解产物全部是低聚木糖,当酶解时间从2 h延长到10 h时,低聚木糖的得率从26.83%增加到54.22%;而用粗木聚糖酶酶解制备低聚木糖时,当酶解时间从2 h延长到10 h时,低聚木糖得率从17.97%下降到11.12%。因此,采用该技术可以大幅度增加总糖中低聚木糖所占的比例,显著提高木聚糖原料的有效利用率。     

稀酸预处理对玉米秸秆中4类非木质素组分的降解规律研究

分离制取玉米秸秆中非木质素类的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物,采用高效液相色谱研究其在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律。其中,纤维素降解生成葡萄糖、甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛;半纤维素降解生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、乙酸和糠醛;热水提取物降解生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛;乙醇提取物降解生成少量的葡萄糖、木糖、乙酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛。抑制物甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛主要来自纤维素,乙酸和糠醛来自半纤维素,产量可分别为1.4%、2.7%、2.2%、3.1%和7.8%(以玉米秸秆计)。硫酸质量分数是影响乙酸产量的主要工艺因素,而反应温度是影响甲酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛产量的主要工艺因素。     

造纸废弃物麦草废渣高温自水解预处理对酶水解性能的影响

对造纸废弃物麦草废渣进行高温自水解预处理,并对预处理后的麦草废渣进行组成分析和酶解,以纤维素和木聚糖的酶解得率为考核指标,研究了不同自水解预处理条件对麦草废渣酶解的影响。研究表明,预处理后麦草废渣的化学组成和物理结构均发生了改变,纤维素的含量增加,比表面积增大且促进了纤维素的酶解。酶解结果显示,温度对预处理麦草废渣的酶水解得率有着极其显著的影响。以200℃自水解预处理60 min的麦草废渣为酶水解底物(质量浓度50 g/L),添加纤维素酶35 FPIU/g(以纤维素计,下同)、β-葡萄糖苷酶25 IU/g、木聚糖酶120 U/g及2 g/L聚乙二醇(PEG6000),酶解体系50 m L,于50℃酶解36 h,其纤维素和木聚糖酶解得率分别达86.29%和74.03%,是麦草废渣经170℃自水解40 min后酶解得率的2.3倍和2.8倍。