汽爆玉米秸秆渣诱导产纤维素酶及其水解特性

为提高玉米秸秆的生物降解效率,研究了汽爆处理玉米秸秆渣对纤维素酶的诱导作用及所产纤维素酶的水解特性。结果表明：玉米秸秆采用汽爆处理可以去除大量的半纤维素成分,获得的汽爆渣对里氏木霉NL02合成纤维素酶的诱导作用良好,以10 g/L的汽爆渣为碳源发酵7 d滤纸酶活达到1.90 U /mL。发酵5 d获得的汽爆酶水解效果最佳,当酶用量25 U/g,底物质量浓度50 g/L条件下,水解24 h酶解得率达到95.9%,水解48 h葡萄糖产率为76.4%。当汽爆渣质量浓度为80 g/L,酶用量为15 U/g时,48 h酶解效率达到90.1%,葡萄糖产率为62.9%。     

绿色木霉产纤维素酶降解各种废纸效果研究

绿色木霉3.3744菌株所产纤维素酶对草稿纸、复印纸、滤纸、包装材料和新闻纸等五种类型废纸有不同的降解效果。结果表明:包装材料作为底物时的纤维素酶酶活始终较高,因而最终降解效果也最好,酶解4小时后酶活仍为2.72U/mL。就酶解速度来说,以新闻纸为底物时最高,在酶解1小时后酶活力即达2.52U/mL。液体培养所得纤维素酶活力在2～3天时间达到最高,其中以打印纸和新闻纸作为碳源时纤维素酶活力最高,在三天后分别达到4.31U/mL和3.64U/mL。     

纤维素酶的吸附作用

本文讨论了维纤素酶的吸附作用。在相同条件下,纤维素酶的吸附作用,随着酶或底物的不同而不同。对同一种底物来说,能吸附在纤维素上的酶越多,这种酶的纤维素分解率越高。纤维素酶的吸附作用,与底物的化学组成和结构有关。木质素能吸附少量纤维素酶,但更重要的是,木质素的存在,妨碍了纤维素酶对纤维素的吸附作用。底物的 Km 值越小,纤维素酶的吸附作用越稳定。     

纤维素酶酶解苹果渣的工艺条件

研究了纤维素酶酶解苹果废干渣转化为还原糖的适宜条件 ,实验讨论了不同的温度、酶解时间、酶解底物初始 p H值、底物质量分数、纤维素酶添加量及碱处理条件下对酶解效果的影响。实验结果表明 ,纤维素酶酶解苹果干渣的最适宜条件是在不经过碱处理 ,50℃ ,p H初始值为 5.0 ,纤维素酶用量为每克底物 2 0× 0 .0 1 667× 1 0 -6mol/s的情况下酶解 1 2 h,而底物质量分数在实验所选时间范围内对酶解效果无明显影响     

机械预处理对纤维素酶降解的影响

以机械破碎的麦草作为底物,进行酶解（50℃,pH4．8）试验,通过测定酶解液的还原糖含量确定破碎的最佳粒度,结果表明在麦草粉碎至300目以后,酶解速率没有明显变化．对预处理后麦草的X—衍射和透射电镜分析测定,从结晶度和酶作用位点综合分析了机械破碎对酶降解作用的影响．     

酸催化蒸汽爆破预处理提高蔗渣酶解性能研究

采用常规蒸汽爆破以及酸催化蒸汽爆破对甘蔗渣进行预处理,利用扫描电镜（SEM）对比观察这两种汽爆方法对残渣表面结构形态的影响,对比分析汽爆液的糖类、汽爆残渣组分,最后通过纤维素酶解试验评价汽爆残渣的酶解性能。结果表明,常规蒸汽爆破和酸催化蒸汽爆破均能提高蔗渣原料的酶解性能,但是常规蒸汽爆破需要在较高的处理压力（〉2.0MPa）下才能明显水解半纤维素,破坏纤维素的天然结晶结构,显著提高蔗渣的酶解性能。酸催化蒸汽爆破只需很低的汽爆压力（0.7MPa）就能充分水解蔗渣半纤维素,而且对蔗渣纤维天然结构的破坏程度也要大得多,残渣的酶解率达到49.1%,比常规同一蒸汽爆破压力条件下的酶解率（25.1%）几乎高出一倍。酸催化汽爆残渣的酶解性能随汽爆压力的提高而改善,从半纤维素到木糖的收率则随压力的升高而降低,采取两步蒸汽爆破法,将可以同时获得高的木糖收率和高的纤维素酶解效率。     

固定化里氏木霉制备纤维素酶的研究

采用多孔塑料吸附固定里氏木霉（Trichoderma reesei RutC30)菌丝细胞，以硫酸盐纸浆为底物，重复分批发酵生产纤维素酶，滤纸酶活力可达2.4IU.mL^-1，纤维二糖酶活力为0.2IU.mL^-1，分别是游离细胞发酵的1.6倍和2.2倍，固定化菌丝细胞性状稳定，连续使用40d以上，未见酶活力下降，酶解试验表明，固定化细胞生产的酶液对木质纤维原料具有很高的降解效率，当每克底物的酶用量在滤纸酶活力20IU以上时，酶解得率可达90%以上。     

稻草秸秆预处理实验研究

通过不同的化学试剂与汽爆组合处理稻草秸秆的研究,确定了有效的预处理条件：稻草秸秆与3％氢氧化钠溶液的固液比为1：5,混匀,置126—128℃保温5min,放气．此预处理能使秸秆中木质素去除75．58％;秸秆酶解（酶解条件：2％底物,0．2％纤维素酶,pH=4．8,0．2mol／L醋酸-醋酸钠缓冲溶液,46℃水解48h）糖化率达91．98％．     

酶水解纤维素条件的优化

为了探究酶水解纤维素的最优条件,以麦草浆为原料,研究纤维素酶用量、pH、水解温度、底物质量分数和酶水解时间对酶水解得率的影响,通过正交实验对酶水解纤维素的工艺条件进行优化.最佳条件为:酶用量27,U,pH,5.5,水解温度50,℃,底物质量分数2%,水解时间60,h.在此条件下,酶水解得率可以达到75.8%.     

纳米磁性微粒固定化纤维素酶及水解秸秆的研究

采用共沉淀法制备出纳米聚乙二醇磁性微粒,扫描电镜观察表明微粒呈近似球形、表面粗糙,粒径均匀(100～200 nm),无磁场下稳定分散于水中,有磁场时迅速沉降.以戊二醛为交联剂,采用吸附交联法将纤维素酶固载到纳米磁性微粒上,制备出磁性固定化纤维素酶,考查了不同固定化条件对固定化酶的影响,确定最佳固定化条件为:0.2 g微粒,20 mg纤维素酶,0.15%戊二醛.动力学研究表明磁性固定化纤维素酶的最适温度为50℃,最适pH值为4.5,表观米氏常数Km和最大反应速度Vmax分别为Km=4.48 mg/mL,Vmax=2.38 mg/(mL h 1).稳定性试验表明磁性固定化纤维素酶较游离酶热稳定性有所提高,pH值稳定性增加,磁性固定化酶连续使用10批次后,其活性仍可保持59%.磁性固定化纤维素酶对盐酸、液氨/硫氰酸氨预处理后的玉米秸秆及滤纸水解得糖率分别为23.6%、20.9%和32.0%.     

纤维素酶对纤维素纤维酶解动力学的研究

提出了纤维素酶对纤维素纤维的酶解率与处理时间和酶的初始浓度的经验关系式,以及纤维素酶对纤维水解反应的动力学解示方程,该方程能有效地预测和控制生化处理中纤维素酶对织物的加工过程。利用动力学方程,能够得到酶浓度无限大时纤维经过t时间处理后的最大酶解量（Ymax）和半最大酶解常数K‘。实验结果表明,在相同的实验条件下,SF纤维素酶对纤维的酶解极限程度为粘胶>棉>亚麻纤维,而要达到相同的酶解率,亚麻纤维所需的酶用量最高,棉其次,而粘胶最低。纤维的酶解速率与纤维素酶的浓度有很大的关系,在低浓度的情况下,酶解速率与酶浓度近似成正比,而在高浓度的情况下,酶浓度的增加对酶解的促进作用逐渐减弱,因此,在实际的工艺处理过程中,选择过高的酶浓度是不合理的。     

Biorefinery of bacterial cellulose from rice straw: enhanced enzymatic saccharification by ionic liquid pretreatment

The pretreatment of rice straw is often used to enhance the hydrolysis. 1-allyl-3-methylimidazolium chloride([AMIM]Cl) is a kind of low viscous,nontoxic and recyclable ionic liquid. It was used to treat rice straw and improve the enzymatic hydrolysis of rice straw in this study. The factors influencing the pretreatment were as follows:the dosage of rice straw in [AMIM]Cl,crush mesh of rice straw,pretreatment temperature and time. After the pretreatment with a 3 %(the weight ratio of rice straw to ionic liquid) rice straw dosage in [AMIM]Cl at 110 ℃ for 1 h,the yield of reducing sugar of regenerated rice straw by 33 U/mL cellulase hydrolysis was 53.3 %,which was two times higher than that of un-treated rice straw(23.7 %) . More researches regarding straw biorefinery to bacterial cellulose are being performed in the lab and prospective results will be published in near future.     

康宁木霉液态发酵高产纤维素酶和木聚糖酶的研究

对选育的一株康宁木霉（Trichoderma koningii）QF-02进行了液态发酵生产纤维素酶和木聚糖酶的研究。实验结果表明：碳源的种类及性质是影响产酶的关键因素,价廉易得的天然稻草是其产酶的良好碳源。在培养基组成为40目稻草粉4g、Mandels营养液100mL、起始pH值4.8的优化培养条件下,摇瓶培养120h所得3种酶的平均活力分别为：滤纸酶活（FPA）1.43IU/mL, β-葡萄糖苷酶活0.36IU/mL, 木聚糖酶活176.8IU/mL。与商品纤维素酶制剂相比,在FPA载量相同(3FPU/g原料)的情况下,自制的复合酶在水解碱预处理稻草和天然稻草时,总还原糖产量比商品纤维素酶提高55%和40%,葡萄糖产量提高33%和12%。研究结果还表明木聚糖酶和纤维素酶具有协同酶解木质纤维素的作用。     

以甜高粱渣为原料发酵生产乙醇

研究了以甜高粱渣为原料生产燃料乙醇：甜高粱渣经磷酸水解,水解液中和浓缩后接入管囊酵母（Pachysolen tannophilus）发酵生产乙醇,水解残渣加入纤维素酶和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）同步糖化发酵。通过正交实验研究了磷酸水解甜高粱渣的条件,最优条件为：磷酸浓度80g/L、反应温度120℃、反应时间80min、固液比1∶10,最大还原糖得率为0.3024g/g干物料。水解液管囊酵母发酵最大乙醇浓度为14.5g/L;水解残渣同步糖化发酵,当底物浓度为5%时最大乙醇浓度达5.4g/L。总乙醇产率为0.147g/gDM。     

产核苷磷酸化酶大肠杆菌的培养及2′-脱氧-5-氟尿苷的酶法合成

研究了产核苷磷酸化酶大肠杆菌的摇瓶培养和发酵罐培养特征以及乙酸盐和底物诱导对核苷磷酸化酶活力的影响。结果表明：摇瓶培养时，延长菌体培养时间，菌体部分自溶时酶的转化率最高；发酵培养基中加入１０ｇ／Ｌ乙酸钠可使底物转化率提高７．７％，０．００１ｇ／Ｌ的底物ｄＵ诱导可使酶活力提高１１．０％；流加底物ｄＵ对酶反应转化率无显著影响，表明该酶促反应为非２′－脱氧尿苷底物抑制型；反应过程存在扩散控制，酶反应的最佳摇床转速为１６０ｒ／ｍｉｎ。     

造纸污泥同步糖化发酵生产燃料乙醇

以卫生纸厂初级污泥作为生物质原料,采用同步糖化发酵法生产燃料乙醇,对其工艺条件进行了优化,并考察了3种非离子表面活性剂(Tween-20、Tween-60、Tween-80)对造纸污泥同步糖化发酵的促进效果.结果表明:合适的工艺条件为反应温度36℃、底物质量浓度100 g/L、酵母接种量6%(体积分数)、纤维素酶用量25 FPU/g;Tween-20能显著促进造纸污泥的同步糖化发酵,添加0.2%的Tween-20时,乙醇产率提高14%;上述工艺条件下反应48 h的乙醇质量浓度达19.5 g/L,是理论值的63.9%.对同步糖化发酵前后污泥及发酵液的主要化学成分进行分析,发现大量纤维素已糖化发酵成乙醇,仅少量半纤维素发生水解,水解产物木糖不能被酵母有效利用发酵成乙醇.扫描电镜分析显示造纸污泥经同步糖化发酵后,长条状的纤维大多被破坏,同时出现了大量椭球状的酵母细胞.     

酸性阳离子交换树脂催化降解木质纤维素制备可还原糖

 为研究木质纤维素中不同组分的降解规律,以自制强酸性阳离子交换树脂为催化剂,对秸秆、蒸汽爆破预处理秸秆和微晶纤维素(MCC)进行降解处理研究。考查了催化剂用量、反应温度、反应时间等对秸秆降解反应的影响,比较了纤维素和半纤维素降解效果。研究结果表明,在微波加热条件下,以离子液体[Amim]Cl 为溶剂时,当催化剂与木质纤维素质量比为1∶1、反应温度为140~160℃、反应时间为20~40 min 时,总还原糖收率最高可达92%且半纤维素较纤维素易于降解,在140℃反应30 min,木糖收率最高为47.3%,在160℃反应40 min,葡萄糖收率最高可达45.8%。比较木屑、蒸汽爆破预处理的木屑和微晶纤维素催化降解情况,结果表明,酸性阳离子交换树脂对它们均具有有效的催化效果,其中微晶纤维素降解效果最好。     

高梁秸杆酶解环境的研究

以高粱秸秆为底的,用纤维素酶进行降解反应。实验从底物预处理,温度,ｐＨ,酶及试剂用量几方面探求最佳的反应条件。     

汽相酸水解糠醛渣制取乙酰丙酸实验研究

为了提高生物质各组分的综合利用率,利用生物质经汽相酸水解生产糠醛的残渣制备乙酰丙酸,通过对4种反应条件下的糠醛残渣进行纤维素分析,汽相酸水解制糠醛过程中纤维素的转化率可低于10%,且水解过程糠醛收率高于70%,乙酰丙酸收率高于50%;此外提高酸浓度和压力虽然提高了半纤维素的转化率,但过度的加压和提高酸浓度反而不利于后续乙酰丙酸的制备.