生物乙醇生产及木质纤维素稀酸预处理的研究进展(英文)

作为一种汽油替代品,液体燃料因其可持续及环境友好的特点引起了人们的广泛兴趣.文中介绍了几种能够替代汽油的液体燃料:生物甲醇、生物乙醇和生物丁醇,指出生物乙醇最具潜力.对生产生物乙醇的原料进行了概述,指出由于政策性限制,使用淀粉或糖来生产乙醇受到制约,因此人们转向利用木质纤维原料来生产乙醇.在分析了各种木质纤维原料不同的预处理方法后,指出稀酸或稀酸与蒸汽爆破相结合的方法具有经济可行性,但稀酸预处理木质纤维易产生糠醛、羟甲基糠醛、木素小分子等发酵抑制物,因此在未来设计生物质转化液体燃料时要考虑减少这类物质的生成,降低其后续影响.     

低纤维素酶活木聚糖酶对麦草浆的辅助漂白作用

利用低纤维素酶活木聚糖酶对麦草浆进行预处理,研究木聚糖酶在氯、碱、次氯酸盐(CEH)三段漂白中对氯气用量的减少以及对漂白过程中纸浆木质纤维组分变化的影响。结果表明:经过木聚糖酶预处理,在保证纸浆漂后白度的同时,氯气用量可以减少50%;木聚糖酶预处理对纸浆中的木素有脱除作用,且能促进木素在碱抽提过程中的溶出,但木聚糖酶对戊聚糖和纤维素也有不同程度的降解作用;酶处理浆漂后的木素和半纤维素的含量略低于未经处理的对照浆,纤维素含量则略高于对照浆。     

玉米秸秆水解液的黑曲霉发酵生产高浓度柠檬酸

柠檬酸是在饮料、制药、化妆品等领域有广泛应用的重要有机酸。利用玉米秸秆等木质纤维素原料生产柠檬酸可以显著降低其生产成本。目前,木质纤维素柠檬酸发酵的技术指标偏低,不具备工业应用价值。本文以黑曲霉Aspergillus niger SIIM M288为发酵菌株,以干法稀酸预处理和生物脱毒后获得的玉米秸秆酶水解液为原料,在优化条件下柠檬酸发酵质量浓度达到97.45g/L,相对于葡萄糖的得率达到了87.27%,是迄今为止所有报道的最高指标,已经接近以淀粉为原料的柠檬酸发酵指标。这一结果为以木质纤维素为原料生产柠檬酸的技术产业化提供了重要的依据。     

木聚糖酶漂白机理的形态研究

用扫描电镜观察经木聚糖酶处理过的纸浆纤维样品,发现木聚糖酶可使纤维的表面和内部超微结构发生变化。结果表明,产自于黑曲霉的１＃木聚糖酶和产自于里氏木霉的２＃木聚糖酶由于含纤维素酶活较高,故经处理后的纤维结构遭受严重损伤,因此也降低了纤维强度;而产自于荧光假单孢菌的３＃木聚糖酶由于含纤维素酶活较低,故经预处理后可使纤维表面和横断面上产生比较均匀的孔洞和裂隙,既可增加后续漂剂的渗透性,又不影响纤维的强度,是马尾松ＫＰ浆进行生物预处理的较为理想的木聚糖酶。     

耐热木聚糖酶助漂针叶木硫酸盐浆的研究

探讨了嗜热真菌耐热木聚糖酶助漂针叶木硫酸盐浆的应用前景.着重研究了应用耐热木聚糖酶进行生物助漂的酶用量、酶处理的pH值以及漂白用氯量等影响因素.结果表明,在不影响纸浆的各项性能的情况下,经酶处理的纸浆白度相比对照增加1.06%~5.11%ISO.同时,酶处理纸浆漂白时可减少漂白用氯量.另外,在偏碱性条件下进行酶处理对纸浆漂白效果的影响较为显著.纸浆纤维的扫描电镜结果显示,酶未对纤维造成损伤,而是改善了纸浆纤维的可漂性.该耐热木聚糖酶非常适宜应用于酶助漂.     

显微技术在木质纤维素生物质预处理 研究中的应用进展

木质纤维素生物质细胞壁中主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)相互交织形成的网状结构是生物质转化过程中的天然抗降解屏障。有效的预处理能打破这种屏障,提高酶水解转化效率。显微技术包括显微镜技术和显微光谱技术,能够在多尺度下展现木质纤维素生物质在预处理中细胞壁微观结构变化和组分含量等信息。笔者介绍了原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微拉曼光谱等显微技术在木质纤维素生物质预处理过程研究中的应用。利用显微镜技术可直接观察预处理中细胞壁表面结构的变化,并分析其对酶水解可能产生的影响; 利用显微光谱技术可原位分析预处理对细胞壁组分化学结构与超微结构的影响; 多种显微技术组合弥补了单一手段的不足,可获得木质纤维原料生物构造、组分含量及分布等方面更为详细的信息。     

木质纤维原料制乙醇原料预处理技术

从预处理的必要性出发，论述了木质纤维原料的预处理技术，分析了主要预处理技术的特点和处理纤维质原料的效果，并对未来预处理技术的发展方向提出了建议，供从事木质纤维素制乙醇的研究人员参考。     

通过复合菌系获取胞外木聚糖酶策略及其特性研究

为了获得高效木质纤维素复合酶,从秸秆堆肥土壤中经过长期定向驯化,筛选到一组可快速分解秸秆且稳定的复合菌系.该复合系菌系对水稻秸秆具有很强的分解能力,并产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机物.分解能力测定和DEEG分析结果表明,复合菌系经长期定向驯化,分解功能和微生物组成稳定.该复合菌系在常温液体静止培养条件下高效分泌胞外木聚糖酶,木聚糖酶活最高可达13.2IU/mL.从复合菌系获取的胞外粗酶液对秸秆具有明显水解糖化能力,经48h水解,玉米秸秆芯和水稻秸秆分别减重21.1％和11.9％,还原糖含量分别为2.4g/L和1.3g/L.     

木聚糖酶的研究进展

木聚糖是半纤维素的一种重要组成成分,广泛存在于各种植物资源中;木聚糖酶是降解木聚糖为木寡糖和木糖的水解酶.产木聚糖酶微生物主要有细菌、放线菌,真菌等.木聚糖酶相对分子质量一般在8-145ku,具有双功能性和多样性.木聚糖酶的功能结构域主要有催化结构域和纤维素结合结构域,其酶活受金属离子、糖苷键等的影响.目前,已有上百种木聚糖酶基因被克隆表达.木聚糖酶的应用极其广泛,可用于造纸、饲料、食品、医药等行业.     

木质颗粒纤维在SMA中的分散性评价与影响因素

为了研究木质颗粒纤维在SMA沥青混合料的分散特性及其影响因素,根据木质纤维在沥青混合料中的作用机理提出有效纤维含量的概念.基于纤维有效含量与析漏损失的指数关系,提出一种木质颗粒纤维分散性的检测方法,并分析纤维制粒剂、木浆材质、干拌时间、湿拌时间及拌和温度对木质颗粒纤维分散性的影响.试验结果验证了所设计检测方法的可行性与有效性.结果表明:采用沥青制粒剂可大幅提升木质颗粒纤维的分散率;延长干拌时间是提升木质颗粒纤维分散率的最有效拌和工艺;采用原生木浆颗粒纤维不能显著提升纤维分散率,但可大幅降低SMA混合料的析漏损失;拌和温度与木质颗粒纤维分散率之间无显著相关性.采用方差分析得出各因素对分散性的影响大小顺序为:制粒剂、干拌时间、湿拌时间、木浆材质、拌和温度.     

米曲霉木聚糖酶高产菌株选育

以米曲霉C-2为出发菌株,紫外诱变后,利用透明圈初筛,再分别以农业废弃物1％蔗渣-1％麸皮复合物、2％蔗渣、2％碱提蔗渣半纤维素和2％纤维素溶剂分馏法(CSLF)提取的蔗渣半纤维素为碳源摇瓶复筛,得到一株高产木聚糖酶的米曲霉菌株A73.结果表明:米曲霉A73在上述碳源培养基中,产木聚糖酶酶活力比出发菌株分别提高了281...     

二硫键影响GH11木聚糖酶稳定性研究进展

低聚木糖具有改善肠道微生态的益生作用,在降血糖、降血压、防止便秘等方面表现出良好的保健效果。近年来,利用生物酶技术制备功能性低聚木糖的相关研究受到广泛关注。糖苷水解酶(glycoside hydrolase, GH)11家族木聚糖酶具有底物特异性强和催化效率高的特点,在低聚木糖生产应用中表现出显著优势；然而,大多数天然GH11木聚糖酶存在稳定性较差的问题,无法满足工业生产中高温、酸、碱等极端条件的要求。利用酶工程技术对天然木聚糖酶进行分子改造,以适应高温、酸、碱等生产条件,使底物特异性强、催化效率高的酶相对稳定地发挥作用,对于制备功能性低聚木糖的工业生产具有重要的实际意义。根据GH11木聚糖酶的分子结构及其特点,通过比较其分子内相互作用力对酶热稳定性的影响,发现二硫键在改善酶的稳定性方面具有十分显著的优势。基于对GH11木聚糖酶结构的分析,总结了引入二硫键的常规策略,比较了酶在不同区域引入不同数量二硫键对GH11木聚糖酶稳定性的改善效果,对引入二硫键后酶稳定性显著变化的几个区域进行定位,并指出多个二硫键对改善酶稳定性的作用方式,希望为提高酶稳定性的酶分子改造研究提供基础数据,为拓宽GH11木聚糖酶工业应用范围提供科学参考。     

黑曲霉C71分批发酵动力学模型的构建

以黑曲霉C71为出发菌株,分批发酵生产木聚糖酶,在发酵过程中每隔8h取样,测定菌体细胞浓度、总糖与还原糖含量和木聚糖酶活力,探讨了发酵过程中菌体生长、产物合成及基质消耗的特性.基于Logistic和Luedeking-Piret方程,建立了描述黑曲霉C71分批发酵过程的菌体生长动力学模型、产物合成动力学模型、基质消耗动力学模型.结果表明,模型计算值与实验数据拟合良好,基本反映了黑曲霉C71分批发酵过程的动力学特征.黑曲霉C71分批发酵过程中菌体生长与产物合成属于部分生长偶联型.     

木质纤维素水解制化学品的研究进展

 木质纤维素是地球上最为丰富的可再生资源,对其进行研究和利用可以有效缓解对化石能源的依赖。木质纤维素的结构较为复杂,因此木质纤维素水解技术是木质纤维素转化过程中的关键。本文介绍了木质纤维素水解产糖技术存在的问题,对比了木质纤维素水解产糖主要方法的优缺点,概述了国内外最近的利用木质纤维素水解方法制备多元醇类化学品、能源化学品、新平台化学品的研究进展。针对木质纤维素的水解难题及木质纤维素水解制化学品的发展方向提出了展望。     

硫酸盐木浆漂白前木聚糖酶预处理的研究

研究了木聚糖酶用于硫酸盐木浆 H2 O2 漂白前预处理的工艺条件 ,结果表明 ,预处理最佳工艺条件为 :酶用量为每克浆 2 0 IU ,时间 3h,浆浓为 6 %。在相同的 H2 O2 漂白条件下 ,经酶处理后的浆料白度可提高 2 %～ 3% SBD。     

大米草半纤维素选择性酶解研究

采用由东方肉座菌EU7-22表达的重组木聚糖酶HoXyn11A、黑曲霉BE-2表达的重组木聚糖酶AnXyn10C和商品木聚糖酶分别降解大米草半纤维素,探索其降解的最佳工艺条件,结果发现该3种木聚糖酶最适pH值为4.5～5.5,最佳反应温度为45～55 ℃,酶用量为200～300 IU·g^-1底物,反应时间为12～24 h.对比结果表明:通过黑曲霉BE-2表达的重组木聚糖AnXyn10C能够在24 h内基本将大米草半纤维素降解为低聚木糖,效率远高于商品酶和东方肉座菌EU7-22表达的重组木聚糖酶HoXyn11A.黑曲霉BE-2表达的重组木聚糖AnXyn10C是大米草半纤维素降解酶的良好来源.     

基于扩增子测序的瘤胃内含物中木聚糖酶基因多样性研究

采用高通量扩增子测序技术,对山羊瘤胃微生物宏基因组第10家族(GH10)和第11家族(GH11)木聚糖酶基因多样性进行分析.经序列拼接、过滤和可操作分类单元聚类(<95%),获得348个GH10木聚糖酶基因. GH10木聚糖酶基因片段与GenBank数据库中已知蛋白序列的一致性为46%～97%,其中一半以上的序列与已知木聚糖酶的一致性低于80%.序列注释结果表明,GH10木聚糖酶基因分布于5个门,其中拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势门.经序列处理分析,获得143个GH11木聚糖酶基因,与GenBank中已知蛋白序列的一致性为51%～100%. GH11木聚糖酶基因分布于6个门,其中子囊菌门(Ascomycota)和放线菌门(Actinobacteria)为优势门.基于片段序列和染色体步移技术,获得两个新的全长木聚糖酶基因,由其编码的蛋白具有特殊的结构域组成.本研究表明,山羊瘤胃环境中GH10木聚糖酶基因的多样性远高于GH11,且两者的分布存在较大差异.此外,该环境中还存在大量的新木聚糖酶基因,可为后续木聚糖酶基因资源的发掘和应用奠定基...     

Characterization,gene cloning and expression of new xylanase XYNB with high specific activity

Extracellular xylanase XYNB from Streptomyces olivaeeoviridis A1 has been purified and characterized.The optimal pH value and temperature of XYNB for its activity are 5.2 and 60℃, respectively. The specific activity of XYNB is as high as 2869.78 U/mg. Metal cations, EDTA and SDS have no effects on enzyme activity of XYNB. The gene xynB coding mature protein of XYNB has been cloned by PCR. The forward oligonucleotide primer used in the PCR reaction was synthesized based on the N-terminal amino acid sequence of XYNB mature protein, and the reverse oligonucleotide primers are random oligonucleotide. The cloned gene xynB is 576 bp long and its G C content is 64.3%. The xynB encodes 191 amino acid residues, and the putative molecular weight of XYNB is 20.839 kD. The xynB has been expressed in E. coli, and the expressed xylanase has normal bioactivity.     

木聚糖的提取分离和应用研究进展

木聚糖是自然界中除纤维素外含量最丰富的一种聚糖，而木质纤维素中半纤维素、纤维素和木质素3大组分构成的复杂结构是获得木聚糖的主要障碍。本文结合最新研究成果着重阐述从木质纤维素中制备木聚糖的主要方法及分离纯化策略，介绍木聚糖在食品、医药、材料等领域的应用，并对木聚糖未来的研究发展方向进行展望。     

改良木聚糖酶辅助漂白芦苇浆的工艺研究

采用分子改良后的木聚糖酶对芦苇浆进行生物预处理,考察了改良木聚糖酶辅助漂白的效果。结果表明,酶预处理可以降低CEH三段漂白中氯化C段的氯气用量60%。改良木聚糖酶预处理辅助漂白芦苇纸浆最佳条件为:pH为7.0,温度60℃,浆浓(质量分数)5%,酶用量12μmol/(min.g),预处理时间60 min。在此条件下C段氯用量降至对照的40%时,酶处理漂后样品白度可达到84.0%(ISO),高出对照样的白度3.7%(ISO)。改良木聚糖酶预处理还能够改善纸浆漂后样的物理性能。