纤维素在离子液体-水介质中酶解的研究

在20%1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体([Emim]Ac)和水的混合溶液中,用纤维素酶和纤维二糖酶协同降解纤维素生产葡萄糖和其它还原糖,检验了2种酶的酶活比对纤维素降解的影响以及离子液体对2种酶的酶活的影响.结果表明,在适当的酶活比(如0.19)下,纤维素酶和纤维二糖酶可以有效协同纤维素的酶解,并显著提高葡萄糖(35.2%,72 h)和还原糖的产率(86.5%,72 h).葡萄糖和还原糖的生产在72 h后仍然持续增加.纤维素酶和纤维二糖酶的活性在[Emim]Ac中都会受到不同程度的影响.纤维二糖酶的酶活在反应初始的3 h陡降66.5%,但是随后会显示出在低酶活水平上的稳定性.     

Major Transglycosylation Productsof β-Glucosidase and Their Induction Effects on Cellulase Biosynthesis

以纤维二糖特异诱导培养里氏木霉和黑曲霉菌丝,制备含有细胞外、细胞内和细胞质膜结合态β葡萄糖苷酶的无细胞抽提物,采用色谱持谱联用分析,比较研究他们对纤维二糖的转糖基作用,结果表明两菌株中都只有细胞质膜结合态β葡萄糖苷酶表现出显著的转糖基活性,可检测到的含有β糖苷键葡二糖类的主要转糖基产物是β龙胆二糖而不是槐糖．当在里氏木霉和黑曲霉菌丝的洗脱置换培养体系中加入β龙胆二糖时,可以诱导纤维素酶合成,但它比槐糖（迄今最有潜力的诱导物）的诱导效率低．这些结果支持假说认为是质膜结合态β葡萄糖苷酶从纤维素寡聚物形成转糖基作用产物,作为纤维素酶合成的诱导物     

β-葡萄糖苷酶体外分子改造研究进展

β-葡萄糖苷酶是纤维素酶的重要成分之一,负责纤维素的最终降解,在畜牧生产、食品行业、能源和医疗卫生等领域都有重要应用.天然来源的β-葡萄糖苷酶表达水平低、分离纯化困难,阻碍了β-葡萄糖苷酶的进一步应用.利用蛋白质工程技术对β-葡萄糖苷酶进行体外改造,提高其糖苷水解或者低聚糖苷合成活性,是β-葡萄糖苷酶研究及应用的趋势.就β-葡萄糖苷酶体外分子改造的研究进展及成果进行综述,比较不同分子改造策略的特点,总结β-葡萄糖苷酶分子改造过程中的一般规律,展望β-葡萄糖苷酶分子改造的研究及发展方向,为微生物来源的β-葡萄糖苷酶的体外分子改造研究提供参考.     

等电聚焦电泳制备绿色木霉纤维素酶

采用颗粒胶平板等电聚焦电泳技术从绿色木霉的纤维素酶粗酶液中分离纯化了１１个酶组分并测定了它们的分子量、等电点及其对数甲基纤维素、微晶纤维素、对硝苯基葡萄糖苷和纤维二糖等的酶活性。     

添加外源物对蒸汽爆破玉米秸秆酶水解性能的影响

研究了8种添加物辅助单、双酶水解蒸汽爆破玉米秸秆的效果和规律。结果表明,在8种外源物中,添加Tween-80对β-葡萄糖苷酶和纤维素酶水解的促进作用最佳,可显著提高酶水解得率和酶活的稳定性。在底物纤维素质量浓度为50 g/L、纤维素酶用量为15.0μmol/(min.g)、β-葡萄糖苷酶用量为30.0μmol/(min.g)的条件下,添加4.0 g/L Tween-80反应48 h,纤维素水解生成葡萄糖和总还原糖的酶解得率分别达到86.85%和93.45%,较空白对照分别提高了7.34%和9.59%,其中可发酵性葡萄糖占总还原糖的92.94%。进一步考察该酶解条件下的蛋白质和酶活回收率,结果表明:添加Tween-80后可溶性总蛋白质的回收率提高了56.83%,β-葡萄糖苷酶和纤维素酶酶活回收率分别提高了16.87%和40.04%。     

嗜热侧孢霉2441纤维素酶产酶条件优化及突变株选育

为了提高嗜热侧孢霉2441纤维素酶的产量,对产酶条件进行了优化,测定了酶的特性,对选育抗葡萄糖效应突变株和中温型突变株进行了探索.实验中酶活力测定以微晶纤维素、CMC-Na和水杨苷为底物,DNS法测定还原糖;产酶条件优化采用正交试验设计,以微晶纤维素酶活为指标;通过NTG诱变和UV诱变选育抗葡萄糖效应突变株和中温型突变株.结果表明:产酶条件优化后,嗜热侧孢霉2441的纤维素酶活极显著提高(P0.01);2441的微晶纤维素酶、CMC-Na酶和β-葡萄糖苷酶的最适作用温度分别为60℃、65℃、70℃,最适作用pH值均为5.5,温度高于70℃及碱性条件下,酶活力显著下降;选育的抗葡萄糖效应突变株N20-01,微晶纤维素酶活提高13.203%,CMC-Na酶活提高47.176%,β-葡萄糖苷酶活提高119.517%;选育的中温型突变株U40-03,在32℃培养时与2441在45℃培养时相比,微晶纤维素酶活提高11.411%,CMC-Na酶活提高29.484%,β-葡萄糖苷酶活提高54.759%.     

复合纤维素酶在酒精生产中的应用研究

在酒精生产中使用复合纤维素酶,将原料中的纤维素、半纤维素等降解为可发酵性糖,从而提高酒精产率,增加经济效益.复合纤维素酶包括纤维素酶、β-淀粉酶、磷酸糊精酶等多种酶系,使用量1‰.以瓜干粉为原料,采用5批试验进行小试;以玉米为原料,采用糖化罐加入法和发酵罐加入法进行中试,同时做空白对照试验,结果取16个罐平均值.结果表明:复合纤维素酶可提高出酒率1%左右,降低粮耗3%,缩短发酵时间10 h,中试以加入糖化罐为好,年产万吨酒精可增加经济效益愈80万元.     

纤维素酶制剂中葡聚糖纤锥二糖水解酶活力的测定

根据真菌纤维素酶系中β-葡聚糖纤维二糖水解酶,内切β-葡聚糖酶以及纤维二糖酶在棉纤维上吸附和脱吸附性质的不同,拟订了一种可选择性地测定β-葡聚糖纤维二糖水解酶活力的方法。β-葡聚糖纤维二糖水解酶强烈吸附于棉纤维上,而且不为1 mol/L,pH4.8的醋酸缓冲液所洗脱;只有部分内切β-葡聚糖酶为棉纤维所吸附,但在上述条件下可完全被洗脱。纤维二糖酶不被吸附。在此基础上,再借助β-葡聚糖纤维二糖酶与内切β-葡聚糖酶的协同作用,可在后者过量存在的条件下,定量测定β-葡聚糖纤维二糖水解酶活力。用两种商品纤维素酶制剂验证了本方法的可靠性。     

添加纤维二糖,淀粉水解液对纤维素酶制备的影响

里氏木霉（ＴｒｉｃｈｄｅｒｍａｒｅｓｅｉＲｕｔＣ３０）以经蒸汽爆破预处理的玉米秆为底物制备纤维素酶,产酶ｐＨ值维持在５．０左右,底物浓度为３．７５％（玉米秆,干基）时,产酶３天,滤纸酶活力和纤维二糖酶活力达１．７６ＩＵ／ｍＬ和０．３８ＩＵ／ｍＬ,纤维二糖酶活力高,酶水解得率达８０．２％;在试验培养基中添加纤维二糖对纤维素酶的合成具有抑制作用,培养基中添加纤维二糖浓度在０．２５～１．５０ｇ／Ｌ时,滤纸酶活力和纤维二糖酶活力同时下降３０％～４０％;淀粉水解液对纤维毒酶合成的影响是由葡萄糖的抑制和复合糖的诱导共同作用的结果,在用本研究培养基制备纤维酶过程中添加淀粉水解液,从经济角度来说是不适宜的。     

甾体皂苷的选择性酸水解研究

甾体皂苷的药物活性不仅与苷元有关,而且与糖链部分有更为密切的联系.为了研究糖链结构对甾体皂苷生物活性的影响,从龙葵(Solanum nigrum L.)和穿龙薯蓣(Dioscorea nipponica Makino)中提取了3种甾体皂苷类化合物澳洲茄边碱、澳洲茄碱和薯蓣皂苷,通过选择性酸水解,制备了一系列糖链结构不同的产物.研究结果表明,澳洲茄边碱水解得到4种产物,澳洲茄碱水解得到3种产物,β1-澳洲茄碱无法分离得到.用浓度为2%的H2SO4水解薯蓣皂苷,90℃反应75 min,主要得到γ-薯蓣皂苷水解产物,此条件下具有很好的选择性;而用5%的H2SO4水解,75℃反应75 min,则主要得到β-薯蓣皂苷水解产物.     

内切葡聚糖酶的纯化及其基本性质

纤维素酶是自然界碳素循环中的一种关键酶,它可以将纤维素性材料,转化为可直接利用的葡萄糖,并可通过其它酶和酶系统的作用转化为乙醇及蛋白质。纤维素酶是多酶体系,包含外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶(Cx)及β-葡萄糖苷酶。其中内切葡聚糖酶含有若干种同工酶,能将可溶性纤维素转化为还原寡糖,是纤维素酶系中的重要组分,为了深入研究Cx酶的性质,本文对其中一种Cx酶进行了分离纯化,并对其基本性质进行了研究。 1实验部分     

棉花秸秆纤维素酶水解的神经网络模拟优化及混合酶水解的协同作用

为了提高棉秆的还原糖产率,为新疆棉秆的糖化利用研究奠定一定的基础,本文选用酶解温度、纤维素酶用量、pH和水解时间为输入参数,还原糖产率为目标输出参数,在响应曲面设计实验的基础上,采用人工神经网络对H_2S_O4处理棉秆在纤维素酶中的水解过程进行模拟与优化,建立其神经网络模型(4-5-1),得到棉秆在纤维素酶中水解的最优条件为酶解温度45.32℃、纤维素酶用量434.23 FPU、pH 4.98和水解时间68.37 h,最优条件下还原糖产率最高,为72.93%;经过分析得知纤维素酶用量是影响棉秆酶解产糖的主要因素,当纤维素酶用量为150FPU,并向纤维素酶中添加125 IU木聚糖酶时,棉秆经混合酶酶解后的还原糖产率增大至92.42%,比纤维素酶酶解的还原糖产率提高了1.27倍。     

微生物发酵转化黄姜生成薯蓣皂苷元的工艺研究

筛选到一株能高效转化薯蓣皂苷生成薯蓣皂苷元的菌株,并进行液体发酵转化,HPLC检测发酵前后薯蓣皂苷及薯蓣皂苷元含量的变化,表明经菌株的转化作用后,黄姜中的薯蓣皂苷生成薯蓣皂苷元.本研究对发酵条件包括培养基成份,底物浓度,装量,接种量,转速进行优化,并找到充分利用黄姜的生态环保的预处理方法,建立了一种高效清洁的薯蓣皂苷元生产工艺.     

二次酸水解法从黄姜中提取薯蓣皂甙元的工艺

薯蓣皂甙元是合成甾体激素药物和甾体避孕药物的重要原料，是黄姜中的主要活性物质。采用正交实验的方法，探讨了经过二次酸水解法从黄姜中提取薯蓣皂甙元的工艺条件，结果表明该方法提取的薯蓣皂甙元产率达到了2．41％，比直接水解法（2．20％）提高了9．55％。另外，采用熔点、元素分析法、红外、核磁等一系列的手段对产品进行表征，结果表明该法是可行的，提取的薯蓣皂甙元的质量纯度达到了工业的要求。     

酶改善二次纤维结合性能的研究

以二次纤维为研究对象，分别用半纤维素酶和纤维素酶对其进行处理，以改善二次纤维的结合性能，寻找酶处理的最佳条件．并用扫描电镜(SEM)观察二次纤维处理前后表面形态的变化．研究结果表明，提高纸页强度主要靠改善二次纤维的结合性能．半纤维素酶处理时半纤维素与纤维表面的木聚糖反应，打开半纤维素之间氢键的联结，使纤维表面细纤维化并增加润胀，改善了其结合性能．纤维素酶处理时其C1酶破坏纤维素链的结晶结构，使纤维易于润胀，因此增强了二次纤维的结合性能．     

碱法-酶法处理玉米秸秆的制糖工艺研究

以天然玉米秸秆为原料研究碱法-酶法制糖工艺,考察了碱预处理条件对样品组分变化、酶解效率和总糖得率的影响。试验结果表明,碱预处理具有良好的木素脱除效果,但会伴随半纤维素的损失,为了获得高的总糖得率,必须适当降低预处理强度。试验范围内固液比1∶10,预处理条件为1.5 % NaOH,80 ℃下反应1 h时,总糖得率最高。固相中保留了近100 %纤维素和6958 %半纤维素,木素去除率为54.84 %。预处理样品在底物质量浓度30 g/L,酶用量为纤维素酶15 μmol/(min·g),纤维二糖酶30 μmol/(min·g),水解48 h,纤维素酶解得率从24.18 % 上升至71.29 %,半纤维素酶解得率达到78.85 %。整个工艺总糖得率为66.86 %,较未处理样品提高46.66 %。     

南日鲍β-葡萄糖苷酶分离纯化及表征

采用硫酸铵分段盐析、透析、DEAE-纤维素离子交换层析和葡聚糖Sephadex G-100凝胶层析,从南日鲍内脏中分离纯化得到一种β-葡萄糖苷酶.SDS-PAGE分析表明,所纯化的β-葡萄糖苷酶为单聚体,分子量约为90 kDa,N-端8个氨基酸残基序列为AGMLYPRV.β-葡萄糖苷酶的最适温度为50℃,最适pH值为5.0,Mn2+、Cu2+、Ba2+和Zn2+对酶活力有显著的促进作用,而Al3+对酶有明显的抑制作用,SDS则使酶变性失活;pNPG与β-葡萄糖苷酶之间的亲和程度最高,纤维二糖和京尼平苷次之,水杨苷最差.     

微生物发酵转化黄姜生成薯蓣皂苷元的研究

本实验筛选到一株能高效转化薯蓣皂苷生成薯蓣皂素的菌株,并进行液体发酵转化,HPLC检测发酵前后薯蓣皂苷及薯蓣皂苷元含量的变化,表明经菌株的转化作用后,黄姜中的薯蓣皂苷生成薯蓣皂苷元,对发酵条件包括培养基成份,底物浓度,装量,接种量,转速进行优化,并找到充分利用黄姜的生态环保的预处理方法,发展出一种高效清洁的薯蓣皂苷元生产工艺。     

瑞氏木霉纤维素酶研究进展

瑞氏木霉(Trichoderma reesei)产生的纤维素酶酶系全、能分泌到细胞外,是研究得最清楚的产纤维素酶的模式菌株,但是其产生的纤维素酶还不能满足工业化转化纤维素的需要。本文从纤维素酶种类与调控、提高纤维素酶活的方法、标记基因的选择等方面概述瑞氏木霉纤维素酶,分析瑞氏木霉纤维酶研究面临的问题及对策,指出提高β?葡萄糖苷酶的产量和酶活是未来研究工作的重点之一。     

利用里氏木霉生物转化制备黄姜薯蓣皂甙元的清洁新工艺

基于清洁生产和资源综合利用的理念, 提出一种从盾叶薯蓣根茎中提取薯蓣皂甙元的新工艺。该工艺由两部分组成, 第一部分利用淀粉酶和糖化酶分离黄姜根茎中的淀粉, 第二部分利用里氏木霉转化糖渣 中的皂苷制备薯蓣皂甙元。研究表明, 与直接酸水解相比, 新工艺可以提取约 98.7%薯蓣皂甙元, 并以还原糖 的形式回收98. 0% 淀粉, 降低生产废水中 99. 4%COD, 100% SO^2-₄ 和100% 酸。在酸水解废水中检测到24 种有机物, 其中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸-2-乙基己酯属于美国环保局优先控制污染物。而新工艺废水中仅检测到两种有机物(17β-羟基雄甾-5-烯-3-酮和邻苯二甲酸二异丁酯) 。本研究为皂素清洁生产提供了一种新方法。