纤维素酶分子的纤维素吸附区的研究进展

纤维素是生物界中最重要的碳源物质，其生物降解对维持地球上的碳素循环至关重要。其降解涉及到一系列的纤维素酶，是一个多酶协同的过程。近年来相继发现纤维素酶大都含有催化区和可与纤维素结合且氨基酸序列较为保守的功能区，即纤维素吸附区（cellulosebindingdomain,CBD）。通过序列之间的比较，用小角度X射线衍射、核磁共振及流水基簇分析等方法，在CBD的结构、功能及与纤维素的吸附机制等方面有了较深人的了解。本文为近十年来此领域研究进展的简述。     

可再生纤维素资源酶法降解的研究进展

对纤维素原料的预处理技术,纤维素酶生产以及纤维素的酶解工程等方面的研究现状与最新进展进行了综述,作者在文献调研及近年来科研工作积累的基础上,对可再生纤维素资源酶法降解研究以及今后的发展趋势和努力方向提出了自己的观点。     

可再生纤维素资源酶法降解的研究进展

对纤维素原料的预处理技术、纤维素酶生产以及纤维素的酶解工程等方面的研究现状与最新进展进行了综述。作者在文献调研及近年来科研工作积累的基础上,对可再生纤维素资源酶法降解研究以及今后的发展趋势和努力方向提出了自己的观点。     

醋酸纤维素的降解性研究进展

介绍了醋酸纤维素的生物降解、水解、光解的降解机理与研究现状,并对影响醋酸纤维素降解速率的因素进行了探究。从现有研究中可知,影响醋酸纤维素降解速率的主要因素为醋酸纤维素自身的分子结构（如取代度、取代度分布及结晶性等）,物理改性、化学改性及增塑改性会通过改变醋酸纤维素的分子结构,进而影响醋酸纤维素的降解性能。最后,总结了醋酸纤维的应用领域,并做出了展望。     

甘蔗渣纤维素的微生物和酶降解研究进展

鉴于能源危急和环境污染等问题,对蔗渣的开发利用势在可行.本文介绍甘蔗渣利用现状、纤维素结构;阐述微生物和酶的降解甘蔗渣纤维索的原理,列举几种常见的用于甘蔗渣纤维素降解的菌和酶:并对今后甘蔗渣降解和利用提出一些建议.     

纤维素酶水解农田纤维素废弃物生产还原糖的研究

以不同农田纤维素废弃物为原料,利用纤维素酶水解生产还原糖。考察了反应时间、底物浓度、酶用量、反应温度及反应pH值等因素对纤维素酶水解农田废弃物生产还原糖的影响,确立了各自的最适反应条件。     

纤维素合成的研究进展

半个多世纪以来,人工合成纤维素,始终未获成功。最近利用了能把纤维素分解成葡萄糖的纤维素水解酶Cellulase,作为人工合成纤维素催化聚合反应的催化剂。得到了分子量为6300,聚合度为22的纤维素,为寡糖链的合成开辟了一个新方法。介绍了生物纤维素及用纤维素酶合成的人工合成纤维素的研究进展。     

纤维素降解辅助蛋白及其作用机理研究进展

化石燃料的日渐枯竭及环境污染的日益严重使得生物质原料的资源化、能源化利用受到广泛关注。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质,其通过生物转化可获得多种燃料和化学品,而纤维素难以有效糖化是木质纤维素生物转化的主要瓶颈。本文介绍了某些纤维素非降解性辅助蛋白提高纤维素酶解效率的相关研究进展,重点分析了近些年发现并研究较多的裂解性多糖单加氧酶（AA9和CBM33）、纤维二糖脱氢酶（CDH）、扩展蛋白（expansin）、膨胀素（SWOI）等几种纤维素辅助蛋白及其协助纤维素降解的机理,总结出这些辅助蛋白主要是通过促进木质素或半纤维素降解以及破坏纤维素的氢键网络和结构来协同纤维素酶催化纤维素的糖化降解。通过以上概括和评述,认为这些辅助蛋白虽然一定程度上可以促进纤维素的酶解,但其研究和应用还仅限于实验室基础研究,如何将其有效并廉价应用于木质纤维素生物转化的工业过程还面临着巨大挑战。指出相关研究工作的重点还需要从廉价而有效的蛋白筛选与构建、协同作用机理解析、过程优化与强化等方面深入开展。     

醋酸纤维素的降解及其影响因素研究进展

醋酸纤维素(CA)降解方式包括光降解、水解、生物降解及各降解方式的协同,本体降解是主要降解方式,而不是本体腐蚀。光降解对过滤嘴用途特别重要,增加光敏剂或光催化剂,可加速光降解,该方法可拓展应用到污水处理领域。水解与生物降解的第一步为脱乙酰基过程,当取代度(DS)达到一定范围后,开始纤维素断链,生物降解开始,最后形成对环境无害的CO_2、H_2O和甲烷。降解速度受测试方法的影响特别大,需要采用标准化方法,否则可能得出错误结论。但总的来说CA降解速度太慢,如何加速可从CA的DS大小及其分布均匀性、增塑剂选择等来考虑。添加酸性或碱性物质,均能加速水解。与其他天然高分子、生物降解高分子共混和化学改性,可加快生物降解速度,并可将CA使用范围拓宽到药物缓释、组织工程以及污水处理等领域。降解与稳定是一对矛盾,对于耐用消费品,就应反其道而行之,防止出现降解的因素,以保证加工与使用过程中不出现降解与变色。     

咪唑类离子液体在纤维素酶降解纤维素体系中的作用

以1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([Emim]DEP)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸([Emim]Ac)为研究对象, 考察两种离子液体(IL)对酶法降解纤维素过程的影响。采用超声辅助离子液体溶解纤维素, [Emim]DEP和[Emim]Ac分别使纤维素的结晶度降为53.6%和62.3%。在纤维素酶降解再生纤维素的过程中, 当IL的加入量小于2.0%时, 对酶解过程起促进作用, 其中加入量为0.5%时, 促进作用最强, 酶解率分别提高了11.4%和17.5%。在最优条件下(加入0.5%IL), 测量纤维素酶系中各个酶的酶活, 结果表明离子液体对β-葡萄糖苷酶起到了明显的促进作用, 分别使该酶酶活提高了120%和87%。离子液体降低了纤维二糖对葡聚糖外切酶的抑制作用, 提高了酶解效率。     

激活剂促进微生物降解偶氮、蒽醌和三苯甲烷类染料研究进展

目前利用生物法处理印染废水应用非常广泛。激活剂作为能提高生物酶活性、促进酶促反应、提高生物降解效率的有效物质,在提高含染料废水生物处理效率的研究中具有重要意义。本文综合介绍了多种不同种类的激活剂,以及它们分别对菌株、菌群脱色偶氮、蒽醌、三苯甲烷等三大类不同结构染料的激活促进作用。综合分析近年来国内外研究成果,了解到目前生物处理染料常用的激活剂主要为金属离子、氧化还原介体等。综合来看,虽然目前激活剂促进微生物降解染料研究方面已有一些成果,但还存在使用单一菌种和单一激活剂无法有效处理复合染料污染废水,无法有效缩短处理时间等问题。提出针对不同结构染料及复合污染染料开发高效混合菌群及其最适合的激活剂种类、组合等是今后的研究方向。研究成果将为激活剂在实际含染料废水生物处理过程中更好地应用提供理论基础。     

菌团HBB降解竹纤维素纤维及微生物群落功能分析

采用短短芽孢杆菌(BB)、竹浆携带微生物区系(HM)、BB+HM(HBB)3种微生物策略降解竹纤维素纤维(BCF)。通过摇瓶发酵实验探究不同微生物策略的产酶和降解功能。借助黏度法、XRD、FTIR和16S r RNA测序技术分析最佳处理组底物结构和细菌群落组成。结果表明:在降解BCF的过程中,HBB表现出最高的主要降解期羧甲基纤维素钠酶活性、漆酶活性和丰富的木聚糖酶活性;也观察到BCF纤维尺寸迅速减小、碳水化合物和木质素连接键(LCC)破坏及去除,结晶区缺陷等结构特征的改变;发酵结束时,HBB降解体系的干物质损失达到77.67%。HBB细菌微生物涵盖了18门,26纲,55目,85科,143属,在属水平上,主要降解期和降解后期菌属物种差异较大。德沃斯氏菌属、苍白杆菌属、Taibaiella、短波单孢菌属在主要降解期更加丰富,而假黄单孢菌属、科恩氏菌属、未分类黄杆菌目在降解后期更高。PCo A分析和Anosim分析也表明,降解过程不同时期样本细菌群落结构具有显著性差异。HBB能加速BCF的降解,其中短芽孢杆菌属、Devosia、Ochrobactrum、Taibaiella、Pseudoxanthomona、固氮螺菌属、纤维单孢菌属是BCF高效降解的优势菌属。     

Alkaline treatment of diacetate fibers and subsequent cellulase degradation

The work investigated the degradation behavior of cellulose acetate (CA) fibers in NaOH solutions in heterogeneous conditions and the effect of alkaline treatment on cellulase degradation of CA fibers. Weight analysis and IR spectra showed that the weight loss of CA fibers immersed in NaOH solution chiefly depended on acetylation. Alkaline treatment promoted the degradation of CA fibers in cellulase solution by reason of deacetylation, especially when the degree of substitution (DS) of CA fibers reached 0.8, cellulase degradation increased most markedly. SEM revealed a smooth surface except some thin holes in the CA fibers after immersion in NaOH solution with a lower concentration because of the formation of alkaline cellulose, and only in a higher concentration such as 5.0N, it could be observed that microfibers perpendicular to fiber axis distributed over the surfaces of the fibers. ¹NMR spectra suggested that only in a lower NaOH concentration (≤0.25N), deacetylation reaction was affected by the reactivities of ester groups at position 2, 3, and 6 in anhydroglucose unit, but did not follow the theoretical trend in the three positions. Moreover, the DS for polymer molecules in CA fibers were dispersive after alkaline treatment in heterogeneous condition and the DS of the product increased during sequent cellulase degradation. This was also demonstrated by the result of IR analysis and X‐ray diffraction. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

纤维素酶水解纤维素类废弃物的研究

研究了纤维素酶水解纤维废弃物的适宜条件。研究结果表明,在底物浓度80 g/L,pH 4.8,酶解温度50℃,酶用量100 IU/g(对底物),酶解时间60 h条件下,处理纤维废弃物,可以得到较高的还原糖浓度,酶解液还原糖浓度可达到16.44 mg/mL,酶解液及残渣可分别进一步加以利用。     

Thermal degradation of cellulose and cellulose esters

Cellulose, cellulose diacetate (CDA), cellulose triacetate (CTA), cellulose nitrate (CN), and cellulose phosphate (CP) were subjected to dynamic thermogravimetry in nitrogen and air. The thermostability of the cellulose and its esters was estimated, taking into account the values of initial thermal degradation temperature T_d, the temperature at the maximum degradation rate T_dm, and char yield at 400°C. The results show that these polymers may be arranged in the following order of increasing thermostability: CN < CP < regenerated cellulose < filter cotton < CDA < CTA. The activation energy (E), order (n), and frequency factor (Z) of their degradation reactions were obtained following the Friedman, Chang, Coats–Redfern, Freeman–Carroll, and Kissinger methods. The dependence of T_d, T_dm, E, n, Ln Z, and char yield at 400°C on molecular weight and test atmosphere is also discussed. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 68:293–304, 1998     

纤维素化学研究进展

为了研究当前纤维素化学发展现状,综述了纤维素超分子结构及其成因,介绍了纤维素自组装的结构模型,讨论了纤维素的多种原材料（细菌纤维素、人工化学合成纤维素、棉花、木材、禾草植物、韧皮纤维以及农业废弃物）,着重介绍了细菌纤维素的制备与商业用途以及人工化学合成纤维素,综述了目前纤维素化学研究的热门课题：选择性取代、新纤维素溶剂、纤维素的预处理、纤维素衍生物以及纤维素功能材料的发展现状、再生纤维的研究发展现状、纳米纤维素的制备与表面化学改性.选择适宜的原材料,对天然纤维素进行可控物理、化学结构设计,从而可以制备特殊功能的精细化工产品.纤维素化学是21世纪可持续发展的化学工程研究的重要课题之一.     

Gaseous fuel production from fungal lignocellulose degradation

Anaerobic biodegradation of lignocellulose from elephant grass by cellulolytic fungi was carried out at optimum operational conditions: reactor volume of 50 cm³, slurry concentration of 2:5 w/v lignocellulose (g): water (cm³), and degradation temperature of 33 °C. Four cellulolytic fungi and a bacterium, which were harnessed from the air, were isolated in pure form and identified. Two species, Curvularia and Penicillium, were responsible for the biodegradation of lignocellulosic material, to yield biogas. The other two, Fusarium species and Aspergillus niger, including the bacterium, gave no gaseous products. Three gaseous products, namely methane, propane and carbon dioxide, were identified and measured. The rates of formation of these products were found to be first order with respect to the concentration of lignocellulose and the concentration of the microorganism, respectively. The distribution of the gaseous products suggests that the mechanism involves reductive decomposition of the cellulose monomeric unit, by the microorganism, to the gaseous products formed. Major heavier hydrocarbons produced in the degradation were also identified as mainly saturated polycyclic hydrocarbons, probably formed from the reductive degradation of the polyaromatic portions of the lignocellulose.