木质素对纤维素酶水解抑制作用的研究进展与展望

木质纤维素原料作为新一代生物乙醇发酵的原料备受关注,但在实际生产制备过程中木质纤维素中木质素的存在对纤维素酶水解纤维素这一过程产生了抑制作用,限制了木质纤维素资源在生物乙醇发酵方面工业化规模的推广与应用。本文通过归纳近年来有关减少木质素对纤维素酶水解的抑制、提高酶水解效率的研究进展,明确提出了推动木质纤维生物质炼制实现工业化所需深入探索的策略和方向。     

植物基生物质原料的复合酶协同水解

木质纤维素类生物质复杂的理化组成和多级结构不均一性,是阻碍其经济高效水解产糖的关键.尽管辅助一些经济有效的预处理手段,但单一纤维素酶实现木质纤维素一糖转化依旧难以跨越酶解成本过高的障碍.综述了由纤维素酶和辅助酶(外源性水解酶)组成的复合酶在饲料工业、淀粉加工工业及其副产物附加值提取等方面的研究和应用情况,并对复合酶在木质纤维素-糖平台的未来发展进行了展望,为未来的纤维质生物炼制在提高酶解效率和降低酶解成本方面提供一种新思路.     

木质纤维素生产乙醇的大型试验

乙醇是以木质纤维素为原料,通过蒸气预处理、纤维素酶的牛产、酶水解、酒精发酵等工艺而制成的.该文主要阐述用木质纤维素生产乙醇的方法和工艺流程.     

木质素影响木质纤维原料酶解的作用机理及其研究进展

作为木质纤维素生物乙醇制备过程中必不可少的步骤,酶水解可对木质纤维素进行高效且经济的转化,也是实现工业化生产木质纤维素生物乙醇的关键步骤。木质素作为木质纤维素主要组分之一,其对酶促反应的作用,在影响木质纤维素酶水解转化的因素中极其重要。目前,木质素对木质纤维素的酶水解主要表现为抑制,体现在空间位阻、非生产性吸附（包括疏水作用、静电作用、氢键作用）以及生成的可溶性酚类化合物的影响3个方面。本文综述了近年来木质素在木质纤维素酶水解转化作用的研究,并对木质纤维素生物乙醇的发展和工业化生产前景做出了展望。     

表面活性剂对纤维素酶水解过程的影响

分别以湿氧化、稀酸常压水解和蒸汽爆破预处理麦草为底物,考察了不同表面活性剂及用量对纤维素酶解过程的影响.实验表明,添加表面活性剂对纤维素酶水解过程有明显影响;添加非离子型表面活性剂(PEG6000、吐温80)可以提高纤维素的可溶性、可发酵糖的转化水平,其中向湿氧化处理的麦草中加入PEG6000后转化水平提高得最大;而添加离子型表面活性剂对酶解起抑制作用.非离子型表面活性刑和纤维素水解底物的最佳比例大约是0.05 g/g DM.     

生物转化木质纤维素原料生产乳酸的研究进展

以木质纤维素生物原料转化生产乳酸对节约粮食、保护环境和促进乳酸产业的发展意义重大.对纤维素生产乳酸的几个技术环节:原料预处理、酶促水解、乳酸发酵的研究进展作了概要介绍和评述.并强调提高酶解效率和降低生产成本仍是现阶段研究的主要目标,指出各种新技术的集成与优化是加快其产业化进程的必由之路.     

浓香型白酒固态发酵工艺对稻壳抗降解屏障的影响

以浓香型白酒固态发酵工艺为研究对象,分析了稻壳经浓香型白酒固态发酵工艺处理前后的成分变化,并考察了浓香型白酒固态发酵工艺对稻壳高温水热预处理效果以及纤维素酶酶解效率的影响,结果显示经浓香型白酒固态发酵工艺处理后:(1)稻壳的纤维素含量和结晶度以及木质素和灰分含量发生显著改变;(2)稻壳半纤维素和酸不溶性木质素的高温水热抽提效率显著上升,并且半纤维素降解产物的聚合度明显降低;(3)再经高温水热预处理的稻壳纤维素酶酶解效率可提高2倍之多。结果表明,中国传统的白酒固态发酵过程是一个既可生产高附加值目的产物(白酒)又具有高效木质纤维素预处理能力的长期生物加工过程。     

纤维原料酶水解的研究进展

木质纤维原料酶水解是利用木质纤维原料生产燃料酒精的关键步骤之一。对纤维素酶及其水解木质纤维原料作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维原料酶水解的影响因素和木质纤维原料酶水解动力学作了全面综述．并对提高木质纤维原料酶水解效率和降低水解成本的途径进行了讨论。     

纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展

木质纤维素生物质是价廉易得、来源丰富的可再生资源和能源，被纤维素酶转化后可以生产乙醇部分替代石油，这不仅有利于环境保护和资源再利用，而且可减少温室气体的排放和缓解化石能源的危机。纤维素酶成本的降低以及纤维素转化效率的提高是纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的关键。本文综述了纤维素酶转化木质纤维素生物质生产乙醇的研究进展，主要包括纤维素酶的分类及其作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维素生物质的预处理、纤维素酶的转化和糖化发酵乙醇工艺。     

利用木质纤维素生产燃料酒精的研究进展

利用木质纤维素生产燃料酒精可改善能源保障，实现能源供应的可持续发展，同时拉动农业及其他相关行业的经济发展。木质纤维素中含有丰富的可发酵生成乙醇的纤维素和半纤维素，利用产纤维素酶的微生物或纤维素酶（Cx酶、C1酶、β0葡萄糖苷酶）将纤维素水解成可发酵性糖，再通过酵母发酵生成乙醇。常用菌株有热纤梭菌（Clostridium thermocellum)，能分解纤维素，但乙醇产率较低（50%)；热硫化氢梭菌（Clostridium thermohydrosulphaircum)，不能利用纤维素，但乙醇产率相当高，将两株菌混合发酵，产率可达70％。发酵方法有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法，同时糖化发酵法（Simultaneous saccharification and Fermentation)和非等温同时糖化发酵法（Nonisothermal simultaneous saccharification and Fermentation)以及固定化细胞发酵法等。（庞晓）     

海藻糖对纤维素酶的干燥保护作用

纤维素酶液中加入不同剂量的海藻糖作为干燥保护剂,喷雾干燥后纤维素酶活力的回收率由空白对照的63.7%提高到89.0%;硅藻土吸附酶液经50℃干燥后,空白对照的酶活力回收率为60.5%,海藻糖组的回收率为65.8%;90℃10min造粒后,纤维素酶活力的回收率由空白对照的62.4%提高到92.7%。造粒的纤维素酶置50℃保存240h后,空白对照的剩余酶活力为70.5%,而海藻糖组的酶活力仍保持在81.2%。结果表明,海藻糖在纤维素酶的干燥和保存过程中有较好的保护效果。     

产纤维素酶细菌的激光诱变及产酶条件的优化

以产纤维素酶枯草芽孢杆菌HAS-8为出发菌株,利用氦—氖激光进行诱变育种。通过透明圈筛选和酶活力测定,筛选得到1株细菌HAS-8D,其纤维素酶活力提高68.2%。遗传稳定性试验证明它具有良好的遗传稳定性。经过正交试验优化,最终得到菌株HAS-8D的最佳发酵条件为麸皮2.0%、玉米粉1.0%,培养时间24h,起始pH为7.0,发酵后活菌数达到1.1×109CFU/mL,酶活力为684.35 U/mL。     

纤维素酶-超声波辅助有机溶剂提取山葡萄渣中白藜芦醇的研究

为进一步提高山葡萄渣中白藜芦醇提取效率,研究了纤维素酶-超声波强化处理对山葡萄渣中白藜芦醇提取效果的影响。研究在单因素实验的基础上进行正交实验,分析纤维素酶酶解温度、超声波处理时间、料液比、提取时间对白藜芦醇含量的影响。结果表明:山葡萄渣中白藜芦醇提取的最佳提取工艺条件为:酶解温度55℃,超声处理时间5min,料液比1:30,提取时间4h。在此条件下测得白藜芦醇的含量为1.187mg·g-1。纤维素酶和超声波复合处理提取工艺能更有效地提高山葡萄渣中白藜芦醇含量,此工艺优于纤维素酶、超声波单一因素处理提取工艺。     

用纤维素酶处理改良陈米饭食味的研究

借鉴了前人关于大米在陈化过程中胚乳细胞发生一系列变化的研究,用纤维素酶降解陈米细胞壁以促使细胞内容物析出,发现是一种切实有效的提高陈米饭食味的方法。     

微生物混合发酵生产纤维素酶的研究进展

传统的利用单一菌种发酵生产纤维素酶的方法存在酶活力低,发酵时间长等缺陷。而使用多个菌种进行混合发酵的方法被证明可以有效降解纤维素,对微生物混合发酵进行了综述,并对产纤维素酶的微生物混合发酵的前景作了预测。     

纤维素酶的研究进展及在饮料生产中的应用

近年来果蔬型饮料日益火热,成为各研究机构研究开发的热点。然而现有的传统果蔬饮料生产技术却面临着营养物质损失、耗能、环境污染、食品安全等问题。解决这些问题的关键在于能够很好地对果蔬原料中的纤维素进行处理。针对这一问题,近年来国内外学者对纤维素酶处理果蔬原料中纤维素的研究逐渐增加。并且随着生物酶技术的发展,纤维素酶在饮料生产中的作用逐渐凸显。本文综述了纤维素酶的结构、纤维素分子酶解过程中的作用机制、产酶微生物来源以及在饮料加工中应用方面,有利于纤维素酶在饮料生产中的发展,并对纤维素酶在饮料生产加工中存在的问题的基础上对纤维素酶的应用前景和发展方向进行了展望,为纤维素酶在饮料生产中应用提供理论参考。     

Effect of Enzyme-assisted Refining on the Properties of Bleached Softwood Pulp

Enzymatic pretreatment of pulp is demonstrated to be potentially effective for decreasing the energy consumption in the refining process.Herein,a neutral cellulase was utilized for the pretreatment of bleached softwood pulp in order to improve the refining performance.Cellulase pretreatment effectively improved the drainability of the pulp and could thus reduce the energy consumption in the refining process.The beating degree of the pulp was significantly improved at 6000 PFI revolutions,at which a maximum increase of 70% could be obtained.The water retention value(WRV) of the pulp increased by 17% after treatment with cellulase at a dosage of 5 IU/g,and the fibers could be easily torn apart after enzymatic treatment.To achieve the same beating degree,the refining time could be shortened by 80% when the pulp was treated with cellulase.Using a low dosage of cellulase,the freeness of the pulp increased rapidly without deterioration of the mechanical properties.     

壳聚糖涂覆磁性纳米颗粒对纤维素酶的固定化

设计具有高稳定性、选择性的酶-载体复合物是固定化酶领域的研究重点。本研究以环氧氯丙烷作为表面活性剂,通过沉淀法制备磁性纳米颗粒并涂覆壳聚糖,用以固定化纤维素酶。通过SEM扫描电镜、VSM磁强计、FTIR红外光谱对 Fe₃O₄-壳聚糖磁性纳米颗粒进行表征,并研究其固定化纤维酶的表征及酶学性质。结果表明,制备的磁性纳米颗粒晶形完整,纤维素酶有效固定在Fe₃O₄-壳聚糖载体表面;固定化纤维素酶比游离纤维素酶具有更好的酸碱稳定性和热稳定性。固定化纤维素酶在pH 2~9范围内均有较好的活性,并且置于60和70 ℃条件下4 h后,仍然能保持将近50％的活性,经10次循环利用后,固定化纤维素酶仍然保持在52.6%的活性,说明Fe₃O₄-壳聚糖可作为固定纤维素酶的有效载体,为固定化酶的进一步应用提供了参考。     

Efficacy of cellulase and mannanase hydrolysates of konjac glucomannan to promote the growth of lactic acid bacteria

BACKGROUND: Glucomannan polysaccharides may be hydrolysed to lower molecular weight molecules using acids or enzymes, specifically mannanases or cellulases. Mannanases (β‐mannanases) hydrolyse β‐(1–4)‐linked mannose residues randomly in mannans whilst cellulases (β‐glucanase) hydrolyse β‐(1–4)‐linked glucose residues. The molecular weight of the hydrolysate is clearly dependent on the amount of hydrolysis. One use of such hydrolysates has been towards their capacity to function as prebiotics. The relative efficacy of cellulase and/or mannanase hydrolysates of konjac glucomannan to promote the growth of lactic acid bacteria (LAB) has been evaluated. RESULTS: The LAB growth profiles (expressed in colony forming units, as a function of time) in UHT milk containing konjac glucomannan hydrolysed with cellulase were significantly greater than those containing glucose (control) or konjac glucomannan mannanase hydrolysates. An equivalent mixture (1:1) of cellulase–mannanase hydrolysates added to the UHT milk also showed significant improvement on the LAB growth profiles (compared to the glucose or mannanase alone hydrolysates). Different LAB strains showed some variation in growth profiles on the hydrolysates although this was not significant as a function of carbon source. CONCLUSIONS: Glucomannan hydrolysates produced with either mannanase or cellulase enzymes were effective growth promoters (carbon sources) of LAB. However, cellulase hydrolysates were most effective. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

酶法提取杜仲叶活性成分的研究

通过酶种类的选择试验，确定了纤维素酶是提取杜仲叶活性成分的一种有效成分，并且通过正交试验和方差分析进一步确定了酶提取工艺的最佳参数。在与常规提取法比较以后认为：酶提取法是替代常规方法的一种有效方法。