半纤维素酶添加对碱处理甘蔗渣结构及酶解的影响

半纤维素作为木质纤维素的重要组分之一,通过氢键与纤维素的微纤丝结合,严重阻碍了纤维素表面与纤维素酶的接触,降低了酶解的效率。该试验以碱处理甘蔗渣作为底物,通过添加不同量的半纤维素酶去除不同比例的半纤维素。通过成分分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段分析添加半纤维素酶前后残渣的结构和酶解特性变化,发现随着半纤维素酶添加量的增大,残渣中木质素所占的比例逐渐增大,结晶指数逐渐增大,电镜表面沟壑逐渐加深,纤维束之间结构变得疏松。以半纤维素酶处理过的甘蔗渣作为底物,按照5FPU/g底物加入纤维素酶水解72h,与不添加半纤维素酶对照组相比,添加1600U/g半纤维素酶处理的试验组木聚糖的转化率提高了74.24%,葡聚糖转化率提高了35.30%。通过半纤维素酶添加可以有效促进纤维素酶解过程的进行,节约反应时间提高酶解转化率。     

表面活性剂耦合离子液体对稻秆酶解糖化的影响

酶解糖化是木质纤维素材料制备生物质乙醇的关键环节,因此提高稻秆等木质纤维素材料的酶解糖化效率具有重要意义。以稻秆为原料,采用表面活性剂耦合离子液体为预处理方法,考察预处理温度、时间、表面活性剂的添加比例对稻秆酶解的影响。结果表明,预处理温度为110℃、时间为60 min、表面活性剂添加比例为1%,稻秆的酶解效果最佳,与单独离子液体处理的稻秆相比,纤维转化率可提高8%～15%。同时分别通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM等对预处理前后的稻秆结构进行表征,证实预处理后酶解效率提高的合理性。     

表面活性剂耦合离子液体对稻秆酶解糖化的影响

酶解糖化是木质纤维素材料制备生物质乙醇的关键环节,因此提高稻秆等木质纤维素材料的酶解糖化效率具有重要意义。以稻秆为原料,采用表面活性剂耦合离子液体为预处理方法,考察预处理温度、时间、表面活性剂的添加比例对稻秆酶解的影响。结果表明,预处理温度为110℃、时间为60 min、表面活性剂添加比例为1%,稻秆的酶解效果最佳,与单独离子液体处理的稻秆相比,纤维转化率可提高8%~15%。同时分别通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM等对预处理前后的稻秆结构进行表征,证实预处理后酶解效率提高的合理性。     

中性纤维素酶糖化中性汽爆玉米秸秆工艺优化

提出一种在非缓冲系统中水解中性汽爆秸秆的工艺。首先选取具有较好协同降解木质纤维素能力的特异腐质霉(Humicola insolens)所产中性纤维素酶进行工艺优化,确定其水解工艺可以在非缓冲体系中进行。在此基础上,通过添加β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、漆酶和表面活性剂与中性纤维素酶制剂中进行复配后在非缓冲体系中(自然pH值)水解中性汽爆秸秆,并用分批加酶水解提高了复合酶的酶解效率。结果表明,每克中性汽爆秸秆底物中加入10 FPU中性纤维素酶,75 IU β-葡萄糖苷酶,3 000 IU木聚糖酶和体积分数为0.5 % Triton-100,以100 g/L底物浓度水解120 h后,综合水解率为48.4 %。每克底物中复合酶以15+5 FPU,分批加酶水解120 h后综合水解率、纤维素水解率和半纤维素水解率分别为56.0 %、64.9 %和42.5 %。这有助于拓宽木质纤维素糖化工艺研究的思路,为木质纤维素材料高效糖化及后续乙醇发酵提供参考。     

1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的影响

以纯纤维素为底物,考察了阳离子表面活性剂1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的优化条件及其对体系酶活和酶动力学的影响。结果表明:当酶量为10 FPU/g,底物质量分数为1.25%,1-十六烷基吡啶氯盐质量浓度为5 g/L,反应时间为12 h时,纤维素平均转化率为59.91%,比不添加表面活性剂的空白样转化率提高了20.79%。1-十六烷基吡啶氯盐的加入,提高了酶解反应的最大反应速率和米氏常数,其中,最大反应速率提高了58.22%,米氏常数提高了101.42%。相对酶活提高率随时间呈现先升高后降低的规律,在24 h时,相对酶活提高率最高值达53.18%。     

酸碱复合处理和酶浓度对药渣纤维素水解效率的影响

为了研究酸碱复合处理对药渣木质纤维素水解效率的作用效果,探究药渣纤维素转化酶解转化乙醇的可行性,以水提药渣为原料,用NaOH-PAA进行预处理,在不同反应体系下用纤维素酶进行水解。实验结果表明,预处理后药渣酶解的葡萄糖浓度比预处理前提高3～4倍;在酶总量不变的情况下,增加底物数量和酶浓度能显著提高反应体系中的葡萄糖浓度。83～116 mg/mL的底物浓度和5.8 U/mL的酶浓度可使反应体系中的葡萄糖浓度达到12 mg/mL以上。在83 mg/mL的底物浓度和5.8 U/mL的酶浓度下,对预处理后的丹参药渣、甘草药渣及混合药渣进行纤维素酶解,60 h时,其糖产率分别为29.07 g/kg、49.31 g/kg、52.83 g/kg。结论:预处理能显著提高纤维素的酶解效率,药渣的葡萄糖产率主要取决于其纤维素含量,与药渣类型没有密切关系。     

碱性过氧化氢预处理对稻草秸秆酶解的影响

木质纤维素生物转化的关键是预处理和酶解,为了提高木质纤维素的生物转化效率,在温和条件下对稻草秸秆进行弱碱性过氧化氢处理。研究了稻草秸秆处理固液比、过氧化氢和纤维素酶添加量对酶解糖化的影响,结果表明:稻草秸秆固液比为800 g/L,过氧化氢添加量为0.125 g/g,酶解时纤维素酶浓度25 FPU/g底物为较好,红外分析表明稻草秸秆处理后,秸秆纤维素的结晶度和木质素含量都有所下降,促进了生物转化后续过程中的酶解糖化。     

竹浆分批加酶工艺对长时间纤维素酶解性能的影响

优化纤维素酶水解工艺对于纤维素的高效利用具有重要意义。实验在保证纤维素酶相同的添加量时,采用多种方式分批添加纤维素酶水解竹浆,在长时间(7 d)的酶解过程中测定每天还原性糖产量,最后对长时间酶解过程中的影响因素进行了探究。实验结果表明:采用(0.35 mL+0.15 mL+0.1mL)添加工艺提高了酶解效率,酶解7d后糖产量提高了4.36%;纤维素酶随着培育时间的进行活性不断减小,培育1 d后的酶活性仅为原酶活性的53.87%;酶解糖产量随葡萄糖浓度的增加而降低,当葡萄糖浓度为30 mg/mL时,糖产量较无葡萄糖实验组降低了30.7%。酶解过程中酶活的丧失以及底物的抑制可能是影响纤维素酶长时间水解过程中的重要因素。     

表面活性剂对麦草同步糖化发酵转化乙醇的影响

研究了5种非离子型表面活性剂(BSA, Tween-20, Tween-80, PEG-4000, PEG-6000)促进麦草同步糖化发酵的效果. 结果表明,5种表面活性剂均能促进麦草同步糖化发酵,以Tween-20效果最为显著. 反应体系中添加Tween-20可降低酶用量而保持乙醇浓度基本相同. 在pH 5.0、温度37℃、底物浓度50 g/L及Celluclast 1.5 l用量25 FPU/g、Novozym 188用量15 IU/g的反应体系中,添加0.03 g/g Tween-20,反应72 h,乙醇浓度达到18.7 g/L,比未添加表面活性剂的体系提高了14.0%,反应时间缩短了12 h.     

1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的影响

研究了阳离子表面活性剂1-十六烷基吡啶氯盐对纯纤维素酶解糖化的优化条件及对体系酶活和酶动力学的影响。结果表明：1-十六烷基吡啶氯盐提高纯纤维素酶解的最佳条件为酶量10FPU/g,底物质量分数 1.25%,表面活性剂质量浓度5g/L,反应时间12 h。纤维素平均转化率为59.91%,比无添加表面活性剂的酶解纤维素转化率39.12%提高了20.79%。1-十六烷基吡啶氯盐的加入,提高了酶解反应的最大反应速度和米氏常数,最大反应速度提高了58.22%,米氏常数提高了1.01倍。相对酶活提高率随时间呈现先升高后降低的规律,相对酶活提高率最高值出现在24h处,且相对酶活提高最高达53.18%。     

Tween80对稻草水解及同步糖化与发酵产乳酸的影响

在生物转化纤维原料产乳酸的过程中,酶解纤维原料产还原糖是限速步骤。为了获得较高的产物产率,需较高的酶用量,这使大规模酶解废弃纤维原料的成本很高。对吐温80在酶解稻草纤维素产糖,以及耐高温乳酸菌同步糖化发酵稻草产乳酸过程中的作用进行了考察。初步结果表明,吐温80加入可使保持同等程度的水解率所需的酶用量降低,添加0.2 g/g底物的吐温80到酶用量10 FPU/g体系,水解120 h的糖产率为292.2 mg/g,比不加表面活性剂体系的糖产率增加了11%;添加0.7 g/L的吐温80进行同步糖化与发酵72 h,能使乳酸产量提高24.2%。     

Effect of Additives on Polysaccharide Retention in Green Liquor Pretreatment of Loblolly Pine for Enzymatic Hydrolysis

Abstract

In order to improve polysaccharide retention during pretreatment and increase enzymatic hydrolysis efficiency, green liquor (GL) pretreatment was performed at: (1) higher GL sulfidity; (2) higher sulfidity with the addition of sodium polysulfide; (3) higher sulfidity with the addition of sodium borohydride; or (4) higher sulfudity with the addition of sodium tetraborate. The results indicate that green liquor pretreatment with the higher sulfidity, with the addition of polysulfide and with the addition of sodium borohydride, is effective in increasing enzymatic conversion of the pretreated pulps. The addition of sodium tetraborate, on the other hand, is not effective. These measures can be combined with oxygen delignification and/or mechanical refining to further improve the enzymatic hydrolysis efficiency. Up to 80% of the polysaccharides in softwood can be converted to fermentable sugars, but only with the addition of 40 FPU enzyme dose.     

两种木质素对纤维素酶水解的影响机制

为探究木质素对纤维素酶水解效率的影响,将苦竹中提取的乙醇木质素（EOL-B）和磨木木质素（MWL-B）作为模型物添加到微晶纤维素中进行酶吸附和水解。结果表明：添加8 g/L MWL-B使得反应72 h的葡萄糖得率从51.34%降低到46.06%;添加8 g/L EOL-B使得反应72 h葡萄糖得率从51.34%增加到61.06%。与MWL-B相比,EOL-B与纤维素酶蛋白之间亲和力和结合力较低,故纤维素酶在EOL-B上的非特异吸附更少。FT-IR和¹³C NMR分析表明：经乙醇处理后,木质素分子中C-C凝缩单元减少,β-O-4'键断裂,导致木质素分子的亲水性增加,阻断了与纤维素酶蛋白疏水性氨基酸的结合,对纤维素酶蛋白吸附量减少,从而使得纤维底物周围的酶蛋白浓度增加,水解率提高。     

玉米秸秆半纤维素制备木糖醇的研究

首先采用无污染的碱性过氧化氢法研究了半纤维素的分离与提取,然后对提取的半纤维素分别进行化学水解和酶水解比较,最后研究了水解液发酵制备木糖醇。结果表明,半纤维素分离提取的优化参数为:2%过氧化氢,2%氢氧化钠,加热时间4 h,反应温度75℃。使用CF3COOH水解半纤维素所得木糖含量为67%~73%,水解率为76%~84%,稀盐酸预处理半纤维素再化学水解所得木糖含量高达88%,水解率上升至大约90%。半纤维素的酶水解实验表明,木聚糖酶的水解专一性高于半纤维素酶,木聚糖酶水解率为38%~60%。在水解液发酵实验中,酶水解液的木糖醇转化率高于化学水解液。另外,通过浓缩半纤维素水解液,提高发酵液的木糖初始浓度,有利于菌株生长,可以提高木糖醇转化率。研究对于玉米秸秆半纤维素制备化学品具有一定的指导意义。     

Evaluation of the rheological,textural, microstructural and sensory properties of soy cheese spreads

In this work, different processes including lactic acid bacteria fermentation, glucono-δ-lactone (GDL) coagulation and enzymatic hydrolysis were applied to produce soy cheese spread without any milk solid and/or alkaline metal caseinates added. All the soy cheese spread samples were studied with respect to the differences in the textural properties – utilizing TPA and rheological behavior, besides their microstructural features and sensory assessment. In addition, urea–SDS-PAGE assay was used to investigate the proteolysis in enzymatic hydrolysis process. As a result, the soy cheese spread sample produced by the combined use of GDL and lactic acid bacteria fermentation together with enzymatic hydrolysis process, was observed with better spread-ability, more acceptable sensory features, and stable homogeneous structure than other samples.     

Ink Jet Printing of Microdot Arrays of Mesostructured Silica

We report a process for preparing microdot arrays of SiO₂ from a tetraethoxysilane precursor containing either a cationic (CTAB) or non-ionic surfactant. Controlling the ink jet deposition parameters and precursor hydrolysis made it possible to obtain mesoporous silica with a Pm 3 n cubic structure, using CTAB, or an Fmmm orthorhombic structure, using a non-ionic surfactant. The addition of hydrophobic organosilane F₃C(CF₂)₅CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃ leads to the most regular and best-defined three-dimensional microdot array with a constant diameter of 155 μm and a regular space of 250 μm.     

Live Cell Imaging of Enzymatic Turnover of an Adenosine 5′-Tetraphosphate Analog

The hydrolysis of nucleotides is of paramount importance as an energy source for cellular processes. In addition, the transfer of phosphates from nucleotides onto proteins is important as a post-translational protein modification. Monitoring the enzymatic turnover of nucleotides therefore offers great potential as a tool to follow enzymatic activity. While a number of fluorescence sensors are known, so far, there are no methods available for the real-time monitoring of ATP hydrolysis inside live cells. We present the synthesis and application of a novel fluorogenic adenosine 5′-tetraphosphate (Ap4) analog suited for this task. Upon enzymatic hydrolysis, the molecule displays an increase in fluorescence intensity, which provides a readout of its turnover. We demonstrate how this can be used for monitoring cellular processes involving Ap4 hydrolysis. To this end, we visualized the enzymatic activity in live cells using confocal fluorescence microscopy of the Ap4 analog. Our results demonstrate that the Ap4 analog is hydrolyzed in lysosomes. We show that this approach is suited to visualize the lysosome distribution profiles within the live cell and discuss how it can be employed to gather information regarding autophagic flux.     

甘蔗渣的酸催化常压甘油有机溶剂预处理及其酶解

预处理可以打破木质纤维素原料纤维素、半纤维素和木质素三大组分间的顽抗结构,从而提升纤维素基质可酶解性。本文针对目前常压甘油有机溶剂预处理花费时间过长的问题,尝试开展酸催化的常压甘油有机溶剂预处理研究以缩短预处理时间。实验通过单因素选择和响应面Box-Behnken设计优化,获得酸催化常压甘油有机溶剂预处理的最佳条件为：预处理温度245℃,预处理时间38min,硫酸添加质量0.1%。在此条件下获得基质48h酶解率的响应面预测值为94.0%,实际值为91.4%。结果表明响应面优化方案和回归模型适用于本实验,预处理显著提高了基质可酶解性。高浓度基质（15%～20%）酶解进一步证明了预处理后基质具有突出的可酶解性,20%浓度基质在酶载量5FPU/g干基质条件下批次酶解72h,酶解率达60%,葡萄糖浓度达83.4g/L。酸催化常压甘油有机溶剂酸预处理在明显缩短预处理时间的同时,能显著提高木质纤维素基质可酶解性,使后续工业化意义的浓醪酶解糖化成为可能。     

碳源对平菇选择性降解稻草木素及其后续酶解性能的影响

前期研究发现,平菇预处理稻草表现出比较好的脱木素选择性和纤维素酶水解效果。为了使预处理后的稻草在纤维素酶水解过程中得到更多的单糖,通过向平菇预处理稻草固体培养基中添加麸皮、玉米皮和木聚糖,研究外加碳源对平菇降解稻草木素的选择性及后续酶水解效果的影响。结果表明,添加适量的麸皮和木聚糖可提高平菇处理稻草的脱木素选择性。麸皮和木聚糖添加量为稻草粉的10%时,脱木素选择系数分别由对照的1.86增加至2.58和2.03;预处理样品酶解后原料中总糖的46.8%和45.9%转化为可发酵单糖,分别比对照的35.5%提高了30%和28%。添加玉米皮对平菇预处理酶解效果影响相对较小,添加量为5%时,预处理样品酶解后总糖转化率仅比对照提高15%,增加添加量酶解总糖转化率反而低于对照样品。     

酶法提取小檗碱工艺研究

用正交实验法研究了酶法提取小檗碱的最佳工艺条件。以小檗碱提取率为指标,分别考察了温度、时间、酶解pH值、加酶量对酶解反应的影响。确定了酶解黄连的最佳工艺条件:温度40℃、时间90 m in、pH 4.0、酶用量30 mg/g。在此条件下,对酶法提取小檗碱与传统乙醇浸提法进行比较,结果表明,酶法提取工艺比传统乙醇浸提法小檗碱产量提高了49%。