表面活性剂对木薯秆酶水解的影响

采用纤维素酶促水解的方法,以木薯秆为底物,研究了5种表面活性剂(SDS、Tween 20、Tween 80、Triton x-100、Triton x-114)及其用量对木薯秆酶水解得率的影响。结果表明,除SDS外,其他4种表面活性剂对木薯秆酶水解有不同程度的促进作用,Tween 20的效果最为显著。添加2.5 g/L的Tween 20水解72 h和5.0 g/L的Triton x-114水解60 h,酶水解得率分别达到了49.23%、49.48%,比空白样提高了33.45%和34.13%。     

玉米秸秆中不同木质素脱除方法对纤维素酶吸附及酶解效果的比较

利用不同预处理方法获得的玉米秸秆底物研究木质素脱除对纤维素酶吸附量及酶解效率的影响。相比于其他处理方法,2%(质量分数)NaOH处理的底物具有最高的木质素脱除率(85%),最高的底物可及性[4.7 mg·(g 葡聚糖) ^-1]及酶解效率(18.9%)。通过对不同处理获得的底物进行Langmuir吸附等温曲线模拟,获得了最大吸附量(W_max)与吸附平衡常数(K),且木质纤维素酶水解效率与纤维素酶吸附量具有很好的线性关系(R²>0.8),表明脱除木质素能很好地提高底物可及性与酶解效率。然而,提高NaOH浓度(3%,4%)进一步脱除木质素时,底物可及性与碳水化合物转化为单糖的效率反而明显下降。因此,适当脱除木质素而提高底物对纤维素酶的可及性将有助于获得更有效的酶水解效果。     

NaOH-Fenton试剂预处理桑木的纤维素酶分段酶水解研究

采用分段酶水解木质纤维原料的方法,以NaOH-Fenton试剂预处理桑木为原料,通过在反应过程中及时移除葡萄糖和纤维二糖,减轻产物的抑制作用,最终达到提高酶水解得率和缩短酶解反应时间的目的。实验结果表明：纤维素酶用量为15FPIU/g（以纤维素计,下同）时,在三段（8+8+8h）水解过程中,经第一段水解,纤维素酶反应速率从1.25g/（L·h）提高到2.21g/（L·h）,第二段水解后,酶反应速率为1.54g/（L·h）,比未分段水解的酶反应速率提高了73%;当纤维素酶用量为40FPIU/g时,三段（8+8+8h）水解得率增至88.08%;三段（8+8+8h）水解充分利用了酶解残渣上的结合酶进行后续水解。对纤维素酶在预处理桑木上的吸附情况进行研究,发现桑木经NaOH-Fenton试剂预处理后,对纤维素酶的最大吸附量为8.08mg/g,预处理增加了纤维素酶与桑木间的吸附位点。     

小球藻在蔗渣酶解液中的异养生长及其脂肪酸生成

在高温液态水处理的甘蔗渣酶解过程中添加Tween80可使聚糖转化率提高11.4%。根据蔗渣酶解液中糖的种类及含量,用葡萄糖、木糖和纤维二糖标准品模拟蔗渣酶解液组成配制成相应的混合糖培养基,同时配制仅含葡萄糖的培养基,在有、无Tween80和BG11(Blue-Green 11)的条件下,考察小球藻在不同培养基中的异养生长及脂肪酸生成。结果显示Tween80对小球藻的生长具有抑制作用,纤维二糖也会影响小球藻的生长;小球藻在添加BG11的葡萄糖培养基中的生物量最高,为1.97 g·L^-1,在添加BG11的蔗渣酶解液中的生物量高出未添加BG11的2倍,在含有Tween80和BG11的蔗渣酶解液中的总脂肪酸含量最高,达到6.90%,在所有培养基中产生的脂肪酸以C_16:0、C_18:1、C_18:3、C_20:1和C_20:4为主;培养基组成优化可进一步提高微藻生物量和油脂产量。     

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。     

超声波、牛血清蛋白和吐温试剂辅助玉米秸秆酶水解

研究了超声波、牛血清蛋白(BSA)、表面活性剂Tween20和Tween80作为辅助手段对玉米秸秆酶水解过程的影响。结果显示:虽然三者作用机理不同,但是均能够提高酶水解得糖率。未加辅助方法时酶解48h后的得糖率为26.2%;经30W、10min超声波辐射辅助的酶解得糖率上升为35.7%;添加0.5g/LBSA时的酶解得糖率提高到32.8%;而加入1%的Tween20和Tween80后酶解得糖率分别增加到35.2%和35.9%。     

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。     

重吸附法回收利用纤维素酶的工艺优化

以玉米芯为底物,分别考察了Tween 80质量分数、加酶量和底物质量分数对纤维素酶解过程中纤维素酶回收利用的影响规律,结果表明,酶回收率随Tween 80质量分数和加酶量的增加呈先增大再减小的趋势。此外,酶回收率随底物质量分数的增加而逐渐增加,确定重吸附法回收纤维素酶的最优工艺条件:Tween 80质量分数为0.23%;加酶量(以葡聚糖计)为40 FPU/g;底物质量分数为3.6%,在最优条件下,纤维素酶回收率可达83.0%。该研究为木质纤维素生物炼制过程中降低纤维素酶成本提供了有效的解决方法。     

纤维素酶高效水解麦秆的工艺研究

以纤维素酶水解蒸汽爆破麦秆的过程为研究对象,考察了底物浓度、纤维素酶用量、β-葡萄糖苷酶装载量以及化学激活剂对麦秆水解的影响。结果表明,高底物浓度下的最佳酶解工艺条件为底物(麦秆)浓度20%,酶装载量(U/g纤维素):滤纸酶活45、β-葡萄糖苷酶25、木聚糖酶800,0.1 mmol/L Mg2+、0.1 mmol/L Co2+、10 mmol/L Fe3+,1 g/L PEG2000、1 g/L Tween80和1 g/L山梨醇,搅拌速度120~150 r/min,分批补料,p H4.8,50℃,水解时间144 h。在此条件下,还原糖浓度达115.43 g/L,葡萄糖浓度达88.39 g/L,转化率也分别达到78.04%和88.73%。     

玉米秸秆中不同木质素脱除方法对纤维素酶吸附及酶解效果的比较

利用不同预处理方法获得的玉米秸秆底物研究木质素脱除对纤维素酶吸附量及酶解效率的影响。相比于其他处理方法,2%(质量分数)Na OH处理的底物具有最高的木质素脱除率(85%),最高的底物可及性[4.7 mg·(g葡聚糖)-1]及酶解效率(18.9%)。通过对不同处理获得的底物进行Langmuir吸附等温曲线模拟,获得了最大吸附量(Wmax)与吸附平衡常数(K),且木质纤维素酶水解效率与纤维素酶吸附量具有很好的线性关系(R20.8),表明脱除木质素能很好地提高底物可及性与酶解效率。然而,提高Na OH浓度(3%,4%)进一步脱除木质素时,底物可及性与碳水化合物转化为单糖的效率反而明显下降。因此,适当脱除木质素而提高底物对纤维素酶的可及性将有助于获得更有效的酶水解效果。     

稀碱-Fenton试剂预处理对云南苦竹酶水解得率的影响

利用响应面法对稀碱-Fenton反应预处理竹粉的条件进行优化,确定最佳的Fenton预处理条件为:1 g 稀碱预处理后竹粉底物加入质量分数30 %的 H₂O₂ 溶液3.4 mL,Fe²⁺浓度15.8 mmol/L,反应时间12 h,获得的 72 h 酶水解得率为49.98%。与原料和经2%NaOH 预处理后的样品相比,经2%NaOH-Fenton 预处理后的样品中纤维素含量升高,半纤维素和木质素含量降低,72 h酶水解得率为48.24%,分别提高了47.79和37.44个百分点。当纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的用量分别为32 FPIU/g和16 IU/g(以纤维素质量计)时,72 h 酶水解得率为76.64%,比单独使用纤维素酶时的酶水解得率提高了22.80%。     

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%。     

外切-β-葡聚糖酶基因重组里氏木霉的筛选及其产酶性能

外切-b-葡聚糖酶是纤维素酶的重要组分之一,提高该组分的活力是增强纤维素酶协同降解性能、降低纤维素水解成本的关键。分别采用微晶纤维素琼脂平板法和滤纸崩解法,对已有的基因重组转化子进行筛选试验,获得了6个优良转化子,其滤纸崩解速率和微晶纤维素琼脂平板上的生长速率都较大。进一步在摇瓶条件下进行复筛试验,获得了外切-β-葡聚糖酶（C₁）高产转化子Trichoderma reesei ZU-101,液体培养48 h,其C₁酶活力可达18.24 U·ml^-1,是出发菌株的2.16倍;分析结果表明：重组转化子的纤维素酶体系中内切-b-葡聚糖酶和纤维二糖酶的活力与出发菌株相比变化不大,但由于外切-b-葡聚糖酶活力得到了大幅度提高,纤维素酶的总活力（滤纸酶活力FPA）也提高了61.9%。采用纤维素酶对碱预处理玉米秸秆进行酶解试验,当酶用量为20 FPIU·（g底物）^-1,水解48 h,重组转化子T.reesei ZU-101纤维素酶的酶解得率高达94.4%。本文的研究结果在可再生纤维素资源的生物转化与利用方面具有广阔的应用前景。     

Study on enzymatic hydrolysis of steam exploded straw by using shaking ball

A novel method of enzymatic hydrolysis was developed in this paper to produce a high conversion yield and hydrolysis rate. A comparison was described by using three methods of enzymatic hydrolysis and adsorption of steam exploded straw (SEWS): shaking ball in the regime, shaking with stirrer bed, and static state. The most adequate filter-paper activity, speed and reaction time were 3.6 × 10^-7 mol/(smL), 150 r/min and 24 h, respectively, with the reducing sugar yield of 0.43. The results showed that the method of shaking ball produced the highest adsorption, conversion yields and hydrolysis rate of the enzyme. This might be due to the continuous frequency increase of enzyme adsorption and desorption on the substrate surface as well as the relieved end-product inhibition. The morphological variation of SEWS was characterized by environmental scanning electron microscopy (ESEM).     

假交替单胞菌JMUZ2重组κ-卡拉胶酶的异源表达和酶学性质

将假交替单胞菌JMUZ2的κ-卡拉胶酶基因在大肠杆菌中异源表达,利用亲和层析对重组κ-卡拉胶酶进行分离纯化,表征重组酶的酶学性质,利用质谱分析κ-卡拉胶的酶解产物,并进行产物的抗氧化活性分析。结果表明,假交替单胞菌JMUZ2的κ-卡拉胶酶属于GH16家族,能专一性降解κ-卡拉胶,重组κ-卡拉胶酶的最适反应温度和pH分别为50℃和8.0,在40℃条件下处理1 h,保持约80%残余活力。重组酶对去垢剂Tween 20、Tween 80和Triton X-100有良好的耐受性。LC-MS分析显示,重组酶水解κ-卡拉胶的终产物为二糖和四糖。酶解产物对·OH自由基、DPPH自由基、ABTS自由基具有一定清除作用,还具有良好的还原能力。重组κ-卡拉胶酶的酶学性质及酶解产物的分析为该酶用于κ-卡拉胶寡糖绿色制备的应用奠定理论基础。     

废弃虾壳制备改性甲壳素凝胶球及其对金属离子的吸附性能

以虾壳酶解残渣为原料,经5%盐酸脱钙处理4 h后,用45%氢氧化钠和460 W微波辅助脱乙酰处理10 min,得到脱乙酰度为40.4%的改性甲壳素。将改性甲壳素加入海藻酸钠水溶液中混合均匀,挤压滴入氯化钙水溶液中固化12 h,制备得到直径为1.5~3.2 mm的凝胶小球,研究了该凝胶球对Pb²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果。结果表明：凝胶球对Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附效果最好,300 mg/L重金属离子溶液吸附处理8 h是较适宜的吸附条件,此条件下,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别达到94.2%、75.6%和57.3%。在Cu²⁺-Co²⁺-Zn²⁺共存溶液体系中,凝胶球对3种离子的吸附率均有所提高,Cu²⁺、Co²⁺和Zn²⁺的吸附率分别为95.1%、82.5%和67.5%。