真菌纤维素酶系催化纤维素水解活力的测定方法简介

<正>在测定纤维素粗酶样品对不溶性固体纤维素的水解活力时,尽管选用同一纤维素底物,并以同样的纤维素粗酶样品在相同温度下水解,测定结果受反应条件如纤维素底物浓度、纤维素酶浓度以及水解时间等因素的影响而相互差别很大。而纤维素粗酶作为多个纤维素酶组分的混合物,其糖化能力更加能够反应其中各个组分之间的协同水解转化能力。本文中选择了比底物水解率(SSC)作为纤维素酶浓度的函数,即单位纤维素酶每分钟对滤纸的水解百分比作为纤维素粗酶样品不同浓度的目的函数,从而克服了以上条件对纤维素酶活测定的影响。并以水解过程中SSC瞬时速率的AUC(Area under curve)对加入纤维素酶的量做图得到的斜率评价纤维素酶样品的水解能力。经检验,该方法也适用于以棉纤维、微晶纤维素PH101和磷酸膨胀纤维素等不同纤维材料为底物时纤维素酶粗酶样品糖化能力的测定。     

非离子表面活性剂对木质纤维素酶解的促进作用

纤维素酶单位酶活力较低、酶用量较高及酶自身易失活等因素依然是木质纤维素工业生产能源和生物基产品的瓶颈性问题。本文尝试在木质纤维素基质水解时添加一些非离子型表面活性剂以减少纤维素酶用量,并对这些非离子型表面活性剂促进酶解效率提高的原因进行了初步探讨。研究发现,添加非离子性表面活性剂能提高木质纤维素的酶解,添加浓度为0.05 g/g底物,常压甘油自催化预处理麦草经过添加两种非离子表面活性剂Tween-80和PEG 6000后葡萄糖产量分别可提高20%左右;非离子表面活性剂对不含木质素的原料酶解产糖也有较大的提高,以滤纸为底物时葡萄糖产量提高近90%,以微晶纤维素为底物时分别提高70%以上;添加非离子表面活性剂使得酶解体系中扩散系数k升高,异相反应效率提高,酶促反应动力学Km值明显减小,显著提高底物对纤维素酶的亲和力。     

固定化纤维素酶水解玉米秸秆的研究

以壳聚糖小球为载体固定纤维素酶,研究了固定化纤维素酶的酶学性质,并以经过蒸汽爆破预处理的玉米秸秆为底物,研究了固定化酶水解的最优条件.结果表明纤维索酶经过固定化后,其米氏常数为0.42 mg/mL,半衰期为162 h;酶解的最佳条件为固定化酶与底物的质量比为1:2.5、固液比为1:2.4(m/V)、温度为50℃,pH为5.0.秸秆水解率可达33%,纤维素水解率可达70%.     

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

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%。     

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%。     

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。     

植物纤维原料纤维素酶水解的研究

以麦草为原料,探讨纤维素酶水解植物纤维的适宜条件。麦草含大量的纤维素和聚戊糖,其中的纤维素在纤维素酶的作用下分解生成葡萄糖和纤维二糖。对温度,pH值,酶解时间,酶用量分别进行单因素实验,通过测定葡萄糖含量和总还原糖含量,找出酶水解麦草的适宜条件为:pH4.6,温度47℃,酶解时间48h,酶用量7.5IU(每克绝干原料)。对不同底物浓度的实验表明,在尽可能高的底物浓度下连续水解,产物浓度高,得率也高。     

纤维素酶固定化载体的研究进展

重点介绍了可溶性载体、不溶性载体以及可溶-不可溶性载体固定化纤维素酶的研究进展,3种载体都能不同程度地提高纤维素酶的稳定性与重复使用性。可溶性载体能提高纤维素酶的操作稳定性,有利于水解不溶性的纤维素,但回收不方便。不溶性载体固定化纤维素酶,回收方便,操作稳定性提高,但即使是提高了比表面积和减少了酶与底物的传质阻力的不溶性磁性纳米材料与膜材料固定化纤维素酶,也大多停留在水解可溶的羧甲基纤维素(CMC)阶段,不能高效率地水解不溶的纤维素底物。可溶-不可溶性载体固定纤维素酶,既能方便回收,又能水解不溶性的纤维素底物,但存在难固定,沉淀-溶解过程酶活损失大的缺点,期待开发新的固定方法与新的可溶-不可溶性载体。     

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。     

里氏木霉Rut-C30产纤维素酶培养基优化及其酶解特性

以廉价的工业纤维素诱导里氏木霉Rut-C30产纤维素酶,并对液体深层发酵培养基进行优化,采用响应面中心组合设计,以滤纸酶活为响应值,考察工业纤维素、麦麸、大豆粉浓度对纤维素酶活的影响. 结果表明,优化后的培养基组成为：工业纤维素35.62 g/L、麦麸19.37 g/L、大豆粉38.49 g/L,该条件下滤纸酶活达9.13 IU/mL,比优化前提高了72.26%,葡萄糖苷酶酶活提高了80.39%. 在121℃下用2% NaOH对玉米秸秆预处理45 min,物料中纤维素含量达64.94%,用该粗酶液酶解后酶解得率为94.68%.     

木质素结构以及表面活性剂对木质素吸附纤维素酶的影响

引言随着世界经济的快速发展和人口的增加,石油以及其他不可再生资源已经濒临枯竭。出于经济发展、国家安全以及环境保护等各个方面的需要,各个国家都在寻找石油的代替能源。生物乙醇这一新     

纤维素酶与表面活性剂的相互作用及其在洗涤剂中的应用

研究了表面活性剂对纤维素酶活力的影响,并通过动态光散射（DLS）、荧光光谱及傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）探讨了表面活性剂和纤维素酶的相互作用机理。DLS实验结果显示,阴离子表面活性剂吸附到了纤维素酶表面,使得阴离子表面活性剂-纤维素酶体系中的zeta电位分布在较低的负电荷区域;而非离子表面活性剂-纤维素酶与蒸馏水-纤维素酶体系中的zeta电位的分布没有明显的区别。荧光和ATR-FTIR实验说明了阴离子表面活性剂对纤维素酶的二级结构和侧链的微环境都有很大的影响。此外,对比了添加与未添加纤维素酶的洗衣液对国标污布JB-03的去污力,通过光学显微镜及扫描电镜（SEM）观察国标污布洗涤前后织物表面,发现将纤维素酶添加到洗衣液能明显提高洗衣液的去污能力。     

Preparation of a Superhydrophilic Thin Film on Glass Substrate Surfaces with Titanium Alkoxide Solution

Thin films of anatase titanium dioxide (TiO₂) were prepared on slide glass substrate surfaces by a titanium alkoxide hydrolysis operation, and the hydrophilicity and the transparency of their films were examined. The contact angles of water and the transmittances of visible light for their substrates changed with the duration of tetraethyl orthotitanate (TEOT) hydrolysis operations. They were influenced by the thickness of the films and the size of the deposited particles on the silicon dioxide-coated slide glass substrate surfaces. The contact angles also changed with the irradiating duration of ultraviolet light. When acetylacetone was added to a TEOT solution, the contact angles on the thin films became larger and the transparency was better during the same duration of TEOT hydrolysis operations. On addition of acetylacetone, nucleation of TiO₂ particles at the initial stages of TEOT hydrolysis operations was restrained and, subsequently, the supersaturations of TiO₂ in the solution became comparatively higher in the later stages of TEOT hydrolysis ones.     

N+注入诱变选育纤维素酶高产菌株及发酵产酶营养因子优化研究

应用低能氮离子（N⁺）注入技术对纤维素酶产生菌里氏木霉（Trichoderma reesei）进行诱变选育,在能量为 10 keV,注量为150×10¹⁴和200×10¹⁴ N⁺/cm²的条件下分别筛选得到3株纤维素酶高产菌株,连续5代遗传稳定性实验结果表明,所得到的高产菌株遗传稳定性较好,羧甲基纤维素酶活力均提高到3.300 IU/mL 以上,较出发菌株 （2.698 IU/mL） 提高了20.0%以上。采用Plackett-Burman实验设计法和旋转中心组合设计法系统地研究高产菌株 150-1-1 发酵营养因子组成,得到了纤维素酶产量随葡萄糖、麸皮和微晶纤维素等营养因子的变化规律及相应的响应面分析图。实验结果表明,葡萄糖、麸皮和微晶纤维素浓度与纤维素酶活存在显著的相关性,当葡萄糖浓度为4.9 g/L,麸皮浓度为23.0 g/L,微晶纤维素浓度为7.7 g/L时,150-1-1纤维素酶滤纸酶活力达到2.439 IU/mL,较优化前 （2.000 IU/mL） 提高了22.0%。     

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。     

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。     

表面活性剂对离子液体预处理纤维素的影响

采用离子液体1-甲基-3乙基咪唑磷酸二甲酯（[MEIM][DMP]）与表面活性剂耦合处理纤维素,考察表面活性剂对于酶解的影响,并用红外光谱、X射线衍射分析其机理。结果表明[MEIM][DMP]/聚乙二醇4000（PEG4000）处理的纤维素酶解率比未处理的纤维素高78.2%,比未加表面活性剂处理的再生纤维素高6.5%。红外光谱显示有PEG4000分子特征峰出现,X射线衍射分析表明PEG4000处理再生的纤维素几乎为无定形区。因此,PEG4000参与的处理有利于进一步提高纤维素酶解率,使结晶度降低,从而酶解率提高。     

一株中度嗜盐菌Salinicola sp.在高盐环境中的烷烃降解特性

从青海油田附近被石油污染的土壤中分离得到一株可利用原油为唯一碳源的菌株,将其命名为X4菌株。经16SrDNA分析鉴定,该菌株与中度嗜盐菌Salinicola zeshunii strain N4^T（GenBank序列号为EU056581）同源性高达99%。X4菌株的最适温度为30℃,最适盐度为8%,最适pH为6.5,最佳碳源为甘油,最佳氮源为氯化铵。该菌可产生生物乳化剂,具有较强的细胞疏水性,对正辛烷、十六烷、二甲苯等典型烃类物质具有良好的乳化能力,细胞CSH值达到60%以上。在含5%盐度的无机盐培养基中,以3g/L的柴油为唯一碳源,采用GC-MS定量分析X4菌株的烃降解特征,结果表明菌株X4培养5天后柴油的总降解率达56%,菌株X4优先降解中长链烃类;C₇～C₁₃烃类的平均降解率为64.1%,C₁₄～C₂₀烃类的平均降解率为52.3%,C₂₁～C₃₁烃类的平均降解率约26.8%。离子型表面活性剂TTAB和SDS对X4菌株生长具有较强的毒性：在浓度达到100mg/L和400mg/L时能完全抑制菌体生长;在40mg/L的浓度下,使得菌株对柴油的降解率降低到20%。而X4菌株对非离子型表活剂——吐温80和生物表面活性剂——鼠李糖脂的耐受浓度均可达400mg/L。鼠李糖脂是嗜盐菌X4菌株的合适复配表活剂。