低聚合度木聚糖对木聚糖酶合成的影响

研究了木聚糖的聚合度和添加黄豆粉对里氏木霉合成木聚糖酶的影响,并以纯化木聚糖酶水解木聚糖。研究结果表明:木聚糖经酶水解后平均聚合度降低54%,戊聚糖含量为75.4%。采用低聚合度木聚糖为底物碳源和添加黄豆粉都可提高产酶效果。以12g/L低聚合度木聚糖添加2g/L黄豆粉,培养3d后木聚糖酶活力可达到113IU/mL,提高49.3%。通过对木聚糖酶进行纯化处理可以有效除去β 木糖苷酶。以体积分数10%的木聚糖酶水解35g/L木聚糖3h后,低聚木糖得率达到35.5%,而木糖得率仅为1.5%,低聚木糖与总糖的比值达到95.8%,随着酶解时间的延长,低聚木糖不会被降解。     

低聚木糖生产用木聚糖酶的选择性合成

以里氏木霉(Trichoderma reesei)Rut C-30为产酶菌,研究了碳源、碳氮比对木聚糖酶酶系组成的影响.低分子量组分较多的木聚糖有利于促进内切-β-木聚糖酶的合成,酶解产物中低聚木糖的含量较高(80.70%).低碳氮比有利于促进内切-β-木聚糖酶的合成,抑制外切-β-木糖苷酶的合成.以低分子量较多的木聚糖(7g/L)为碳源,降低培养基的碳氮比为4.0,调控培养60h,用该木聚糖酶酶解粗木聚糖,产物中低聚木糖占总糖的86.32%.     

纤维废渣酶水解及L-乳酸发酵的研究

木糖厂的纤维废渣中,纤维素为主要成份, 本文用纤维素酶对木糖厂的纤维废渣进行酶解，继而研究了用米根霉进行乳酸发酵。结果表明，实验条件下，纤维废渣可用纤维素酶直接水解或经碱处理后进行酶水解, 9%的纤维废渣经酶解后还原糖浓度为39.6mg·mL-1，纤维素糖化率为68.2%. 物料经碱处理后酶解液的还原糖浓度为48.2mg·mL-1, 比碱处理前提高了约16.1%。水解液用米根霉进行乳酸发酵，乳酸的浓度达到了29.5mg·mL-1，比用碱处理前物料酶解液乳酸发酵的乳酸浓度(24.0mg·mL-1)增加了约23%，但过程的总体效率有待进一步提高。     

杨木纤维混菌协同发酵产还原糖

为提高杨木纤维的糖化利用率,采用酸处理的方式制备杨木纤维还原糖,对硫酸浓度、水解时间和液料比分别进行单因素试验,根据单因素实验结果设计Box-Behnken中心组合试验,以还原糖提取率为指标值,采用响应面分析法确定降解的最优工艺参数。并以混合培养纤维素生产菌的方式提高纤维素酶的生产量酶解杨木纤维产还原糖。结果表明:酸预处理过程产还原糖最优化条件为,液料比10.03、酸浓度2.03%、水解时间103 min,还原糖提取率平均值为19.31%。获得能大幅度提升纤维素酶活的菌种比例为斜卧青霉和里氏木霉RutC-30,接种比例为3∶7,酶解得率为21.7%。为后续的木质纤维素应用转化为其它产物提供了支撑基础。     

利用强启动子对纤维二糖酶基因在里氏木霉中进行异源表达

为提高里氏木霉中纤维二糖酶的表达量,构建了含有不同强启动子的纤维二糖酶基因重组质粒,以根癌农杆菌介导的方法将表达元件整合到里氏木霉基因组中,获得了高效表达纤维二糖酶基因的里氏木霉优势菌株。采用反转录的方法从黑曲霉RNA中克隆得到纤维二糖酶基因(cb)的编码序列,并以启动子Pcbh1和Pxyn1控制cb基因的表达,通过根癌农杆菌介导转化,成功将表达元件整合到里氏木霉基因组中。通过对不同启动子控制下的阳性转化子进行发酵筛选,纤维二糖酶活性最高比对照分别提高了376%和323%。通过水解纤维素实验,重组菌株表达的纤维素酶能更好的对纤维素进行水解,水解率比对照菌株分别高出了29.73%和26.78%。该研究成果对解决里氏木霉表达纤维二糖酶低的问题具有一定的指导意义。     

酸性亚硫酸盐预处理对棉杆糖化效率的影响

采用酸性亚硫酸盐法预处理棉杆进行生物质转化,研究了硫酸用量、亚硫酸氢钠用量、预处理温度和保温时间等对棉杆底物酶水解效率和棉杆组分溶出的影响,并研究了棉杆酶水解过程中添加木素磺酸盐对棉杆底物酶水解效率的影响。结果表明,硫酸用量的增加可以明显提高半纤维素的降解溶出,亚硫酸氢钠用量的提高可以增加木素的磺化溶出,一定的预处理温度和保温时间是必要的,但过高的预处理温度和过长的保温时间对棉杆酶解效率没有益处。综合考虑,酸性亚硫酸盐预处理棉杆的最佳条件为:硫酸用量2.2%,亚硫酸氢钠用量8.0%,预处理温度170℃,保温时间40 min。纤维素酶用量为15 FPU/g(绝干底物)时,棉杆底物酶水解糖化率为83.9%。只添加商品木素磺酸盐,添加量为3.0%(对绝干底物),棉杆底物纤维酶水解转化率达到93.4%,基本达到工业生产的标准;黑液可以取代部分商品木素磺酸盐,但全部取代,效果略差。     

碱法预处理棕榈空果串纤维及其酶解糖化效果

本实验结果表明:经Na OH预处理后的棕榈空果串纤维进行成分分析发现:其木质素的含量得到有效去除,且纤维素含量为53.8%,半纤维素的含量为23.6%,显著高于在同一条件下经KOH,Ca(OH)2预处理后的含量。对预处理后棕榈空果串进行酶解,发现经Na OH预处理后能够得到更高的还原糖(葡萄糖33.0 g/L,木糖17.5 g/L)。对酶水解反应的加酶量和固液比进行了优化,发现最适加酶量为40 IU/g,最适固液比为10%,最终得到纤维素的转化率为62.4%,半纤维素的转化率为71.3%。     

自水解预处理对稻草化学成分及酶解性能的影响

研究了自水解处理对稻草秸秆主要化学成分及酶解糖化效率的影响。结果显示:在100～160℃下对稻草进行自水解预处理,酸溶木质素的脱除程度随着自水解温度的升高而增大,而Klason木质素含量几乎没有变化,几乎全部SiO2仍然保留在预处理后草片中;稻草高聚糖的降解程度随着自水解温度的升高而增加,但由于自水解液酸性较弱,大量高聚糖仍保留在草片中;自水解预处理有利于促进稻草的酶解糖化,随着自水解预处理温度的升高和酶用量的增大,酶解液中各种聚糖得率均有不同程度的提高,但自水解温度的影响显得更为重要;经160℃自水解预处理的稻草在40 FPU/g混合酶用量下,葡聚糖和木聚糖的总转化率约为68%和45%,总糖转化率近60%。     

低聚合度木聚糖对木聚糖酶合成的影响

研究了木聚糖的聚合度和添加黄豆粉对里氏木霉合成木聚糖酶的影响，并以纯化木聚糖酶水解木聚糖。研究结果表明：木聚糖经酶水解后平均聚合度降低54％，戊聚糖含量为75．4％。采用低聚合度木聚糖为底物碳源和添加黄豆粉都可提高产酶效果。以12g／L低聚合度木聚糖添加2g／L黄豆粉，培养3d后木聚糖酶活力可达到113IU／mL，提高49．3％。通过对木聚糖酶进行纯化处理可以有效除去β-木糖苷酶。以体积分数10％的木聚糖酶水解35g／L木聚糖3h后，低聚木糖得率达到35．5％，而木糖得率仅为1．5％，低聚木糖与总糖的比值达到95．8％，随着酶解时间的延长，低聚木糖不会被降解。     

SFP-AQ法预处理麦秸秆酶解葡萄糖得率的变化规律

对SFP-AQ法(亚硫酸钠和甲醛―蒽醌)预处理麦秸秆酶解葡萄糖得率进行了研究。结果表明:葡萄糖得率随着预处理中Na2SO3用量的增加先升高后降低,在12%时葡萄糖得率最高;葡萄糖得率随着酶用量的增加而迅速升高,当酶用量超过20 FPU/g时,提高缓慢;蒸煮最高温度和保温时间对葡萄糖得率的影响不明显。较适宜的预处理和酶解条件分别为:蒸煮最高温度150℃,保温时间1 h,Na2SO3用量为12%,纤维素酶、木聚糖酶、β-纤维二糖酶三种复合酶用量为20 FPU/g。此时,葡萄糖得率可达到31.7%,酶解葡萄糖对原料中葡萄糖的转化率为91.6%。     

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%.     

Über die Herstellung von Cellulasen und die enzymatische Spaltung von Cellulose

Production of cellulases and enzymatic cleavage of cellulose . Recent work on production of cellulolytic enzymes and on enzymatic degradation of cellulose is described. For optimum enzyme production by Trichoderma reesei under carefully balanced growth conditions, cellulose levels as high as 2% may be employed. Nitrogen deficit may be economically avoided by adding organic nitrogen in the form of distiller's spent grain and dried ground T. reesei cell mass. Semicontinuous production has been shown to offer further special advantages. Cellulase activity may be directly monitored automatically in a computer-controlled pilot fermentation system. Xylitol and furfural process wastes have been shown to be suitable substrates for cellulase, requiring little or no costly pretreatment. The rate of cellulose hydrolysis is considerably increased by combined use of T. reesei and cellobiase active microorganisms such as Aspergillus phoenicia.     

High efficiency bioethanol production from OPEFB using pilot pretreatment reactor

BACKGROUND: Current ethanol production processes using crops such as corn and sugar cane are well established. However, the utilization of cheaper biomasses such as lignocellulose could make bioethanol more competitive with fossil fuels while avoiding the ethical concerns associated with using potential food resources. RESULTS: Oil palm empty fruit bunches (OPEFB), a lignocellulosic biomass, was pretreated using NaOH to produce bioethanol. The pretreatment and enzymatic hydrolysis conditions were evaluated by response surface methodology (RSM). The optimal conditions were found to be 127.64 °C, 22.08 min, and 2.89 mol L^?1 for temperature, reaction time, and NaOH concentration, respectively. Regarding enzymatic digestibility, 50 FPU g^?1 cellulose of cellulase was selected as the test concentration, resulting in a total glucose conversion rate (TGCR) of 86.37% using the Changhae Ethanol Multi Explosion (CHEMEX) facility. Fermentation of pretreated OPEFB using Saccharomyces cerevisiae resulted in an ethanol concentration of 48.54 g L^?1 at 20% (w/v) pretreated biomass loading, along with simultaneous saccharification and fermentation (SSF) processes. Overall, 410.48 g of ethanol were produced from 3 kg of raw OPEFB in a single run, using the CHEMEX_50 L reactor. CONCLUSION: The results presented here constitute a significant contribution to the production of bioethanol from OPEFB. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

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150×10^14和200×10^14N＋/cm^2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%。     

Structural Properties and Hydrolysability of Paulownia elongate: The Effects of Pretreatment Methods Based on Acetic Acid and Its Combination with Sodium Sulfite or Sodium Sulfite

The effects of CH₃COOH and Na₂SO₃ pretreatment on the structural properties and hydrolyzability of fast-growing Paulownia elongate were investigated. Acetic acid increased cellulose’s crystallinity and hydrolyzability when combined with alkaline sodium sulfite and sodium hydroxide. The cellulose content increased by 21%, the lignin content decreased by 6%, and the product showed better enzymatic digestibility. With a cellulase dose of 30 FPU/g DM, after 72 h hydrolysis, the hydrolysis yields of glucose and xylose were 78% and 83%, respectively, which were 51% and 69% higher than those of untreated materials. When the enzyme dosage was 20 FPU/g DM, after 72 h hydrolysis, the hydrolysis yields of glucose and xylose were 74% and 79%, respectively. The high hydrolyzability, low enzyme loading, and high hydrolysis yield demonstrate the potential of the proposed system for producing platform sugars from fast-growing Paulownia elongate.     

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。     

Kinetics and rate of enzymatic hydrolysis of cellulose in supercritical carbon dioxide

Experiments were carried out on the application of supercritical fluid to the hydrolysis of cellulose by the enzyme, cellulase. The stability of cellulase was sustained at the pressures of up to 160 atm for 90 min at 50 ‡C in supercritical carbon dioxide. In the hydrolysis of cellulose the glucose yield was 100% at supercritical condition. Kinetic constants of hydrolysis at supercritical condition were increased as compared to those at atmospheric condition. The hydrolysis reaction was found competitively inhibited by glucose at supercritical condition.     

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。     

玉米秸秆生物法制取酒精的中间试验

建立了玉米秸秆采用蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。玉米秸秆在1.6～2.0 MPa条件下蒸汽爆破预处理,在提高玉米秸秆对纤维素酶可及度的同时,玉米秸秆中纤维素、木聚糖和木质素损失分别为4.08%、40.02%和9.91%。里氏木霉以10%的原料制备纤维素酶,并用于降解剩余的90%的原料,滤纸酶活力和纤维素酶水解得率分别为2.27 FPIU/mL和71.3%。初始还原物浓度为43.65 g/L的水解糖液经树干毕赤酵母发酵16 h,还原物利用率和酒精得率分别为87.17%和0.43 g/g(酒精/消耗的糖)。     

里氏木酶利用预处理小麦秆生产纤维素酶的应用研究

为了降低里氏木霉生产纤维素酶的成本,研究了小麦秸秆经白腐菌和酸处理后主要成分如纤维素、木聚糖、木质素含量的变化,采用正交实验考察了里氏木霉菌发酵小麦秆生产纤维素酶的最佳条件,研究得到的最佳条件为:小麦秆∶麸皮=2∶3,培养温度30℃,起始pH 5.0,发酵时间48 h。通过对正交实验条件的优化,发酵液滤纸酶活(FPA)为6.11 IU.mL-1,羧甲基纤维素酶活(CMCase)为29.11 IU.mL-1,纤维二糖酶活(CBA)为16.11 IU.mL-1。和原工艺相比FPA、CMCase和CBA分别提高了30.78%、26.82%和37.11%。