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%.     

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。     

氨基功能载体固定化酶研究进展

综述了甲壳素、壳聚糖天然氨基功能载体和氨基化硅胶化学合成载体的制备方法,并介绍了利用戊二醛直接固定、载体活化和酶活化固定化酶的方法,最后对氨基功能载体固定化酶的发展趋势加以评述:在利用氨基功能载体固定化酶过程中,有必要有针对性地合成一些新的氨基功能载体,使其反应条件更温和、酶的固载量更大、酶活力回收率更高、稳定性更强。或者针对特定的载体和酶,通过结合配体、添加稳定剂、固定前修饰、固定后修饰和后固定化技术处理等方法,进一步改善固定化酶的性能。     

树脂吸附法固定Candida rugosa脂肪酶

Candida rugosa脂肪酶具有优良的催化性能,对其进行固定化可以很方便地实现酶的回收和再利用。采用南开大学化工厂生产的4种阴离子交换树脂和4种大孔吸附树脂为载体,对来源于Candida rugosa的脂肪酶进行了吸附固定化,结果表明,以大孔吸附树脂AB-8为载体的固定酶比活性最高。固定化酶制备过程中缓冲液的最适宜pH值为7.2,最佳固定化时间为1 h,载体和酶的最佳质量配比为10∶1。与游离酶相比,固定化后酶活损失大约30%,但稳定性平均约提高60%。     

纤维素在固定化酶的研究进展

分析了酶及固定化酶研究进展及工业化应用瓶颈,并对无机载体、合成聚合物载体、天然聚合物载体等当前酶固定化载体材料和种类及其特点进行总结,重点介绍了纤维素作为一种无毒、可再生、可降解、生物相容性好的天然高分子材料用于固定酶载体的研究进展,阐述了纤维素在固定化酶技术工业应用亟需解决的问题及未来的发展趋势。     

载体固定化酶的应用及前景展望

载体固定化酶可以提高酶的稳定性,并可大大提高回收利用率。固定化酶的载体从传统类型向新型发展,传统类型主要是天然高分子产物,新型载体主要包括人工合成高分子材料、无机新型材料、智能型载体等。载体可通过化学或物理方法固定到酶上,化学方法主要是共价键结合法和交联法;物理方法包括吸附法、包埋法、热处理法。载体固定化酶在生物医学、食品行业、环境工程中具有广泛的应用前景,其发展将和互联网、大数据联系起来。     

共固定化细胞协同糖化发酵纤维素原料产乳酸

为提高纤维素原料对乳酸的转化率,将富含纤维二糖酶的黑曲霉（Aspergillus niger ZU-07）孢子和德氏乳酸杆菌（Lactobacillus delbrium）细胞共固定在海藻酸钙凝胶珠中,将共固定化细胞体系与纤维素原料的酶水解相耦联,组建成新型串联式生物反应器。研究表明,共固定化细胞中的纤维二糖酶可将纤维素水解液中的纤维二糖迅速转化成葡萄糖,而葡萄糖又能被乳酸杆菌迅速转化成乳酸,从而解除了纤维二糖及葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用。当酶解罐和共固定化细胞反应柱的温度分别控制在50 ℃和48 ℃,共固定化细胞反应柱的装填量为40％时,串联式生物反应器中生成的乳酸浓度和纤维素对乳酸的转化率分别达到55.7 g·L^-1和91.5%。采用分批添料工艺,乳酸终浓度和反应器生产效率分别提高到106.7 g·L^-1和1.270 g·L^-1·h^-1,而单位底物的纤维素酶用量降低了25%。     

漆酶固定化磁性载体的研究进展

漆酶是一种多铜氧化酶,催化效率高且催化反应的唯一副产物是水,是一种绿色环保的生物催化剂。漆酶催化底物范围广,在多个领域都有重要应用潜能。磁性载体固定漆酶可实现漆酶的磁性回收和重复使用、降低漆酶的使用成本、提高漆酶的稳定性,近年来已成为漆酶固定化研究的热点。对不同漆酶固定化磁性载体的制备方法、固定化漆酶的催化性能及应用进行了综述,比较分析了不同磁性载体的负载量和固定化漆酶的活性回复率,为漆酶固定化磁性载体的开发应用提供帮助。     

利用葡萄糖转苷酶制备纤维素酶可溶性诱导物的研究

在纤维素酶生产中,常用的诱导物纤维素是不溶性的固体高分子化合物,存在着传质阻力大、不易于流加培养、产酶效率低等问题.今以葡萄糖为原料,利用葡萄糖转苷酶的催化作用,定向合成纤维素酶的可溶性诱导物.经高效液相色谱分析,发现转糖苷产物中含有纤维素酶的强诱导物槐糖.在50℃下,转糖苷反应的适宜葡萄糖浓度为300～500 mg·mL-1,pH 3～4.5,反应100 h,产物中槐糖含量可达40 mg·mL-1.将葡萄糖经转苷酶作用后的复合物用于纤维素酶的生产,与直接采用葡萄糖相比,产酶时间提前25 h,滤纸酶活力提高14倍.该研究结果为酶法制备纤维素酶的高效可溶性诱导物探明了一条新途径,对于提高纤维素酶的生产效率、加速其工业化应用具有重要意义.     

利用纤维原料在串联式生物反应器中协同酶解发酵乳酸

采用廉价的纤维素原料代替粮食发酵生产乳酸,具有重要的社会意义和经济价值。在串联式生物反应器中,将纤维原料酶水解与固定化乳酸杆菌发酵相耦联,纤维素的酶解产物葡萄糖被有效转化成乳酸,纤维素对乳酸的转化率和乳酸产率分别为70.3%和0.713g?(L?h)?1。在酶解体系中添加纤维二糖酶可以提高酶解得率。将酶解罐、固定化纤二糖酶柱和固定化细胞柱相串联,可有效消除纤维二糖积累所造成的反馈抑制作用,纤维素对乳酸的转化率和乳酸产率分别提高到90.6%和0.986g?(L?h)?1。串联式生物反应器性能稳定,在重复分批发酵工艺中,连续10批纤维素对乳酸的转化率平均为89.6%。采用分批添料工艺,纤维底物的终浓度可增加到200g?L?1,发酵终点的乳酸浓度达105.2g?L?1,乳酸产率为1.315g?(L?h)?1。对等量底物而言,反应时间明显缩短,同时纤维素酶的利用率也得到了有效提高。     

Enzymatic Hydrolysis of Carboxymethylcellulose and Filter Paper by Immobilized Cellulases on Lignophenols

The cost of cellulase is a major factor limiting the enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass. Thus, immobilization of cellulase would be an important advancement. Lignophenol is a lignin-based functional phenolic polymer synthesized from a lignocellulosic material and a phenol derivative at ambient temperature. Cellulase derived from Trichoderma reesei is easily immobilized by softwood and hardwood lignocresol simply by mixing to produce a water-insoluble lignophenol-cellulase complex. Enzymatic hydrolysis performances of cellulases immobilized on lignocresols are approximately 80–90% and 30–50% relative to that of free cellulase in the hydrolysis of carboxymethylcellulose (CMC) and filter paper, respectively. Cellulase was active enough even after adsorption on lignocresols. Limited physical contact between solid substrates and immobilized cellulase due to the presence of lignocresol seems to lead to lower enzymatic activity for solid substrates. Hardwood lignocresol-immobilized cellulase exhibits slightly higher activity than softwood lignocresol-immobilized cellulase when the same amount of cellulase is used per gram lignocresol. Although cellulase activity gradually decreases with recycling, sufficient enzymatic activity, at least for hydrolyzing soluble substrates, remains that it can be reused.     

Preparation of clay–poly(glycidyl methacrylate) composite support for immobilization of cellulase

A composite material was synthesized by grafting of glycidyl methacrylate onto clay using surface initiation atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) technique. Epoxy group of the grafted p(GMA) chains was reacted with hexamethylenediamine (HMDA). The composite material was characterized using scanning electron microscopy (SEM) and FTIR. Cellulase from Trichoderma reesei was immobilized on the aminated composite particles via adsorption and covalent binding methods. The amounts of adsorbed enzyme on the aminated composite particles were 43.4 mg/g. The recovered activities of the adsorbed and covalently immobilized cellulase were found to be 87.7% and 73.2% for the substrate, carboxymethyl cellulose (CMC, 1.0 g/L). The pH stabilities and thermo-stabilities, repeated use and storage stabilities of both immobilized cellulase preparations were evaluated. The immobilized cellulase preparations have better stabilities and higher retained activities with respect to pH, temperature and storage than those of the free enzyme. Operational stability of the covalently immobilized cellulase was tested in a continuous flow system, and the activity loss was about 4% at the end of 48 h operation period.     

Cellulase Immobilized Nanostructured Supports for Efficient Saccharification of Cellulosic Substrates

Functionalized nanomaterials are promising candidates for enzyme immobilization to develop efficient industrial biocatalysts with tailor-made catalytic properties. Cellulase, a saccharifying hydrolase, can be immobilized on various nanostructured supports using different types of binding chemistries. This review examines prior cellulase immobilization strategies and promising future techniques to integrate nanotechnology with biocatalysis.     

水解条件对纤维素酶解速度的影响

纤维素酶水解速度与水解温度、pH值、水解时间等因素有关。超声波可加速纤维素的酶水解速度，用N2保护能延缓纤维素酶的失活。     

稻草纤维素水解机理及工艺条件的研究

以稻草秸杆为纤维素原料,用2%氢氧化钠对其进行预处理,选用纤维素酶作为催化剂对纤维素进行酶法水解,采用DNS法测定纤维素水解液还原糖的含量,并计算其糖化率。探讨了纤维素酶水解稻草秸秆纤维素的反应机理,研究了纤维素酶的添加量、反应温度、pH、反应时间、振荡等因素对稻草纤维素酶水解的影响。实验结果表明,当固液比为1∶30、纤维素酶添加量为40 mg、50℃、pH 4.8、振荡反应12h,纤维素酶解液的糖化率可达40%。     

丝状真菌纤维素酶合成机制的研究

丝状真菌产生的纤维素酶被认为是最有应用前景的,但就目前酶生产效率来看,离实际应用还有很大的差距,需要对酶的合成调节机制有更为全面和深刻的了解。纤维素酶的生物合成受诱导和阻遏双重控制,酶的生产既有赖于低廉的保持一定浓度诱导物的存在,又必须清除分解代谢产物对酶合成的阻遏,其中的详细机制有待进一步的阐明。真菌纤维素酶的分泌也是相当复杂的,在酶的分泌过程中,酶会发生例如糖基化等一系列变化。提高纤维素酶的活力测定方法的准确性,使其进一步规范化,是研究纤维素酶工作的另外一个重要的领域。随着现代生物学朝着分子水平的不断发展,分子生物学的许多方法也越来越多地被应用于纤维素酶的研究中,并取得了重要进展。对真菌纤维素酶合成调节机制的深入研究,将为提高纤维素酶产量,推动应用工作的发展打下理论基础。     

Improved catalytic hydrolysis of carboxy methyl cellulose using cellulase immobilized on functionalized meso cellular foam

Cellulase from Penicillium funiculosum was immobilized on functionalized MCF (Meso Cellular Foam) silica by imine bond formation followed by reduction using NaBH₄. The specific activities of free and immobilized enzyme were measured for hydrolysis of soluble carboxymethyl cellulose (CMC). The highest activity of MCF immobilized and native enzyme was obtained at optimum pH 5 and 4.5 respectively. Kinetic parameters, Michaelis–Menten constant (Km) and maximum reaction velocity (Vmax), were calculated as Km = 0.025 × 10⁻² mg/mL, Vmax = 5.327 × 10⁻³ U/mg for the free enzyme and Km = 0.024 × 10⁻² mg/mL, Vmax = 9.794 × 10⁻³ U/mg for MCF immobilized enzyme respectively. The reusability of immobilized enzymes showed that 66% of its activity is retained even after 15 cycles. The availability of polar groups (–NH–, –OH) and large pore size of surface modified MCF could be electrostatically stabilizing the cellulase. Functionalized MCF was found to be a promising material for stabilizing cellulase with 16.4 wt% loading of enzyme.     

纤维素的酶水解糖化

纤维素为自然界存在最多的再生有机资源，能水解成葡萄糖，加工成食品、燃料、化工产品等。酸和酶都能催化水解，但酶法效果好，所得水解液的纯度高。多年来对于纤维素的酶法水解研究工作很多，但还有若干问题有待解决，尚未发展成适于工业生产应用的好工艺。本文扼要地综述纤维素的酶水解机理和纤维素物料的应用工艺。纤维素酶系内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖甙酶的混合物，这三种酶协同起水解作用。纤维素物料不纯，还有伴生物半纤维素和木质素共同存在，需要预先处理，破坏纤维素的结晶性，提高水解效能，分离开半纤维素和木质素，加以好的利用，提高经济效益。     

生物产纤维素酶研究进展

纤维素酶是降解纤维素最有效的生物催化剂.自然界存在很多产纤维素酶的生物.综述了纤维素酶的类别、族属、结构;产纤维素酶的原生动物、后生动物及微生物菌种(细菌、真菌、放线菌等);目前已发现的编码纤维素酶的基因及其表达;纤维素酶的主要作用机理等方面的研究进展,并就今后的研究方向及重点提出了建议.     

Cellulase dissolution technique for the study of chemically modified and crosslinked cotton

Cellulase enzyme of Penicillium funiculosum has been used for microsolubility test and compared with cuene dissolution technique by carrying out electron-microscopic observations on the acetylated and DMDHEU-crosslinked cottons. Cellulase being highly specific toward native cellulose, it acts only on unacetylated or uncrosslinked portions of the cotton leaving the rest of the cross section undisturbed. In this regard, cellulase dissolution technique has an advantage over the cuene dissolution technique currently used to evaluate modified and crosslinked cottons.