玉米秸秆分批补料获得高还原糖浓度酶解液的条件优化

木质纤维素高浓度还原糖水解液的获得是纤维乙醇产业化发展的方向。在发酵工业领域,分批补料法是实现这一目标的重要研究途径。本研究采用分批补料法对获得高浓度玉米秸秆酶解还原糖的条件进行了优化。以稀硫酸预处理的玉米秸秆为原料,考察了液固比、补加量与补加时间对分批补料糖化的影响。结果表明,秸秆高浓度酶解液条件的初始物料为20％ (重量/体积),木聚糖酶220 U/g (底物),纤维素酶6 FPU/g (底物),果胶酶50 U/g (底物),在24 h、48 h后分批补加8％预处理后的物料,同时添加与补料量相应的木聚糖酶20 U/g (底物),纤维素酶2 FPU/g (底物),72 h后,最终糖化结果与非补料法相比,还原糖浓度从48.5 g/L提高到138.5 g/L,原料的酶解率最终达到理论值的62.5％。试验结果表明补料法可以显著提高秸秆水解液还原糖浓度。     

玉米秸秆酶水解过程中的酶复配条件优化

降低酶解成本是纤维素乙醇生产的关键。利用酶复配技术优化蒸汽爆破处理后玉米秸秆的酶水解工艺条件,以提高纤维素的转化率。通过单因素实验和正交实验,研究了纤维素酶、木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶对酶解效率的影响规律。结果表明,汽爆玉米秸秆,纤维素含量达42.21%,半纤维素仅为3.65%。纤维素酶对酶解过程起决定性作用,添加40 FPU/g时,酶解率为75.45%;木聚糖酶可促使更多的纤维素暴露出来,添加1 500 IU/g时,酶解率最高为78.03%;β-葡萄糖苷酶有助于消除纤维二糖积累造成的反馈抑制,用量40 IU/g时,纤维二糖浓度为0.330 4 g/100 m L,酶解率达76.45%。正交实验确定最佳工艺为:纤维素酶用量30 FPU/g,木聚糖酶用量800 IU/g,β-葡萄糖苷酶用量40 IU/g;该条件下,进行底物质量浓度25%的验证实验,葡萄糖达9.3g/100 m L,若用单一天冠纤维素酶,葡萄糖仅5.9 g/100 m L,提高了57.63%。三种酶的影响顺序为:纤维素酶木聚糖酶β-葡萄糖苷酶。     

固定化纤维二糖酶的研究

黑曲霉 (AspergillusnigerLORRE 0 12 )的孢子中富含纤维二糖酶 ,将这些孢子用海藻酸钙凝胶包埋后 ,可以方便有效地固定纤维二糖酶。固定化后的纤维二糖酶性能稳定 ,半衰期为 38d ,耐热性和适宜的pH范围均比固定化前有所增加 ,其Km 和Vmax值分别为 6 .0 1mmol L和 7.0 6mmol (min·L)。利用固定化纤维二糖酶重复分批酶解10g L的纤维二糖 ,连续 10批的酶解得率均可保持在 97%以上 ;采用连续酶解工艺 ,当稀释率为 0 .4h- 1 ,酶解得率可达 98.5 %。玉米芯经稀酸预处理后 ,其纤维残渣用里氏木霉 (Trichodermareesei)纤维素酶降解 ,酶解得率为6 9.5 % ;通过固定化纤维二糖酶的进一步作用 ,上述水解液中因纤维二糖积累所造成的反馈抑制作用得以消除 ,酶解得率提高到 84.2 % ,还原糖中葡萄糖的比例由 5 3 .6 %升至 89.5 % ,该研究结果在纤维原料酶水解工艺中具有良好的应用前景。     

用普通纯水代替缓冲液时蔗渣酶法水解反应的考察

使用Onozuk RS型纤维素酶,以普通的城市自来水和纯水代替缓冲液,直接加热膨化甘蔗渣进行酶法水解实验研究,结果表明:所使用的各种水代替缓冲液时,蔗渣酶解还原糖得率基本不变,还原糖得率最高时的最适宜pH为4.2～4.9,当蔗渣浓度大于1％时,反应液的pH恰好处于最适宜pH范围内,还原糖得率最高的酶解反应温度为50℃。     

纤维素酶降解小麦秸秆最适条件的研究及其动力学分析

以小麦秸秆为原料,通过正交实验对纤维素酶降解秸秆纤维的影响因素进行了研究。结果表明,影响小麦秸秆降解的因素依次为:酶量>酶解时间>料液比>反应温度,其最适条件是:加酶量为40u/g,酶解时间为10h,反应温度为40℃,料液比为1∶3,总糖含量达到43.24%。以米氏方程为基础,建立起最适酶解条件下总纤维素降解的动力学模型。     

白腐菌胞外提取液与纤维素酶对玉米秸秆的协同酶解研究

通过评价几株白腐菌固体发酵不同时间的胞外提取液与纤维素酶同时加入对玉米秸秆酶解产糖的影响,得到一个较高糖化效果的胞外降解体系,并对其相关影响因素进行研究,进而初探其协同酶解的机制.结果表明,Echinodontium taxodii 2538固体培养5 d的胞外提取液与纤维素酶形成的胞外降解体系的协同酶解效果较好,酸处...     

Study on Optimal Conditions of Degradation of Wheat Straw by Cellulase and Analysis of Kinetics

以小麦秸秆为原料,通过正交实验对纤维素酶降解秸秆纤维的影响因素进行了研究.结果表明,影响小麦秸秆降解的因素依次为:酶量＞酶解时间＞料液比＞反应温度,其最适条件是:加酶量为40 u/g,酶解时间为10h,反应温度为40℃,料液比为1∶3,总糖含量达到43.24％.以米氏方程为基础,建立起最适酶解条件下总纤维素降解的动力学模型.     

玉米秸秆酶水解正交试验的研究

经蒸汽爆破预处理的玉米秸杆用里氏木霉（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ Ｒｕｔ Ｃ３０）制备的纤维素酶进行水解,其影响因素主要为ｐＨ值、温度、微量元素,考虑了上述三因素对酶解的影响,以酶解得率为指标来评价酶水解效果,设计了三因素三水平正交实验。研究表明,酶最佳工艺条件为：ｐＨ＝４．８,温度４５℃,微量元素０．５ｍｌ。     

固定化纤维二糖酶的研究

黑曲霉（Aspergillus niger LORRE 012）的孢子中富含纤维二糖酶,将这些孢子用海藻酸钙凝胶包埋后,可以方便有效地固定纤维二糖酶。固定化后的纤维二糖酶性能稳定,半衰期为38 d,耐热性和适宜的pH范围均比固定化前有所增加,其K_m和V_max值分别为6.01 mmol/L和7.06 mmol/(min·L)。利用固定化纤维二糖酶重复分批酶解10 g/L的纤维二糖,连续10批的酶解得率均可保持在97%以上;采用连续酶解工艺,当稀释率为0.4 h^-1,酶解得率可达98.5%。玉米芯经稀酸预处理后,其纤维残渣用里氏木霉（Trichoderma reesei）纤维素酶降解,酶解得率为69.5%;通过固定化纤维二糖酶的进一步作用,上述水解液中因纤维二糖积累所造成的反馈抑制作用得以消除,酶解得率提高到84.2%,还原糖中葡萄糖的比例由53.6%升至89.5%,该研究结果在纤维原料酶水解工艺中具有良好的应用前景。     

木质素降解菌shu-0801降解玉米废弃物的研究

目的:研究分离到的木质素降解菌降解玉米废弃物效果.方法:利用苯胺蓝法从土壤中分离到木质素降解菌shu-0801.结果:研究表明shu-0801木质素降解菌能够显著提高纤维素的转化,提高纤维素酶的降解效率,还原糖的生成量明显提高,shu-0801菌与玉米秸秆粉共培养,可降解玉米废弃物干重约20%.结论:分离到木质素菌降解木质素效率较高,属巨大芽孢杆菌属.     

玉米秸秆不同部位的组成及其对预处理的影响

不同玉米秸秆部位的成分组成及分布对预处理和酶解影响显著。研究表明:韧皮部与髓芯的成分相近,但叶子的差异较大,其木聚糖和总糖的质量分数最高,分别为29.48%和66.15%,而木质素的质量分数最低,因而叶子更容易预处理。玉米秸秆在稀酸预处理过程中可回收96.9%葡聚糖和50.0%～70.0%木聚糖,其中50.0%～60.0%木聚糖水解成木糖溶出;不同部位的木聚糖损失率与初始的木聚糖含量正相关;经稀酸预处理后,叶子中葡聚糖的质量分数最高,达72.40%,叶子和髓芯易于被纤维素酶水解生成葡萄糖,而韧皮部困难。不同部位的酶解得率与自身的葡聚糖含量正相关,与酸不溶木质素含量负相关,同时受原料的物理结构、葡聚糖和木质素大分子的化学组成等影响。     

60Co-γ射线处理稻草秸秆对其纤维质酶解效果的影响

通过60Co-γ射线处理干稻草秸秆以及提取的稻草粗纤维,研究辐照预处理后的稻草秸秆酶降解效果。采用DNS法和硫酸-苯酚法分别测定处理样品中水溶性还原糖和总糖的含量;通过电子显微镜扫描观测辐照处理对稻草秸秆纤维组织结构的影响。结果表明:采用1 000 kGy~1 500 kGy的辐照剂量处理稻草秸秆,能有效破坏稻草的纤维组织结构,特别是稻草表面硅晶结构和纤维结构,随着辐射剂量的加大破坏程度增强,稻草水溶性还原糖和总糖含量显著增加。辐照与酶复合处理稻草秸秆能极显著地提高稻草秸秆纤维的转化率,稻草秸秆降解的水溶性还原糖含量达到21.44%,总糖含量达75.85%。辐照处理对木质素降解无明显影响。     

直接加热膨化蔗渣酶法水解的研究

采用加热时间为２０ｍｉｎ,压力为２．０ＭＰａ,温度为１２０℃的直接加热膨化甘蔗渣为水解底物、日本ｙｓｋｕｌｔ生物化学试剂公司生产的ｏｎｏｚｕｋＲＳ型纤维纯洁酶粉进行蔗渣的酶法水解实验,考察了蔗渣中纤维素的酶解还原糖得率与反应时间、酶浓度、ｐＨ值、缓冲液种类、离子强度以及固液比的关系,结果表明：当固液比为５％（ｗ／ｖ）,酶浓度＞１．２０ｍｇ／ｍｌ时,还原糖得率随酶浓度的增加变化不显著;本实验条件下,缓冲液种类和离子强度对还原糖得率几乎没有影响;水解最适宜ｐＨ值为４．２～４．９;最佳反应温度为５０℃。     

里氏木霉与黑曲霉混合发酵产纤维素酶及其水解特性

研究了利用里氏木霉和黑曲霉混合培养产纤维素酶,以黑曲霉孢子悬浮液的不同活化浓度及不同的活化时间来寻找2个菌种发挥最大协同作用的结合点以及所产纤维素酶的水解特性。以里氏木霉单一培养和黑曲霉单一培养为参照进行对比研究。底物为农林废弃物之一的玉米秸秆,经过蒸气爆破预处理后,用作产酶C源。结果表明:黑曲霉孢子悬浮液活化浓度为10个/mL,活化时间为12 h时,滤纸酶比酶活最高,达3.32 U/mL,高于里氏木霉单一培养的2.25 U/mL,β-葡萄糖苷酶比酶活达1.32 U/mL,高于里氏木霉单一培养的0.57 U/mL。为进一步验证混合菌产纤维素酶的水解效果,利用混合菌产纤维酶的酶液及里氏木霉产纤维素酶的酶液进行酶水解实验,当酶用量为20 U/g绝干纤维素,底物质量浓度为100 g/L条件下水解48 h,混合菌所产酶液酶解得率达70.00%,高于里氏木霉所产酶液的酶解得率63.05%。实验表明里氏木霉与黑曲霉混合培养产酶是可行的,并优于单一菌种培养。     

海藻酸钠固定化β-葡萄糖苷酶的研究

以海藻酸钠为载体,研究了β-葡萄糖苷酶固定方法及其条件,并利用固定化β-葡萄糖苷酶进行了酶解试验。结果表明,采用交联-包埋方式,在海藻酸钠质量分数3．5％、给酶量100U／g载体、戊二醛体积分数1％、氯化钙质量分数2％的条件下固定β-葡萄糖苷酶2h,可以获得较佳的固定化效果。其固定率达到65％,重复分批利用20次仍能保持90％以上的酶解得率。利用固定化β-葡萄糖苷酶连续酶解纤维二糖时,在不同进料速度下有着不同的催化效率,当进料速度为1．5mL／min、1．0mL／min时,酶解得率分别达到96,7％和99．0％;与木霉纤维素酶协同水解纤维素时,在β-葡萄糖苷酶总酶活与滤纸酶活之比为0．5（FPA为2．0U／mL）的条件下,酶解滤纸纤维素和微晶纤维素60h的得率比单独采用木霉纤维素酶分别增加了20．4％和29．3％。研究结果对于解决酶法水解纤维资源得率低、酶使用成本高这一关键问题提供了一种有效的方法。     

纤维素酶解过程的分析和测定

用多元回归法定量分析了绿色木霉Trichoderma ciride 纤维素酶系的三类组分及其协同效应在纤维索粉酶解中的作用。结果表明,纤维素的溶解由CBH组分和EG组分的协同作用所决定,任一单一组分或其它组分间协同作用的效应都很微弱。而还原糖的生成则主要是在此基础上由纤维二糖酶所促进的。当纤维素粉分解近70％时,x光衍射分析表明,其无定形区酶解73．6％,结晶区酶解66．6％,两者几乎同时被分解。由此,提出了一个同时测定纤维素酶系的纤维溶解活力和糖化活力的方法。     

稀酸和稀碱预处理对四种不同生物质资源制备还原糖的影响

本论文探讨了不同浓度的稀H_2SO_4和稀NaOH预处理对大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草四种不同生物质酶解制备还原糖的影响。结果表明,大豆秸秆、水稻秸秆、象草和狼尾草具有较高的纤维素和半纤维素含量,是制备还原糖的理想原料。与稀H_2SO_4预处理相比,经稀NaOH预处理后的样品表现出较好的酶解性能。通过使用4%的NaOH对大豆秸秆和狼尾草进行预处理,还原糖产量分别为145.8 mg/mL和319.2 mg/mL。此外,以1%NaOH预处理后的水稻秸秆和象草为原料,可以分别获得385.2 mg/mL和231.6 mg/mL还原糖产量。     

60Co-γ射线辐照协同氢氧化钠预处理对油菜秸杆酶解产糖的影响

研究了辐照协同氢氧化钠预处理油菜秸秆对酶解产还原糖的影响。利用响应面法对氢氧化钠反应条件进行了优化,得出最优条件为氢氧化钠浓度为2．38％,反应温度为100℃,反应时间为0．5h。这一条件预期还原糖产量为524．93mg／g,通过实验验证,实际还原糖含量（528．51mg／g）能够很好地与预期相吻合。扫描电镜观察表明,辐照协同氢氧化钠预处理后秸秆表面积明显增大,出现很多蜂窝状孔洞结构,能够有效增大酶解可及表面积,从而提高酶解效率。     

秸秆质外体蛋白对纤维素酶活力的影响

研究了玉米秸秆在储存过程中质外体蛋白含量的变化情况,及其对Penicilllumexpansum纤维素酶活力的影响。结果表明随着储存时间的延长,可抽提的玉米秸秆质外体蛋白的数量逐渐减少,与P.expansum纤维素酶的协同作用也随之减弱。储存玉米秸秆质外体蛋白没有内源性纤维素酶活力,而新鲜玉米秸秆有内源性EG活性,但它的稳定性较差,储存半年后基本降解或失活。储存秸秆质外体蛋白对FPA酶活力、棉花酶活力、β-葡萄糖苷酶活力有明显的增效作用,最大增效分别达到95.32%、102.06%和96.6%。而对CMCase却表现出抑制作用,最大抑制率为49.52%,质外体蛋白-EG-βG表现出明显的协同关系,而它对CBH酶活力没有影响。消除内源性EG的影响后,新鲜玉米秸质外体蛋白对FPA活力、棉花酶活力、β-葡萄糖苷酶活力的促进率,以及CMCase的抑制率均高于储存秸秆的质外体蛋白。可见质外体蛋白是天然纤维素酶解研究不可忽视的影响因素。     

研究纤维素酶活时测定还原糖方法的选择

常用的纤维素酶活力测定方法中,除内切葡聚糖酶活用粘度法外,其余均为测定底物酶解后还原糖的生成量。一般都以葡萄糖为标准,用3,5-二硝基水杨酸法(DNS)法、Somogyi法或铁氰化钾法进行测定。已知纤维素的酶解是在纤酶系的作用下逐渐解聚的过程。酶解液中的还原糖包括有葡萄糖和聚合度不等的纤维寡糖,其比例则因纤酶系和酶解条件而异。虽然Miller等