提高木质纤维素酶解糖化效率的研究进展

木质纤维素高效水解为可发酵糖是其在生物燃料及高附加值化学品转化过程中至关重要的环节。从环保的角度出发,水解方法中的酶解是木质纤维素被彻底降解而无环境污染的有效途径,并且酶水解反应糖损耗低、副产物少、条件温和,因此受到广泛关注。但木质纤维素的组成与结构极为复杂,加之纤维素酶存在稳定性差、寿命短、活性低等缺陷,致使酶解效率较低,酶解糖化成本过高,为此国内外学者对如何提高木质纤维素酶解效率开展诸多方面的研究,综述了近年来提高木质纤维素酶解效率研究取得的最新理论研究及工艺进展,并就木质纤维素的预处理、产酶菌株/技术、酶复配/重组、酶解助剂、酶固定、外场作用、酶回收重利用及酶解反应器多方面的研究情况进行了总结,进一步展望了木质纤维酶解糖化的发展方向。     

去壁酶与酶解方式对曲霉原生质体释放的影响

研究了纤维素酶、蜗牛酶、溶菌酶以及菌丝体培养方式和酶解方式对黑曲霉和米曲霉菌丝释放原生质体的效应。发现黑曲霉菌丝原生质体制备最佳条件为固体透析培养菌丝体,2%纤维素酶,在平皿中,28℃和80r/min条件下酶解3h;米曲霉原生质体制备最佳条件为2%纤维素酶+1%蜗牛酶+5mmol/L二硫苏糖醇,酶解时间6h,其它条件与黑曲霉的相同。     

乙酸分级预处理甘蔗渣对纤维素酶解性能的影响

为提高甘蔗渣的纤维素酶解性能,采用乙酸脱木素结合碱脱乙酰基的预处理工艺 (Acetoline工艺) 对甘蔗渣进行预处理,考察了乙酸脱木素过程中若干因素对预处理结果的影响,并对预处理后甘蔗渣的纤维素酶解性能进行了研究。结果表明,经过Acetoline预处理后甘蔗渣在7.5％固体含量、15 FPU+10 CBU/g固体的纤维素酶和β-葡萄糖苷酶用量下酶解48 h,酶解聚糖转化率接近80％。与稀酸预处理相比,Acetoline预处理可以得到更高的酶解聚糖转化率。实验结果表明Acetoline工艺是一种可有效提高甘蔗渣纤维素酶解性能的预处理方法。     

酶辅助法提取透骨草中总黄酮及抗氧化性研究

本文采用纤维素酶辅助法提取透骨草中总黄酮,即先用纤维素酶酶解透骨草,再用乙醇回流法提取透骨草中的总黄酮。分别固定提取剂乙醇浓度为70%,料液比为1∶20 g/m L,初步探究了纤维素酶浓度、酶解p H、酶解温度、酶解时间四个单因素对透骨草总黄酮提取率的影响。设计正交实验确定了酶辅助法提取透骨草中总黄酮的较佳条件:纤维素酶浓度为2 U/m L、酶解p H=4.5、酶解温度为45℃、酶解时间2 h,总黄酮提取率为1.27%。本文初步探究了透骨草总黄酮提取液对羟自由基的清除活性,对照实验结果表明透骨草提取液对羟自由基清除活性要高于相同浓度的芦丁与二丁基羟基甲苯。     

酶法提取桑葚多糖的工艺研究

利用纤维素酶从桑葚中提取桑葚多糖,通过单因素实验和L9(34)正交实验研究酶用量、酶解时间、酶解温度对桑葚多糖提取率的影响。实验结果表明:纤维素酶能够显著提高桑椹多糖的提取率,并且提取温度是最重要的影响因素,其次是酶解时间,酶用量在此实验范围内对测定结果的影响最小,提取的最佳工艺条件为:酶解温度45℃,酶解时间150 min,酶用量4.0 mL。     

黄芩甙提取工艺研究

本文研究了纤维素酶在黄芩甙提取工艺上的应用。纤维素酶的比活力为1500个活力单位,酶解温度为50℃、pH值为5.0、酶解时间为18 h、煎煮时间为40 min。实验结果表明:加酶提取黄芩甙比不加酶提取的产率提高16.3%,产物中黄芩甙的纯度有明显的提高。     

超微粉碎对酶解玉米秸杆粉纤维的影响研究

目的:对不同粒度玉米秸秆的纤维素酶水解条件进行了探索。方法:研究了秸秆酶解产生还原糖量随时间的变化趋势,并做了粒度、温度、纤维素酶用量、固液比等因素对秸秆酶解影响的研究,通过扫描电镜(SEM)观察酶解不同粒径秸杆粉的表面形态。结果:随着玉米秸杆粉粒径的减小,其酶纤维的能力提高,即还原糖得率提高,酶解不同粒径的秸杆粉表面形貌也有一定的差异。结论:超微粉碎技术可以影响玉米秸杆中纤维的酶解效率,提高了还原糖得率,在食品及生物能源加工业应用方面具有一定的潜力。     

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。     

纤维素酶固定化的研究进展

纤维素酶成本过高是纤维糖化工艺中的主要障碍,因此,各国学者都在研究和探索降低纤维素酶成本及提高其酶解效率的有效方法,酶的固定化技术便有很有希望的方法之一。本文综述了近２０年国内外应用不同性质的载体研究纤维素酶固定化的若干结果和进展。     

纤维素酶解制取高活性壳聚糖

研究了不同条件纤维素酶降解壳聚糖的特性 ,结果表明 5 0U/ g底物 纤维素酶 5 0℃酶解 8h的壳聚糖的抑菌活性最好。壳聚糖的平均分子量从 780ku降为 2 10ku。对酶解的壳聚糖用葡聚糖G 10 0凝胶分离 ,有效抑菌的分子片断其分子量为 130ku。     

超临界CO2流体对纤维素酶催化反应的影响

超临界二氧化碳流体预处理对纤维素超分子结构及纤维素酶催化反应有重要影响。一定含水量的微晶纤维素用SC-CO2在10MPa,50℃处理30min,其结构发生了有利于进一步被酶解的变化。上述超临界条件单独作用于纤维素酶时,并未造成酶催化活力的降低;但与纤维素共同进行SC—CO2处理时,纤维素酶则失去催化活性,但这种处理却能提高纤维素进一步被酶解的效率。一定范围内处理时的酶用量与酶解效率的增加正相关。纤维素的含水量对SC-CO2处理后的酶解效率有显影响。     

内生青霉菌纤维素酶辅助提取槐米总黄酮

研究内生青霉菌（Penicillium sp．B-4）胞外纤维素酶在槐米总黄酮提取中的辅助应用。内生青霉菌在起始pH4,5的综合马铃薯培养基中,150r／min,40℃下摇瓶,培养7d,具有较高的纤维素酶比活力（3．57U／mL）。槐米干粉投入青霉菌发酵液中进行酶解处理,比较酶料比、酶解温度、酶解时间和酶解液pH对槐米总黄酮提取率的影响,发现槐米干粉以酶料比40：1（mL／g）加入粗酶液中,在pH4．5、温度40℃下酶解处理1h后,黄酮提取率可达12．2％,比常规提取率增加了38．7％。内生菌纤维素酶辅助提取法为槐米黄酮提取的可行新方法。     

甘草药渣降解菌的筛选及其产酶工艺研究

筛选能够有效降解甘草药渣的菌株,优化菌株的纤维素酶生产工艺。从腐烂的甘草及土壤中筛选甘草药渣降解菌,结合形态学观察及18S r DNA测序确定菌株的分类地位;考察了不同因素对菌株发酵的影响;采用L9(34)正交分析法确定菌株最佳产酶条件;利用菌株生产的纤维素酶对甘草药渣进行酶解研究。确定分离菌株为Penicillium oxalicum,命名为草酸青霉G2。正交分析结果表明,药渣含量、发酵时间对G2的发酵有显著影响(P0.05,P0.05);在最佳产酶工艺条件下,测得G2滤纸酶活力3.43 U/m L、内切酶活力16.89 U/m Lu;甘草药渣的酶解结果表明,G2生产的纤维素酶(G2酶)对甘草药渣的酶解效率优于商品酶。此外,甘草药渣经酶解以后,甘草总黄酮提取率明显升高。对甘草药渣降解菌的筛选以及对菌株的产酶工艺研究,旨在为合理利用甘草药渣以及生产成本低廉、性能优良的纤维素酶奠定基础。     

基于亚细胞定位的大豆和鹰嘴豆原生质体分离体系的建立与优化

以湘豆3号大豆和Kabuli型鹰嘴豆幼嫩叶片为材料,研究了酶解种类及配比、酶解液中甘露醇浓度、酶解液p H和酶解时间对两种豆科植物幼嫩叶片原生质体产量和存活率的影响。结果表明,湘豆3号大豆叶片在含有0.5%纤维素酶Onozuka R-10、0.8%半纤维素酶Hemicellulase、0.8%离析酶Macerozyme R-10、0.4%果胶酶Pectolyase Y-23、0.1%2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES)和10%甘露醇的酶解液中(pH 6.0),27℃黑暗条件下恒温水浴振荡(45 r/min)酶解6 h,分离得到的原生质体产量和存活率最高;Kabuli型鹰嘴豆叶片在含有0.5%纤维素酶Onozuka R-10、0.8%半纤维素酶Hemicellulase、0.8%离析酶Macerozyme R-10、0.1%MES和10%甘露醇酶解液中(pH 4.8),27℃黑暗条件下恒温振荡水浴(45 r/min)7–8 h,分离得到的原生质体产量和存活率最高。通过上述件分离到的湘豆3号大豆和Kabuli型鹰嘴豆幼嫩叶片原生质体用于亚细胞定位的效果最好。     

纤维素酶促进剂在饲料中的应用初探

采用3.5-二硝基水杨酸(DNS)比色法和重量法,分别研究纤维酶促进剂在鸡饲料中使酶活力提高的作用,取得良好效果。对不同来源的纤维素酶的扩大实验,进一步证明了促进剂的有效性和普遍性,确定了纤维素酶促进剂应用于饲料的最佳配比,证明了不同促进剂之间存在明显的协同促进作用。动物体外模拟实验使促进剂更加实用化,结果表明:纤维素酶促进剂可提高纤维素酶的酶解率,降低饲料成本,提高饲料利用率。     

纤维素酶提取红景天总黄酮的研究

以总黄酮为考察指标,确定纤维素酶提取红景天有效成分的最佳工艺.研究酶解条件对总黄酮浸出率的影响,并对不同提取方法的提取效果和粗提物的DPPH清除活性进行了比较.纤维素酶提取法的最佳工艺条件为:加酶量为1.95%(以原料干重计),液料比为70∶1(mL∶g),pH值为5.5,酶解温度为40℃,酶解时间为5 h,红景天总黄酮的浸出率为4.385%.酶解技术可明显提高红景天总黄酮的浸出率,粗提物得率高且DPPH清除活性较强.     

酶辅助提取莲房原花青素工艺及其抗氧化活性研究

主要用纤维素酶和果胶酶对莲房组织进行酶解,以提高莲房原花青素提取率。采用四因素三水平正交实验对酶解时间、加酶量和酶解温度等提取工艺参数进行优化,获得了最佳工艺参数为纤维素酶添加量为0.7%,果胶酶添加量0.1%,酶解温度55℃,酶解时间2.5h,优化后的提取工艺与直接醇提法相比,能将莲房原花青素的提取率提高约48%。在此基础上采用DPPH法进行了抗氧化性的对比,结果表明酶辅助提取和醇提法提取的原花青素有着相同的抗氧化性。     

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...     

响应面优化纤维素酶辅助提取木豆叶总黄酮工艺

为探讨纤维素酶辅助提取木豆叶总黄酮最佳工艺条件,在单因素试验基础上,以酶用量、酶解温度、酶解时间和酶解pH为影响因子,总黄酮得率为响应值,采用Box-behnken中心组合设计建立4个影响因子与总黄酮得率关系的数学模型,进行响应面法分析。结果表明,纤维素酶辅助提取木豆叶总黄酮的最佳工艺条件为：酶用量为8.65 mg,酶解温度为33.88℃,酶解时间为2.02 h,酶解pH为5.02。在最优条件下总黄酮理论得率为4.86%,实测值为4.88%,拟合得到的模型与实际吻合良好。本研究建立的提取工艺条件稳定可靠,为以后木豆叶总黄酮的应用开发提供实验依据。     

超临界CO2流体对纤维素酶催化反应的影响

超临界二氧化碳流体预处理对纤维素超分子结构及纤维素酶催化反应有重要影响。一定含水量的微晶纤维素用SC-CO₂ 在 10MPa,50℃处理 30min ,其结构发生了有利于进一步被酶解的变化。上述超临界条件单独作用于纤维素酶时 ,并未造成酶催化活力的降低 ;但与纤维素共同进行SC-CO₂ 处理时 ,纤维素酶则失去催化活性 ,但这种处理却能提高纤维素进一步被酶解的效率。一定范围内处理时的酶用量与酶解效率的增加正相关。纤维素的含水量对SC-CO₂ 处理后的酶解效率有显著影响.