提高木质纤维素酶水解效率的研究进展

利用纤维素酶将预处理后的木质纤维素水解成可发酵性单糖,继而发酵生产所需的液体燃料及其他化工产品,是当前解决资源、环境等难题的有效途径之一.在木质纤维素降解转化工艺中,酶水解效率低、成本高是主要限制因素.如何提高纤维素与纤维素酶的可及度和有效接触面积,从而减少纤维素酶用量及提高酶解效率是水解技术的关键.该文简要归纳了各种提高纤维素酶水解效率方法的最新研究进展,并对其酶解的机理及今后研究的重点进行了分析与展望.     

水稻秸秆的纤维素酶水解研究

木霉T—LSQ-18和黑曲霉SP-77固体发酵条件的优化,使T-LSQ-18菌株纤维素酶C1酶活达28.5IU／g,黑曲霉CB酶酶活达132IU／g;采用木霉T—LSQ-18：黑曲霉SP-77（6：1）的混合酶液水解预处理后的秸秆,使秸秆净减率达到35．3％。     

表面活性剂对纤维素酶水解过程的影响

分别以湿氧化、稀酸常压水解和蒸汽爆破预处理麦草为底物,考察了不同表面活性剂及用量对纤维素酶解过程的影响.实验表明,添加表面活性剂对纤维素酶水解过程有明显影响;添加非离子型表面活性剂(PEG6000、吐温80)可以提高纤维素的可溶性、可发酵糖的转化水平,其中向湿氧化处理的麦草中加入PEG6000后转化水平提高得最大;而添加离子型表面活性剂对酶解起抑制作用.非离子型表面活性刑和纤维素水解底物的最佳比例大约是0.05 g/g DM.     

纤维素酶水解汽爆秸秆的研究

以纤维素酶水解玉米秸秆纤维的过程为对象,研究了温度、pH、加酶量、酶解时间对玉米秸秆水解的最佳条件.根据实验结果和成本建议纤维素酶水解秸秆的最佳条件为温度50℃,pH为4.8,酶浓度为30u/mL,水解时间为40h,此条件下纤维素酶的水解秸秆水解率最高,接近44%.同时根据原纤维素酶水解秸秆水解率低的缺点,对纤维素酶进行了复配,通过对比试验,改进的纤维素酶水解秸秆从原来的44%提高为66%.     

木质纤维素酶水解分形动力学的研究进展

木质纤维素作为地球上储量最丰富的可再生资源之一,可用于生产燃料乙醇,以减少人类对石化资源的依赖。酶水解作为重要步骤之一,自然引起了国内外的广泛关注。但由于酶水解是一个复杂的异质多相反应过程,很难用一个简单的模型对其进行表征。分形理论作为一种研究方法,直接从非线性复杂系统入手去认识其内在规律,更为客观、真实地反映了事物的内在本质。本文阐述了木质纤维素酶水解分形动力学的研究现状,并在此基础上对其应用前景进行展望。     

玉米秸秆纤维素酶解条件的初步研究

研究了利用纤维素酶水解以稀硫酸预处理了的玉米秸秆的影响因素，并对各因素进行试验分析，最后确定了纤维素的最适条件，纤维素酶的用量为25IFPU／g(秸杆），水解温度为50℃，水解时间为24h,pH值为4．6。     

木质纤维素酶解糖化发酵研究

考察添加剂对绿色木霉产纤维素酶的影响.结果表明,初始培养基中添加油酸、十二烷基酸钠(SDS)、麦芽糖、羧甲基纤维素(CMC)、水杨素和水解淀粉等对绿色木霉产纤维素酶有促进作用,其中添加2%油酸和1%SDS均可使酶活提高1倍以上.在木质纤维素酶的水解过程中,在酶液中添加Mg2+、K+、Co2+、Tween 80、聚乙二醇(PEG)等均对酶有激活作用;当底物浓度为30%,酶量1.0 FPA/mL,PEG6000浓度0.14%,Co2+浓度为0.06%,搅拌速度120 r/min条件下,能得到较高的糖浓度(85 g/L).乙醇发酵过程,发现木糖、葡萄糖单独发酵得酒精度分别为0.7g/100 mL和4.3/100 mL;木糖-葡萄糖分步发酵的酒精浓度可达5.1g/100 mL,而木糖-葡萄糖同步发酵得酒精浓度仅为4.4g/100mL.     

纸浆污泥纤维素酶水解的研究

纸浆污泥是制浆造纸工业主要的固体废弃物。由于纸浆污泥中含有至少约40%的纤维素,在污泥处理之前对其中的纤维素进行酶水解,并将葡萄糖转化为生物能源,将极具吸引力。本文详细研究了纸浆污泥纤维素酶水解的影响因素,发现纸浆污泥酶水解系统会促进细菌微生物的生长,消耗生成的葡萄糖,少量的氯胺-T可以消除细菌的负面影响;调节系统初始的pH值到约5.3并稳定之,反应过程的pH值变化都在纤维素酶适宜的范围内。应根据纤维长度来确定酶水解的温度,避免盲目升温到50℃反应而带来的不必要的能量消耗。系统中加入阳离子聚丙烯酰胺量达500mg/L时可以提高酶水解效率约40%。     

酸水解麸皮对斜卧青霉产纤维素酶的影响

通过对麸皮进行各种条件的酸水解试验，发现经酸水解的麸皮对发酵产纤维素酶有不同程度的提高，而且酶活与糖含量有一定的相关性。     

牛血清蛋白的超滤提取工艺研究

采用超滤技术提取牛血中的血清蛋白,主要研究了超滤液温度、超滤压力、超滤液pH和超滤时间对牛血清蛋白提取时膜通量、提取率和得率的影响。实验结果表明,超滤技术可应用于牛血清蛋白的提取,其最佳提取工艺参数为超滤液温度30℃,超滤压力0.1MPa,超滤液pH6.5,超滤时间20min,在此提取工艺参数条件下提取牛血清蛋白时,膜通量达54.58L/m2.h,牛血清蛋白提取率达98.13%,得率达24.09g/L。      

利用纤维素酶降解稻草粉的研究

纤维素是自然界中存在最广泛的一类碳水化合物,同时它也是地球上数量最大的再生资源.目前,自然界中纤维素只有一小部分得到了利用,绝大多数纤维素不仅被白白浪费,而且还会造成环境污染.利用微生物生产的纤维素酶将其转化为人类急需的能源、食物和化工原料,对于人类社会解决环境污染、食物短缺和能源危机具有重大的现实意义.纤维素的酶解是一个复杂的生化过程,其作用机制的研究一直受到人们的重视,许多学者提出了各种假说.目前较为普遍接受的理论主要有三个:协同理论、原初反应理论和碎片理论.本文利用单因子实验得到了稻草粉酶解糖化的最佳条件:稻草粉先经1.0%NaOH+1.0%H2O2预处理,底物浓度为2.5%,糖化温度50℃,反应体系pH4.8,滤纸酶:β-葡萄糖苷酶＝1 :1.     

超声波处理对牛血清白蛋白结构和乳化性的影响

采用圆二色谱（CD）、聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）、8-苯胺-1-萘磺酸（ANS）荧光探针及紫外（UV）光谱研究了不同超声强度和处理时间对牛血清白蛋白（BSA）结构和乳化性的影响。结果表明:超声波处理对BSA的一级结构无明显影响,但对其二级结构、三级结构有显著影响（p<0.05）。经过超声处理后,BSA中的α-螺旋明显降低、β-折叠含量明显增加、无规则卷曲总体上无显著变化（p>0.05）,β-转角含量随功率的增加而增大、随超声时间的延长先增加后减小,内源性荧光强度、表面疏水性及乳化性均随超声处理强度和时间的延长呈先增加后降低的趋势,当超声功率为240 W/cm²、超声时间为10 min时,乳化活性（EAI）和乳化稳定性（ESI）达到最大。这表明,超声波处理是一种潜在改变BSA结构与乳化性的方法,同时也为超声处理在乳化蛋白时对蛋白的改性机理提供理论依据。      

牛血清蛋白的超滤提取工艺研究

采用超滤技术提取牛血中的血清蛋白,主要研究了超滤液温度、超滤压力、超滤液pH和超滤时间对牛血清蛋白提取时膜通量、提取率和得率的影响。实验结果表明,超滤技术可应用于牛血清蛋白的提取,其最佳提取工艺参数为超滤液温度30℃,超滤压力0.1MPa,超滤液pH6.5,超滤时间20min,在此提取工艺参数条件下提取牛血清蛋白时,膜通量达54.58L/m2.h,牛血清蛋白提取率达98.13%,得率达24.09g/L。     

Effect of gamma-irradiation on the molecular properties of bovine serum albumin

To investigate the effect of oxygen radicals on the molecular properties of bovine serum albumin (BSA), the secondary and tertiary structures, molecular weight and optical anisotropy of BSA were examined after the irradiation of the protein at various doses. gamma-Irradiation of the protein solution caused the disruption of the ordered structure of protein molecules as well as degradation, cross-linking and aggregation of polypeptide chains. Fluorescence spectroscopy indicated that irradiation quenched the emission intensity excited at 280 nm. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) indicated that irradiation caused transformation from beta-turns into beta-sheets. A light scattering study showed that increasing the radiation dose decreased the molecular weight of the protein. Optical anisotropy data showed that radiation changed the ordered structure of the protein. Ultraviolet absorption spectroscopy indicated that fragmentation and aggregation might occur in response to radiation exposure.     

分子对接模拟与光谱法研究没食子酸丙酯和牛血清白蛋白的相互作用

运用荧光光谱法、紫外吸收光谱法等方法对没食子酸丙酯（PG）与牛血清白蛋白（BSA）之间的相互作用进行了研究。荧光猝灭计算结果表明PG与BSA间的结合作用较强,猝灭机制为静态猝灭,测得其299 K时的结合常数KA为1.03×105L·mol-1,两者的作用距离为1.71 nm。热力学参数计算结果表明PG与BSA相互作用力主要为范德华力与氢键作用力。通过探针分子取代反应确定了PG在BSA上的结合位点是亚级结构域IIA。圆二色谱的测定结果表明PG的结合导致了蛋白中α-螺旋结构的减少以及无规则卷曲的增加。本文最后通过计算机模拟分子Dock的方法模拟出了PG与BSA的结合构象,所得到的结合参数与之前的计算结果相符。      

牛血清白蛋白与不同糖美拉德反应体系的荧光光谱学研究

目的本文研究了牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)与不同单糖(木糖、葡萄糖、半乳糖)和双糖(乳糖、麦芽糖)美拉德反应体系的荧光特性。方法首先将BSA与不同糖按摩尔浓度比1:667混合于磷酸盐缓冲溶液(p H 7.4)中,在50℃加热7 d后得到BSA与不同糖的美拉德反应体系;进一步用三维荧光光谱及同步荧光光谱研究了BSA与不同糖美拉德反应体系的荧光变化。结果 BSA与不同糖美拉德反应体系在三维荧光光谱中产生了一个新的特征荧光峰(λex 330~340 nm,λem 400~425 nm),其荧光强度随反应时间的延长逐渐增大。同步荧光光谱(Δλ=15 nm和Δλ=60 nm)的最大发射波长均发生了不同程度的蓝移。三维荧光光谱及同步荧光光谱的变化幅度均与体系美拉德反应进程一致,即美拉德反应程度由高到低依次为:BSA-XylBSA-GalBSA-Glu,BSA-Mal,BSA-Lac。结论 BSA与不同糖美拉德反应体系中出现特征性新的荧光峰及蓝移,可作为监测美拉德反应进程及BSA构象改变的指标。     

纤维素金属螯合亲和膜的制备及其对牛血清白蛋白的吸附研究

以纤维素分析滤纸为载体、环氧氯丙烷(EPI)为交联活化剂、亚氨基二乙酸(IDA)为配基、铜离子为金属螯合离子,可制得Cu2 -IDA型固定化金属螯合膜。实验表明,滤纸先用4mol／L的NaOH浸润45min,再在75℃水浴中活化反应45min,所得亲和膜环氧基密度可达3.97μmol／cm2。最佳配基偶联反应条件为:25mgIDA／cm2膜、60℃、15h时可获得对Cu2 最大螯合量。牛血清白蛋白(BSA)等温吸附线基本符合Langmuir形式,经曲线拟合得最大吸附量为59.52mg/g干膜。     

The use of thaumatin and bovine serum albumin as proteins in model wine solutions in bentonite fining

This study examined the viability of using thaumatin and bovine serum albumin (BSA) as proteins in model wine solutions for bentonite fining studies and compared them with unfined New Zealand sauvignon blanc (SB) wine. Bentonite fining trials were performed on model wine solutions and unfined SB wines (pH range 3.5–4.3). Thaumatin was more readily adsorbed onto bentonites of all types than BSA and its adsorption onto bentonite was less affected by the pH of the solution. Specifically, the amount of BSA adsorbed onto bentonite decreased significantly as the pH of the solution approached the isoelectric point (pI) of BSA while thaumatin was adsorbed at that pH due to its higher pI. Changing pH affected protein adsorption of real wine less noticeably than of BSA and thaumatin, and decreasing pH increased protein adsorption in contrast to the model solutions. Neither of the model solutions can fully represent the response of real wine to bentonite fining but they are simple and cost effective to prepare and reacted to changes in bentonite concentration similar to real wine. Thaumatin is potentially a better protein to use in simple model solutions for wine stabilisation studies like filtration where molecular weights are important consideration.