纖維素酶高效糖化纖維素的催化反應(yīng)動力學(xué)及其工藝研究.pdf

1、眾所周知，由于其對環(huán)境友好和成本低的原因，生物轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素材料為生物燃料是引人注目的。然而，由于木質(zhì)纖維素材料高度的木質(zhì)化和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，人們難以有效地對其進(jìn)行酶法水解。為了使纖維素材料更容易進(jìn)行酶水解，需要一個有效的預(yù)處理來軟化其強硬的纖維素結(jié)晶度的組裝結(jié)構(gòu)并且增加纖維素的孔隙率。預(yù)處理的方法有很多。近些年來，N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）作為纖維素溶劑引起了廣泛的重視。由于其N-O鍵的高極性，NMMO能夠溶解纖維素，它打破了纖維

2、素的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，并與纖維素形成了新的氫鍵。然而，在NMMO的存在下，纖維素酶的活性可能被抑制，由于NMMO中N-O鍵的高極性。本研究的目的是評價在水-NMMO介質(zhì)中新分離菌株產(chǎn)生的纖維素酶高效糖化天然纖維素原料。對NMMO預(yù)處理纖維素的條件進(jìn)行優(yōu)化研究。而且，經(jīng)NMMO預(yù)處理后的甘蔗渣酶法水解以后獲得的可發(fā)酵的水解產(chǎn)物，用乙醇生產(chǎn)菌株釀酒酵母進(jìn)行還原糖發(fā)酵驗證實驗。
　　本研究在常規(guī)篩選方法的基礎(chǔ)上，利用在富集培養(yǎng)基中加入10g/L

3、 NMMO，從土壤中篩選獲得一株耐 NMMO的高活性纖維素酶菌株Galactomyces sp. CCZU11-1。經(jīng)研究，最適產(chǎn)酶培養(yǎng)條件為：碳源為甘蔗渣（5.0g/L），氮源為(NH4)2SO4（5.0g/L），表面活性劑為Tween-80（8.0g/L），培養(yǎng)溫度為30℃，初始培養(yǎng)pH為5.5。在此條件下菌株培養(yǎng)7d后，F(xiàn)PA及CMCase分別為13.5IU/mL和24.6IU/mL。
　　通過對菌株Galactomyces

4、 sp. CCZU11-1進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，對獲得的纖維素酶進(jìn)行最適底物的優(yōu)化，通過測定和比較纖維素酶粉對甘蔗渣和楓樹的Km值和Vm值，可以得出最適底物為甘蔗渣。優(yōu)化了NMMO預(yù)處理纖維素條件：NMMO的含量為85％(w/v)，最適的預(yù)處理溫度為85℃，最適的預(yù)處理時間為35 min，反應(yīng)體系中NMMO的含量為17%(w/v)，纖維素濃度為2 mg/mL，纖維素酶濃度為2.5mg/mL。NMMO預(yù)處理纖維素原料的糖化，表明NMMO預(yù)處理對增

5、加纖維素材料的水解率是非常有效的，并且來自于Galactomyces sp. CCZU11-1的纖維素酶具有高活性。
　　在培養(yǎng)體系和反應(yīng)體系中都含有25%(w/v)的NMMO的情況下，來自于Galactomyces sp. CCZU11-1的纖維素酶仍具有良好的活性。甘蔗渣的水解產(chǎn)物對釀酒酵母的發(fā)酵不造成負(fù)面的影響。總之，Galactomyces sp. CCZU11-1作為高效耐NMMO纖維素酶的生產(chǎn)菌株，在高效糖化纖維素原料