论文部分内容阅读
纤维素预处理和酶解的效果与纤维素底物的差异性密切相关。为了研究纤维素预处理和酶解的效果与纤维素底物的物理化学特性之间的关系,本研究选用细菌纤维素(BC),水稻秸秆(RS)和柠条(CKK)分别作为纯纤维素,草本植物和木本植物的代表,从预处理和酶解角度出发,研究了蒸汽爆破对草本植物和木本植物抗降解屏障的破坏规律和不同类型纤维素底物在酶解过程中底物物理化学特征的变化规律以及对内切纤维素酶(EG)和外切纤维素酶(CBHⅠ和CBHⅡ)的吸附规律。研究表明蒸汽爆破预处理可显著促进RS和CKK的纤维素和半纤维素的转化率。蒸汽爆破预处理水稻秸秆(SEPR)和蒸汽爆破预处理柠条(SEPK)的纤维素转化率分别比未处理的水稻秸秆和柠条提高了 0.88和1.43倍,达82.58%和43.46%;半纤维素转化率分别提高了 2.25和3.38倍,达43.14%和37.03%。扫描电镜分析表明SEPR和SEPK的物理结构变得松散,而SEPK的物理结构比SEPR致密。酶解实验结果表明在低底物负荷下,BC纤维素转化率最高,酶解72h后纤维素转化率达93.12%,RS次之,CKK纤维素转化率最低。但BC纤维素转化率受底物负荷影响较大,当纤维素负荷增加到10%时,BC转化率仅为55.34%。酶解体系中按8mg蛋白/g纤维素添加量加入木聚糖酶后,SEPR和SEPK的纤维素和半纤维素转化率都有一定程度的提高。按5mg蛋白/g纤维素添加量加入果胶酶后,SEPR和SEPK的半纤维素转化率有轻微升高,但纤维素转化率却分别下降到了 69.25%和42.22%。蒸汽爆破预处理后RS和CKK对纤维素酶的吸附率明显增强。酶解过程中的底物物理形态和化学结构的分析表明,三种纤维素底物在酶解过程中物理形态表现出相似的变化规律,即酶解过程中固体残渣尺寸减小。化学结构分析表明酶解后BC和SEPR纤维素相关特征峰强度减弱,SEPR和SEPK的木质素特征峰强度增强。三种纤维素样品在酶解过程中纤维素结晶度没有发生明显变化。内切纤维素酶和外切纤维素酶与不同类型纤维素底物的吸附实验表明,纤维素底物对内切纤维素酶EG的吸附能力最强,且对EG, CBHⅠ和CBHⅡ呈现出一个周期性的吸附和脱吸附规律。