木質(zhì)纖維原料具有來(lái)源廣泛、可再生性強(qiáng)、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),具有巨大的高效利用潛力,然而目前在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中還存在處理效率低、轉(zhuǎn)化成本高等問(wèn)題。本課題分別從預(yù)處理和酶解過(guò)程中探索提高木質(zhì)纖維原料酶解糖轉(zhuǎn)化率的方法。以火炬松為原料,研究堿法預(yù)處理結(jié)合優(yōu)化后的氧脫木素對(duì)火炬松酶解糖得率的促進(jìn)作用。以楊木為原料,借助石英晶體微天平（QCM）研究影響內(nèi)切葡聚糖酶TvEG、纖維二糖水解酶TlCel7A在不同木質(zhì)素薄膜上的非生產(chǎn)性吸附的因素;同時(shí)借助石英晶體微天平、熒光分光光度計(jì)、動(dòng)態(tài)光散射納米激光粒度儀研究添加可溶性磺化木質(zhì)素（Sulfonated lignin,SL）對(duì)葡聚糖酶在木質(zhì)素上非生產(chǎn)性吸附的影響與作用機(jī)制。本課題的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:1、以碳酸鈉為介質(zhì)的氧脫木素對(duì)火炬松原料酶解的影響。分別對(duì)火炬松木片進(jìn)行硫酸鹽（KP）、綠液（GL）預(yù)處理,并結(jié)合以碳酸鈉為介質(zhì)的氧脫木素與打漿處理,通過(guò)復(fù)合纖維素酶CTec2、木聚糖酶HTec2對(duì)漿料分別進(jìn)行酶解,通過(guò)測(cè)定漿料的酶解單糖得率、酶解總糖提取率、單一聚糖提取率,評(píng)價(jià)不同預(yù)處理工藝對(duì)火炬松原料酶解的影響。在氧脫木素時(shí)將NaOH堿性介質(zhì)改為Na... 

【文章來(lái)源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

預(yù)處理前后木質(zhì)纖維原料的結(jié)構(gòu)變化

?胤腫幽誆康?無(wú)定形區(qū)，產(chǎn)生新的末端；纖維二糖水解酶CBH以纖維二糖為單位由末端進(jìn)行水解，每次水解產(chǎn)生一個(gè)纖維二糖分子；β-葡萄糖苷酶BG將纖維二糖以及低聚糖水解為葡萄糖。一般，纖維素酶分子由吸附域(cellulosebindingdomain，CBD)、催化域(catalyticdomain，CD)以及連接吸附域與催化域的肽鏈(linker)組成，整個(gè)酶分子結(jié)構(gòu)呈蝌蚪形(圖1-2)。吸附域可以提高纖維素酶在纖維素上的結(jié)合力、破壞纖維素的超分子結(jié)構(gòu)，具有疏解結(jié)晶纖維素、提高纖維素酶的溶解性的能力[31]。催化域?qū)w維素酶的催化活力起決定作用[31]。圖1-2纖維素的酶結(jié)構(gòu)模型[32]Fig.1-2Thestructureofcellulase[32].木質(zhì)纖維原料若要達(dá)到高效糖化效果所需酶用量較大，而目前纖維素酶的生產(chǎn)成本較高，這限制了木質(zhì)纖維原料的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。如何提高酶水解效率同時(shí)降低酶用量、降低酶解糖化過(guò)程成本有著重要意義。1.1.2.2影響酶水解效率的因素酶解過(guò)程即通過(guò)碳水化合物水解酶在一定條件下處理木質(zhì)纖維素底物，將碳水化合物轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵單糖，主要包括三步：酶蛋白吸附到纖維素表面、酶蛋白降解纖維素至可

7圖1-3兩點(diǎn)傳質(zhì)模型圖[58]Fig.1-3Two-sitetransitionmodel[58].盡管大量研究表明木質(zhì)素的存在會(huì)降低木質(zhì)纖維原料的酶解糖轉(zhuǎn)化率，但由于木質(zhì)素以及纖維素酶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，目前依舊沒(méi)有確定的理論可以解釋木質(zhì)素與纖維素酶間的相互作用機(jī)制。很多研究表明，酶在木質(zhì)素上的非特異性吸附并不僅僅是單一因素影響的，目前主要受認(rèn)可的有疏水作用、靜電作用以及氫鍵作用等因素[59–61]。下面就木質(zhì)素與纖維素酶間的幾種相互作用做簡(jiǎn)要介紹。1.2.3.1疏水作用在水溶液中，蛋白質(zhì)和木質(zhì)素表面的疏水性越強(qiáng)，兩者被水排擠而聚集的傾向就越明顯[62]。木質(zhì)素表面具有一定的疏水能力，多數(shù)纖維素酶表面富含疏水的氨基酸殘基[43]，例如色氨酸及芳香族氨基酸[39,43]，因此導(dǎo)致酶蛋白與木質(zhì)素可通過(guò)疏水作用產(chǎn)生非特異性吸附。由于預(yù)處理暴露更多的木質(zhì)素，所以酶蛋白在預(yù)處理后底物上的非生產(chǎn)性吸附多于在天然底物上的吸附。目前很多研究表明疏水作用是影響酶在木質(zhì)素上非生產(chǎn)性吸附的主要因素[41]。Qin等通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）研究疏水作用、靜電作用、氫鍵作用對(duì)纖維素酶在木質(zhì)素上的非生產(chǎn)性吸附的影響，結(jié)果表明，疏水作用對(duì)纖維素酶在木質(zhì)素上的非生產(chǎn)性吸附起主要作用[61]。Rahikainen等通過(guò)基因工程改變纖維素酶吸附域（CBM）的氨基酸，從而改變吸附域的疏水性，以研究吸附域疏水性不同的纖維素酶在云杉、麥草木質(zhì)素上的吸附作用，結(jié)果表明，纖維素酶吸附域的疏水性增加，纖維素酶在木質(zhì)素上的吸附量增加[59]。而Sammon等通過(guò)軟件Rosetta計(jì)算蛋白表面疏水性，同時(shí)測(cè)定蛋白的其他基本性質(zhì)，如蛋白分子量、等電點(diǎn)、總疏水面積，以確定影響酶結(jié)合木質(zhì)素的因素。研究結(jié)果表明：酶蛋白表面疏水性越高，酶蛋白在木質(zhì)素上的吸附量越大，據(jù)此認(rèn)為，?

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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