高固體系纖維素酶水解與回收強(qiáng)化研究.pdf

1、本論文以強(qiáng)化木質(zhì)纖維素酶解發(fā)酵過程、降低工藝經(jīng)濟(jì)成本為目的，考察高底物濃度下木質(zhì)纖維素制備燃料乙醇的生物轉(zhuǎn)化過程，針對(duì)高固體系下該過程中存在的酶解效率低和酶成本高的問題，考察了表面活性劑強(qiáng)化纖維素的酶解過程，建立了高底物濃度下纖維素酶的高效回收再用。
　　1.表面活性劑強(qiáng)化纖維素酶解過程：以Avicel和玉米芯為底物，考察不同表面活性劑對(duì)酶解過程的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)非離子表面活性劑可顯著提高酶解效率；以稀硫酸-氨水耦合處理后的玉米芯為

2、底物，在最適Tween80濃度0.1％下，加酶量為10 FPU/g纖維素時(shí)，72h后葡萄糖得率為78.5%，高于無Tween80、加酶量為30 FPU/g纖維素的葡萄糖得率65.0%，有效提高酶解效率，且大幅降低酶用量；蛋白吸附動(dòng)力學(xué)研究表明Tween80可減弱酶與底物中非纖維素類物質(zhì)之間的非特異性吸附，但對(duì)酶與纖維素之間的特異性吸附影響不大。
　　2.步降式攪拌設(shè)計(jì)：以玉米芯為底物，考察了不同底物濃度下振蕩速率與酶解效率之間的關(guān)

3、系，發(fā)現(xiàn)過高的振蕩速率會(huì)引起明顯的纖維素酶失活；酶解反應(yīng)對(duì)振蕩速率的要求隨體系中固含量下降而下降；基于此，設(shè)計(jì)了在酶解過程中逐漸減低攪拌速率的步降式攪拌的混合模式，該模式與持續(xù)攪拌所得的酶解效率接近，卻可大幅降低反應(yīng)過程中機(jī)械混合的能耗。
　　3.重組酵母菌降低纖維素酶回收再用時(shí)β-葡萄糖苷酶補(bǔ)加量：引入可分泌β-葡萄糖苷酶的重組酵母菌作為發(fā)酵菌株，利用其分泌的β-葡萄糖苷酶，可減少纖維素酶重吸附回收過程中需補(bǔ)加的β-葡萄糖苷酶量

4、；以稀硫酸-氨水耦合處理的玉米芯為底物，固含量為10%，起始纖維素酶為30 FPU/g纖維素，用重組酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，纖維素酶回收過程中每輪補(bǔ)加β-葡萄糖苷酶20 CBU/g纖維素（約為通常補(bǔ)加量的1/3），首輪纖維素酶回收效率為92.2%，大大降低了β-葡萄糖苷酶的補(bǔ)加量。
　　4.重組酵母菌耦合表面活性劑優(yōu)化纖維素酶回收策略：為進(jìn)一步降低回收過程中β-葡萄糖苷酶的補(bǔ)加量，以重組酵母菌為發(fā)酵菌株進(jìn)行木質(zhì)纖維素的同步糖化發(fā)酵，再