PEG促進(jìn)生物催化木質(zhì)纖維素機(jī)制的研究.pdf

1、燃料乙醇是可替代化石燃料的重要能源之一，發(fā)展燃料乙醇是應(yīng)對化石能源枯竭，保護(hù)環(huán)境的需要，已成為各國的重要發(fā)展戰(zhàn)略。近年來以農(nóng)作物秸稈為代表的各類纖維類物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇被認(rèn)為具有良好的發(fā)展前景。
　　 但是，在利用纖維素酶催化木質(zhì)纖維素的過程中存在酶催化效率低、酶用量大的問題，其中，纖維素酶與木質(zhì)素之間的無效吸附是阻礙酶發(fā)揮有效催化作用的嚴(yán)重障礙。添加聚乙二醇(PEG)是降低酶無效吸附、提高酶催化效率的有效方法，但是目前對于PEG

2、促進(jìn)生物催化木質(zhì)纖維素機(jī)制的研究還不清楚，對于PEG作用機(jī)制的探討還比較淺顯，不能科學(xué)地指導(dǎo)酶催化木質(zhì)纖維素這一生產(chǎn)工藝過程，使得人們從事提高酶催化效率這一方面的工作帶有很大的盲目性。因此，深化PEG促進(jìn)生物催化木質(zhì)纖維素機(jī)制的研究具有重要的理論意義。
　　 本論文研究了PEG與木質(zhì)纖維素之間的作用、PEG與纖維素酶之間的作用，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和表征結(jié)果有效地結(jié)合起來，深入研究了PEG促進(jìn)生物催化木質(zhì)纖維素的機(jī)制。

3、　　 研究表明：PEG通過結(jié)構(gòu)中的EO單元(即-CH2CH2O-重復(fù)單元)盤旋和纏繞在木質(zhì)素上，通過疏水性基團(tuán)-CH2CH2-與木質(zhì)素的疏水性部位如苯環(huán)、CH2和CH3之間產(chǎn)生疏水性相互作用，通過醚氧鍵-O-與溶液中的水形成氫鍵，在木質(zhì)素表面形成一層水化層，阻擋纖維素酶在木質(zhì)素上的無效吸附，使更多的酶能參與酶催化水解纖維素，因此PEG能提高生物酶催化木質(zhì)纖維素過程的原料糖化率。
　　 PEG4000能預(yù)先吸附到木質(zhì)素表面，并且

4、吸附量隨著吸附時(shí)間的延長而增加，因此先添加PEG4000然后添加纖維素酶到酶催化木質(zhì)纖維素的過程中，更能增強(qiáng)PEG促進(jìn)生物酶催化木質(zhì)纖維素的作用，并隨著添加兩者間隔時(shí)間的延長，PEG的促進(jìn)作用會增強(qiáng)。PEG可通過疏水作用和氫鍵作用，導(dǎo)致外切葡聚糖酶CBHⅠ三級結(jié)構(gòu)的完全破壞，導(dǎo)致酶失活變性。
　　 本論文還將分離純化得到的單個(gè)纖維素酶組分應(yīng)用到吸附實(shí)驗(yàn)中，EGⅠ(內(nèi)切葡聚糖酶Ⅰ)比CBHⅠ(外切葡聚糖酶Ⅰ)在木質(zhì)素上的吸附量更大