【摘 要】
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木质纤维原料可以持续地生产生物质产品,是一种非常有潜力的可再生资源。由于木质纤维原料酶解糖化的过程中效率较低,需要添加木聚糖酶等辅酶提高酶水解效率。然而,水解体系中物质复杂,残留的木质素、纤维素和木质素的衍生物等对木聚糖酶的水解都有一定的抑制作用。为探讨影响木聚糖酶水解效率的因素,本文研究了在水解体系中纤维素,纤维二糖、葡萄糖和木质素对木聚糖酶水解效率的影响;并通过动力学和吸附试验,深入研究纤维素
【基金项目】
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国家自然科学基金“木质素非生产性吸附木质纤维降解酶及其调控机理”(编号:31670598); 国家重点研发项目子课题(编号:2017YFD0601001);
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木质纤维原料可以持续地生产生物质产品,是一种非常有潜力的可再生资源。由于木质纤维原料酶解糖化的过程中效率较低,需要添加木聚糖酶等辅酶提高酶水解效率。然而,水解体系中物质复杂,残留的木质素、纤维素和木质素的衍生物等对木聚糖酶的水解都有一定的抑制作用。为探讨影响木聚糖酶水解效率的因素,本文研究了在水解体系中纤维素,纤维二糖、葡萄糖和木质素对木聚糖酶水解效率的影响;并通过动力学和吸附试验,深入研究纤维素及其降解产物和木质素的抑制作用机理,主要结论如下:(1)纤维素,纤维二糖和葡萄糖对内切木聚糖酶均有抑制作用,而对β-木糖苷酶没有明显的抑制作用。在木聚糖酶的水解体系中,添加50 mg/m L的纤维素、纤维二糖和葡萄糖后,木聚糖的水解得率分别下降了10.4%、19.7%和17.7%。纤维二糖的抑制作用最强,葡萄糖和纤维素的抑制作用次之。(2)纤维素对木聚糖酶水解效率的影响主要是纤维素能够吸附部分木聚糖酶在其表面,导致木聚糖酶不能与木聚糖充分接触,从而使木聚糖酶水解得率下降。而纤维二糖和葡萄糖的抑制作用机理与纤维素的有所不同,其主要是占据内切木聚糖的活性位点,从而使木聚糖酶的水解效率下降。(3)在木聚糖酶水解体系中,添加10 mg/m L的酸不溶木质素和酶解木质素,木聚糖的水解得率从72.8%降到了56.7%和60.5%。两种木质素对内切木聚糖酶和β-木糖苷酶均有抑制作用,并且酸不溶木质素对木聚糖酶的抑制作用强于酶解木质素。酸不溶木质素和酶解木质素均具有较高的疏水性,且酸不溶木质素的疏水性强于酶解木质素,对木聚糖酶有较高的非生产性吸附作用,以致使木聚糖酶的活力下降和水解效率降低。本论文从优化水解酶系的角度出发,研究酶水解过程中对木聚糖酶水解效率的影响因素以及其作用机理。为提高木聚糖酶的水解效率提供理论依据,为将木质纤维材料高效、低成本利用奠定理论基础。
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