【摘 要】
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木质纤维素酶解过程具有底物结构复杂、酶种类多样、影响因素繁多等特点。其中,纤维素酶在底物界面的吸附是木质纤维素水解过程和酶循环回收的关键环节。本文采用耗散型石英晶体微天平研究了酶和膨胀素在纤维素或木质纤维素表面单独或协同吸附及作用机理,并考察了温度、p H、抑制剂、锌离子等操作条件的影响规律,主要结论包括:1)内切/外切纤维素酶在纤维素表面的实时吸附行为。考察了抑制剂、p H和温度对外切纤维素酶（
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木质纤维素酶解过程具有底物结构复杂、酶种类多样、影响因素繁多等特点。其中,纤维素酶在底物界面的吸附是木质纤维素水解过程和酶循环回收的关键环节。本文采用耗散型石英晶体微天平研究了酶和膨胀素在纤维素或木质纤维素表面单独或协同吸附及作用机理,并考察了温度、p H、抑制剂、锌离子等操作条件的影响规律,主要结论包括:1)内切/外切纤维素酶在纤维素表面的实时吸附行为。考察了抑制剂、p H和温度对外切纤维素酶（Cel7A）和内切纤维素酶（Cel7B）在纤维素表面吸附行为的影响规律。结果发现:糖可以抑制两种纤维素酶的水解活性,酸性条件和低温有利于酶的吸附,而碱性条件可促进酶的解吸,这有利于指导纤维素酶的回收过程。相对于25℃,Cel7A和Cel7B在45℃下的吸附效率和水解活性均较高。2)膨胀素在纤维素表面的实时吸附行为。考察了木质纤维素酶解过程中常见的产物糖对枯草芽孢杆菌类膨胀素（Bs EXLX1）在纤维素膜表面吸附的影响规律。结果发现:低浓度的纤维二糖和木糖可增强Bs EXLX1的吸附,但在高浓度时会抑制Bs EXLX1的吸附;提高阿拉伯糖和甘露糖的浓度,会抑制Bs EXLX1的吸附;葡萄糖和半乳糖对Bs EXLX1吸附没有明显影响。Bs EXLX1处理后,纤维素表面的亲水性和粗糙度均有所提高。3)膨胀素与内切/外切纤维素酶的协同作用。研究了Bs EXLX1与Cel7A或Cel7B的实时协同酶解效果。在Bs EXLX1存在下,Cel7A/Cel7B在纤维素表面的初始吸附速率、最大吸附量和水解速率均增加。当以1:1的质量比将Cel7A或Cel7B与Bs EXLX1协同作用纤维素底物时,水解速率大约是单独使用Cel7A或Cel7B时的5倍。4)膨胀素与锌离子协同增强内切纤维素酶降解纤维素。考察了p H、温度和锌离子对Bs EXLX1初始吸附速率和吸附量的影响。当加入36.5 m M锌离子时,Bs EXLX1的不可逆吸附百分比是不存在锌离子时的4.63倍,而Cel7B的初始吸附速率和水解速率分别是不存在锌离子时的2.16倍和2.05倍。5)木质纤维素表面多酶吸附与水解行为。在线研究了木质纤维素表面上各种酶的吸附和水解过程。水解酶的吸附量与酶浓度呈正相关。结合底物粘弹性的变化发现:当使用1200 ppm纤维素酶、300 ppm果胶酶和5000 ppm半纤维素酶进行混合时酶解效果较好,同时结合Langmuir吸附动力学方程和Boltzmann-sigmoidal水解动力学方程式理论上解释了实验结果。
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