逆胶束体系中纤维素酶解特性研究

通过采用几种不同属性类型的表面活性剂构建逆胶束体系,以羧甲基纤维素为底物,研究了纤维素酶解的特性.通过电导率的测量,确定由CTAB、SDS、Tween-80和鼠李糖脂构造的逆胶束体系的最大增溶水量W0(W0=[H2O]/[SA])分别为15.2、20.1、2.3和40.3.在此条件下,考察了不同表面活性剂浓度和不同纤维素酶用量对逆胶束体系酶解行为的影响,并与水溶液体系的酶解反应进行对比.结果表明,单位底物条件下,纤维素酶用量为0.15 FPU/g,CTAB、SDS、Tween-80和鼠李糖脂浓度均为1 cmc时,逆胶束体系酶解产量最高,其中鼠李糖脂体系产量可达198.03 mg,分别比CTAB、SDS和Tween-80体系高了10.89%、31.09%和45.30%.CTAB、SDS、Tween-80和鼠李糖脂浓度为1 cmc时,其逆胶束体系酶解产量比水溶液体系分别高了34.36%、21.24%、11.44%和34.62%.在最佳表面活性剂浓度条件下单位底物酶用量为5 FPU时,逆胶束体系酶解反应从经济和糖产量方面考虑均为最适合.生物表面活性剂鼠李糖脂体系的产量高于3种化学表面活性剂体系,说明生物表面活性剂在构建逆胶束体系及增强逆胶束稳定性能上具有特殊的潜力.     

反胶束体系中漆酶催化愈创木酚的研究

采用4种不同属性类型的表面活性剂(CTAB,Tween-80, AOT以及鼠李糖脂)构建反胶束体系,以木质素模式物愈创木酚为底物,研究了漆酶在反胶束环境中催化愈创木酚的特性,通过对不同反胶束环境中漆酶酶活的对比,确定在4种反胶束体系中,适合酶解反应的最佳表面活性剂浓度和对应的最佳含水率w0.分别为:CTAB浓度20mmol/L,w0=20;Tween 80浓度50mmol/L,w0=25;AOT浓度30mmol/L,w0=10;鼠李糖脂浓度10mmol/L,w0=30.并考察了表面活性剂类型属性对愈创木酚在反胶束体系中酶解行为的影响和底物动力学.结果表明,最佳表面活性剂浓度以及对应的最适含水率条件下,阴离子表面活性剂AOT和鼠李糖脂的反胶束体系中愈创木酚底物的催化效果较好,鼠李糖脂反胶束体系中底物的催化率最高,反应6h后分别比 CTAB、Tween-80以及AOT反胶束体系中的转化率高44.12%、34.6%、29.43%.     

Tween-80和鼠李糖脂对铜绿假单胞菌及枯草芽孢杆菌产蛋白酶的影响

研究了添加表面活性剂Tween-80和生物表面活性剂鼠李糖脂对从堆肥中筛选得到的铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌生产蛋白酶的影响.用固态发酵的方法,对添加不同浓度的表面活性剂对这2种微生物产蛋白酶能力的影响、2种微生物产蛋白酶能力的差异以及发酵过程中的一些参数(包括菌体数、酶提取液表面张力、pH值和挥发性有机质)进行了考察.结果表明,Tween-80对铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌产蛋白酶有较大促进作用,添加浓度为0.05%时,能分别使铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌产蛋白酶最高酶活提高65%和30%;鼠李糖脂对铜绿假单胞菌产蛋白酶有轻微抑制作用,但能将枯草芽孢杆菌产蛋白酶,当添加浓度为0.018%时,鼠李糖脂能将枯草芽孢杆菌产蛋白酶最高酶活提高51%.铜绿假单胞菌产蛋白酶能力明显强于枯草芽孢杆菌,前者对照样的蛋白酶产量是后者对照样蛋白酶产量的6倍多.发酵过程中,铜绿假单胞菌酶提取液的表面张力明显低于枯草芽孢杆菌;添加表面活性剂对菌体生长有一定影响,但对pH值变化影响不大;挥发性有机质变化与微生物酶活成正相关关系.     

复配逆胶束体系中漆酶催化性能研究

在由鼠李糖脂和Tween-80构建而成的复配逆胶束媒介研究了漆酶的催化性能.采用紫外法考察了Tween-80摩尔含量、逆胶束含水量、水相酸碱度、水相盐度以及助表面活性剂种类等反应条件对漆酶催化性能的影响.研究结果表明,反应的最佳条件:Tween-80的摩尔含量为30%,体系含水量为20,缓冲溶液pH为4.5,KCI浓度为70mmol/L,助表面活性剂正己醇.并且在最佳条件下,漆酶在复配逆胶束体系中的酶活比在单相鼠李糖脂逆胶束中高1.44倍,比在水溶液中高4.35倍,研究结果表明复配表面活性剂在构建胶束酶学上具有很大的潜力.     

鼠李糖脂逆胶束体系中纤维素酶的后萃研究

采用生物表面活性剂鼠李糖脂(rhamnolipid,RL)构建RL/异辛烷/正己醇的逆胶束体系,并研究了该体系中纤维素酶后萃过程的影响因素.分别考察了后萃水相pH值、振荡时间、离子种类和强度以及添加短链醇对纤维素酶的后萃率和酶活回收率的影响.结果表明,后萃水相最佳pH值为7.0,振荡时间以30 min为最佳,后萃水相中离子强度以0.15 mol·L-1KCl最佳,正丁醇的最佳添加量为2%.在最佳实验条件下,纤维素酶的后萃率和酶活回收率分别可以达到76.22%和93.39%.生物表面活性剂RL构建的逆胶束体系对纤维素酶的后萃效果较佳,且RL具有高生物降解性,低临界胶束浓度等优点,应用前景广阔.     

鼠李糖脂表面活性剂复配体系对芘的增溶特性

该研究采用Tween 80、Triton X-100、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、槐糖脂(SL)、烷基糖苷(AG)6种常用的表面活性剂与鼠李糖脂(RL)进行复配,研究不同复配表面活性剂对芘增溶效率的影响.结果 发现:Triton X-l 00、Tween 80可以显著提高RL对芘的增溶效率;低浓度(＜600 mg/L) SL与RL复配也可促进芘溶解;AG与鼠李糖脂复配对芘增溶效率影响较小;加入SDS和SDBS则抑制RL对芘的增溶效率.通过Clint等模型分析发现,鼠李糖脂与Triton X-100复配后分子间产生协同效应,当两者质量比为9:1时对芘的增溶效率较高并且具有良好的pH稳定性,优于其他复配体系.该研究可为鼠李糖脂在多环芳烃增溶应用中的推广提供理论依据.     

生物表面活性剂在农业废物好氧堆肥中的应用

以稻草秸秆和麸皮为堆肥原料,本实验室制取的鼠李糖脂为促进剂,进行了控温条件下堆肥一次发酵的实验研究.堆肥采用好氧静态堆肥技术,含水率控制在60%～70%,通气量采用时间控制方式,发酵周期18d.实验分析了堆肥过程中有机质、pH值、水溶性有机碳、微生物种群密度、半纤维素酶活、羧甲基纤维素酶活、半纤维素和纤维素含量等指标随时间的变化特征.实验结果表明,堆肥过程中,实验组的有机质降解率比对照样高13.4%,水溶性有机碳的平均含量提高了2.2g/kg,同时半纤维素和纤维素的降解率分别增加了5.7%、10.7%.研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,增强聚合物的水合程度,促进有机质降解,从而加快堆肥进程,提高堆肥产品品质.     

基于SEAR技术的地下含水层石油烃污染修复试验研究

表面活性剂强化含水层修复技术(SEAR)已广泛应用于地下含水层有机污染修复.本研究选取环境修复过程中常使用的8种表面活性剂：聚氧乙烯月桂醚(Brij 30)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂、曲拉通X-100(TritonX-100)、烷基糖苷(APG)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基磺酸钠(SDS),利用静、动态试验优选出高效环保的表面活性剂,探索表面活性剂浓度、离子强度对汽油增溶效果的影响,同时确定最佳表面活性剂复配体系,并开展室内模拟试验及性能评价验证其修复效果.结果表明：(1)8种表面活性剂中鼠李糖脂对汽油的增溶能力表现最优;AEO-9、Tween 80和Brij 30更易吸附在中砂介质;Tween 80与TritonX-100对油污砂洗脱效果最好.综合优选结果确定TritonX-100为最优效的单一表面活性剂.(2)随着表面活性剂浓度和离子强度的增加,溶液中汽油浓度分别呈现先增加后下降和持续下降的趋势.(3)通过将优选表面活性剂TritonX-100与洗脱效果最好的Tween 80进行混合确定最优复配比为1∶1,该复配体系下汽...     

单一及复合表面活性剂对菌株降解柴油的影响

研究了单一表面活性剂SDS、TW80和鼠李糖脂对菌株SD10降解柴油的影响,同时探讨了不同比例配制的复合表面活性剂SDS—TW80以及SDS－鼠李糖脂的CMC值变化,及对菌株SD10降解柴油的影响。实验主要结论如下：（1）SDS、TW80和鼠李糖脂,都能提高菌株SD10对柴油的降解率,鼠李糖脂能力最强,其次为TW80,SDS能力最弱。SDS和TW80浓度过高,会抑制菌株生长及活性,导致降解率下降,不过这种抑制或毒害作用可能是短时间的,超过一定时间后,菌株SD10活性又能恢复;（2）TW80或鼠李糖脂,与SDS复配,都能显著降低复合体系的CMC值,且SDS－鼠李糖脂复合体系的CMC值更低;（3）复合表面活性剂SDS—TW80以及SDS－鼠李糖脂比单一表面活性剂性能更强,能有效提高菌株对柴油的降解率,特别是鼠李糖脂和SDS配制复合表面活性剂效果更佳。复合表面活性剂的研究也将为表面活性剂增溶促降解研究和应用提供新的思路和理论基础。     

鼠李糖脂对铜绿假单胞菌降解颗粒有机质的影响

通过好氧降解实验研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对1株铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa)降解颗粒有机质的影响,着重探讨了其作用方式,并与TritonX-100和SDS等2种化学表面活性剂作了对比.结果表明,浓度高于临界胶束浓度的鼠李糖脂在基质表面的等温吸附呈线性规律.鼠李糖脂在基质和微生物表面的吸附使菌体在基质表面的吸附性能减弱.鼠李糖脂和2种化学表面活性剂的物化作用使基质水分得以较长时间地保持,并加强了有机质在基质液相中的分散.在鼠李糖脂的作用下,有机质的降解从颗粒表面转移到液相,降解方式发生了改变.通过以上作用,鼠李糖脂促进了微生物的生长和有机质的降解.SDS和TritonX-100对有机质颗粒的降解也产生了一定的促进作用.     

生物表面活性剂强化污泥水解的研究

为了解生物表面活性剂对剩余污泥水解效果的影响,采用向污泥中投加鼠李糖脂的方式,研究了水解时间、生物表面活性剂投加量以及pH值对污泥水解过程的影响.结果表明,鼠李糖脂显著降低了污泥水解液的表面张力,促进了悬浮固体的溶解和胞外酶的溶出,从而强化了污泥水解.污泥水解过程中,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度均呈现先增加后降低的趋势,前6 h内符合一级反应动力学.在鼠李糖脂最佳投加剂量0.3 g.g-1下反应6 h,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度分别由371.9、93.3和9.0 mg.L-1上升到3 994.5、800.0和401.7 mg.L-1.生物表面活性剂对污泥水解的强化作用受pH值的影响,随着pH值的增大,水解效率不断增大.当pH=11时,水解效率达到最大值,SCOD、蛋白质和还原糖的浓度分别为5 249.9、1 658.3和597.1 mg.L-1.     

Combination effect of pH and acetate on enzymatic cellulose hydrolysis

The productivity and efficiency of cellulase are significant in cellulose hydrolysis. With the accumulation of volatile fatty acids (VFAs), the pH value in anaerobic digestion system is reduced. Therefore, this study will find out how the pH and the amount of acetate influence the enzymatic hydrolysis of cellulose. The effects of pH and acetate on cellulase produced from Bacillus coagulans were studied at various pH 5-8, and acetate concentrations (0-60 mmol/L). A batch kinetic model for enzymatic cellulose hydrolysis was constructed from experimental data and performed. The base hypothesis was as follows: the rates of enzymatic cellulose hydrolysis rely on pH and acetate concentration. The results showed that the suitable pH range for cellulase production and cellulose hydrolysis (represents efficiency of cellulase) was 2.6-7.5, and 5.3-8.3, respectively. Moreover, acetate in the culture medium had an effect on cellulase production (K1= 49.50 mmol/L, n=1.7) less than cellulose hydrolysis (K1=37.85 mmol/L, n=2.0). The results indicated that both the pH of suspension and acidogenic products influence the enzymatic hydrolysis of cellulose in an anaerobic environment. To enhance the cellulose hydrolysis rate, the accumulated acetate concentration should be lower than 25 mmol/L, and pH should be maintained at 7.     

糠醛渣纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行纤维素酶解研究,考察了预处理方式、酶用量、底物浓度和酶解时间对糠醛渣酶解的影响,并将其与稀酸预处理的玉米芯进行对比.结果表明,未经处理的糠醛渣由于酸性较强并含有糠醛等抑制性的物质,不能直接用于酶解,水洗和Ca(OH)₂脱毒法都可以显著提高糠醛渣的酶解效果;水洗糠醛渣的酶解最佳条件为：1∶9（g∶mL）的底物浓度、20 FPU/g（酶活/底物）,酶解时间为48 h,在此条件下,还原糖浓度为35 g/L,糠醛渣的转化率为30%,糠醛渣中纤维素的转化率为61%.     

Combination e ect of pH and acetate on enzymatic cellulose hydrolysis

The productivity and e ciency of cellulase are significant in cellulose hydrolysis. With the accumulation of volatile fatty acids (VFAs), the pH value in anaerobic digestion system is reduced. Therefore, this study will find out how the pH and the amount of acetate influence the enzymatic hydrolysis of cellulose. The e ects of pH and acetate on cellulase produced from Bacillus coagulans were studied at various pH 5–8, and acetate concentrations (0–60 mmol/L). A batch kinetic model for enzymatic cellulose hydrolysis was constructed from experimental data and performed. The base hypothesis was as follows: the rates of enzymatic cellulose hydrolysis rely on pH and acetate concentration. The results showed that the suitable pH range for cellulase production and cellulose hydrolysis (represents e ciency of cellulase) was 2.6–7.5, and 5.3–8.3, respectively. Moreover, acetate in the culture medium had an e ect on cellulase production (KI = 49.50 mmol/L, n = 1.7) less than cellulose hydrolysis (KI = 37.85 mmol/L, n = 2.0). The results indicated that both the pH of suspension and acidogenic products influence the enzymatic hydrolysis of cellulose in an anaerobic environment. To enhance the cellulose hydrolysis rate, the accumulated acetate concentration should be lower than 25 mmol/L, and pH should be maintained at 7.     

膜生物反应器在汽爆稻草秸秆酶解中应用研究

以汽爆稻草秸秆为原料,通过将几个酶解罐串联来提高最终还原糖浓度.考察了酶浓度,酶解单元组成以及稀释率对汽爆稻草秸秆酶解的影响.结果表明,最佳条件为:20FPU/g,酶解单元由4个酶解罐组成,稀释率为0.075/h.在此条件下,酶解时间为24h时,与传统批次酶解相比,汽爆稻草秸秆总转化率从18%～21%提高到39.5%.与只有1个酶解罐的膜反应器相比,每g底物还原糖产量从0.25g提高到0.4g,最终所得还原糖的平均浓度从4.56g/L提高到27.23g/L.     

共存物及其投加方式对Tween 80 在中砂上吸附损失的影响

通过静态吸附实验,研究了25℃条件下,表面活性剂冲洗液Tween 80在中砂上的吸附,以及CaCl2、SDS和木质素磺酸盐(木质素磺酸钠和木质素磺酸铵)对其吸附量的影响.结果表明,向Tween 80溶液中加入CaCl2和SDS都可以显著增加其吸附量.投加量越多,吸附量越大,当投加量达到一定程度后,吸附达到饱和,不会继续增大.SDS以预吸附的方式注入同样会导致Tween 80吸附量升高.而木质素磺酸盐与Tween 80共混则可大大降低Tween 80的吸附量.随着投加量的增加,Tween 80吸附量明显下降.在低投加比例(1:10)时,木质索磺酸铵效果较好,可以减少20%-75%的吸附量.而木质素磺酸钠只能减少10%-60%.当投加较高比例(1:2)时,两者都口1以明显降低Tween 80的吸附量,可达70%-90%.而采用木质素磺酸盐预吸附的方式注入的效果较混合注入要好,相同投加最的情况下,所降低Tween 80的吸附量是混合注入时的1.2-1.8倍.因此.在表面活性剂原位冲洗过程中用木质素磺酸盐进行预冲洗,能够减少表面活性剂吸附量,降低冲洗成本,可以作为原位冲洗过程中降低吸附损失的一种手段.     

氢氧化钠和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响

为提高水稻秸秆生物转化产糖效率,分别用氢氧化钠和碱性双氧水对其进行预处理,并考察处理液浓度、温度和时间对木质纤维素酶解糖化效果的影响. 通过分析预处理前后水稻秸秆组分和结构变化,揭示氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理对水稻秸秆酶解效果的影响机理. 结果表明:①在80 ℃的条件下,使用1.25%的氢氧化钠对水稻秸秆水浴处理3 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为480.81 mg/g. ②在50 ℃的条件下,使用碱性双氧水(1.5%的氢氧化钠+2%的双氧水)对水稻秸秆水浴处理5 h后效果较好,且酶解72 h后还原糖含量为575.85 mg/g. ③与未预处理的水稻糖化效果(132.7 mg/g)相比,经氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆酶解产糖率分别提高了262.3%和336.2%. ④扫描电镜显示,经氢氧化钠和碱性双氧水预处理后,水稻秸秆的比表面积均显著增加,表面结构更加疏松. ⑤红外光谱和X射线衍射光谱表征显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理均可消解水稻秸秆中的木质素并使其转化成纤维素,从而可以促进后续的酶解糖化效果. 研究显示,氢氧化钠预处理和碱性双氧水预处理都能较好地促进水稻秸秆的酶解糖化过程,得到较高的糖含量.