植物纤维素的水解利用研究进展

本文简要介绍了植物纤维素的水解利用铁研究进展，内容包括各种预处理方法及酶解效果，酶回收现状。     

纤维素基缓蚀剂的缓释机理与应用进展

简要介绍了纤维素及其衍生物的分类及其特性,综述归纳了纤维素的缓蚀机理,系统概述了植物纤维素及其衍生物,纳米纤维素在缓蚀系统中的多种缓蚀作用,同时以植物纤维素和纳米纤维素的结构特性为依据,讨论了细菌纤维素在金属缓蚀系统中的应用前景。最后提出羧甲基纤维素与羟乙基纤维素及它们各自的衍生物应用范围广,但受温度影响较大。纤维素纳米晶体在金属防护方面有很好的应用前景,也是未来研究的重点。细菌纤维素有望成为一种高效、绿色的新型缓蚀剂,但目前还未引起研究人员足够的重视,对其制备方法和缓释机理还需要进行深入研究。     

天然秸秆纤维素分解菌的分离选育

从土壤、酒糟、腐烂的玉米秸秆及牛粪中共分离到14株能分解纤维素的真菌菌株,外加已保藏的10株共24株菌株。分别对其进行了滤纸分解度、羧甲基纤维素(CMC)酶活和天然纤维素酶活的测定。筛选出6株对天然纤维素有较强的降解能力,酶活力在60mg/mL.d以上的菌株。通过改变其培养基中天然纤维素的含量,发现随着培养基中天然纤维素含量的减少,酶活力也随之降低。     

高效稳定纤维素分解混合菌群的筛选及分解特性研究

以高纤维素素含量的土壤为筛选源,利用定向筛选技术,经过多代淘汰,最终筛选出一组木质纤维素分解混合菌群P-C。混合菌群的生长曲线没有明显的分界线,在培养4至5天时,出现了短暂的平稳期,在培养第7天时出现峰值,此时混合菌群的纤维素酶活最高。以天然纤维素为产酶碳源时,混合菌群纤维素酶活明显高于以人工纤维素为产酶碳源时的酶活,以秸秆为碳源时的纤维素酶活是以滤纸为碳源时的1.5倍。混合菌群纤维素酶的最适pH是6,最适酶促反应温度是45℃,但在35℃-40℃时也具有较高酶活。pH=6,糖化48 h时,发酵液糖浓度最高。     

简青霉(Penicillium simplicissimum)对木质纤维素的降解及相关酶活性特征

简青霉[Penicillium simplicissimum(Oudem.)Thom BGA]能分泌木质纤维素降解酶,其中半纤维素酶、纤维素酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化酶和漆酶的最大酶活分别为146.82 Iu·g-1、2.78 U·g-1、47.97 U·g-1、34.56 U·g-1和17.94 U·g-1.实验结果和SPSS统计分析表明,简青霉产木质纤维素酶的能力与木质纤维素的结构有很大的关系,其对木质纤维素的降解可能是几种木质纤维素酶之间协同作用的结果.在30 d的固态发酵中,半纤维素含量与发酵天数呈显著负相关(r=-0.946,P<0.01),纤维素与木质素的降解趋势呈显著负相关(r=-0.818,P<0.05).木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶在降解木质素的同时对半纤维素和纤维素进行协同降解,是非选择性的木质素降解酶.木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶与纤维素酶之间呈显著相关(相关性依次为r=0.922,P<0.01;r=0.807,P<0.05).研究还发现生物吸附在简青霉对液态碱木质素的去除中起到了非常重要的作用.     

分解纤维素的高温真菌筛选及其对烟杆的降解效果

为研制促进烟杆堆肥的微生物菌剂,进行了分解纤维素的高温真菌筛选.结果表明,从不同原料腐熟堆肥中筛选到4株降解纤维素的高温真菌,它们均能在以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)或烟杆粉末为唯一碳源的培养基上生长.菌株在2～5d内可长满CMC-Na-刚果红平板和烟杆粉末培养基.菌株摇瓶培养时2d可达到产酶高峰,酶活(CMCase)超过10U.菌株对烟杆的降解效果较好,7d内的降解率最高可达42.2%,对烟杆中的纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别可达52.7%、47.9%和37.6%.     

蚯蚓对菇渣中纤维素和木质素生物转化的研究

为了探索农业废弃香菇菇渣"减量化、无害化、资源化"循环化利用的有效途径.本实验按照不同碳氮比设置菇渣混合基质，接种蚯蚓（Eisenia foetida）对其进行生物转化.实验培养56 d，每14 d取样，分别测定了总氮、总有机碳、木质素和纤维素含量，脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性变化情况，以及菇渣生物转化前后的结构变化情况（扫描电子显微镜SEM）和生物转化产物浸提液的发芽率等指标.结果显示：在蚯蚓生物转化过程中，各处理组总氮、总有机碳和木质纤维素含量与处理前相比均有不同程度的降低，其中，碳氮比为25的处理组纤维素和木质素的降解率最高，分别为50.06%和77.01%；各个处理组中脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性呈不同程度的变化趋势，其中，碳氮比为25的处理组纤维素酶活性增加最多，增加了81.25%；扫描电镜结果显示，蚯蚓生物转化可以将菌渣碎片化；另外，蚯蚓堆肥产物浸提液可以提高黑麦草发芽率.综上，推测碳氮比为25的蚯蚓生物转化体系更有利于菇渣基质处理.     

Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解的影响

采用纤维素酶促水解的方法,以稻草为底物,探讨了添加化学表面活性剂Tween 80和生物表面活性剂鼠李糖脂对酶解过程的糖产率、酶稳定性、纤维素转化率的作用以及对酶动力学特征和酶在纤维素上吸附的影响.结果表明,不同浓度的Tween 80和鼠李糖脂对稻草酶解有不同程度的促进,添加0.016%和0.048%Tween 80使糖产率分别提高18.07%和11.98%,而添加0.01%和0.03%鼠李糖脂使糖产率分别增加了23.01%和22.16%,相比较鼠李糖脂的效果更好.表面活性剂能有效增强酶的稳定性,添加高浓度表面活性剂的酶稳定性优于添加低浓度表面活性剂,添加浓度为0.048%的Tween 80得到最高相对CMCA(羧甲基纤维素酶活)108.06%和最高相对FPA(滤纸酶活)80.26%.表面活性剂能提高酶解反应的纤维素转化率,而且添加鼠李糖脂的转化率明显高于Tween 80.表面活性剂不仅能够提高最大反应速度并使米氏常数变大,而且显著地降低了纤维素酶在纤维素上的吸附.     

一株纤维素降解细菌的分离及特性研究

从造纸厂污泥中分离得到了一株能以纤维素为唯一碳源生长良好的纤维素降解菌w 3 ,经鉴定 ,该菌株为假单胞菌属 (Pseu domonassp.) ,不产色。最适生长及产酶温度为 30℃ ,产酶最适pH值为 7.5 ,生长及产酶高峰出现在 2 0h ,比文献报道的时间提前较多 ,CMC酶活为 60 μg/min。另外 ,w 3能较好地适应微碱性的环境。对造纸废水处理非常有利。     

基于Web of Science数据库的纤维素质物料降解趋势分析

纤维素类物质作为一种可再生生物质能源,对于解决世界能源紧缺问题具有重要意义,因而纤维素类物质降解技术受到人们越来越多的关注。文章从文献计量角度定量分析纤维素降解物质研究趋势。数据来源于Web of Science中Science Citation Index-Expended,对1992-2009年间该库收录的相关文献进行计量分析。结果表明:近几年,纤维素降解领域发文量显著增长。统计时间范围内,美国发文量居榜首。研究机构中,日本东京大学发文量位列第一;环境工程领域中影响因子较高的期刊《Bioresource Technology》对该领域的发文量较大。环境、生物及相关的能源学科和材料、医学学科是纤维素降解的主流领域。涉及的学术领域刊主要有《Biotechnology&Applied Microbiology》、《Polymer Science》、《Biochemistry&Molecular Biology》。此外,关键词分析结果表明:生物量、生物降解、热解、发酵、酶解等研究方向在近18年内逐渐成为研究热点。     

基于湿解技术处理木质纤维类废物的研究

运用木质纤维素固体基质半纤维素、纤维素和木质素定量分析程序等分析检测了不同湿解工况下草坪草和杂草主要组分的化学变化。结果表明,在湿解过程中草坪草和杂草中半纤维素、纤维素的相对含量呈减少趋势;木质素类物质经过衍生和小分子缩合后,其相对含量呈增加趋势;湿解最终产物呈弱酸性,可以用来改良碱性土壤。经过湿解处理的有机物料有机质含量丰富并含有大量腐殖酸,随湿解温度升高,腐殖化程度增加。在湿解过程中有机物料的主要化学组分同时受到热、湿、水解等各种作用,最终形成腐殖质。     

降解纤维素产甲烷的四菌复合系

自然环境中通常是微生物群落协同完成纤维素的降解,构建可降解纤维素的混菌体系是认识微生物相互作用的关键.利用富集培养法,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹检测技术以及厌氧滚管技术,建立了一种筛选简单降解纤维素产甲烷复合菌系的方法.利用此方法从青藏高原若尔盖高寒湿地分离到一个由4株菌构成的降解纤维素产甲烷的稳定菌系.结果表明,该复合菌系由纤维素水解菌Clostridium glycolicum、非纤维素水解菌Trichococcus flocculiformis和Parabacteroides merdae、产甲烷古菌Methanobacterium subterraneum等具有不同功能的4种菌株组成,且在这4株菌的共同作用下可将纤维素直接转化为CH4.该简单复合系的获得为今后纤维素转化甲烷复合菌系的代谢控制和遗传改造提供了一个平台.     

关于醋酸纤维滤膜和聚碳酸酯滤膜测定营养盐和Chl a的对比

本论文采用聚碳酸酯滤膜（0.4 μm）和国内测定营养盐常用的醋酸纤维滤膜（0.45 μm）过滤不同站位海水样品测定营养盐和Chl a，探究两种滤膜之间的区别。营养盐的对比结果表明，采用未干燥的醋酸纤维滤膜和聚碳酸酯滤膜过滤的亚硝酸盐、铵氮、磷酸盐和硅酸盐均不存在显著性差异，硝酸盐存在显著性差异但差别小于2%，因而两种滤膜均适用于海水溶解态营养盐的过滤。干燥后的醋酸纤维滤膜过滤速度慢，且过滤过程中会引入较高的铵氮。Chl a的对比结果表明，聚碳酸酯滤膜更加适合Chl a的测定，醋酸纤维滤膜的截留效率明显低于聚碳酸酯滤膜，这可能是由于该滤膜无法完全截留小粒径的浮游植物。     

纤维素酶液体发酵工艺条件的响应面分析优化

借助于MINITAB软件,采用Plackett-Burman试验设计法及响应面法分析,对纤维素酶高产菌康氏木霉Trichoderma koningii P12进行了发酵工艺条件的优化研究。首先利用Plackett Burman试验设计筛选出影响产酶的三个主要因素,即装液量、稻草粉浓度和麦麸浓度。在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析。结果表明,装液量和稻草粉浓度与纤维素酶活存在显著的相关性,通过求解回归方程得到优化发酵条件:当装液量56.5mL、稻草粉浓度37.4g/L和麦麸浓度11.3g/L时,纤维素酶产量达到63.32U/mL。经三批培养验证,预测值与验证试验平均值接近,在此优化条件下纤维素酶活提高了96.7%。     

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.     

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.     

贵州草海沉积物纤维素氧同位素研究及其古环境意义

纤维素在湖泊沉积过程中不易发生分解,故其稳定同位素组成能真实地反映原始环境信息。本文在建立一套有效的四阶段(酸洗、碱洗、漂白及碱洗)湖泊沉积物纤维素提取基础上,成功测定了近500年草海沉积物纤维素氧同位素组成。草海纤维素氧同位素组成与董哥洞石笋恢复的降雨量的一致性变化表明纤维素氧同位素主要反映湖水氧同位素组成,进而指示了湖区降雨量变化。     

泸沽湖沉积物α纤维素的提取及其稳定碳同位素研究初探

湖泊沉积是环境气候变化的敏感指示器 ,在沉积过程中有机大分子α纤维素不易发生降解 ,其碳链上的C、H、O原子也不会与外界发生交换 ,故沉积物α纤维素的碳同位素能真实地反映原始环境信息。湖泊沉积物中的α纤维素含量少 ,笔者经过反复条件试验 ,得出了从湖泊沉积物提取α纤维素的简便可行的方法。泸沽湖是云贵高原上一半封闭湖泊 ,湖区人为活动干扰较微弱 ,该湖对环境变化敏感。笔者提取了泸沽湖沉积物柱的α纤维素 ,并研究了其碳同位素 ,结果表明 ,α纤维素碳同位素灵敏、精确地反映了该湖一百年来的环境信息 :泸沽湖沉积物有机质以内生为主 ;气候变化趋势为冷—暖—冷—暖。