玉米秸秆酶水解及发酵乳酸的研究

【摘要】：纤维素是植物纤维细胞壁的主要成分,植物纤维是地球上最丰富的可再生资源,为其寻求高效的利用,一直是众多学者所重视的课题。本文在前人研究的基础上,根据我国植物纤维资源中农作物秸秆丰富的特点,选用玉米秸秆为原料、乳酸为目标产物,采用两种工业上使用的酶,对原料酶水解影响因素及其水解动力学和乳酸发酵等进行了研究。 纤维素的酶水解速度很慢,并受多种因素的影响。采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法测定一定时间内、不同水解条件下,秸秆经纤维素酶水解所产生的还原糖浓度来表示水解速度。 本课题选用两种工业上用作纺织面料抛光用的纤维素酶水解玉米秸秆。使用这种酶水解植物纤维未曾见报道。研究酶水解影响因素,目的是寻求最适酶水解条件。研究发现纤维素酶的活力对pH的变化敏感,不同的酶最适pH也有所不同。实验条件下Suhong cellish L最适pH=4.4,Cellusoft L最适pH=4.8,同时还与水解温度有关;纤维素酶对温度变化也很敏感,温度影响酶蛋白的热稳定性、酶与底物的亲和力和速度常数等。当温度升高,水解速度加快,但纤维素酶随温度升高易发生热变性而失活,最适温度是两者的综合,最适温度也随水解时间等因素有所变化,实验条件下水解时间从16h到24h,两种酶的最适温度从55℃到50℃;研究还发现,一定浓度的金属离子和非离子型表面活性剂具有活化和稳定纤维素酶的作用,实验中加入1-2%的吐温80类表面活性剂,水解24h,Suhong cellish L水解得到还原糖浓度增加25%,Cellusoft L还原糖浓度增加14%;同时还研究了酶浓度、底物浓度对酶水解的影响。通过综合考虑各水解影响因素,得出Suhong cellish L最适水解条件为pH4.4,温度50℃,加入2%非离子型表面活性剂后,水解经稀酸预处理的玉米秸秆(100g/L),水解48h还原糖浓度达到