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纤维素酶水解动力学及影响因素研究

夏安  
【摘要】: 纤维素的酶水解速度很慢并受多种因素的影响,本研究的目的是寻求最适酶水解条件。本研究采用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滤纸经酶水解所产生的还原糖浓度来表示水解速度。 研究发现:纤维素酶的活力对pH的变化敏感,实验条件下最适pH为4.7~4.9;当温度升高,水解速度加快,但纤维素酶随温度升高发生热变性,最适温度是两者的综合;最适温度随水解时间等因素而变,实验条件下水解时间从30min延长到60min时,电热恒温水浴的最适温度从57℃变为55℃;超声波水浴的最适温度从56℃降低到52℃。超声波对酶反应的影响在不同条件下结果不同,甚至相反。一定频率和强度的超声波可加速纤维素酶水解,还原糖浓度可增加一倍以上;一定浓度的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40或吐温80类表面活性剂,电热恒温水浴中还原糖浓度增加12.4%;超声波水浴中,水解0.5hour,还原糖浓度增加14.6%,水解8hour,增加40.5%。 研究还发现氧气对水解速率也有影响,在其它条件相同的情况下,分别在氮气、空气和氧气气氛的水浴中进行酶水解实验,结果表明产生的还原糖浓度氮气中最大,空气中次之,氧气中最小。水解6hour氮气下与氧气下相比,采用电热恒温水浴还原糖浓度增加23%左右,采用超声波水浴增加47%左右。 该研究根据纤维素酶水解机理,利用合理的假设推导出纤维素酶水解的动力学方程,以相对偏差平方和最小非线性回归求出动力学方程的参数,方程估算值和实验结果比较吻合;提出了比较理想且切实可行的纤维素酶水解条件,在相当长的时间范围内,可有效地提高水解速度和纤维素酶的利用率,对纤维素酶水解的实践有一定的指导意义。


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