蔗渣酶解糖化的工艺优化及酶解产物分析

摘要

蔗渣是甘蔗榨取蔗汁后留下的纤维性残渣，是宝贵的可再生性生物质资源。蔗渣的深加工利用日益受到世界产糖大国的重视，重点在于把大量的蔗渣经济有效地水解成可发酵的糖，再通过发酵生产燃料酒精、工业溶剂、微生物油脂等重要产品。酶法水解蔗渣条件温和、无污染，酶解液可直接用于发酵过程。酶解工艺优化的研究对华南地区最大的生物质资源--蔗渣的深加工利用有着重要的现实意义和广阔的应用前景。
　　 本文系统评价了几种商业化纤维素酶的酶活，根据还原糖得率筛选获得了优良酶制剂，进而对蔗渣酶解工艺进行优化和酶制剂复配研究，并跟踪分析了酶解产物组成，最终建立了一整套行之有效的高效酶解糖化工艺，为今后蔗渣的深度利用提供了有重要实用价值的高效酶解技术。主要研究结果如下：
　　 1、采用国际标准的Ghost法和96孔板荧光酶活测定新方法，对几种商业化纤维素酶酶活进行了评价。结果表明，印度酶DENICELL101L具有较高的CMC-Na酶活，而日本酶Cellulase A

目录

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声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 蔗渣的成分及结构

1.2.1 纤维素

1.2.2 半纤维素

1.2.3 木质素

1.3 生物质的预处理方法

1.3.1 物理法

1.3.2 化学法

1.3.3 生物法

1.3.4 综合处理法

1.4 蔗渣纤维素的水解

1.4.1 酸水解法

1.4.2 酶水解法

1.5 纤维素酶的研究概况

1.5.1 纤维素酶的组成成份及其理化性质

1.5.2 纤维素酶的来源

1.5.3 纤维素酶的酶解机理

1.6 纤维素酶酶解蔗渣效率的影响因素

1.6.1 纤维素来源及结构对酶解的影响

1.6.2 酶来源和酶用量对酶解的影响

1.6.3 温度和pH值对酶解的影响

1.6.4 底物浓度对酶解的影响

1.6.5 超声波对酶解的影响

1.6.6 抑制物对酶解的影响

1.6.7 其它影响因素

1.7 提高蔗渣酶解糖化率途径

1.7.1 使用复合酶制剂进行酶解

1.7.2 改良酶解工艺

1.7.3 同步糖化发酵以及同步产酶与酶解工艺法

1.7.4 固定化纤维素酶

1.7.5 以基因重组手段提高酶活

1.8 蔗渣水解液的定性定量分析

1.9 目前研究存在的问题

1.10 本论文的研究意义和研究内容

第二章 纤维素酶酶制剂的筛选

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 主要材料

2.2.2 主要仪器与设备

2.2.3 纤维素酶原料

2.2.4 溶液的配制

2.2.5 实验方法

2.3 分析与测试

2.3.1 传统测定酶活法

2.3.2 荧光测定酶活法

2.4 结果与讨论

2.4.1 标准曲线图

2.4.2 市售纤维素酶的酶活

2.4.3 市售纤维素酶的荧光值

2.5 小结

第三章 蔗渣酶解工艺优化与纤维素酶复配

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 主要试剂

3.2.2 实验原料

3.2.3 主要仪器与设备

3.2.4 溶液配制

3.2.5 试验方法

3.3 分析与测定

3.3.1 蔗渣组成分析测定方法

3.3.2 DNS法测定还原糖法

3.3.3 蔗渣颗粒度分析

3.4 结果与讨论

3.4.1 蔗渣原料性质

3.4.2 葡萄糖标准曲线图

3.4.3 pH值对酶解蔗渣还原糖得率的影响

3.4.4 温度对酶解蔗渣还原糖得率的影响

3.4.5 酶剂量对酶解蔗渣还原糖得率的影响

3.4.6 底物浓度对酶解蔗渣还原糖得率的影响

3.4.7 粉碎时间对酶解蔗渣还原糖得率的影响

3.4.8 蔗渣超微粉碎过程的粒度分析图

3.4.9 酶解条件的正交实验结果

3.4.10 复配纤维素酶的一步、两步法酶解

3.5 小结

第四章 蔗渣酶解产物分析研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 主要试剂

4.2.2 主要仪器及设备

4.3 分析测试方法

4.3.1 酶解液中糖组成的测定—高效液相色谱(HPLC)

4.3.2 酶解液中其他天然产物的测定—气质联用仪(GC-MS)

4.3.3 蔗渣结构的红外光谱分析

4.3.4 固体残渣的扫描电镜(SEM)观察

4.4 结果与讨论

4.4.1 酶解液中糖类组成的分析

4.4.2 酶解液中其他天然产物的定性研究

4.4.3 蔗渣酶解前后的红外光谱图

4.4.4 蔗渣及酶解残渣的SEM分析

4.5 小结

结论与展望

一、结论

二、本研究的创新点

三、展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢