不同来源商品纤维素酶的活性对比和酶解性能研究开题报告

全文总字数：7307字

1. 研究目的与意义

随着人口增长、粮食短缺和能源危机的出现，纤维素资源的利用受到了高度重视^[1]。近年来以农作物秸秆为代表的各类纤维类物质生产燃料乙醇技术，被专家们认为是解决未来能源问题的重要途径， 且能够有效缓解环境问题，具有广阔的发展前景。

在木质纤维燃料乙醇的制备过程中，关键技术在于将木质纤维在酶的作用下降解为可发酵性糖^[2]。木质纤维原料通过生物转化获得能源化学品的主流路线为经过预处理后的纤维原料采用酶解技术将纤维素和半纤维素水解为可发酵性单糖，主要为葡萄糖及木糖，进一步发酵生成乙醇，氢和甲烷等生物燃料^[3]。

在过去很长一段时间，国外两大酶制剂公司诺维信和杰能科垄断着国内外纤维素酶的市场，而国内虽有酶制剂公司但是生产质量和产能均不能与其抗衡，因此酶的价格很高。近年来，随着国内研究能力的提升，纤维素酶的质量能到很大的提升，摆脱传统酶制剂公司对于酶的控制，转而使用国内的纤维素酶，对于降低木质纤维原料生产乙醇工艺的成本具有重要意义。本文选用了国内外的几种纤维素酶，对比了其酶活、酶解能力及最适酶解条件，以期筛选出一种对木质纤维素原料酶解能力强、酶解条件温和的纤维素酶，达到降低成本，提高效率的目的，为生物炼制乙醇提供生产参考。

2. 国内外研究现状分析

2.1木质纤维原料的研究

木质纤维原料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成(如图1所示)，纤维素分子是由葡萄糖过β-l,4-糖苷键连接起来的链状高分子。天然纤维原料除了上述三大类组分外，尚含有少量的果胶、含氮化合物和无机物成分等^[4]。

纤维素是木质纤维素中含量最高的一个组分，其含量一般为35-50%。纤维素分子是由d-吡喃葡萄糖基通过β-1,4糖苷键（由半缩醛羟基和醇羟基之间缩水形成苷键）结合而成的线性高分子化合物，链两端组成不同，一个是还原端，另一个是非还原端。纤维素也是木质纤维素组分中聚合度最高的一个组分，重复单元数一般在10000以上。目前，被人们接受的关于纤维素的结构是二相体系理论，即纤维素是结晶区和非结晶区交错连接形成的二相体系，其结构中还存在相当多的空隙。

半纤维素是从植物组织中较容易分离出来的一类多糖，是纤维素的半成品，或者说是纤维素的前体分子，所以把它称为半纤维素，其在木质纤维素的含量约为25%。与纤维素不同，半纤维素是由两种或两种以上单糖基组成的不均一的多聚糖，大多带有短的侧链，其聚合度也远低于纤维素，一般在100-200之间。组成半纤维素的主要结构单元包括戊糖和己糖，常见的有：葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖。

3. 研究的基本内容与计划

本实验以中性亚硫酸氢镁预处理的麦秆为原料， 通过进行酶的筛选实验得出不同酶的酶解效果，经单因素实验筛选出性能较好的的酶并确定其最优酶解ph、 底物浓度，选出最优组合，为工业化生产提供可行性的工艺^[20]。

1.不同来源纤维素酶活测定

2. 不同来源纤维素酶木质纤维素原料酶解性能评价

4. 研究创新点

本论文筛选出每种酶制剂的最优反应pH以及酶用量，对不同公司的酶制剂进行比较，为以后酶制剂的使用提供参考。特别是重点关注国产酶，系统的得出纤维素酶的酶解性能，利用在最佳条件下的酶解历程，刻画出不同酶对于未水洗麦秆的酶解作用，由此可以得出最经济、最实用的酶。可以减少酶制剂的进口量，降低工业成本，实现自给自足的目标。