磁性FeO微粒和磁性明胶固定化酶对葵花籽壳酶水解的影响

摘要

在木质纤维素生产燃料乙醇的研究中，选用更加廉价、易收集处理的原料，提高预处理物料的酶解率和得糖率，是极为有效降低生产成本的途径之一。纤维素酶在生物质转化过程中的重要作用与地位毋庸置疑，设法提高纤维素酶的酶活也是降低生产成本的最重要途径之一。因此，在本次研究课题中，拟选用葵花籽壳为原材料，纤维素酶为研究对象，以磁性Fe3O4与游离纤维素酶的生物磁效应机理为指导，探索磁性Fe304在纤维素酶酶水解中的应用，同时在提高纤维素酶的活力方面进行主要研究，从而达到降低纤维素酶生产成本的目的。
　　 本论文的主要研究内容是将磁化后的Fe3O4微粒作为一种添加剂，考察其在葵花籽壳的酶解过程中，对纤维素酶的酶活、还原糖浓度、纤维素的转化、水解液的表面张力和pH值的影响和作用。此外，还将以磁性Fe3O4微粒作为载体，通过明胶包埋法，吸附固定化纤维素酶，研究磁性固定化酶的酶水解性质，以及添加表面活性剂后对磁性固定化纤维素酶酶活的影响，并初步分析和阐述产生这些变化的原因。
　　 研究结果表明，磁性Fe3O4添加量为0.5 g/L～2.0 g/L时，对游离纤维素酶酶活的提高，还原糖浓度的增加和纤维素的转化率在48 h后表现出较明显的促进作用。磁性Fe3O4添加量为2 g/L时，纤维素酶60 h酶活最高可提高25.9％。添加量为1.5 g/L时，还原糖浓度从6.950 mg/mL提高到8.775 mg/mL；同时，其纤维素的最高转化率达60.531％，明显高于不添加Fe3O4样品的纤维素转化率47.932％。此外，分次添加磁性Fe3O4的酶活稳定性要优于一次添加。在相同水解条件下，与游离纤维素酶相比，磁性固定化纤维素酶能将还原糖的最高产量从8.775 mg/mL提高到9.162 mg/mL，相比提高4.4％。特别是添加表面活性剂后，还原糖的最高值产量可达9.975 mg/mL，相比提高13.68％。