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            纖維素酶發酵消泡劑的糖化處理

            2013-1-10 5:45:46   來源:金湖消泡劑   網址:www.eli28.com   點擊:

            1. 纖維素酶:產纖維素酶的微生物相當廣泛,細菌、放線菌、霉菌及擔子菌類都能產生纖維素酶。但能產生胞外纖維素酶系的種類則主要局限于木霉屬,漆斑菌屬,青霉屬等少數絲狀真菌。不管是普通的纖維素酶還是胞外纖維素酶,在生產的過程都需要用到纖維素酶發酵消泡劑,進行纖維素酶的產生。由于纖維素酶是一種多酶體系,在經過纖維素酶發酵消泡劑的處理后,目前已發現有三種即C1酶,Cx酶及β一糖苷酶。C1酶是從纖維素長鏈非還原性末端,以纖維二糖為單位,切割β-1,4-糖苷鍵的外切酶。Cx酶是切斷纖維素長鏈內的任意糖苷鍵的內切酶。Cx酶的作用可為C1酶提供更多的非還原性末端。C1酶和C×酶單獨使用時活性較低,兩者混合后活性則提高很多。β-糖苷酶將纖維二糖水解成葡萄糖,可解除纖維二糖對C1酶和Cx酶的抑制作用。因此,在纖維素的糖化過程中,β-糖苷酶的不足,往往成為糖化反應的限速因子。

            2. 纖維素酶糖化存在的問題:用纖維素酶糖化纖維素的最大缺點是糖化速度慢。其原因有四方面:①基質纖維素結構的難分解性;②酶活性低。尤其是β-糖苷酶活性太低。③纖維素糖化過程中的生成物纖維素二糖及葡萄糖分別抑制C1,C1酶及β-糖苷酶。由于β-糖苷酶活性低,使纖維二糖積累,更加深抑制C1酶、Cx酶;④木糖的積累,木糖由半纖維素水解產生(由于預處理未能除去半纖維素),當反應液中的木糖濃度達到5%時,木糖對纖維素酶的抑制率可達到10%。使用纖維素酶發酵消泡劑時解決上面出現的四個原因的有效方法,特別是第三種和第四種原因。

                為了減少纖維二糖、葡萄糖、木糖等的抑制作用,研究者們提出兩個解決方案:一是開發管式連續糖化反應器和多段式酶糖化反應器,用此反應器并配合使用纖維素酶發酵消泡劑進行間歇式反應,投料濃度可達15%,糖化率達85%,時間是24 h;二是設法移去葡萄糖,在酒精發酵中可采用糖化發酵同時式(簡稱SSF)工藝,例如,在酶法糖化的同時,接入能利用木糖的菌株與釀酒酵母,降低木糖和葡萄糖濃度,減少對纖維素酶的抑制作用,從而提高糖化效率。但可能出現另一個問題,是酶和酵母所需溫度的不一致性,要解決這一矛盾就要篩選出耐高溫的產酒精酵母。

            3. 纖維素的酸糖化工藝,在過去一直使用,酸法有濃酸和稀酸水解法兩種。

                a.濃酸水解法:效果好,但要消耗大量硫酸。有的用少量濃硫酸與干燥的植物原料以及纖維素酶發酵消泡劑進行混合碾磨,最后將粘料加水稀釋并煮沸即可得到糖液。用這個方法對每100 kg的干木材,硫酸的消耗量可降到30 kg (85%H2S04)。但由于初期生成的葡萄糖,長期與強酸接觸,就會分解為乙酰丙酸、蟻酸等,使葡萄糖產率下降。

                b.稀酸水解法:原料和酸的接觸面積越大,則水解效果越好,因此,原料適當粉碎是必要的。

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