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磁性Fe_3O_4微粒和磁性明胶固定化酶对葵花籽壳酶水解的影响

作　者: 陈玲
导　师: 袁兴中；曾光明
学　校: 湖南大学
专　业: 环境工程
关键词: 磁性Fe3O4 纤维素酶固定化酶水解葵花籽壳磁场
分类号: TQ223.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要

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Fe₃O₄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/L².0 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%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章绪论  12-35
  1.1 木质素生物质原料生产燃料乙醇的研究背景  12-18
    1.1.1 燃料乙醇工业的国内外研究现状和发展意义  12-14
    1.1.2 木质纤维素简介  14-15
    1.1.3 纤维素的降解酶类  15-16
    1.1.4 纤维素生物转化工艺的主要难点  16-18
  1.2 木质纤维素的生物转化工艺  18-26
    1.2.1 木质纤维素原料的预处理  18-19
    1.2.2 木质纤维素的水解  19-21
    1.2.3 木质纤维素的酶水解机理  21-25
    1.2.4 木质纤维素的糖化发酵  25-26
  1.3 磁性添加剂对纤维素酶酶水解的影响研究  26-30
    1.3.1 磁性Fe_30_4 微粒的国内外研究现状和发展意义  26-27
    1.3.2 磁性Fe_30_4 微粒的结构和性质  27-28
    1.3.3 磁性Fe_30_4 微粒的制备方法  28-29
    1.3.4 磁性Fe_30_4 微粒的生物磁效应机理  29-30
  1.4 磁性固定化酶的应用研究  30-33
    1.4.1 固定化酶的研究现状  30
    1.4.2 纤维素酶固定化载体  30-31
    1.4.3 磁性固定化酶的制备  31-32
    1.4.4 表面活性剂对纤维素酶的酶解影响  32-33
  1.5 本文的研究目的、内容及研究意义  33-35
第2章磁性Fe_30_4微粒对游离纤维素酶水解的影响  35-48
  2.1 材料与方法  35-39
    2.1.1 实验材料  35
    2.1.2 主要试剂的配制  35-36
    2.1.3 分析和检测方法  36-38
    2.1.4 实验方法  38-39
  2.2 试验结果  39-45
    2.2.1 葵花籽壳预处理  39-40
    2.2.2 磁粉添加量对纤维素酶水解的影响  40-43
    2.2.3 磁粉添加方式对纤维素酶水解的影响  43-45
  2.3 讨论  45-47
    2.3.1 不同预处理方法对葵花籽壳酶解的影响  45
    2.3.2 磁粉作用下酶水解的磁效应分析  45-47
  2.4 小结  47-48
第3章磁性明胶固定化纤维素酶降解葵花籽壳  48-56
  3.1 材料与方法  48-50
    3.1.1 实验材料  48
    3.1.2 分析检测方法  48-49
    3.1.3 实验方法  49-50
  3.2 试验结果  50-54
    3.2.1 不同磁场强度下纤维素酶酶活的变化  50-51
    3.2.2 不同磁化时间对纤维素酶酶活的影响  51-52
    3.2.3 不同吸附时间对固定化酶蛋白载量的影响  52
    3.2.4 表面活性剂对磁性固定化纤维素酶酶解的影响  52-54
  3.3 讨论  54-55
    3.3.1 磁场对磁性固定化纤维素酶酶活影响的机理分析  54-55
    3.3.2 表面活性剂对磁性固定化纤维素酶酶解的影响  55
  3.4 小结  55-56
结论  56-58
参考文献  58-65
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  65-66
致谢  66

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