大豆秸秆纤维素酶水解条件的研究

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实验方法
原Байду номын сангаас的预处理 取经烘干后原料， 粉碎至 %-$
收稿日期： #$$+/%$/%$ 作者简介：徐忠 （!5%*& ） ， 男， 副教授， 哈尔滨工业大学在读博士， 研究 方向： 应用化学。 基金项目：国家自然科学基金与中国节能投资公司联合研究基金资助 。 项目 （"#.$,#.* ）
目，用 %$= 氨水浸泡 #-> 后过滤，大豆秸秆残渣于 制成待试样品。 .$? 下烘干，
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纤维素酶水解
取经预处理后 的 大 豆 秸 秆 粉
于反应瓶内， 在给定的底物浓度、 纤维素酶用量、 温 酶水解产物经 度与时间及适当 @4 条件下进行反应， 过滤分离即得酶水解糖液。
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分析方法
纤维素滤纸酶活力测定 还原糖浓度 酶解糖液成分 酶水解率计算 酶水解率 E=FG 还原糖H$&IH 稀释倍数 H%$$= （%* 水分含量） 秸秆质量 H 按国际标准方法A%B测定。
A#B
用 CD" 法 测定。 用高压液相色谱分析。
大豆秸秆中的有机成分以纤维素、半 纤 维 素 及 木质素为主， 经过预处理的大豆秸秆， 纤维素含量增 半纤维素及木质素间的紧密结构被破坏。 加 0 纤维素、 利用纤维素酶的作用可使纤维素、半纤维素水解为 可溶性糖，进而通过微生物发酵将生成的可溶性糖 转化为用于生产具有可生物降解性的聚乳酸塑料的 实现了可再生资源的充分利用， 同时也 原 料/乳 酸 ， 解决了环境污染的难题。 本文以经过粉碎及氨水预处理的大豆 秸 秆 为 原 料， 进行纤维素酶水解工艺条件实验研究， 研究结果 为解决大豆秸秆综合利用问题提供了新的途径。
优水平
从以上极差分析可以看出，各因 素 对 酶 水 解 影
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纤维素酶用量对大豆秸秆酶解率的影响
在 水 解 温 度 为 "#$ ， 底 物 浓 度 为 "% ， &’ 为 ()*+
响 次 序 为 5 67 68 69 6: ， 最 适 宜 的 反 应 条 件 为 即 底 物 浓 度 为 "% ， 加 酶 量 ("#01 2 3 （秸 547!9.8.:4， 反应时间为 .*- ， 经 秆） ， 反应温度为 ("$ ， &’ 为 ()* ， 验证实验， 酶解得率为 .*),!% 。
水解时间为 !,- 时，不同纤维素酶用量对预处 理 大 在酶 豆秸秆水解率的影响见图 ( 。由图 ( 可以看出， （秸 秆 ） 时， 随着纤维素酶用量的 用 量 为 ."/"##01 2 3 增加， 大豆秸秆的水解率迅速增加； 当 大 于 "##01 2 3 （秸 秆 ） 时， 纤维素酶用量的增加对水解率没有明显 影响， 其原因是纤维素酶作为一种生物催化剂， 与底 物的吸附作用具有一定的饱和度；当纤维素酶用量 达到饱和时， 增加酶用量对秸秆水解作用影响不大。
果表明，大豆秸秆经纤维素酶解后产生的可溶 性 糖 主要为葡萄糖、 纤维二糖、 木糖。
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大豆秸秆纤维素酶水解正交实验
由以上的实验结果可知，纤维素酶的 作 用 主 要
参考文献：
B4C D-EFG H I) JGKFLMG>GAN EO PGQQLQEFG PN@R@N@PFBSC)
依赖于反应系统中酶水解的温度、 时间、 酶用量、 底 设 物浓度及 &’ ，考虑上述五因素对酶水 解 的 影 响 ， 计了五因素四水平正交实验， 结果见表 4 。
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结果与讨论
水解时间对大豆秸秆酶解率的影响
在纤维素酶用量为 #(JK L M （ 秸秆） ， 温度为 ($? ，
底物浓度为 (= ， 不同水解时间对水解 @4-&. 条件下， 由图 % 可知， 随水解时间的延长， 水 率的影响见图 % 。 随原料及 酶 的 解率逐渐增加， 水解时间超过 +,> 后， 消耗， 酶解率开始逐渐下降。
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结论
预处理后大豆秸秆的纤维素酶解最佳工艺条件
， 为 ： 加 酶 量 为 ("#01 2 3 （秸 秆 ） &’ 为 ()* ， 温 度 为 底物浓度为 "% ， 反应时间为 .*- 。 重复实验， 酶 ("$ ， 解糖得率为 .*),!% 。
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利用 高 压 液 相 色 谱 对 酶 解 液 成 分 进 行 分 析 ， 结
上海跃进医疗器械厂； 26#$- 电子天 美国 389:;< 公司。
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底物浓度对大豆秸秆酶解率的影响
在纤维素酶用量为 #(JK L M （ 秸秆） ， 温度为 ($? ，
上海精科天平仪器厂； 746/#( 型数字酸度计
海精科天平仪器厂； 高压液相色谱
水解时间为 +,> 时 ， 研究不同底物浓度条 @4 为 -&. ， 由图 # 可知， 随底物浓度 件对酶解率的影响， 见图 # 。 增加， 酶解率逐渐降低， 原因是底物浓度增加， 相对 液体量较少， 溶液难以搅拌， 酶解过程中糖的扩散和 酶的转移都受到限制， 因此酶解率逐渐降低。
食品工业科技
研究与探讨
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大豆秸秆纤维素酶水解条件的研究
（哈尔滨商业大学食品工程学院， 哈尔滨 !"##$% ） （哈尔滨工业大学， 哈尔滨 !"###!） 徐 忠 杨雪欣 姜兆华 汪群彗
要： 为了从大豆秸秆中提取生物降解性塑料的原料 & 乳 酸 ’ 对 经粉碎及氨处理的大豆秸秆纤维素酶水解条件进行了研 温度 究。研 究 结 果 表 明 ， 酶 水 解 最 佳 工 艺 条 件 为 ()*+, ， 反应时间 .,/ ， 底物浓度 "0 ， 酶 用 量 为 *"#12 3 4 （秸 *"- ， 秆） 。对酶解液成分进行了分析， 酶解液主要由葡萄糖、 木 糖、 纤维二糖组成， 为下一步酶解液乳酸发酵实验提供了 理论参考。 关键词： 大豆秸秆， 酶水解， 正交实验， 糖化 中图分类号： !"#$%&#’( 文献标识码： ) 文 章 编 号 ： %$$#*$+$, （#$$- ） $+*$$(./$# 摘
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材料与方法
材料与仪器
大豆秸秆 黑龙江省嫩江县油脂厂提 供 ； 纤 维 哈尔滨化工 试 剂 厂 生 上海第三分析仪器厂； 天津泰斯特仪器有限公 无锡酶制剂厂；氨水
素酶
产， 分析纯。
1## 型光栅分光光度计 23*.$ 型高速万能粉碎机
司； %$%*#" 型干燥箱 水浴恒温振荡器 平
上海跃进医疗器械厂； 45"*4 型 上
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B.C
宁正祥主编 ) 食品成分分析手册 BJC) 北京 W 中国轻工业出版
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!""# 年第 $ 期
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水解温度对大豆秸秆酶解率的影响
在纤维素酶用量为 #(JK L M （秸秆） ， 底 @4 为 -&.，
水解时间为 +,> 条件下， 不同温度对大 物浓度为 (=，
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研究与探讨
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表4 实验 号 正交实验结果及数据处理
食品工业科技
5 底物 7 加酶量 8 温度 : 反应 酶解得 9 &’ 浓度X%Y 01 2 3X 秸秆 Y X$Y 时间 X-Y 率 X%Y 4X"Y 4 4 4 .X4#Y . . . !X4"Y ! ! ! (X.#Y ( ( ( V<).V <()!( <,)#( "#),. .()!. 4*)"V 4V)#4 4.),, 44),, 54 4X!"#Y .X(##Y !X("#Y (X"##Y 4 . ! ( 4 . ! ( 4 . ! ( ,!)<V <()4( *#)!, *#)## 4")V" 4*)"( .#)#V .#)## ()4( 7! 4X(),Y .X()*Y !X")#Y (X").Y . 4 ( ! ! ( 4 . ( ! . 4 <,)<4 <<).* ,V)!. <()V* 4V)4* 4V)!. 4<)!! 4*)<" 4)VV 9. 4X(#Y .X("Y !X"#Y (X""Y ! ( 4 . ( ! . 4 . 4 ( ! <!)<. *#)V! <()*! ,*)*4 4*)(! .#).! 4*)<4 4<).# !)#! 8. 4X.*Y .X!.Y !X!,Y (X(#Y ( ! . 4 . 4 ( ! ! ( 4 . <,)V* <#)*4 <,)," <!)*" 4V)." 4<)<# 4V)4, 4*)(, 4)"" :4 ..)"" .")"( .")#( .()4, 4,)(" 4*)#V 4*)V* .#)*. 4.),. 4V),< ..)(# .4)!" 4.)4< 4#)*( 4!)V( 4!),<