纤维素发酵综述论文5稿,2014年(DOC)
纤维素综述
纤维素综述简述：微晶纤维素是天然纤维素的水解产物,外观呈白色或类白色,是一种晶形粉末产品,不溶于水,性质稳定,与主药不发生化学反应。
作为填充剂,适量用于处方中,可以使制得的颗粒较松散,均匀细小,结合性能好,同时,由于它吸水后能使片子迅速膨胀而崩解,因此,它又是一种良好的崩解剂。
近年来,作为一种新型辅料,微晶纤维素在片剂生产制造中的应用越来越广泛。
在近些年的新产品开发研制,原有产品处方的改进及不合格中间产品的再处理等方面,均在不同程度上使用了这一新型辅料,并收到了良好的效果。
用于新处方设计中由于微晶纤维素具有良好的结合性与崩解性,因此在开发研制新产品时,它是一种优先选用的辅料,微晶纤维的作用要强于其它类似辅料如淀粉、糊精等。
这在处方设计时,我们优先选用了微晶纤维素,经过数次处方调整与试验,当微晶纤维素在片中的含量达到0.025g/片时,生产出的片子结合很好,具有足够的硬度。
制法：微晶纤维素可用稀无机酸溶液将α-纤维素控制水解制得，α-纤维素可从含纤维素植物的纤维浆制得。
水解后的纤维素经过滤、提纯、水浆喷雾干燥形成干的。
粒径分布广泛的多孔颗粒。
应用：解决因工艺带来的问题有些产品的工艺是在迁就产品达到某些指标情况下制定的,一旦工艺变化就会带来诸多问题。
例如新速效感冒片,在原处方基础上,为了保证其溶出度符合药典规定,在工艺上不得已将颗粒制得比正常的软一些,打片时打片机的压力也要尽量小一些,使得打出的片子硬度低。
在进行薄膜包装时,常常会造成很多碎片,使得成片率降低,为了提高成片率就必须提高片子的硬度。
要提高硬度,又不影响溶出度,就要改变原处方,这时微晶纤维素又是一个良好的优选辅料。
生产中,压力提高后,我们用一定量的微晶纤素取代了原处方中相应量的某些其它辅料,当其用量达到。
片时,收到了良好的效果。
片子的硬度由原来的提高至,同时其溶出度也很好,完全符合质量要求。
用于不合格中间体的再处理有时制出的片子鼓盖掉盖,裂片或崩解超限。
【精品】文献综述—植物细胞壁中纤维素合成的研究进展
文献综述—植物细胞壁中纤维素合成的研究进展植物细胞壁中纤维素合成的研究进展摘要纤维素是植物细胞壁的主要成分，是植物细胞壁执行生理功能的基础，也是人类生产和生活中必不可少的一类物质。
本文对纤维素合成、合成中所需要的酶以及纤维素沉积中微纤丝的作用等方面进行了综述和探讨，并对纤维素合成的深入研究进行了展望。
【关键词】：纤维素合成纤维素合酶蔗糖合酶微纤丝Recent progress on ellulose synthesis in cell wall of plantsAbstractcellulose is a major component in cell wall and carries out many importnt physiological functions. In addition,it is necessary material for human life and production. The rcwnt progress in cellulose synthesis,the function of relative enzymes and microfibril in proess of cellulose synthesis were reviewed. The studies in cellulose synthesis were propected【Key words】：cellulose synthesis cellulose synthase sucrose synthase microfibril细胞壁是由纤维素和果胶质交结形成的多糖和蛋白质及其它成分构成的三维网络结构，也是植物细胞区别于动物细胞的重要特征之一。
过去，细胞壁被认为是一惰性结构，只具有机械支持和防御功能。
但随着实验技术和方法的不断创新和应用，人们逐渐认识到细胞壁作为植物细胞的重要组成部分，不仅具有保护和支持的作用，还与植物细胞的物质运输、信号传导等生理功能有关[1]。
木质纤维素的发酵研究
AbstractWith the advent of energy crisis, the global environmental pollution is increasingly serious, we need to seek new sources of energy to replace oil. Biological fuel ethanol and butanol as a new type of biological energy were to be attention and research. In the past, the research on biological fuel ethanol and butanol on the starch, honey and other food crops to fermentation. With the advent of the world food crisis,We need to choose renewable resource as an object of fermentation to ease food crisis. Lignocellulose is the most abundant renewable resources in the world, After pretreatment, hydrolysis of lignocellulose, generation of reducing sugars that can be utilized by microbial fermentation, in order to produce ethanol and butanol. So it can ease the energy crisis and food crisis,it can make use of lignocellulose resource.This topic uses lignocellulose (smashed straw) as raw materials. The content was that analysed the composition of the raw material, and the discussion cellulose enzyme hydrolysis conditions, it choose appropriate hydrolysis conditions, and then it proceed microbial fermentation. The topic selected yeasts and acetone butanol carboxylic acid bacteria for ethanol and butanol fermentation.Through detoxification treatment increase the fermentation product.It mainly consists of the following parts.Part 1, To analyze the composition of the raw material composition. Lignocellulose is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin of three parts, pretreatment method is different, material is different, the content of these three components are also different. Ultrafine comminution of rice which contains cellulose of 24.8%, hemicellulose contains 21%, and acid detergent lignin contains 10.9%.Part 2, To explore the optimal hydrolysis conditions of Cellulase. The single factor experiment was conducted to research the influence of substrate concentration, temperature, pH, and enzyme-substrate on enzymatic hydrolysis,so as to confirm the best condition for single factor experiment. We get a result by choosing orthogonal experiment, combined with the impact of the subsequent fermentation, the optimum hydrolysis conditions is temperature of 50 ℃, pH 5, and substrate concentration was 10%, and the hydrolysis time was 24h,and the ratio of enzyme to substrate was 6%.Part 3, The fermentation of fuel ethanol. It conditions a result through the single factorexperiments of yeast cells fermentation,The best conditions of yeast cells fermentation was that temperature is 30, inoculation quantity is 9mL, the growth of yeast pH is 5, fermentation time is 48 hours.To increase the concentration of reducing sugars by concentration, the fermentation results was that inhibitor concentration increased in the concentrated solution, which it effects of microbial growth, so it can hindered the yeast fermentation,Although the sugar utilization increased by 10%, and the ethanol yield was down 18.7%.The maximum yield of ethanol was 2.17g through detoxification treatment, the theoretical yield was 2.4g, the yield reached 90%, in which the best effect was activated carbon.Part 4, It researched butanol fermentation. Acetone butanol carboxylic acid bacteria is strict anaerobic microbes, it needs to manufactue anaerobic environment by filling nitrogen. Directly to butanol fermentation, butanol yield is only 4.7 g/L, ABE total volume was 8.14 g/L, butyl alcohol conversion rate is 12%, sugar total solvent conversion rate was 21.9%. After detoxification treatment, solvent butanol yield and total solvent yield were improved. When used the method of 0.1% sodium sulfite, butanol yield was 6.11 g/L, ABE total volume was 9.24 g/L, butyl alcohol conversion rate increased to 17%, total sugar fluxing agent conversion rate was 25.7%. Activated carbon processing, butanol production was 7.86 g/L, total solvent was 14.12 g/L, butyl alcohol sugar conversion rate increased to 19.9%, sugar total solvent conversion rate was 30.8%.The rate of sugar use can reach 90% in ethanol fermentation, The rate of sugar use can reach73% in butanol fermentation, biological ethanol fermentation on the utilization rate of lignocellulose was high.Key Words: Cellulose;Hydrolysis;Ethanol fermentation;Butanol fermentation目 录摘要 (I)ABSTRACT (III)1引言 (1)1.1国内外的燃料发展概况 (1)1.1.1国内外燃料乙醇发展概况 (1)1.1.2国内外丁醇发展概况 (2)1.2木质纤维素的预处理方法 (3)1.2.1物理法 (4)1.2.2化学法 (5)1.2.3生物法 (6)1.3木质纤维素的水解 (6)1.3.1稀酸水解 (6)1.3.2浓酸水解 (7)1.3.3酶水解 (8)1.4原料预处理过程中抑制物的形成 (9)1.4.1弱酸类 (10)1.4.2呋喃醛类化合物 (11)1.4.3酚类化合物 (11)1.5木质纤维素水解液中的抑制物以及脱毒方法 (11)1.6纤维素的糖化和发酵 (12)1.6.1同步糖化发酵工艺（SSF） (12)1.6.2分步糖化发酵工艺（SHF） (13)1.6.4同步糖化共发酵工艺（SSCF） (13)1.6.5固定化细胞发酵工艺（CBP） (14)1.7丁醇发酵 (14)1.7.1丁醇的性质及应用 (14)1.7.2生产丁醇的菌种及其改良 (15)1.7.3丙酮丁醇羧酸菌的代谢机理 (16)1.7.4发酵工艺的研究进展 (17)1.8研究的目的、意义和技术路线 (18)1.8.1研究目的和意义 (18)1.8.2技术路线 (19)2纤维素原材料的分析 (20)2.1材料与方法 (21)2.1.1试剂与仪器 (21)2.1.2试剂的配制 (22)2.1.3 Van Soest法测定纤维素 (23)2.1.4凯氏定氮测定氮含量 (24)2.1.5原子吸收测定离子元素 (24)2.1.6水分、灰分的测定 (24)2.2结果与分析 (24)2.2.1纤维素测定结果 (24)2.2.2其他成分测定结果 (25)2.2.3主要成分含量表 (25)2.3结论 (25)3纤维素水解条件的探讨 (27)3.1材料与方法 (27)3.1.1试剂与仪器 (27)3.1.2试剂配制 (27)3.2试验方法 (28)3.2.1还原糖的测定方法 (28)3.2.2还原糖的标准曲线制作 (28)3.2.3还原糖的测定 (28)3.3结果与分析 (28)3.3.2 木质纤维素水解液中色素浓度对糖测定结果的影响 (30)3.3.3温度对酶解过程的影响 (30)3.3.4 pH对酶解过程的影响 (31)3.3.5 底物浓度对酶解过程的影响 (31)3.3.6 酶底比对酶解过程的影响 (32)3.3.8 正交实验结果 (34)3.4结论 (35)4燃料乙醇发酵 (36)4.1材料与方法 (37)4.1.1试剂与仪器 (37)4.1.2菌种的制备 (37)4.1.3发酵材料 (38)4.1.4发酵液的制备 (38)4.1.5DNS法测还原糖 (38)4.1.6气相色谱法测定乙醇 (38)4.1.7脱毒方法 (39)4.2结果与分析 (39)4.2.1乙醇标准曲线 (39)4.2.2温度对酵母发酵的影响 (39)4.2.3pH对酵母发酵的影响 (40)4.2.4接种量对酵母发酵的影响 (41)4.2.5发酵时间的影响 (41)4.2.6发酵结果 (42)4.2.7脱毒处理后发酵的结果 (43)4.3结论 (44)5丁醇发酵 (45)5.1材料与方法 (46)5.1.1试剂与仪器 (46)5.1.2菌种制备 (46)5.1.3种子液的制备 (46)5.1.4发酵材料 (47)5.1.5维生素混合液 (47)5.1.6丁醇发酵方法 (47)5.1.7还原糖测定法 (47)5.1.8ABE溶剂的标准曲线 (47)5.2结果与分析 (48)5.2.1丙酮、丁醇、乙醇的标准曲线 (48)5.2.2丁醇直接发酵结果 (49)5.2.3脱毒处理后丁醇发酵结果 (50)5.3结论 (50)参考文献 (52)攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 (60)致谢 (61)1引言随着社会的发展和经济的增长，能源的需求量越来越大，而世界上大部分国家消耗的能源来自化石能源，化石能源是不可再生资源，早晚有枯竭的时候，而且会导致NO X、SO2等有害气体以及CO2、甲烷等温室气体排放，所以对环境友好的可再生资源的开发显得日益重要。
纤维素综述(陈启贤102251001028)
—陈启贤
Ⅰ.简介 Ⅱ.制法 Ⅲ.应用 Ⅳ.结论
Ⅰ.简介
微晶纤维素（Microcrystalline Cellulose，缩写：MCC） 分子式：（C6H10O5）n，n≈220
分子量：约36000
Ⅰ.简介
Ⅰ.简介
微晶纤维素是天然纤维素的水解产物,外观呈白色或类白色,是一种 晶形粉末产品,不溶于水,性质稳定,与主药不发生化学反应。 作为填充剂,适量用于处方中,可以使制得的颗粒较松散,均匀细 小,结合性能好
Ⅲ.应用
有些经再处理才合格的原料,如乙酞螺旋霉素,其某些物理 性质会发生变化
用于不合格中间体的再处理有时制出的片子鼓盖掉盖,裂 片或崩解超限。
Ⅲ.应用
处理方法：
ห้องสมุดไป่ตู้
先从不合格中间体颗粒中用目或目筛选出适量细粉,将该粉 与过目筛、给定量的微晶纤维素混合均匀,将该混合物重新 投人到不合格中间体颗粒中,大混,打片。
用一定量的微晶纤素取代了原处方中相应量的某些 其它辅料,当其用量达到0.025g/片时，收到良好效 果。
Ⅲ.应用
交沙霉素、维生素、峡喃坦陡在实际生产中,交沙霉素、维生素容 易出现软材制得不实,颗粒发散、结合不好的现象,峡喃坦睫易出现 颗粒过硬、崩解不好的现象,致使中间体不合格。
由于软材制得不实、颗粒不完整、颗粒太软、干燥程度 不够、淀粉糊浓度过大或温度过高，导致中间体不合格。
Ⅳ.结论
在片剂生产制造中,对改善片子的结合性、崩解性或溶出性,微晶纤 维素是一种优选的辅助原料,性能优于同类的传统辅料,其应用面必 将越来越大,用量亦将越来越高。
Ⅲ.应用
新速效感冒片,在原处方基础上,为了保证其溶出度符合药典规定,在 工艺上不得已将颗粒制得比正常的软一些,打片时打片机的压力也 要尽量小一些,使得打出的片子硬度低。
细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展
细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展食品与发酵科技FoodandFermentationTechnology第47卷(第1期)V o1.47,No.1细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展陆胜民,贾静静1,2杨颖(1.浙江省农业科学院食品科学研究所,浙江杭州310021;2.浙江师范大学生命科学学院,金华321004)摘要:由部分细菌所产生的纤维素称细菌纤维素,具有机械强度高,吸水性能好,纯度高,结晶度高等优良特性,广泛应用于食品工业等领域.本文对细茵纤维素的结构特性,发酵工艺研究及应用作了综述.关键词:细菌纤维素;发酵工艺;应用中图分类号:TS261.1+3文献标识码:A文章编号:1674—5O6X(20l1)0l一0027—0005 ResearchProgressonFermentationTechnologyandApplicationof theBacterialCelluloseLUSheng-min,JIAJing-jing一,YANGYing{1.InstituteofFoodSciences,ZhejiangAcademyofagriculturalSciencesHangzho u310021 2.CollegeofChemistryand,JScience,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321004) Abstract:Bacterialcellulose,producedbysomespeciesofbacteria,hasexcellentpropertiesi ncludinghighmechanicalstrength,goodwaterretentionability,andhighcrystallinity,whichisappliedwidelytoindustr iessuchasfoodindustry.Thispapersummarizedthestructure,technologyoffermentationandtheapplicationofbacter ialcelluloseinfoodindustry.Keywords:bacterialcellulose;fermentationtechnology;applicationdoi:10.3969/j.issn.1674—506X.2011.01—006自然界中,纤维素是最丰富的天然聚合体,广泛存在于植物细胞中,但也有部分细菌在发酵培养液中能生产纤维素,称细菌纤维素(BacterialCellulose, BC),它是一种生物大分子,与植物纤维素相比,具有机械强度高,吸水性能好,纯度高,结晶度高等优点,已逐步成为一种新型的生物材料.在中国,对BC的关注古已有之,早在《齐民要术》中就有记载:传统食醋酿造过程中,常在醪液中可见有类似凝胶的膜状物,称其为菌膜【】1,后来又相继在黄酒酿造和红茶菌液培养中发现了类似的凝胶膜_2_31.另外,1886年, 英国人Brown等人也在静置条件下培养醋杆菌时发现培养基的气液表面形成了白色的凝胶膜,随后利用化学分析的方法确定这种膜状物的主要成分为纤维素,并且是以纯纤维素的形式存在.此后,越来越多的研究人员开始从事BC的研究,大多集中在理化性质与结构分析,最适菌种的筛选,培养方式探讨和应用等方面.1BC的结构与特性1.1BC的结构BC是以纯纤维素的形式存在,由B—D一葡萄糖通过B一1,4一葡萄糖苷键结合形成的直链,并且直链间彼此平行,无分支结构,分子内和分子间的氢键形成网状结构,不掺杂其他多糖.Brown和Zaar在电镜下观察革兰氏阴性菌木醋杆菌(Acetobacter xylinum)的切片时,初步确定其纤维素的产生与细菌的脂多糖膜上的微孔有关,并且对纤维素在菌体内组装的规则模式做了猜想[51.此后,研究人员经过大量的研究,确定产纤维素细菌的细胞壁上约有收稿日期:2010～12—18基金项目:浙江省重大科技专项国际科技合作项目(2008C14069)资助作者简介:陆胜民(1969一),男,博士,研究员,主要从事果蔬加工及其综合利用研究. 食品与发酵科技2011隼第1期50-80个孔往外分泌纤维素,先由10一l5条直链多糖聚合成1.5nm的胶状聚合物,然后再由上述聚合物形成走向与菌体长轴平行且直径为3nm～4nm的微纤维,纤维素进一步伸长,束间由氢键相互连接,多束合并形成一根宽度为40nm—lOOnm,但长度不定的菌纤维丝带J.卞玉荣,余晓斌等在对木醋杆菌所产纤维素进行电镜扫描时发现,BC的微纤维直径在0.Olp.m一0.1m之间,比一般的棉花纤维,木浆纤维和合成纤维直径(约lOl~m左右)要细,比胶原纤维(1m)及最薄的化学合成纤维(1m)要细[91.1.2BC的性质[1,lO-1BC的独特结构决定了它应该具有与植物纤维素不同的优良特性,主要表现在:(1)植物纤维素主要由纤维素组成,但掺杂半纤维素或木质素,而BC是单以B—D一葡萄糖分子通过糖苷键形成的直链;(2)BC的弹性模量为一般植物纤维素的数倍至十倍以上,并且抗张强度高,机械性能好;(3)BC有较高的生物适应性和良好的可降解性;(4)BC生物合成时的可调控性,培养方法和培养条件的不同均可影响细菌纤维素的合成与结构.2产纤维素的细菌2.1产纤维素细菌在各种条件下能合成纤维素的微生物有醋酸菌属cetobacter),土壤杆菌属grobacterium),假单胞杆菌属(udomonas),无色杆菌属(Achromobacter),产碱杆菌属(AlcaligcnCS),气杆菌属(Aerobacter),固氮菌属(Azotobacter),根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)这九个属中的某些种,它们产生的纤维素均称BC,但是,真正能够应用于工业化生产BC的只有醋酸菌中的几个种,它们是木醋杆菌(Aceto—bacterxylinum),醋化醋杆菌(Acetobacteraceti),产醋醋杆菌(Acetobacteracotigenum)和巴氏醋杆菌ce—tobacterpastcurianum),其中合成纤维素能力目前最强的是木醋杆菌,在普通化学培养基中,不进行菌种筛选时,大多选用木醋杆菌,或者是木醋杆菌的突变菌株,几乎成为生产BC的模式菌株【】～61.2_2菌株筛选为了提高BC的产量,拓宽其应用范围,不少研究人员从天然发酵物中,如发酵的黄酒,食醋或腐烂水果等,进行纤维素产生菌的分离筛选,作为实验用出发菌株.刘四新等从变酸的黄酒中分离出一种菌株,初步确定为醋酸杆菌属,经显微镜,电镜观察及纤维素酶水解,知其主要成分为纤维素,可以用于纳塔(BC的一种,主要用于食品工业中的配料与辅料)生产,并能在静置培养的发酵培养基表面形成凝胶膜I2】.齐香君等从水果样品中分离到一株能产凝胶膜的菌株QAX0219#,并进行了产物的定性和发酵工艺的研究,初步确定了碳源,乙醇,接种量和培养方式等对该菌合成纤维素的影响.施庆珊,冯劲等从红茶菌中分离筛选出一种纤维素生产细菌Axy一1, 并通过显微观察和培养特征研究,结合分子鉴定确定该菌株为葡糖酸醋酸杆菌[31.马霞,贾士儒等从长膜的醋醅中分离出一株高产BC的醋酸菌M12,经过对该菌株的形态,生理生化特征和(G+C)mo1%含量分析,初步鉴定该菌株为木醋杆菌81.3BC发酵工艺研究3.1发酵原料目前,传统上是以椰子水为原料生产BC,并已实现工业化,主要用于食品工业,又称纳塔,但由于只有产椰子的地区才能生产,其生产受到季节和地域的限制,生产成本也比较高.因此,增加纳塔生产原料来源,打破纳塔生产的地域限制,扩大纳塔生产规模,提高纳塔质量,降低纳塔生产成本,成为纳塔工业长足发展的迫切要求.研究人员在利用普通化学培养基进行一系列BC发酵条件及影响因素研究的同时,也在寻求除椰子水外的其他更经济更丰富更天然的发酵培养基, 以提高BC的产量,推广细菌纤维素在工业领域的应用.Park和Khan等利用啤酒发酵废液(WBFB)进行BC生产的研究,发现相对普通化学培养基, WBFB能大大促进纤维素的产量ll91.Kurosumi以果汁为碳源,将菌株AcetobacterxylinumNBRC13693接种于可能产BC的果汁中,如桔汁,风梨汁,苹果汁和葡萄汁,发现分别添加氮源后,均有纤维素的产生,并且桔汁对BC产量有较大的促进作用,同时又分别以桔子的皮和压榨残渣为原料,证明桔皮和桔渣也具产纤维素的潜能.冯先桔,程绍南等利用自行分离的醋酸杆菌,以柑桔汁为主要原料,与化学成分确定的培养基按一定配比复配培养基,对发酵培养基中柑桔汁的比例和发酵条件作了初步的探讨, 这也是国内第一次以柑桔汁为原料生产BCt1.李静和朱平以木醋杆菌为实验菌种,对西瓜汁合成纤维素的发酵条件进行研究,得到了最佳培养条件[221.邵伟,李立勇等以浓缩猕猴桃汁为原料,经过醋酸菌发酵静置培养生产具有独特口味的猕猴桃纳塔,为猕猴桃的深加工提供了一个新思路】.韩向红,王明诚第47卷(蕙第161明)陆胜民等:细菌纤维素发酵工艺与应用研究进展29 等分别以椰子,桔子,黄豆,菠萝及西瓜为原料,以纳塔生产菌株为出发菌株,在果汁,果皮汁,黄豆浸汁等及其与椰汁水的混合液等培养基中进行生产纳塔的试验,比较了不同培养基生产纤维素的能力,并且试验了椰子水与各种原料按一定比例组成的混合培养基对纤维素产量的影响,并得出了合适的配比[241.张海悦,张宁以玉米浆氮源进行BC的发酵研究,通过优化,确定了最优发酵液的配方I.3.2培养条件和培养方式目前大规模应用BC的障碍主要是其产量低,成本高,价格不敌普通植物纤维素,所以研究经济可行的发酵工艺,提高产率和产量,降低其生产成本是目前研究的重点.国际上一直在寻找合适的营养源及探索最佳的培养条件和方式等,以确定菌株最适宜的生长环境.Kouda等以木醋杆菌为研究菌株,系统研究了乙醇浓度,碳源的种类,pH,静止与搅拌培养方式等因素对BC合成速度和产量的影响,提出添加量为10g,l的乙醇,在果糖为碳源的连续培养中,能极大促进纤维素的产生,而且乙醇是作为一种能量物质,参与ATP的合成,随后又对培养器械做了改进,较深入分析了培养条件对BC合成的影响机理[26-29】.Park和Khan等利用啤酒发酵废液(WBFB)和普通化学培养基,探索了补料分批培养方法和不同培养基对BC产量的影响,发现分批补料培养要比单纯的静止或搅拌培养更能提高纤维素的产量,同时发现WBFB相对普通化学培养基来说,在同一培养条件下,对纤维素的产量有2—3倍的提高l191.Song和Kim 等以AcetobacterxylinumKJ1为试验用菌株,利用廉价的糖化废弃物(SVW)和经改良后具有高传氧率的生物反应器来探讨果胶的加入量和生物反应器的搅拌速率对BC产量的影响,结果表明:在SFM为原料的培养基中加人0.4%的果胶和反应器的搅拌线速为0.93cm/min时,能有效提高BC的产量[3ol.贾士儒,马霞等在参考国外研究成果的基础上,设计实验方案,在验证以往结果的同时又对纤维素合成机理和培养基优化等做了进一步探讨,为以后有关BC膜的研究奠定了基础地.邓毛成和黄廷冠对BC的深层与浅层偶联静态发酵作了研究,确定了偶联时的最适条件,如湿菌体浓度,pH和装液高度等对发酵周期和产物产量的影响,为深层与浅层偶联静态发酵工艺在高纤椰果纳塔产业方面的应用提供借鉴[341.3.3改进生物反应器现已验证,BC产生菌(如醋酸菌属),能在静止,振动和搅拌培养条件下生产纤维素,并且静止条件下,在发酵培养基的气液相接触部位形成膜状的纤维素,而在搅拌条件下,形成的BC呈絮状或球状,菌体生长较快.目前,对纤维素产生菌的发酵培养基成分的研究已有大量报道,证实纤维素产生菌大多为好氧性革兰氏阴性,发酵过程中的通气量对纤维素产量有很大的影响,因此设计一种既有利于通气,又能提高BC产量的装置是必不可少的.TKouda等研究了通气搅拌培养条件下生物反应器的搅拌桨叶的类型和搅拌速度,设计出既能很好地将发酵原料混匀又可提高氧传递率的生物反应器,大大缩短了生产周期[261,又以此发酵装置探讨在连续培养条件下,在以果糖为碳源的培养基中乳酸,乙醇,pH等因素对纤维素产量的影响.Sakairi等设计了一种滚筒式的装置,能在发酵过程中,直接连续获得BC膜,并且提高了培养基的利用率,有效避免了培养基的浪费[361.4BC的应用BC作为一种新型的生物材料,具有独特的优良性质,广泛应用于造纸,机械,医药,食品等领域.在造纸工业中,BC湿膜经机械匀浆处理后添加到纸浆中,可以较大程度地提高纸页的抗张指数,耐折度, 耐破指数及撕裂指数等物理特性,可有效解决废纸回收再利用后纸纤维强度下降的问题【3.在机械领域,BC经碱和氧化剂及热压处理后,杨氏模量可达30Gpa,比有机合成纤维的强度高4倍,可用于制造具有高传播速度和高内耗的声音振动膜.在医药领域,BC作为人造皮肤和生物敷料,因其在潮湿情况下,具有高机械强度,对气体和液体具有高渗透性, 有利于皮肤组织生长和限制感染,用于治疗皮肤损伤,褥疮,溃疡等,在巴西已实行商业化生产【4删.有关BC的应用性研究,每年都有大量的专利申请,其应用几乎涉及每一工业领域,下面主要对其在食品工业中的应用作一下介绍.应用于食品工业中的BC称为纳塔,传统上是以椰子汁或菠萝汁为主要原料,经由醋酸杆菌似ce tobacter)进行生物培养,发酵后制成的,又称"椰果", 被誉为"白色金矿".纳塔是一种高纤维素,低脂肪,低热量的食品辅料,色泽乳白,口感脆滑细嫩,富有弹性与韧性,咀嚼性好,具有优异的呈味性,良好的热稳定性和抗冻性,耐酸,耐碱,耐光,同时还具有防30食品与发酵,/z1.技2011年第1期止便秘,清肠毒,降低胆固醇,减肥和防癌的功能.由于其高持水性,能与产物醋酸,醇脂,乳酸和多糖等混合物形成独特的风味.纳塔作为一种重要的食品添加剂,可以应用于罐头类食品,什锦果粒饮料,果冻,珍珠奶茶等乳制品,冰淇淋冷饮,烘焙食品,火腿肠等肉制品等的配料,是一种新型的天然健康食品配料,也是一种理想的膳食纤维素来源.Guzman等研究干燥后的椰果可用作清凉果汁饮料,香蕉酱等食品的功能性改良剂和酿酒等的商业稳定剂.国内一些食品生产厂家将椰果与花生,果冻粉,酸奶等一起进行加工,生产出椰果花生饮料,椰果酸奶等食品,深受消费者欢迎『45.薛璐,杨谦等使用木醋杆菌,利用大豆乳清发酵得到BC,并将其作为稳定剂, 应用到冰淇淋的加工中,证实它对冰淇淋的口感和呈味都有很大提高1481.邵伟,黎姝华探讨了以绿茶, 白糖为原料,通过微生物发酵生产富含BC的绿茶饮料,并得出三种原料的最佳配比.随着食品工业的日益发展,BC将会在传统工艺应用的基础上得到更深入的开发.5展望目前对BC及其作为食用产品纳塔的合成与应用研究仍在进行,由于发酵得率较低,成本较高,仅局限于某些高附加值产品的制造,或是仅限于在单一原料产地生产开发,因此,将发酵工程结合基因工程,筛选高产菌株,选择天然经济又丰富的发酵培养基,设计适合的发酵条件和合理的生物反应器,已逐步成为BC研究的新趋势.参考文献:【1】贾士儒.第二届全国发酵工程学术讨论会论文集[C】. 1998.153.【2】刘四新,方仲根.纳塔产生菌的分离和发酵特性研【Jj.食品与发酵工业,1999,25(6):37—4O.【3】施庆珊,冯劲.一株产细菌纤维素菌株的分离和初步鉴定lJ1.发酵科技通讯,2009,38(2):11-14.[4】BrownA.Onanaceticfermentwhichformscellulose[J].J. chem.Soe.,1886,49:432-439.【5】ZaarK.Visualizationofporescorrelatedwithcellulose productionintheenvelopoftheGram—NegativeBacterium AcetobacterXylinnum[J】_CellBiology,1979,80:773—777.[6】赫常明,罗郧.细菌纤维素一一种新型的生物材料IJ1.纤维素科学与技术,2002,lO(2):56—61.[7】Y oshinagaF,TononchiN,WatanabeK.Bacterialcellulose productionbyaerationandagitationcultureanditsappli—cationasanewindustrialmaterial【J1.Biosci.Biochem,1997,61(2):219—224.[8】ZaarK.ThebiogenesisofcellulosebyAcetobacterxylinum [J].Cytobiologie,1977,16:1-15.【9】卞玉荣,余晓斌,全文海.细菌纤维素的性质与结构研究[J]. 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基于生物发酵技术的纤维素生产研究
基于生物发酵技术的纤维素生产研究随着环保意识的不断提高，越来越多的人开始意识到纤维素在生活中的重要性。
作为世界上最丰富的可再生资源之一，纤维素在制造纸张、纺织品、乳胶漆和木材等领域都扮演着重要的角色。
然而，传统的纤维素生产方法往往会造成一定程度的环境污染。
基于生物发酵技术的纤维素生产研究正逐渐走进人们的视野。
一、纤维素的生产方法传统的纤维素生产方法主要采用纤维素苗作为原材料。
经过脱木质素和去除其它杂质的处理后，纤维素苗就可以作为纤维素的原始材料。
生产过程中往往需要消耗大量的水和能源，并产生大量的废水废气和固体废弃物问题，对环境造成了一定的影响。
二、基于生物发酵技术的纤维素生产研究近年来，基于生物发酵技术的纤维素生产研究受到了广泛关注。
这种新兴的生产方法主要通过利用微生物代谢作用来合成纤维素。
它不仅可以减少能源和资源的消耗，还具有环境友好、成本低廉等优点。
目前，该技术已经在纤维素酶和纤维素乳酸醇生产等领域得到了广泛应用。
三、生物发酵技术的纤维素生产原理生物发酵技术是通过将特定的微生物代谢产生的产物，如乳酸、酒精、乙酸和丙酸等产物，制造成相应的目标产物的一种技术。
而利用微生物来生产纤维素的过程，实质上就是将微生物代谢出的产物，例如葡萄糖分子转化为纤维素聚合体，从而实现纤维素的生产过程。
研究表明，革兰氏阳性菌单胞杆菌已经被证明是能够生产纤维素的微生物。
四、优点和瓶颈从目前的研究来看，基于生物发酵技术的纤维素生产有很多优点，例如：(1) 该技术能够减少传统纤维素生产中大量的水和能源的消耗。
(2) 在该技术的生产过程中，很少产生废气废水等环境问题。
(3) 纤维素生产的过程具有很高的成本效益，并可在短时间内完成大量纤维素的生产。
不过，由于该技术在工程实践中存在一些问题，导致其商业应用还有一定的瓶颈。
例如：(1) 生物发酵技术中的微生物对于某些环境适宜性还有待提高。
(2) 该技术的界面层等问题需要进一步研究和解决。
(完整版)纤维素乙醇发酵--全
诱变育种实例
• 樊梓鸾对热带假丝酵母2.402进行紫外诱变，通过初筛、复筛， 获得一株耐酸耐乙醇的酵母菌株UV2。在pH3.5和10％乙醇的培 养基中，表现出良好的发酵性能。在此条件下进行乙醇发酵试 验，乙醇转化率可达0.329g/g底物，同时诱变菌株与出发菌株相 比，乙醇转化率提高了28.57%。连续传代10次发酵性能无明显 变化，表明菌株具有一定的遗传稳定性。
第三，秸秆等纤维素类农业废弃物大量存在，比如中国每年 农业生产大约产生7亿吨秸秆，供给非常充足。
我国纤维素乙醇产业化发展现状
• 河南天冠集团2006年6月26日，河南天冠集团建成投产 了我国首条秸秆乙醇中试生产线，标志着我国在生物 质能源利用领域已跻身世界行列。目前，在河南天冠 集团，一条年产300t乙醇的中试生产线已建成投产， 6t麦秸可变成1t乙醇。
机械粉碎法
化学法
酸法 碱法 有机溶剂法
蒸汽爆破法
SO2爆破法 CO2爆破法
氨纤维爆破法
纤维素酶的生产和纤维素水解技术研究
纤维素酶高产菌种的筛选和诱变育种
• 目前，用于生产纤维素酶的微生物大多属于真菌。研究得较多 的有木霉属、曲霉属、青霉属等。其中木霉、青霉产生的纤维 素酶活力往往最高，酶组分最全。因而应用也最广泛。曲霉和 根霉产生的主要是内切型纤维素酶，多用于纺织和造纸等纤维 的表面加工。
种新酶，配制成新的复合酶制剂，提高了酶系的降解能力，结 合NREL预处理技术的进步，使玉米秸产乙醇用酶的成本降至原 来的1／30，从2001年的每加仑5美元到2005年的每加仑10—18美 分。通过技术进步，杰能科的酶成本也降至原成本的1／30。美 国能源部认为酶处理成本已不再是产业化的主要障碍。
纤维素酶的研究进展2014
纤维素酶的结构
两个具有独立活性的结构 域: 具有催化功能的结构 域(Catalytic domain, CD), 具有结合纤维素功能的结 构域(Cellulose binding domain, CBD), 两者之间 由一段高度糖基化的linker 相连。整个分子呈楔形. 催化活 性中心
纤维 素酶
抑制导管脱落
改善成纸性能
医药
虽然目前纤维素酶用于植物药效成分提 取的研究尚不多见,但得出的结果比较一致, 即酶解预处理能明显提高植物药有效成分的 提取率。
中药破壁 提取
金银花绿 原酸 提高26%
三七总皂 甙 提高24%
银杏叶中 提取黄酮 提高56%
纺织工业
利用纤维素酶 对纤维素纤维织物 进行生物处理,即酶 降解整理,可使纺织 物的硬度适当下降 的同时,使织物表面 变得光滑，织物获 得蓬松,手感厚实柔 软,增大了纤维素的 无定型区。
作物的秸秆 (1.5×1012T/年 )，大
部分以焚烧的形式被处理掉，造成 大量资源的浪费和环境污染。
可利用资源
纤维素
纤维素(Cellulose)：是由D-吡喃型葡萄糖基经 β-1,4 糖苷键联结而成的直链多糖直链状大分子纤 维素折迭起来，形成具有高结晶的基本构成单位， 由这种基本构成单位集中起来构成微小的结构单位， 再由很多的微小单位构成纤维素。 纤维素(Cellulose)是植物细胞壁的主要组分之 一,占植物秸秆干质量的40%～50%。
造纸
废纸脱墨
1.纤维素酶法废纸脱墨
处理硫酸盐浆
降低能耗，减轻环境污染，脱墨 效率高于化学脱墨。 2.纤维素酶法处理改善纸浆性能 改善纸浆磨浆性能和滤水性能。 3.纤维素酶法处理改善纤维成纸性 能 提高成纸抗张系数。 4.纤维素酶能抑制导管的脱落 改善纸浆性能 脱落的导管微粒影响成纸性能。 5.纤维素酶法预处理硫酸盐浆 降低纸浆卡伯值。
细菌纤维素的制备和应用研究进展
细菌纤维素的制备和应用研究进展陈竞;冯蕾;杨新平【摘要】细菌纤维素(Bacterial cellulose,简称BC)又称微生物纤维素,具有独特超细网状纤维结构、不含木质素和其他细胞壁成份,吸水性强、高生物兼容性、可降解性等优良特点,日益成为人们关注的焦点.综述了近年来国内外在细菌纤维素的菌种筛选、碳源优化、发酵工艺方面的研究成果,以及细菌纤维素在肾透析膜、血管支架、皮肤代用品、化妆品膜、减肥代餐食品等方面的应用.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】6页(P58-63)【关键词】细菌纤维素;醋酸杆菌;BC膜【作者】陈竞;冯蕾;杨新平【作者单位】新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091;新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091;新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091【正文语种】中文【中图分类】Q815;TQ352细菌纤维素（Bacterial cellulose，简称BC）主要是由细菌在细胞外合成的一类高分子碳水化合物，与天然植物纤维素化学组成非常相似，都是由葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接而成。
由于其独特的合成方式，使得细菌纤维素具有超细网状纤维结构，质地纯，结晶度高，有很强的吸水性，是一种天然的纳米材料的“海绵”，并具有良好的生物安全性和可降解性，合成过程温和同时具有强大的成膜特性，BC膜被形象的比喻成“是以无数的细菌为梭子织就的一块无纺布”。
以上优势预示着细菌纤维素在许多需要使用精细纤维素的领域有着不可替代的应用前景，因此细菌纤维素已成为近年来的一个研究热点。
本文综述了近年来国内外在细菌纤维素的菌种筛选、碳源优化、发酵工艺方面的研究成果，以及细菌纤维素在肾透析膜、血管支架、皮肤代用品、化妆品膜、减肥代餐食品等方面的应用，为我国在这一领域研究和应用做铺垫。
1 细菌纤维素的制备1.1 BC生产菌的分离筛选目前，已知能够生产纤维素的细菌有许多种，常见的有醋杆菌属（Acetobacter）、根瘤菌属（Rhizobium）、芽孢杆菌属（Bacillus）、八叠球菌属（Sarcina）、假单胞菌属（Pseudomonas）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、气杆菌属（Aerobacter）、无色杆菌属（Achromobacter）、固氮菌属（Azotobacter）和产碱菌属（Alcaligenes）等。
纤维素酶的生产及应用论文
纤维素酶的生产及应用论文纤维素是一种在植物细胞壁中广泛存在的复杂多聚糖，由纤维素酶降解后可以产生出可再利用的糖基化合物，如葡萄糖。
纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶，可以通过微生物、真菌等生物和工程菌株生产。
纤维素酶在生物质转化、饲料添加剂、纸浆加工等领域有着重要的应用。
在生产方面，纤维素酶的生产可以通过发酵的方法进行。
其中，利用微生物生产纤维素酶的工艺最为常见。
在微生物方面，产纤维素酶的菌株包括链霉菌、枯草杆菌、曲霉菌等。
利用工程技术改造菌株，提高纤维素酶的产量和稳定性。
生产纤维素酶的培养基中，含有适量的碳源、氮源和矿物质等物质，以提供菌株生长和纤维素酶合成需要的养分。
纤维素酶在工业领域的应用非常广泛。
首先，在生物质转化领域，纤维素酶可以用于生物燃料的生产。
通过纤维素酶的作用，将生物质中的纤维素降解为可发酵的糖基物质，然后利用发酵微生物转化为生物燃料。
这一过程被认为是一种可持续发展的能源形式，对减少化石燃料的使用和环境保护具有重要意义。
其次，在饲料添加剂领域，纤维素酶也具有广泛的应用。
动物在消化纤维素时，需要依赖肠道中的微生物产酶，而常规饲料往往存在着无法充分消化利用纤维素的问题。
因此，将纤维素酶添加到饲料中，可以提高家畜对纤维素的降解效率，增加其对纤维素的利用率，从而提高饲料效益。
此外，纤维素酶还可以在纸浆加工中被广泛应用。
纸浆中的纤维素是造纸过程中的重要原料，通过纤维素酶的作用，可以实现纤维素的部分降解，从而提高纸浆的流动性和可加工性。
此外，在纸浆回收过程中，纤维素酶也可以用于去除纸浆中的沉积物，提高纸浆回收的效率。
总之，纤维素酶的生产和应用具有重要的意义。
通过生产纤维素酶，可以提高生物质的利用率，实现可持续能源的开发。
在饲料添加剂和纸浆加工领域，纤维素酶也可以提高纤维素的利用率，提高生产效益。
未来，随着生物技术的发展，纤维素酶的生产和应用将会得到进一步的推广和发展。
纤维素发酵综述论文5稿,2014年(DOC)
编号：103001054048本科毕业论文题目：纤维素降解的研究进展学院：生命科学学院专业：生物技术年级：2010级姓名：邹千稳指导教师：黄凤兰（教授）完成日期：2014年 5月28日目录封面............................................................................... .. (1)目录............................................................................... .. (2)中文摘要及关键词 (3)英文摘要及关键词 (4)引言................................................................................ (5)1 纤维质材料的预处理 (7)1.1纤维素的结构及物理性质 (7)1.2运用物理方法对生物质材料进行预处理 (8)1.3运用化学方法对生物质材料进行处预理 (8)2 利用产纤维素酶的真菌对预处理后的材料进行混合发酵 (10)2.1纤维素酶的种类与理化特性 (10)2.2纤维素酶的生产与获得 (12)2.3选用菌种的组合 (13)2.4混合发酵的条件 (13)结束语................................................................................ (16)参考文献................................................................................ (17)发表论文................................................................................ (21)致谢 (22)摘要纤维素具有经过生物发酵转化为乙醇的巨大潜力，各国科学家都为此作了不少的工作，使得纤维素的生物降解工作取得了一定的进展，本文针对目前研究人员在生物质材料的预处理和纤维素混合发酵方面所做的工作，简要阐述纤维素降解的研究进展。
木质纤维素为原料的燃料乙醇发酵技术研究进展
木质纤维素为原料的燃料乙醇发酵技术研究进展一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发与利用已成为研究的热点。
木质纤维素作为一种广泛存在的可再生生物质资源，具有储量丰富、价格低廉、可再生等优点，因此在生物燃料领域，特别是在燃料乙醇的生产中，其潜在的应用价值日益受到关注。
本文旨在对以木质纤维素为原料的燃料乙醇发酵技术的研究进展进行全面的综述和分析。
本文首先介绍了木质纤维素的组成、性质及其作为燃料乙醇原料的优势，阐述了木质纤维素在燃料乙醇生产中的重要地位。
随后，重点回顾了近年来在木质纤维素预处理、酶解糖化、酵母菌发酵以及后续分离提纯等关键技术环节的研究进展，分析了各种技术的优缺点以及适用条件。
本文还讨论了当前研究中存在的问题和挑战，如木质纤维素的复杂结构导致的预处理难题、酶解效率低、酵母菌对木质素和半纤维素的耐受性差等问题，并提出了相应的解决策略和发展方向。
本文展望了木质纤维素为原料的燃料乙醇发酵技术的未来发展前景，认为通过持续的技术创新和优化，以及产业链上下游的协同合作，有望实现木质纤维素基燃料乙醇的高效、绿色、可持续生产，为可再生能源的发展做出重要贡献。
二、木质纤维素的结构与性质木质纤维素，作为自然界中最丰富的可再生有机资源，是植物细胞壁的主要成分，由纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分构成。
这种复杂的天然高分子化合物具有独特的三维网络结构，赋予了其优良的生物降解性和生物相容性。
纤维素是由β-1,4-糖苷键连接的葡萄糖分子线性链构成，具有较高的结晶度和较强的分子间氢键，因此具有较好的化学稳定性和生物惰性。
半纤维素则是由不同种类的单糖构成的支链聚合物，结构多样且无定形，相较于纤维素，其更易于被微生物降解。
木质素则是一种复杂的酚类聚合物，主要存在于细胞壁中，起着增强植物细胞壁硬度的作用，其结构中含有大量的酚羟基和甲氧基，赋予其良好的化学稳定性和生物抗性。
在燃料乙醇的发酵过程中，木质纤维素的这三种组分各有其重要作用。
纤维素代粮发酵
一、纤维素应用的现状
纤维素类物质是是植物光合作用的最主要产物 , 是自然界中最廉价、 最丰富的一类可再生资源。全 世界每年产农作物秸秆一千 亿～两千亿吨 ,我国每 年达六亿吨以上，由于秸秆中纤维素含量很高，且 自然状态下极难分解，导致大部分秸秆只能就地丢 弃或焚烧不能归还土壤 ,需长期堆积才能腐解的秸 秆不仅占用耕地还限制营养元素回还土壤 ,而且焚 烧秸秆产生的烟尘严重影响生态环境和人类健康。
因此，如果能将天然纤维素降解为可利用的 糖类物质 ,再进一步转化为乙醇、菌体蛋白、气 体燃料( 如氢气) 等物质 ，对解决当今世界所 面临的环境污染 、粮食短缺 、饲料资源紧张和 能源危机等问题具有重大现实意义 。而降解纤 维素效果最好的是纤维素酶。自然界存在很多产 纤维素酶的生物 。
纤维素的结构
七、 纤维素降解研究中存在的问题
尽管纤维素酶的具有广阔的应用前景，但目 前仍处于试验阶段，距离实际应用仍有一定距离。 这一领域有待解决的问题有以下几点 ：
（1）现有纤维素微生物降解效率依然较低，仍然 存在酶活力低、比活力不高等问题，因此需要不 断地分离和选育纤维素分解高效菌株满足理论研 究和生产应用。
五、纤维素酶的作用原理
纤维素酶降解纤维素的部位优先发生在无定形区的理 论已得到普遍认可。
这种理论认为，首先内切型纤维素酶作用于纤维素分 子内部的无定形区，随即水解β-1，4-糖苷键，将纤维 素分子截短，产生大量带非还原性末端的小分予纤维 素，随后外切型纤维素酶，又称纤维二糖水解酶，作 用于纤维素线状分子末端，水解β-1，4-糖苷键，每次 切下一个纤维二糖分子。最后，葡萄糖苷酶将纤维二 糖水解成葡萄糖分子。
2 固体发酵设备浅盘发酵器 是比较常用的一种固态发酵设备，培养基经灭菌冷却
纤维素酶的发酵研究进展
３ 纤 维素酶 发酵 的方 法
３１ 纤维 素 酶 的 发酵 培 养基 选 择 ．
除菌株的选择外 ， 发酵培养基 的配置 、 发酵方法 的选择及发 酵条件 的控制也是影响纤维素酶制备效率和制备成败 的关键 。 纤 维素酶是诱导酶 ， 发酵过程 中纤维 素酶的大量合成必须 有 诱导物的作用。纤维素 、 纤维低 聚培养及其它结构类 似物均 可作为纤维素酶 的诱 导物 ， 因此 ， 于纤 维素酶发 酵制备 的培 用 养基 ， 首先必须 加人这些物质。 为降低成 本 ， 简化诱导物的制备 工艺 ，通常采用富含这些 物质 的原料 （ 包括植物纤 维原料 、 废
纸、 各种酒糟 、 培、 乳 淀粉水解糖等） 作碳源 ， 使产酶过程 中充 当
碳 源的物质 同时起着诱 导物的作 用。除碳 源外 ， 还要加人适 当
的氮源 ， 同时注意碳氮 比的合理搭 配 ， 因为低碳氮 比将导致培
养初期菌体的过快 生长 和对碳 源消耗 过快 ， 高碳氮 比将 由于氮 源不 足而出现菌体生长 繁殖太 慢。微晶纤维 素粉ｆｖｅ１ Ａ ｉｅ） 和麸 皮 是里 氏木 霉 ＷＸ１ ２发酵生 产纤维素 酶 比较 理想 的廉 价碳 １ 源 ， 维素酶也 有着较好 的诱导作用。江南大学 生物工程学 对纤 院 郝学 财 ， 静 ， 晓斌等 人利用正交旋转 回归试验 求出它们 缪 余 的最 佳浓度为：ｖｅｌ １ ４ｇ／ 麸皮 为 ３３ ｄ Ｌ， Ａ ｉｅ 为 ． ｄ Ｌ、 ３ ．５ｇ／ 优
秦 浙新 ， 雪奇 王
（ 台州市环境监测 中心站 ， 浙江 台州 ３ ０ ０ ｌ ０） ８
【 摘 要 】 纤维 素酶是糖苷水解酶的一种， 它可以 将纤维素 物质水解 成简 单糖， 进而发酵产生乙 从而解决 醇， 农业、 再生能
秸秆发酵产纤维素酶条件研究进展课程论文模板(微生物遗传与育种)
武汉生物工程学院课程论文题目名称****的研究进展专业班级11级生物技术本科*班学号1102420***学生姓名* * *完成日期2014年*月*日目录1 秸秆的研究现状 (1)1.1 秸秆利用情况 (1)1.2 农作物秸秆主要利用途径 (2)1.2.1 为畜牧养殖业提供饲草 (2)1.2.2 用于还田培肥地 (2)1.2.3 作为工业原料利用 (2)1.2.4 作为燃料利用 (2)1.2.5 还田作肥料 (2)1.3 秸秆作为有机肥还田利用方法 (2)1.3.1 直接还田 (2)1.3.2 堆沤还田 (2)1.3.3 过腹还田 (2)2 纤维素酶的研究进展 (3)2.1 纤维素酶的来源 (3)2.2 纤素酶的功效 (3)2.3 纤维素酶降解机制 (3)2.3.1 改进的C1-Cx假说 (3)2.3.2 顺序作用假说 (3)2.3.3 竞争吸收模型 (3)2.4 纤维素酶产生菌的选育研究进展 (3)2.4.1 真菌类 (3)2.4.2 细菌类 (3)2.4.3 放线菌 (4)2.4.4 低等动物和个别高等动物 (4)3 混菌发酵产纤维素酶的研究进展 (4)3.1 混菌发酵形式的选择 (4)3.2 混合菌种的选择 (4)3.3 影响混菌发酵的因素 (4)3.3.1 pH的影响 (4)3.3.2 温度的影响 (5)3.3.3 发酵时间的影响 (5)3.3.4 料水比的影响 (5)3.3.5 表面活性剂用量对产酶的影响 (5)3.3.6 接种量对产酶的影响 (5)4 总结 (6)参考文献 (7)秸秆发酵产纤维素酶条件研究进展摘要：秸秆是自然界中最廉价、最丰富的一类可再生资源。
中国全年的秸秆产量超过8亿吨，如果将天然的秸秆降解为可利用的肥料，对解决当今世界所面临的环境污染、粮食短缺等问题有重大现实意义。
纤维素酶是降解秸秆最有效的生物催化剂，为了降低成本，提高酶活，可以在发酵条件的研究方面展开工作。
固发酵法具有设备简单、投资少、成本低、见效快、酶产品收率高及后续提取过程简单等优点，所以采用固态发酵是行之有效的方法，而且培养条件的优化能很大程度的提高酶活，本文就对培养条件的优化方面进行研究。
细菌纤维素发酵生产的研究进展
细菌纤维素发酵生产的研究进展刘畅;薛静雯【摘要】细菌纤维素是一种新型高分子材料,因其三维结构独特、机械强度高、吸水率锁水率高、生物相容性良好等优势,现已被广泛应用于医学、食品、化妆品、纺织等众多领域.本文阐述了近年来关于细菌纤维素发酵生产的菌种、发酵原料和发酵条件的研究进展,以期为日后提升发酵工艺、提高产量的相关工作提供参考.【期刊名称】《中国野生植物资源》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】5页(P65-69)【关键词】细菌纤维素;菌种选育;发酵条件【作者】刘畅;薛静雯【作者单位】南京野生植物综合利用研究院,江苏南京211111;南京师范大学生命科学学院,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】Q949细菌纤维素(Bacterial cellulose，BC)是由不同微生物合成的纤维素总称，为一种多孔网状的纳米级生物高分子聚合物。
我国早在《齐民要术》就有记载食醋酿造过程中会在表面形成凝胶状菌膜。
后于1976年，英国科学家Brown在静置培养木醋杆菌(Acetobacter xylinum，现名葡糖醋杆菌Glucoacetobacter xylinum)时，其表面形成一层白色凝胶状薄膜，经物化分析确定该膜为纤维素类物质，而后对该物质进行水解，得到的主要成分为葡萄糖[1]。
BC是多酶复合体系(纤维素合成酶，Cellulose synthase，CS)精确调控下的产物，仅由β-1，4-吡喃葡萄糖单体聚合的直链多糖，因此纯度极高[2]。
比起植物纤维素，BC还具有“上疏下密”状三维网络结构、高机械强度、高吸水率、高锁水率、良好的生物相容性等特性，因此被广泛应用于医学、纺织、食品、细胞培养等多个领域[3-9]。
BC应用前景十分广阔，但目前BC发酵生产成本较高、产量略低，其产品的附加值低，故更大范围的市场推广受到了一定的制约。
因此本文简要论述了BC发酵生产的影响因素，为研究者们提供一些从菌种、发酵原料、发酵条件三方面对发酵工艺进一步优化的可能性，以期扩大BC发酵生产规模并提高产量。
功能化纤维素纤维的制备【文献综述】
毕业论文文献综述高分子材料与工程功能化纤维素纤维的制备引言现今世界，石油、天然气资源的有限存储量以及它们的生产队地球和人类及生态环境的影响日趋严重，促使以天然资源为原料的高分子材料得以大力发展。
其中，尤以纤维素、纤维素衍生物和木质纤维素的功能材料的研究和开发，最引起世界各国的兴趣和关注，这主要是由于这一天然资源廉价易得，既可以收获又可能再生，且具有生物可降解特点。
早在100年前，纤维素纤维（如铜氨和粘胶纤维）就已得到了发展。
过去的6年间，全球纤维素纤维生产年平均增长率在3.5%。
2008年纤维素纤维产量达330万t，其中短纤维300万t，长丝纱37万t。
2008年粘胶纤维产量254.49万t/a，主要产区在亚洲，约占世界粘胶纤维产量的80%，欧洲占17%。
中国是粘胶纤维最大的生产国，约占全球产量的47%。
随着科技的发展，人们生活水平的提高和人们对全球性的认识，功能化纤维素纤维的研究得到了重视。
功能化纤维是指具有吸附、分离、螯合、吸水、吸油、吸烟、导电、导光、光变色、远红外蓄热、蓄光、散发芳香、生物体吸收、生物降解、抗菌消臭、释放负氧离子、光催化、发光和纤维超微细带来的新功能等一大类纤维的总称，当纤维中兼有多种功能，称之为多功能纤维。
目前已商化的功能纤维品种有21种：中空纤维分离膜、活性炭纤维、离子交换纤维、金属螯合纤维、超吸水纤维、吸油纤维、吸烟纤维、芳香纤维、森林浴纤维、负离子纤维、光催化纤维、光变色纤维、蓄光纤维、远红外蓄热纤维、发光纤维、光导纤维、导电纤维、抗菌消臭纤维、生物体吸收纤维、生物降解纤维和纳米纤维。
然而，随着人们生活水平的改善，印刷行业、纺织工业等不断发展的同时，世界面临着严重的污染问题。
染料的使用使我们的生活环境更富有色彩，同时废水的排放危害着我们的环境，危害我们的生命。
酞菁作为一种着色剂已广泛应用于涂料、印刷和纺织行业，近年来，金属酞菁因其结构特点在作为催化剂应用上也被广泛的研究，能够催化包括加氢反应、氮氧化物的还原反应等数10种有机反应，在催化氧化脱硫上已得到广泛应用。
纤维素的综述
纤维素的综述纤维素091060049 杨俊昇摘要：纤维素是棉花、木材、亚麻、草类等高等植物细胞壁的主要成分，纤维素在纺织工业，造纸工业，木材工业等领域有着多种重要的用途，自然界中的植物原料是年复一年地不断生长和更新着，可以这样认为，纤维素在自然界中是一种最丰富的可再生的有机资源。
关键词：纤维素、应用、造纸、资源纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。
不溶于水及一般有机溶剂。
是植物细胞壁的主要成分。
纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。
棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。
一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。
34（OH）2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu（OH）2溶液等。
水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。
纤维素加热到约150℃时不发生显著变化，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。
纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等，与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素，与强氧化剂作用生成氧化纤维素。
纤维素柔顺性很差，是刚性的，因为它分子有极性，分子链之间相互作用力很强；纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难；其分子内和分子间都能形成氢键特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转从而使其刚性大大增加。
纤维素的实验室制法是先用水、有机溶剂处理植物原料，再用氯、亚氯酸盐、二氧化氯、过乙酸去除其中所含的木素，得到纤维素和半纤维素，然后采用各种方法除去半纤维素，制得纯纤维素。
工业制法是用亚硫酸盐溶液或碱溶液蒸煮植物原料，除去木素，然后经过漂白进一步除去残留木素，所得漂白浆可用于造纸。
纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。
纤维素化学与工业始于160多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。
纤维素酶研究综述_王巧兰
34 799 人 # 自 然 村 $ 乡 镇 本 来 就 是 一 个 很 好 的
% 合作组织 &! 每个乡 镇 都 拥 有 农 资 供 销 社 $ 信 用 合作社等具有合作性质的组织 ! 但大多名存实亡 ! 失去了合作 的 意 义 ! 当 前 要 在 现 有 的 基 础 上 进 行 大力改造 ! 加强供销社 $ 信用合作社的合作功能 # 或者按照现 代 管 理 制 度 ! 参 照 现 代 企 业 制 度 的 有
是这一领域的研究与实际应用还有一定距离的主要原因纤维素酶在食品酿造行业农副产品深加工饲料医药环境保护和化工等领域有着非常广阔的应用前景和应用潜力纤维素酶底物及其复杂结构纤维素的分子结构及大小纤维素分子是糖苷键相联结而构成的具有复杂结构的结晶分子纤维素分子的聚合度变化很大
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湖北农业科学
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素的最完善结晶和抗性最强的形式 ! 只有完全的纤 维素酶系才能水解它 $ K’% 和 .#!%% 协同对天然棉 花纤维素可以进行完全降解 ";I#$ 滤纸是一种多重底 物 !既有自由末端和无定形区域 !也有结晶纤维 $ 一 般而言 ! 对天然底物进行化学或物理的预处理可提 高底物对酶的敏感性 ! 例 如 ! 经 酸 中 和 脱 碱 处 理 稻 壳的酶解转化率比未处理提高约 EH5 倍
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区 !它们是依靠其纤维小体吸附于纤维底物上的 ";J#$ 阎伯旭等采用化学修饰的方法 ! 得出内切葡聚 糖酶的底物结合位点含有色氨酸 ";7#$ !W葡萄糖苷酶 是由两个分子量相同的亚基组成的二聚体 ! 该酶分 子中存在着与溶菌酶相似的羧基 ! 它位于酶分子的 非极性区域 !通过双转换反应完成对底物的降解 ";8#$ 纤维素酶各组分大多为糖蛋白 ! 在发酵过程中 加入糖基化抑制剂 如 脱 氧 己 糖 % 衣 霉 素 等 ! 以 得 到 不同糖基化的酶 ! 从而研究糖基化对酶的功能影响 等 ";J#$
纤维素研究综述(DOC)
纤维素水解研究综述1.1生物质的转化与利用生物质是指一切直接或间接利用植物光合作用形成的有机物质。
包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。
从能源的角度，生物质的能量来源于太阳能，是太阳能的一种储存形式；从资源的角度，生物质是地球上唯一可再生的碳资源。
在人类漫长的历史长河中，生物质扮演了重要的角色，它不仅是人类赖以生存的食物来源，而且为人类发展提供了必需的物质基础，包括：织物、建材、纸张、酒精、木炭等材料和燃料。
直到今天，生物质仍然是一些发展中国家的主要能源和材料来源，而一些发达国家也将生物质作为重要的能源补充，例如：在瑞典和芬兰生物质占到其总能源消费的17.5%和20.4%。
进入工业革命以后，随着煤炭、石油和天然气开采和利用技术的成熟，化石资源逐渐取代生物质，成为了人类社会发展所依赖的原料基础，极大地促进了人类社会的进步。
19世纪中期，美国90%的燃料供给来自于生物质，而到19世纪末20世纪初，这一局面彻底改变了，化石资源占据了绝对主导地位。
另一方面，化石资源的肆意开采和大量使用不仅造成了化石资源的短缺，更加剧了生态环境的日益恶化。
人类在享受社会进步成果的同时也在承受着工业文明的“后遗症”。
进入二十一世纪，资源的枯竭和环境的恶化迫使人类重新回到可持续的发展道路上，并且将目光重新投向曾经赖以生存和发展的生物质资源。
然而原始的粗放式的生物质利用方式已经无法满足当前人类发展的需求，我们必须以现有的生物质资源为研究对象，借鉴化石资源利用的成功经验，提出生物质综合利用的可行性路线，发展新型高效的生物质利用技术，从而实现生物质替代化石资源促进人与自然和谐发展的美好愿景。
1.1.1生物燃料简介生物燃料顾名思义就是指由生物质转化得到的燃料，包括：生物乙醇、生物柴油、生物丁醇、生物质热解油、生物质颗粒、木炭、沼气、H2、合成气(CO+H2)以及由合成气制备的甲醇、高级脂肪醇、二甲醚和烷烃等。
按照生物燃料生产原料的来源划分，可以将其分为第一代生物燃料和第二代生物燃料。
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编号：103001054048本科毕业论文题目：纤维素降解的研究进展学院：生命科学学院专业：生物技术年级：2010级姓名：邹千稳指导教师：黄凤兰（教授）完成日期：2014年 5月28日目录封面............................................................................... .. (1)目录............................................................................... .. (2)中文摘要及关键词 (3)英文摘要及关键词 (4)引言................................................................................ (5)1 纤维质材料的预处理 (7)1.1纤维素的结构及物理性质 (7)1.2运用物理方法对生物质材料进行预处理 (8)1.3运用化学方法对生物质材料进行处预理 (8)2 利用产纤维素酶的真菌对预处理后的材料进行混合发酵 (10)2.1纤维素酶的种类与理化特性 (10)2.2纤维素酶的生产与获得 (12)2.3选用菌种的组合 (13)2.4混合发酵的条件 (13)结束语................................................................................ (16)参考文献................................................................................ (17)发表论文................................................................................ (21)致谢 (22)摘要纤维素具有经过生物发酵转化为乙醇的巨大潜力，各国科学家都为此作了不少的工作，使得纤维素的生物降解工作取得了一定的进展，本文针对目前研究人员在生物质材料的预处理和纤维素混合发酵方面所做的工作，简要阐述纤维素降解的研究进展。
关键词：纤维素；预处理；发酵；生物降解AbstractCellulose has tremendous potential to be biological fermented into ethanol, so Scientists who come from all over the world have made a lot of work for it,. At the same times，because researchers have made a lot of work for which each link, biodegradation of cellulose has obtained certain achievements, this article is in view of the present researchers about cellulose material pretreatment stage and fermentation stage have done a brief in this paper.Key words: Cellulose; Pretreatment; Fermentation; Biodegradable引言改革开放以来，我国在各个领域都取得了不小的成就，但是各种各样的问题也逐渐体现出来，能源短缺和环境污染问题尤为突出，各种化石能源的短缺严重影响着我国的经济发展，同时由于化石燃料燃烧所带来的污染问题也威胁着每一个人的健康，怎样才能有效地解决这两个问题，成为了各国科学家密切关注的问题。
纤维素类物质是自然界中含量最多，同时也是获取成本最低的一类可再生资源。
据不完全统计，全世界的所有植物体每年可以合成将近1500亿t的干物质,这其中绝大部分都是纤维素和半纤维素[1～3]。
这么大数量的纤维素类物质如何处理，如何运用对人类来说既是一种挑战，也是一种潜在的财富。
从目前的情况来看，每年自然界中的各种植物通过光合作用将太阳能最终转化为稳定的化学能，这其中绝大部分的化学能都是以纤维素和半纤维素以及木质素的形式存在，可直接被人类高效利用的化学能只占其中很少的一部分。
在广大的发展中国家，由于经济有限，为了获取低廉的能源，农民往往采用直接焚烧的方法低效率地来获取蕴藏其中的化学能。
这样一来，大量的能源就被浪费了，同时产生大量有害气体，引发雾霾天气和温室效应，严重威胁人类健康和整个地球的生存环境。
如果能够采用一定的手段将天然的纤维素转化为可以利用的糖类，在进一步利用各种各样的方法将其转化为乙醇和气体燃料，毫无疑问这将对解决当前能源短缺的问题具有重大意义，同时对于目前的环境问题，比如温室效应和雾霾问题的解决将会得到非常有效地解决方案。
鉴于此，许多科研人员投入了大量的时间和精力试图去解决这个问题。
在一般情况下，纤维素在自然界中不太容易降解，即便是降解，也只是在特定的环境下，比如非洲的热带雨林中。
在这种温暖潮湿且富含某些能分解纤维素内细菌的情况下，纤维素的降解才能有所加快。
很显然，自然条件下纤维素的分解速度，以及分解产物还不能满足人类的需求，为了加快纤维素的分解，以及在人为的控制下使纤维素的分解能够满足人类的需求，科研人员想了很多的办法。
首先，从原材料入手，科研人员对实验对所得到的原始材料进行了一定的预处理，然后寻找到纤维素酶在何种生化条件下催化效率最高，最后还考虑了纤维素酶的回收利用问题，通过一定的方法将用过的纤维素酶回收再利用。
通过这一系列的措施，在一定程度上提高了纤维素的发酵效率。
但是，目前的情况依然离期望的还有一定差距。
这其中最主要的因素就是纤维素酶，寻找到廉价、高效、化学敏感性低的新一代纤维素酶这将是下一个阶段研究的重点。
1 纤维质材料的预处理1.1纤维素的结构及物理性质根据Ｘ-射线影像技术可以发现纤维素由结晶区和无定形交替排列而成。
结晶区和无定形区的形成是由于纤维素大分子之间形成氢键的多少、强弱的不同造成的。
结晶区分子排列紧密，且具有一定规律，可以看到清楚的Ｘ-射线衍射图谱；但是无定形区域的分子则相对比较松散，而且排列几乎没有规律，同时也看不到清楚的Ｘ-射线衍射图谱。
由于纤维素分子的内部链接方式是一个葡萄糖羟基上的氢与相邻葡萄糖羟基上的氧之间结合形成氢键，大量的葡萄糖分子以这种方式连接在一起，使得纤维素分子在常温下比较稳定。
通常情况下，纤维素一般难溶于水，同时也难溶于有机类的溶剂，例如丙酮、酒精、苯等。
复杂的高分子纤维素最终水解得到的单糖产物是葡萄糖，在纤维素分子内部，葡萄糖分子之间相互以1，4键结合，所形成的糖苷键是β式。
最终水解之后得到的产物是β-Ｄ葡萄糖，这种葡萄糖可以用于下一阶段的微生物发酵生产乙醇。
由于最初在大自然中得到的生物质材料除了含有大量的纤维素之外，还含有难以降解的木质素和半纤维素，杂聚多糖半纤维素和难以降解的木质素紧紧地包裹在纤维素的外表，使得纤维素酶难以接触到纤维素将其进行催化分解。
因此，如果要对生物质材料中的纤维素发酵，首先必须对其进行预处理，降解半纤维素，去除木质素，同时还要改变纤维素的晶体结构，使其变得松散容易被降解，见图１。
图１生物质材料预处理前后的效果图Picture1 the pretreatment of biomass material rendering1.2运用物理方法对生物质材料进行预处理首先将收集到的富含纤维素的生物材料洗净。
然后使用大型工业研碎设备将生物材料粉碎，接着再用纯水在高温高压的条件下对生物材料进行特殊的处理。
大致流程见图２：图２物理方法对生物质材料预处理流程Picture2 The flow chart of of Physical methods biomass material 在高压的情况下，可以使纯水的温度达到将近200℃，这时水的pH值由一般情况下的7下降到5，同时在这种高温、高压、低pH环境的情况下，水分子将会进入到预处理材料的内部，一旦水分子进去将会加快纤维素的水解。
由于在此情况下，水的pH值只有5，会电离出大量的H﹢，使得原材料里含有的半纤维素溶解，并且大部分的木质素也会被溶解，然后用水对处理材料进行清洗，最后剩下可以用于微生物发酵的纤维素。
很显然，用纯水来处理原始材料还有一个非常好的优点，那就是不用其他的化学物质参与，避免了引入其他影响微生物发酵的物质。
但是这种处理方法也有缺点，那就是用水冲洗过程中将会降低最后的总糖产率[4]，同时水解率虽然有所提高，但是结果仍然不太理想。
1.3 运用化学方法对生物质材料进行预处理1.3.1使用稀NaOH对生物质材料进行预处理一般的情况下，使用低浓度的NaOH来对材料进行预处理，可以使得材料中含有的木质素更好地脱离，这将对后续工作带来便利。
但是使用NaOH也会产生一些问题，由于NaOH的存在会影响后续的微生物发酵，所以必须对NaOH进行回收或者是中和以及洗涤，然而这一系列工作下来将会大大提升材料预处理的成本，因此，此方法还有待进一步提升。
1.3.2 使用氨对生物质材料进行预处理随着研究的深入，关于氨对材料进行的预处理研究方面，科研人员取得了十足的研究成果。
研究人员发现，用氨来对含纤维素的材料进行预处理，一方面可以大大地加快纤维素的降解，另一方面氨气还便于回收再次利用[5]。
若是采用液氨来对生物质材料进行浸泡，即在较低的温度（20℃～55℃）下，用一定浓度的液氨对生物质材料进行浸泡，虽然使用液氨对生物质材料进行浸泡并不能保证将绝大部分的半纤维素去除掉，但是却可以在一定程度上促进纤维素酶对纤维素的降解。
由于纤维素酶中含有一定量的半纤维素酶，在合适的条件下，通过进一步的发酵就可以生成含有木糖和葡萄糖的混合液，最终使用适当的酵母发酵生成酒精。
1.3.3使用Ca(OH)2对生物质材料进行预处理按照Ca(OH)2:H2O:生物质材料为1:50:10的比例混合之后进行堆积处理，这个方法所需要的条件要求较低，一般情况只要温度高于30℃即可，而且可以在露天的情况下即可，不需要什么复杂高端昂贵的容器，也不需要另外加入其他的化学物质，比较其他方法来讲，此法经济实惠而且安全度较高，但是用这种方法消化生物素物质的效率太低，只能除去大约30%的木质素，如果用来处理那些含木质素较低的生物质材料还是比较理想的办法[6]。
1.3.4使用稀酸对生物质材料进行预处理目前的情况来看，利用稀酸来预处理生物质材料科研人员研究的比较细致。