碱性预处理抑制物对酶解和发酵抑制作用机理

发布时间：2020-06-03 17:47

【摘要】：本文以玉米秸秆为研究对象,研究了碱过氧化氢预处理方法中,阿魏酸(Ferulic acid,简写FA)和对香豆酸(p-Coumaric acid,简写PCA)等抑制物的释放,对玉米秸秆酶解的抑制情况。通过测定酶活确定抑制物对纤维素酶的影响,以微晶纤维素为底物,测定酶促反应动力学确定抑制物对酶的抑制机制;并测定抑制物对酵母生长发酵的影响。采用NREL方法测定玉米秸秆中主要成分,根据纤维素和半纤维素含量确定之后实验纤维素酶加量。测定碱过氧化氢方法预处理过程中阿魏酸和对香豆酸的释放情况,10%底物浓度时,阿魏酸和对香豆酸释放量分别为0.14 g/L和0.4g/L。通过水洗去除抑制物,对比水洗前后玉米秸秆酶解效果,研究阿魏酸和对香豆酸对酶解的影响,水洗后葡萄糖酶解效率提高近15%。通过酶解的优化,确定纤维素酶的最佳酶解条件为加酶量为20 mg/g底物,温度为52℃,pH为5.0。在此条件下以微晶纤维素为底物,研究了两种抑制物对其酶解的影响;通过测定纤维素酶酶活,确定阿魏酸和对香豆酸对纤维素内切酶抑制较明显;研究了纤维素酶酶促反应动力学,确定了其抑制类型为竞争性抑制剂,并进一步探究了两种抑制物的抑制基团为甲氧基和酚羟基。同时本文还探究了阿魏酸和对香豆酸对酵母发酵的影响。添加不同浓度的抑制剂,通过测定生长曲线研究抑制物对酵母生长的影响,发现阿魏酸比对香豆酸抑制作用强:阿魏酸浓度为1 g/L时,酵母受到严重抑制,而对香豆酸浓度为2g/L时,酵母才会受到相同抑制效果;通过测定糖消耗和乙醇产量抑制物对酒精发酵的影响。
【图文】：

测定结果如图2.1 所示，纤维素、半纤维素含量分别为 38.05%和 28.41%，两者之和大约占总体含量的 66%左右，说明玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量较高，适合作为纤维素燃料乙醇的原材料。其次是木质素含量大约为 28.11%，其中酸不溶性木质素含量较多，大约为 25.85%，而酸溶性木质素只占 2.26%。灰分含量大约是 4.24%，只占总质量的很少小部分，而其他一些物质含量仅为总质量的 1.19%。这与其他相关研究成分稍微有些差异[26,49]，，这可能是因为原料和预处理方法不同造成的。2.3.2 预处理过程抑制物的释放玉米秸秆中阿魏酸和对香豆酸大多以酯键或者醚键与碳水化合物和木质素相连接[50]。利用碱过氧化氢方法预处理玉米秸秆

用几种与阿魏酸和对香豆酸结构相似的物质加入到微晶纤维素酶解过程中，通过酶解情况来对比几种物质对纤维素酶酶解的影响，从而确定两种抑制物中对纤维素酶有抑制作用的功能性官能团。如下图3.1所示：实验设计底物浓度为5%，加酶量为 20mg/g 纤维素，五种物质浓度分别设置 0，0.25，0.5，1，2g/L。准确称取 0.25g 微晶纤维素，放在带盖玻璃瓶内，用移液器加入用缓冲液配制的四种不同物质
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ920.6;TQ223.122

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本文编号：2695174