發(fā)布時間:2012-07-04 11:56:25
1.纖維素酶：產(chǎn)纖維素酶的微生物相當(dāng)廣泛，細(xì)菌、放線菌、霉菌及擔(dān)子菌類都能產(chǎn)生纖維素酶。但能產(chǎn)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(shù)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(chǎn)的過程都需要用到纖維素酶發(fā)酵消泡劑，進(jìn)行纖維素酶的產(chǎn)生。由于纖維素酶是一種多酶體系，在經(jīng)過纖維素酶發(fā)酵消泡劑的處理后，目前已發(fā)現(xiàn)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(nèi)的任意糖苷鍵的內(nèi)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(dú)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(yīng)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(diǎn)是糖化速度慢。其原因有四方面：①基質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)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(chǎn)生（由于預(yù)處理未能除去半纖維素），當(dāng)反應(yīng)液中的木糖濃度達(dá)到5%時，木糖對纖維素酶的抑制率可達(dá)到10%。使用纖維素酶發(fā)酵消泡劑時解決上面出現(xiàn)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(fā)管式連續(xù)糖化反應(yīng)器和多段式酶糖化反應(yīng)器，用此反應(yīng)器并配合使用纖維素酶發(fā)酵消泡劑進(jìn)行間歇式反應(yīng)，投料濃度可達(dá)15%，糖化率達(dá)85%，時間是24 h；二是設(shè)法移去葡萄糖，在酒精發(fā)酵中可采用糖化發(fā)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(xiàn)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(chǎn)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(fā)酵消泡劑進(jìn)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(qiáng)酸接觸，就會分解為乙酰丙酸、蟻酸等，使葡萄糖產(chǎn)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(dāng)粉碎是必要的。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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