0引言甜高粱秸秆主要由纤维质原料构成，其中主要是纤维素、半纤维素和木质素等成分组成。纤维素分子是由许多吡喃型的D-葡萄糖残基以1,4-β-糖苷键连接
起来的链状聚合体[1]。天然纤维素结构复杂，至今尚未弄清，基本结构是由原纤维构成的微纤维束集合而基金项目：内蒙古自治区自然科学基金（20080404MS0511）；内蒙古自然科学基金重大项目（2009ZD03）；教育部春晖计划项目（Z2007-1-01017）。第一作者简介：孙麟，男，1984年出生，在读硕士，研究方向：生物化学与分子生物学。通信地址：010018内蒙古呼和浩特市内蒙古农业大学生物工程学院。E-mail ：sunlin198401@https://www.doczj.com/doc/fb3440187.html, 。
通讯作者：宝力德，男，1961年出生，博士，副教授。研究方向：生物化学与分子生物学。
收稿日期：2009-12-03，修回日期：2010-01-14。
不同的预处理方式对甜高粱秸秆
纤维素酶降解效率的影响
孙麟，高慧俊，宝力德
(内蒙古农业大学，呼和浩特010018)
摘要：对甜高粱秸秆进行了各种预处理，包括机械处理、高温处理、超声波处理、无机溶剂处理、有机溶剂处理等，比较了不同的预处理方式对甜高粱秸秆纤维素酶降解效率的影响，得出其影响程度顺序是：高温＞超声波＞有机溶剂＞粉碎度＞稀酸/碱。温度影响中干燥高温效果最佳，每0.1g 秸秆粉末可产生还原糖8.3116mg 。超声波处理在无溶剂（无水）条件下，在相同的时间产生还原糖的量是有溶剂（有水）时的5倍。有机溶剂方面，丙酮的作用最为显著，在30min 内每0.1g 秸秆粉末可以产生还原糖4.3736mg 。在机械处理中还原糖的量随着粉碎目数的增大而增加。此结果对工业生产提供了有价值的建议。关键词：纤维素酶；纤维素；甜高粱秸秆；预处理
中图分类号：S188文献标志码：A 论文编号：2009-2543
The Influence of the Different Pretreatment on the Efficiency of
the Enzymatic Degradation of the Sweet Sorghum Straw Cellulose
Sun Lin,Gao Huijun,Bao Lide (Inner Mongolia Agriculture University ,Huhhot 010018)Abstract:Various pretreatments for the sweet sorghum straw were carried out,
including mechanical processing,heat treatment,ultrasonic treatment,inorganic solvent treatment,and organic solvent treatment.The influence of the different pretreatment on the efficiency of the enzymatic degradation of the sweet sorghum straw cellulose was compared.The efficiency was analyzed as the following order:temperature ＞ultrasonic ＞organic solvent ＞mechanical treatment ＞acids/base in lower concentration..In the heat treatment the drying and high temperature treatment condition
shows the best efficiency with the result of each 0.1g of straw powder
producing 8.3116mg reducing sugar.Ultrasonic treatment in the absence of solvent (water)conditions
produced more reducing sugar with the factor of 5than in the presence of solvent (water)in the same time.In
the organic
solvent treatment
acetone shows
the best efficiency
in which 0.1g of straw powder can produce 4.3736mg reducing sugar in 30minutes.In the mechanical treatment the amount of reducing sugar increased with the increasing of the crushed mesh number.The results provided valuable suggestions for the industrial producing.Key words:cellulase;cellulose;sweet sorghum straw;pretreatment
中国农学通报2010,26(9):346-351
Chinese Agricultural Science
Bulletin
成。原纤维是由15~40根有结晶部和非结晶部构成的纤维分子长链组成的。纤维素的结晶部分是由纤维素分子进行非常整齐规则地折叠排列而成的。在结晶部分里，葡萄糖分子的羟基全部在分子内部或与分子外部的氢离子相结合。也就是说，没有游离的羟基存在，所以纤维素分子具有牢固的结晶构造，即使酶分子，甚至水分子也难以侵入到其内部中去。因此，纤维素的结晶部分比非结晶部分难分解得多[2]。纤维素的结晶度可用X 射线衍射法测定[3]。笔者通过各种预处理方法处理甜高粱秸秆纤维素，打开纤维素的结晶区，使甜高粱秸秆纤维素的形态结构和超微结构发生变化，提高纤维素对纤维素酶的可及度，从而提高纤维素酶降解效率，以期在利用甜高粱秸秆纤维素的生产中对纤维素酶的应用提供有价值的参考。1材料与方法1.1时间与地点2009年在内蒙古农业大学生物化学与分子生物学实验室进行。1.2材料1）甜高粱秸秆采自呼和浩特市郊区。2）纤维素酶购自呼和浩特鸿之惠商贸有限公司(From Trichoderma reesei BioChemika ，powder ，slightly brown ，CAS Number ：9012-54-8，Enzyme Commission (EC)Number ： 3.2.1.4(BRENDA/IUBMB)，MDL Number ：MFCD00081510，EG/EC Number 232-734-4，Fluka)。3）化学试剂均购自呼和浩特鸿之惠商贸有限公司。1.3方法1.3.1甜高粱秸秆纤维素酶解方法（DNS 法）纤维素酶的活性测定采用DNS 法[4]。取50mL 具塞刻度试管，标好号，分别加入经过粉碎过筛的甜高粱粗秸秆粉0.1g ，以1号试管溶液作为空白对照，调零点，在其余几管内分别加入预处理试剂，盖上盖，室温放置所需处理时间或经某种方法预处理一定时间后，分别移取醋酸缓冲液(0.05mol/L ，pH 4.8)1.5mL 于各试管中，加入0.5mL 5mg/mL 纤维素酶溶液，于50℃保温30min ，再加入1.5mL DNS 试剂[4]，沸水浴5min ，3500r/min 离心5min ，取上清液，冷却后加水稀释到50mL ，用分光光度计在520nm 处，测定其他各管溶液的吸光度值并记录结果。为减小随机误差，特测定3次，然后求其平均值。根据吸光度值从葡萄糖标准曲线确定所产生的还原糖的量，根据所得数据分析各种预处理的效果。将加有粗酶粉和水的1号试管作为空白对照，调零点，而将其他各管的测定结果定义为相对产糖量。所以，文中相对产糖量的定义可表述为：以加有底物和水的1号试管在常温常压下所测定的还原糖量为基准，来测定其他各管在一定条件下所产生的还原糖的量。
1.3.2甜高粱秸秆纤维素预处理方法
1）机械粉碎处理。机械粉碎可通过切、辗、磨等工艺使生物质原料的粒度变小，增加和酶的接触表面，更重要的是破坏纤维素的晶体结构。通过切碎可使原料粒度降到10~30mm ，通过辗磨后能达到0.2~2mm 。但粉碎生物质原料所需能耗较大。物料经过微粉碎后，木质素仍然保留，但木质素和半纤维素与纤维素的结合层被破坏，半纤维素、纤维素和木质素的聚合度降低，纤维素的结晶构造改变，结晶度降低，物料的尺寸明显变小，物料的水溶性组分增加。
2）高温处理。采取干燥高温、沸水蒸煮、以
Na 2CO 3为催化剂常温热解3种预处理方式对甜高粱秸秆进行研究，最后用DNS 法测定酶解率。
3）超声波处理。超声波作为一种在室温下注入能
量的方法，近年来在物理、生物、化学等领域中已有广
泛应用，在水介质中超声波产生的机械作用及空化产生的微射流对秸秆表面产生冲击、剪切，且空化作用所产生的热量及自由基均可使大分子降解[5-6]。美国佛罗里达大学的A.Wjciak 和A.Pekarovicov 分别用超声波处理混合办公废纸和硫酸盐浆[7]，结果表明超声波能够打开纤维素的结晶区，碎解木质素大分子，日本的
MasanaoImai [8]则研究了超声波对纤维素酶解动力学的影响。华南理工大学的唐爱民[9]研究也发现，超声
波预处理能使木浆纤维的形态结构和超微结构发生明
显变化，对提高纤维素酶的可及度和化学反应性能非常有利。笔者采用甜高粱秸秆为原料，探讨了超声波预处理对纤维素酶解率的影响。
4）酸处理。稀酸可用于预处理纤维素[10]。将纤维素原料用1%左右的酸液在106~110℃的高温下经几个小时的处理是人们较常采用稀酸处理方法，并且在稀酸水解中添加金属离子也可以提高糖化率。近年来，Fe 离子的助催化作用备受人们关注。笔者从稀酸单独作用及稀酸和金属离子共同作用两方面进行研究。
5）碱处理。碱处理法是利用木质素能溶解于碱性的特点，用稀氢氧化钠或氨溶液处理生物质原料，破坏其中木质素的结构，从而便于酶水解的进行。近来人们较重视用氨溶液处理的方法，氨处理是将纤维素在10%左右氨溶液中浸泡24~48h ，以脱除原料中大部分
孙麟等：不同的预处理方式对甜高粱秸秆纤维素酶降解效率的影响
··
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中国农学通报https://www.doczj.com/doc/fb3440187.html, 木质素的方法。氨处理条件温和，需设备简单，因氨易挥发，通过加热可容易地回收(在间歇实验中回收率在99%以上)，并且，通过氨预处理还能回收纯度较高的木质素，用作化工原料。因而，碱预处理在生产和生活中给人们带来很大的利益。笔者用不同浓度的碱及其与乙醇的混合液以及液氨和氨水分别处理甜高粱秸秆粉，观察碱处理对酶降解的影响。6）有机溶剂处理。有机溶剂处理是指从天然纤维素原料中将木质素分离出来的工艺技术。可以采用单一溶剂，也可以采用一种溶剂与其他溶剂或/和几类物质相结合。在所研究的溶剂中[11]，有甲醇、乙醇、丙酮、乙烯乙二醇、三乙烯醇、丙三醇、苯、乙二醇、二氧杂化乙烷，还有路易斯酸、三氯化铁和硫酸铝的酒精溶液。笔者特选择了丙酮、乙醇、甲醇3种常用有机溶剂，分别对甜高粱秸秆纤维素进行30分钟预处理，然后用纤维素酶酶解，用DNS 法在520nm 处测还原糖的量。
2结果与分析
2.1葡萄糖标准曲线的测定
根据表1中数值，以葡萄糖含量（mg/mL ）为横坐标，以对应的光密度值为纵坐标（OD 520）在坐标纸上绘制出葡萄糖标准曲线。如图1。
表1葡萄糖标准曲线测定数据列表
图1葡萄糖标准曲线管号葡萄糖含量/(mg/mL)A 52010020.10.041030.20.084140.30.131050.40.195260.50.266170.60.31108
0.7
0.3589
0.00.0.10.0.20.0.30.葡萄糖浓度/(m g /m L )吸光值
(A 520
)2.2各处理对酶解得影响结果2.2.1机械粉碎处理对酶降解的影响通过甜高粱秸秆粗粉和不同程度的细粉（75目、120目、130目）在相同处理条件下测定酶解率的方法来观察机械粉碎对纤维素分解率的影响。测得的数值如表2。结果表明纤维素的酶降解产生还原糖的量与研磨时间和粉碎度直接相关。粉碎度越高，降解效果越好。另外，经粉碎的纤维原料的粉末，没有膨润性，体积小，可以提高基质浓度，能得到高浓度糖化液。但粉碎处理提高糖化率的程度有限，耗能较多。对有些材
料，粉碎处理不一定适合。
2.2.2高温处理对酶降解的影响干燥高温、沸水蒸煮、
以Na 2CO 3为催化剂常温热解3种方式对甜高粱秸秆进
行预处理，最后与常温对照组进行对比，所得数据如表
3。
根据所测数据可知，高温（100℃）条件下，不加溶
剂时酶解效率更高；常温加入催化剂Na 2CO 3酶解效率
也有所增加。但从总体来看，温度对酶解效率影响要明显高于催化剂。由于有无溶剂（水）存在对秸秆酶解
表2机械粉碎对甜高粱秸秆酶解测定数据
管号值(A 520)还原糖量/mg 1(粗粉)0.33311.31562（75目）0.50031.97593（120目）0.67702.6734（130目）
0.7228
2.8547
表3高温处理对甜高粱秸秆酶解影响数据列表
管号吸光值（A 520）还原糖量/mg 1（常温对照）002（干燥高温）2.10458.31163（沸水蒸煮）1.68076.63784（催化酶解）
0.7228
2.8547
·
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的影响从未见报道，所以溶剂对酶解过程的影响机理尚需进一步探讨；催化剂Na 2CO 3存在下，能促进酶解，
并可在低温时获得纯纤维素[12]。当纤维质原料在高于300℃的温度下处理时，纤维素会迅速分解产生气体产物和焦状残渣，而在较低的温度下，纤维素分解较慢且产生挥发性较弱的物质。用强酸水解(H 2SO 4，97℃，2.5h)高温处理后的残渣可将80%~85%的纤维素转化为还原糖，其中50%以上是葡萄糖。高温分解过程中，有氧气存在时可提高分解效率。当有氯化锌或者碳酸钠催化时，纤维素的分解可在较低的温度下进行[12]。2.2.3超声波处理对甜高粱秸秆酶解影响超声波对打开纤维素的结晶区，碎解木质素大分子效果明显，引起木浆纤维的形态结构和超微结构变化，从而提高了纤维素酶对甜高粱秸秆纤维素的降解效果。所得数据如表4。秸秆酶解时一是由于3种主成分结构紧密，二是结晶纤维难降解导致酶解率不高，而超声波处理后酶解率有明显上升，这与结晶纤维素被破坏有直接关系。超声波处理在无水条件下比有水条件下效果显著的原因可能是其在空气中的穿透本领比在液体中强所致。超声波预处理能破坏甜高粱秸秆中纤维素组分中的部分结晶结构，从而提高纤维素酶解时的酶解率。由于有无溶剂（水）对超声波处理秸秆的影响从未有人报道，笔者在纤维素预处理领域尚属首次，所以溶剂存在对超声波作用于纤维素的影响机理尚需进一步探讨。一般来讲，物理法处理木质纤维素材料的优点在于对环境污染较小而且过程较为简单，但物理法处理需要较高的能量和动力，因此会增加生产的成本。2.2.4酸处理对甜高粱秸秆酶解影响用稀酸（1%盐酸）单独处理甜高粱秸秆以及稀酸和金属离子共同处理对甜高粱秸秆酶解影响实验测得的数值如表5。H 2SO 4和HCI 等浓酸均可用于处理木质纤维素原
料，而且是一种有效的预处理试剂，而且在酸中加入Fe 3+可进一步增加预处理效果。然而浓酸一般具有毒性、腐蚀性，因此要求反应器要具有抗腐蚀能力。同时，为使生产过程具有经济可行性，处理后的浓酸必须进行回收。
稀酸预处理的基本原理是利用植物纤维中各组分对酸的稳定性不同而达到除去杂质的目的。在原料的各组分中，纤维素对稀无机酸的作用比半纤维素稳定，再加上木质素处于纤维的外表，对纤维素起一定的保
护作用，所以用稀无机酸处理时，首先被酸水解的是半纤维素，然后再溶解部分木质素。半纤维素分子量较纤维素低，在无机酸的作用下，大分子间的糖苷键被破坏，水解成单糖而溶解于稀酸溶液中。酸处理去除半纤维素较为显著，对去除木质素也有一定作用。人们
对稀酸预处理研究得比较多。半纤维素在100℃以下
就能较好地溶解在稀酸(0.3%~3%)中。稀酸水解时，
大部分半纤维素溶解于酸溶液中。半纤维素稀酸水解实际上是在溶解状态下进行的，反应主要在表面进行，反应相当快。纤维素呈不溶解状态，酸和纤维素的接触面积小，反应速度很慢。由于半纤维素的溶出，并去除了部分木质素，使纤维素可以暴露在外面，增加纤维素酶的可接触面积，从而使纤维素的酶水解率可大大提高；同时，还可以回收由半纤维素分解生成的五碳糖液体。稀酸处理效率较高，在温度高时所需时间较短，处理后半纤维素水解成单糖进入水解液，木质素量不变，纤维素的平均聚合度下降，反应能力增大[13]。在稀酸水解中添加金属离子之所以可以提高糖化收率。是因为金属离子可以加快水解速度，减少水解副产物的发生[14]。
2.2.5碱处理对甜高粱秸秆酶解影响用不同浓度的
NaOH 和乙醇的混合液以及液氨和氨水分别处理甜高粱秸秆粉，测定纤维素酶对已处理的甜高粱秸秆纤维素的降解效率。实验测得的数值如表6。
10%氨水预处理对甜高粱秸秆纤维素酶解有十分明显的促进作用，10%NaOH 也有较好效果。碱处理的机制是碱的作用下使得分子内部与木聚
糖纤维素和其他组分，例如木质素和其他半纤维素间的酯键发生皂化反应。碱处理过后的木质纤维素变得更具多孔性，增大了接触表面积，因此，碱处理后的纤维素物质更易酶解。氢氧化钠溶液的润胀处理是发现最早、应用最广、效果最佳的预处理手段之一。低温
孙麟等：不同的预处理方式对甜高粱秸秆纤维素酶降解效率的影响
表4超声波处理对甜高粱秸秆酶解影响数据列表管号1（对照）2（无水）3（有水）吸光值(A 520)01.94860.4501还原糖量/mg 07.69591.7776表5酸处理对甜高粱秸秆酶解影响数据管号1（对照）2（稀酸）3（Fe 3+和稀酸）吸光值(A 520)00.04870.0601还原糖量/mg
0.19230.2374··
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中国农学通报https://www.doczj.com/doc/fb3440187.html, 下，8%~10%(质量分数)的氢氧化钠是最强的润胀剂，较早期的研究发现，碱润胀后纤维素可及度有所提高。用稀NaOH 溶液对木质纤维素进行处理，可使原料得到润胀，从而增加了内部表面积，降低了聚合度和结晶度，同时将木质素与碳水化合物分离。纤维素的碱化为放热反应，随着温度的提高，纤维素润胀程度下降，碱对纤维素的反应活性降低。因此，碱润胀处理一般在较低温度下(如20℃)进行为宜。但这种关系仅仅是在最高温度为70℃时有效。研究[15]表明，高温浸渍也可使纤维素获得较高的反应活性，在100℃之间进行浸渍制备的纤维素，其反应活性甚至比20℃时更高，而中间温度60~70℃是最不适宜的温度。研究指出，高温碱处理使原始结构破坏得更厉害，新的结构形成更快，并以处理后的纤维素具有较低的结晶度、较小的结晶尺寸和较大的晶面间距为特征。氢氧化钠处理虽有较强的脱木质素和降低结晶度的能力，但同时约有50%的半纤维素被其溶解，造成很大损失。近年来，人们发现[16]用碱性双氧水处理纤维素原料也有脱木质素的效果。由于其只含有氢元素和氧元素，反应后对环境无污染，成为目前碱性处理试剂的研究重点。但双氧水价格较贵，不适合工业化大量生产。
2.2.6有机溶剂处理对甜高粱秸秆酶解影响用丙酮、乙醇、甲醇三种常用有机溶剂分别对甜高粱秸秆纤维素进行30min 预处理，然后用纤维素酶酶解，用DNS 法在520nm 处测还原糖，来确定纤维素降解效率。所得结果如表7。
丙酮、乙醇、甲醇的预处理效果都较好，其中，丙酮的作用最为显著。所以，丙酮是甜高粱秸秆较好的润涨剂。有机溶剂处理的条件较剧烈，比常规的化学制浆蒸煮条件要求还高。一般在160~200℃处理1~2h ，都能去除80%左右的木质素，同时半纤维素几乎完全被溶解，而处理后残渣的纤维素酶解率在80%以上。在有机溶剂处理过程中，使用有机溶剂或者有机溶剂与无机酸催化剂(HCI 、H 2S 等)的混合溶液可破坏木质纤维原料内部的木质素和半纤维素之间的连接键。有机酸例如乙二酸、乙酰水杨酸和水杨酸等在有机溶胶处理过程中均可作为催化剂，而在高温(185℃)下，添加催化剂对于理想的脱木素没有明显的影响[17]。
表6碱处理对甜高粱秸秆酶解影响数据
表7有机溶剂对甜高粱秸秆酶解影响数据
管号处理物/mL 处理时间吸光值(A 520)还原糖/mg 1水（对照）24h 00210%NaOH 24h 0.05150.2034320%NaOH 24h 0.0140.0553410%NaOH 、等体积乙醇24h 0.04770.18845液氨30min 0.02200.08696
10%氨水24h 0.10650.4206
管号吸光值(A 520)还原糖量/mg 1（对照）002（丙酮）1.10744.37363（乙醇）0.86243.40604（甲醇）
0.5075
2.0043
3结论笔者分析和比较了机械处理、高温处理、超声波处理、稀酸、稀碱和有机溶剂处理等不同的预处理对甜高粱秸秆纤维素的酶降解的影响。上述预处理对甜高粱秸秆纤维素的酶降解具有显著的影。其中，高温处理
和超声波处理在没有溶剂存在的情况下酶解较好，可能是因为温度和超声波的穿透作用在无溶剂存在时能更好地改变甜高粱秸秆的结构。机械处理程度可显著改变酶解率；化学试剂也有较好的促进降解的作用，尤其是稀酸中添加铁离子。10%氨水和丙酮都是甜高粱秸秆较好的润涨剂。
总体来讲，各种预处理对甜高粱秸秆纤维素酶解
效率的影响程度顺序是：温度＞超声波＞有机溶剂＞粉碎度＞稀酸/碱。此结果对工业生产提供了有价值的建议。
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一、名词解释 细木工板——由木条组成的拼板或木框结构外覆单板、胶合板或其他材料而制成的板材。 E1级刨花板——甲醛释放量低于10 mg/100g的刨花板。 纤维分离度——纤维分离的程度，通常利用滤水性能的快慢，间接反映纤维的粗细程度。 刨花板施胶量——在刨花拌胶过程中，加入的胶粘剂绝干质量与绝干木材质量的百分比。 预固化层——人造板板面胶粘剂提前固化形成的疏松层。 人造板：人造板是以木材或其他纤维植物为原料，通过专门的工艺加工成单板、纤维或刨花，施加或不加胶粘剂，经过成型（或组坯）、热（冷）压所制成的一类板材。 胶合板：把由原木旋切或刨切成的单板按一定规则胶合起来形成的板材。 单板层积材（LVL）：将单板基本按对称原则和沿长度方向顺纹排列的原则胶合而成的板材。 纤维板：以木材或其它非木材植物纤维原料，经分离纤维、干燥、铺装、热压而制成的板材。 刨花板、碎料板：以小径木、间伐材、人工速生林为原料，通过刨片机加工成刨花，然后经过干燥、施胶、铺装板坯、热压制成的板材。 华夫板：用扁平大片刨花胶合而成的板材。 胶合板的比强度：比强度是强度与密度的比值。该比值反映了某些运动构件材料的重要特性。 11、集成材（Glued Laminated Timber)：是一种沿板材或枋材平行纤维方向，用胶粘剂沿其长度、宽度或厚度方向胶合而成的实木板枋材。 人造板结构组成的三个基本原则是对称原则，层间纹理排列原则，奇数层原则衡量旋切单板质量的主要指标有厚度偏差背面裂隙横纹抗拉强度表面光洁度 旋切机上压尺的主要作用是降低（消除）超前裂缝，提高单板表面质量和光洁度，同时降低单板含水率。 16．生产中施胶量的表示方法为：胶合板单位面积上所需的胶液质量； 刨花板固体树脂与绝干刨花的质量百分比； 纤维板固体树脂与绝干纤维的质量百分比。 17．MDF制造过程中，通常用立式贮存木片，用卧式贮存干纤维。 18．刨花板、纤维板板坯常用的成型方法有机械成型和气流成型。
纤维素酶的作用机理及进展的研究 摘要：纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，本文论述了纤维素酶的性质，重点介绍了纤维素酶的作用机理、应用及其研究进展，并对其研究前景做了展望。关键词：纤维素酶；纤维素；作用机理； 0引言 纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，将是继糖化酶、淀粉酶和蛋白酶之后的第四大工业酶种，甚至在中国完全有可能成为第一大酶种，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。 纤维素占植物干重的35%-50%[1],是世界上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言，它又是自然界中最大的可再生物质。纤维素的利用和转化对于解决目前世界能源危机、粮食短缺、环境污染等问题具有十分重要的意义[2]。 1 纤维素酶的性质 纤维素酶是一种重要的酶产品，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶是四级结构，,产生纤维素酶的菌种容易退化，导致产酶能力降低。由于纤维素酶难以提纯，实际应用时一般还含有半纤维素酶和其他相关的酶，如淀粉酶（amylase）、蛋白酶（Protease）等。 纤维素酶的断键机制与溶菌酶一样，遵循双置换机制。纤维素与酶相互作用中，是酶被底物分子所吸附，然后进行酶解催化，酶的活性较低，仅为淀粉酶的1/100[3] 纤维素酶对底物分子的分解，必须先发生吸附作用。纤维素酶的吸附不仅与自身性质有关，也与底物密切相关，但纤维素酶的吸附机制总体并未弄清，仍需进一步研究[4]。 2 纤维素酶的作用原理 （1）、纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时，可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收。 （2）、纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌，补充内源酶的不足，并对内源酶进行调整，保证动物正常的消化吸收功能，起到防病，促生长的作用。 （3）、消除抗营养因子，促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液，增加消化物的粘度，对内源酶造成障碍，而添加纤维素酶可降低粘度，增加内源酶的扩散，提高酶与养分接触面积，促进饲料的良好消化。 （4）、纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物，在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化。
收稿日期:2007-04-13 作者简介:黄翊(1980-),男,广东广州人,助理工程师,现从事石油化工设计工作。 纤维素酶水解机理及影响因素 黄翊 (广东省石油化工设计院,广东广州 510130) 摘要:对纤维素酶水解的机理进行了阐述,并初步探讨了各类因素对水解的影响。关键词:纤维素酶;水解 中图分类号:Q55 文献标识码:A 文章编号:1008-021X (2007)05-0029-03 The HydrolysisM echan ics of Cellulose and I nfluenc i n g Factor HUAN G Yi (Guangdong Petr oche m ical Engineering Design I nstitute,Guangzhou 510130,China ) Abstract :This text expound the hydr olysis mechanics of cellul ose,and p reli m inary discuss s ome influencing fact ors on hydr olyzati on .Key words :cellulase;hydr olyzati on 纤维素是自然界中最丰富的可再生资源之一,如将其以工业规模转化成葡萄糖的技术开发成功,那么纤维素资源便可成为人类食粮、动物饲料、发酵工业原料以及能源的新来源。但目前有效利用纤维素生物量的主要障碍是纤维素酶的酶解效率低,与淀粉酶比较相差2个数量级以上,进而导致纤维素酶解过程中纤维素酶的成本过高,约占纤维素糖化工艺的40%以上,从而严重阻碍了纤维素酶在纤维素糖化中的广泛应用。酶的固定化技术为提高纤维素酶的使用效率,降低成本,提供了可能性。因为固定化酶比游离酶具有较好的稳定性,并且可以重复使用和回收,又便于连续化操作,因而可以大大降低成本。1 反应机理 1.1 纤维素酶的作用机制及理化性质 纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称。目前普遍认为:完全降解纤维素至少需要有3种功能不同但又互补的纤维素酶的3类组分:EG (内切葡聚糖酶)、CBH (外切葡聚糖纤维二糖水解 酶)和CB (纤维二糖酶或β-葡萄糖苷酶),在它们的协同作用下才能将纤维素水解至葡萄糖。纤维素的降解过程,首先是纤维素酶分子吸附到纤维素表面,然后,EG 在葡聚糖链的随机位点水解底物,产生寡聚糖;CBH 从葡聚糖链的非还原端进行水解,主要产物为纤维二糖;而CB 可水解纤维素二糖为葡 萄糖。需要这三类酶的"协同"才能完成对纤维素的降解。其中对结晶区的作用必须有EG 和CBH,对无定形区则仅EG 组分就可以。 纤维素酶分子由催化结构域(catalytic domain,CD )、纤维素结合结构域(cellul ose -binding domain,CBD )和一个连接桥(linker )三部分组成。不同来源 的纤维素酶分子其特征和催化的活性不尽相同。酶分子都被糖基化,糖基化与蛋白质之间以共价键或解离的络合状态存在。酶分子糖基化的程度决定了酶的多形性和相对分子质量的差别。近年来,纤维素酶分子结构与功能的研究取得了一定的进展。不同来源内、外切酶的CD 晶体结构分析结果表明:纤维素酶遵循溶菌酶的作用机制;真菌和细菌来源的纤维素酶的CBD 的三维结构也得到了解析。真菌和细菌产生的纤维素酶分子差别很大,但它们的催化区在一级结构上氨基酸数量和二维结构上的大小却基本一致,但它们的连接桥和CBD 却存在明显的差异。真菌纤维素酶的连接桥一般富含Glu,Ser 和Thr,而细菌纤维素酶的连接桥则完全是由Pr o -Thr 这样的重复顺序组成。另一方面,真菌的CBD 由33～36个氨基酸残基组成,且具有高度的同源;而细菌纤维素酶的CBD 由100～110个氨基酸组成,同源性也较低。在高级结构的分子形状上,真菌纤维素酶的CD 、连接桥和CBD 呈直线连接,CD 与CBD 间为180°,而细菌纤维素酶的连接桥CD 与CBD 之
国内外农作物秸秆处理方法概述 摘要因为目前我国的环境污染严重，避免农作物秸秆焚烧就需要有适当的处理方法。参考国内外现有的秸秆处理经验技术，还要因地制宜。本文概述中强调对秸秆就地加工，缩减作业环节，将有效降低秸秆的处理成本并有利环境，是可行的秸秆处理基本方式。 关键词国内外秸秆处理就地加工机具配套 中国是农业大国，黑龙江省是农业大省，农作物秸秆产生量巨大，长期以来一直是没有得到充分利用的宝贵资源。特别是近年来，农业连年丰收，农作物秸秆的产生量亦逐年增多，秸秆随意抛弃、焚烧现象严重，带来一系列环境问题，城镇居民也已深受雾霾之害。因此加快推进秸秆综合利用，对于稳定农业生态平衡，减轻环境压力都具有十分重要的意义。国家对秸秆综合利用的工作也早已提到日程，2008 年国务院办公厅印发了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》，提出了秸秆综合利用的目标任务、重点和政策措施，近年来也在秸秆处理方面有很多在研课题，研制了诸多设备，但是还需要各地因地制宜地利用，综合考虑投入和产出效益，使秸秆处理工程能长久持续地做下去，达到预期效果。 在发达国家，大面积种植粮食的国家，如美国、加拿大等国家也同样面临农作物秸秆的处理问题。在美国，秸秆的
去处主要有四种：第一，被牲畜吃掉；第二，在田里堆肥；第三，当家庭饰品和建材；第四，变身绿色燃料。不过，秸秆里往往也含有害虫、杂草和病毒等情况，如果饲料的预处理不到位，还田方式不当，效果会适得其反――牲畜或农作物染病、土壤中的微生物反而有害于庄稼。有些特殊情况，农民就需要选择放火焚烧秸秆，允许部分焚烧，但有法规的严格限制，美国各州都有有关的专门法规。 在加拿大，当玉米成熟时，玉米收割机连玉米秆及玉米穗一起收割，边收割边把玉米穗和玉米秆同时切碎，然后运送到农场储料罐储存，储存期可达一年。有的地区则是把切碎的玉米秆作为肥料返到田里。 在日本，人们主要是把秸秆翻入土层中还田用作肥料，也把秸秆用作粗饲料喂养家畜；此外，对部分难以处理的秸秆，则通过专门组织、采取统一地点和时间进行就地焚烧。现在，日本也在积极挖掘秸秆的燃料转化潜力，已研制出从秸秆所含纤维素中提取酒精燃料的技术，使秸秆的利用更科学化、实用化。 无论是发达国家还是发展中国家，秸秆处理首先还是要考虑效率和效益，秸秆还田是比较经济便利的，也需要配套的收获机械对秸秆切碎，适宜的土地湿度等，其他处理方式更需要综合考虑。 近年来，各国都已研制出性能良好的机械用来处理秸
酶 山东省青岛市城阳第一高级中学高二（二）班 作者姓名：孙一丹王辉韩德琛 指导教师：杨永丰 摘要：大千世界，无奇不有，最奇莫过于生命：而生命，则是一大群化学反应的有机结合体。在这不计其数的反应中，酶，作为其中极重要的一员，无时无刻不控 制影响着生命体的新陈代谢。下面我们将探索神奇的酶世界。本文中将介绍一 种我们自主设想的模型——“带孔的橡皮球”，浅释酶的催化原理。 注：本文中图片均为借助画图板工具手工绘制。 关键词：酶催化原理酶工程 酶的神奇 氧分子是很挑食的，如果不同时给它四个电子，它就不吃。似乎这么慷慨大方的只有碱金属，要不然，谁愿意在常温下给那么多电子啊。但在生物体内却大不相同。是什么能让有机物在体内安静的与氧分子化合？是酶。纤维素是由D-葡萄糖以β1，4-糖苷键连接而成的，如果靠氢离子来分解，需要稀酸加压或浓酸才能催化，而一些以纤维素为碳源的细菌真菌，则可以通过纤维素酶在温和的条件下来分解它们，从而得到养分。 一且生物的几乎所有的生命活动都离不开酶，正是因为有酶协调有序参与才使生命新陈代谢有条不紊地进行着。 酶为什么有这么强大的功能？ 下面我们来探讨这个问题。 关于酶 酶是一种高效的生物催化剂，其化学本质是蛋白质。当然也有少数酶是RNA，叫做核酶。所以要认清酶的真面目，首先要搞明白蛋白质的化学情况。 一、蛋白质档案 蛋白质的基本组成单位是氨基酸。在500余种天然氨基酸中，只有20种参与构成了绝大多数的蛋白质。由于除了甘氨酸之外的氨基酸都含有手性碳原子，所以氨基酸有L和D之分。构成生物体的氨基酸基本是L型。 根据其侧链集团的性质，这20种氨基酸可分为酸性氨基酸、碱性氨基酸和非极性氨基酸。 由氨基酸互相脱水缩合而形成的聚酰胺肽长链，叫做肽链。肽链的羧基端称为C-端，氨基端称为N-端。蛋白质是有一条或多条肽链构成的，有的还携有辅酶或辅基、金属离子。 蛋白质是有其构成层次的。1951年丹麦生物化学家Linderstrom-Lang第一次提出蛋白质的一、二、三级结构概念，1958年美国晶体学家Bernal提出蛋白质的四级结构概念。后经国际生物化学与分子生物学协会（IUBMB）的生化命名委员会采纳并作出定义。 一级结构是指蛋白质肽链中氨基酸的种类和排列顺序。如：
纤维素酶的水解机制和作用条件 纤维素酶对大家来说已经不陌生，现在已经广泛应用在工业生产过程中，纤维素酶在植物提取和饲料中的功能是其他产品所无法替代的。然而纤维素酶在其发展过程中经历了漫长的过程，随着越来越多的生物学家对其进行研究，纤维素酶的水解过程才逐渐被人们掌握。下面详细介绍纤维素酶的研究过程和其水解机制。 1 纤维素酶的研究过程 在自然界中,绝大多数的纤维素是由微生物通过分泌纤维素酶来进行降解的。早在l850年,Mifscherlich己经观察到微生物分解纤维素现象。但纤维素酶的研究则是从1906年Seilliere在蜗牛消化液中发现了分解天然纤维素的酶,以后才逐渐开始的。1912年 Pringsheim 从耐热性纤维素细菌中分离出纤维素酶。1933年Grassman分辨出了一种真菌纤维素酶的两个组分。1954年,美国陆军 Natick实验室开始研究军用纤维素材料微生物降解的防护问题,后来发现纤维素经微生物降解后,可产生经济、丰富的生产原料,并且有望解决自然界不断产生的固体废物问题,于是纤维素酶得到了广泛的关注。 2 纤维素酶的水解机制 关于纤维素酶水解的机制至今仍无完全统一的认识,目前普遍接受的理论主要为协同理论。该理论认为,纤维素的酶水解过程是由C1酶、Cx酶、β-葡萄糖苷酶系统作用的结果,水解过程为:先是Cx酶作用于纤维素分子非结晶区内部的β-1, 4糖苷键,形成短链的β-寡聚糖;C1酶作用于β-寡聚糖分子的非还原末端,以二糖为单位进行切割产生纤维二糖;接着,部分降解的纤维素进一步由C1酶和 Cx酶协同作用,分解生成纤维二糖、纤维三糖等低聚糖;最后由β-葡萄糖苷酶作用分解为葡萄糖。纤维二糖对CBH和EG有强烈抑制作用,β-葡萄糖苷酶 BG将纤维二糖和纤维三糖水解为葡萄糖,从反应混合物中除去抑制。
初中秸秆和落叶有效处理探究活动教案 Effective treatment of straw and fallen leaves in junior high sch ool
初中秸秆和落叶有效处理探究活动教案 前言：教学设计是根据课程标准的要求和教学对象的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划。一般包括教学目标、教学重难点、教学方法、 教学步骤与时间分配等环节。本教案根据教学设计标准的要求和教学对象的特点， 将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划。便于学习和使用，本 文档下载后内容可按需编辑修改及打印。 一、活动目标 1、认知目标： （1）通过实地观察、调查访问、问卷调查等了解当地秸 秆和落叶处理过程中存在的问题，分析焚烧秸秆和落叶的危害。 （2）通过活动初步学会调查、探究的方法和收集、整理 各种信息的方法。 2、情感目标： （1）通过活动，增强学生的环保意识，提高科学探索能力。 （2）通过活动培养学生的合作意识、团体精神，增强学 生社会责任感。 （3）通过展示、采访等形式培养学生的自主活动能力。
3、能力目标： （1）通过活动，培养学生自主、合作、探究的能力，增强学生的社会交往能力。 （2）培养学生调查、收集、整理资料的能力。 二、活动内容 1、组建小课题研究的四个活动小组：信息组，调查组，采访组，实验组。 2、明确各组职责。 信息组：上网或图书馆查寻焚烧落叶和秸秆危害的资料和再利用的方法。 调查组：问卷设计、发放和回收，走访一些能够有效处理秸秆或落叶的机构，了解处理秸秆和落叶的常用方法。 实验组：开展实验，探索更加有效的处理秸秆和落叶的方法或措施。 3、实地观察：学生到收割后的农田去看一看，走一走，了解农民处理稻草的办法，为活动掌握了第一手资料。
秸秆综合利用秸秆(稻草)综合利用: 20、稻壳水泥混凝土21、废旧聚乙烯和植物秸秆粉再生板材及其生产工艺22、高强轻质稻壳灰保温砖及其制法23、户用秸秆气化炉燃气灶24、化学秸秆固体燃料25、秸秆处理的方法及其设备26、秸秆高效全价生物饲料生产方法27、秸秆立体栽培草腐类食用菌高产新技术28、秸秆利用的方法与装置29、秸秆煤气发生炉30、秸秆气化燃烧炊事水暖炉31、秸秆人造板32、秸秆饲料氨化装置33、秸秆饲料稀酶速效转化剂及其制备方法34、秸秆饲料造粒机35、秸秆碎丝水泥中空隔墙条板及其制备方法36、节粮型秸秆生物饲料添加剂制造及其使用方法37、苛化煮解稻壳灰制备的高活性炭及其制备方法38、空心稻草板及其制法39、利用稻壳或木屑制造木炭的方法40、利用农作物秸秆栽培信用菌的方法41、秸秆压块燃料或秸秆压块饲草秸秆综合利用前景广阔近年来，农作物秸秆成为农村面源污染的新源头。每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。据有关统计，我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，成为“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”。在此情况下，完全由农民来处理，就出现了大量焚烧的现象。对此，大家议论纷纷，各抒己见。怎么办？其实，依笔者看，问题的关键在于提高农作物秸秆的综合开发利用及其利用率。从国外情况看，特别是在发达国家，通过科技进步与创新，为农作物秸秆的综合开发利用找到了多种用途，除传统的将秸秆粉碎还田作有机肥料外，还走出了秸秆饲料、秸秆汽化、秸秆发电、秸秆乙醇、秸秆建材等新路子，大大提高了秸秆的利用值和利用率，值得我们借鉴。如北美以耕种玉米、小麦为主，每年产生大量的秸秆。在加拿大的农业区，当玉米成熟时，人们就用玉米收割机一边收割一边把玉米秆切碎，切碎的玉米秆作为肥料返到田里。在美国，有24个农业州，每年能收集大约4500万吨秸秆，被用作饲料，或者用来盖房，将整捆的秸秆高强度挤压后填充新房的墙壁；此外，美国还积极推动再生能源事业，把秸秆作为新兴的替代燃料特别是生物燃料，从中提取乙醇进行开发利用，使秸秆综合回收利用有了新发展。当然，这些活动得到了政府补贴等政策的鼓励与支持。在欧洲，则开创了秸秆发电的新途径。丹麦是世界上首先用秸秆发电的国家，农民将秸秆卖给电厂发电，满足上万户居民的用电和供热需求，电厂降低了原料成本，居民获得了实惠的电价，而秸秆燃烧后的草木灰又无偿地还给农民作了肥料，从而形成了一个工业与农业相衔接的循环经济圈。在日本，人们主要是把秸秆翻入土层中还田用作肥料，也把秸秆用作粗饲料喂养家畜；此外，对部分难以处理的秸秆，则通过专门组织、采取统一地点和时间进行就地焚烧。现在，日本也在积极挖掘秸秆的燃料转化潜力，已研制出从秸秆所含纤维素中提取酒精燃料的技术，向着秸秆的科学化、实用化迈出了新步伐。从国内看，目前情况仍然不能令人乐观。秸秆还田要影响作物生长，秸秆焚烧污染大气环境，综合开发利用又面临着技术不成熟、投资比较大、效果比较差的窘境。现在是农民急于焚烧，而政府急于封堵，二者就打起了游击战。实际上，秸秆综合开发的前景非常好。有学者算过一笔账：如果我们能将秸秆在农村就地变为国家急需的工业原料，实现产业化，吸纳农村劳动力，将给农民带来可观的收入（0.5吨秸秆/亩，增收150元/亩）。可以设想：如果能转化我国每年7亿多吨秸秆的50%，将是一个巨大的新兴产业；如果能创建以秸秆为原料的新型生态工业，实行种植业、养殖业、农副产品加工业、秸秆生态工业四业相结合的高级阶段生态农业的生产模式，则农用生物柴油燃料、寡糖植保素生物农药、秸秆有机肥、秸秆生物饲料等都是秸秆转化的产物，有望形成比传统“石油农业”劳动生产率更高、可持续发展的新型农业，这种前景十分诱人。在实践中，我国也有不少地方积极探索，创造性地采用了许多有益的经验和办法。如利用秸秆造纸；或者利用秸秆生产无甲醛系列秸板，广泛用作高档家具、高档包装、高档建筑材料以及高档音箱等基材，既能增加农民收入，还能出口增加外汇收入，使秸秆资源转化为经济优势；鼓励农民扩大养殖规模，使秸秆成为
农 业 机 械 学 报 收稿日期：2014-10-16 修回日期：2014-10-31 ※基金项目：农业部农村能源科技专项资助项目（2013-30）和国家水电水利规划设计总院科研专项资助项目（ KY-J2013-122） 作者简介：邓媛方，讲师， 主要从事生物质能源研究，E-mail: dengyf@https://www.doczj.com/doc/fb3440187.html, 通讯作者：邱 凌，教授，博士生导师,主要从事生物能源与循环农业研究，E-mail: ql2871@https://www.doczj.com/doc/fb3440187.html, 酶预处理对秸秆类原料厌氧发酵特性的影响 邓媛方1 邱凌2 黄辉1 戴本林1,3 王一线4 徐继明1,3 （1.淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室, 淮安 223300; 2.西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌 712100 3.淮阴师范学院江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,淮安 223300 4.淮安市农委, 淮安 223001） 摘 要：为探索经木霉培养液预处理的秸秆厌氧消化产气特性，利用实验室自制小型厌氧发酵装置，中温(30±1)℃条件下，分别对经预处理的稻秸、麦秆和稻麦秆混合物进行批式厌氧发酵试验。结果表明：料液质量分数10%、接种物质量分数20%条件下经木霉培养液预处理过的秸秆产气量有明显提升，稻秸、麦秆、稻麦秆混合物总产气量分别达到14555、15103、17130ml ；甲烷含量显著增长，平均甲烷体积分数分别为48.2%，45.4%和47.8%，较对照组提高205.1%、213.1%、214.5%。最高甲烷体积分数分别达60.5%、66.1%和66.8%；原料利用率较大提高，化学需氧量COD 日均降解量分别为522.23、542.50、668.72g·COD/d ，TS 产气率分别达172.84、183.12、205.54ml/gTS ；其中经预处理后的稻麦秆混合物在产气量增加的前提下，大大缩短厌氧发酵时间（DT 90：17d ）。发酵过程pH 值、VFA 变化情况均在正常范围。 关键词：酶法预处理 秸秆 沼气 厌氧发酵 中图分类号： X712 文献标识码：A 文章编号： 引 言 秸秆作为重要的可再生资源，主要由木质素、纤维素及半纤维素构成。木质素属高分子芳香类聚合物，难以水解，而纤维素被木质素和半纤维素以共价键形式包裹其中，导致其难以降解[1-2]。因此将秸秆类原料直接用于厌氧发酵，水解酸化阶段往往是其限速步骤，延长发酵周期，难以应用推广。为提高秸秆类原料的甲烷转化率，需对其进行必要的预处理，目的在于破坏木质素结构。Zhu 等[3]采用化学预处理手段对玉米、谷壳原料进行氢氧化钠溶液浸泡，有效提高挥发性固体VS 产气率。孙辰等[4] 采用NaOH 对芦笋秸秆进行碱性化学预处理，大大提高发酵周期，甲烷体积分数最高达70%。闫志英等采用复合菌剂对玉米秸秆进行干式厌氧发酵，其沼气产量及甲烷含量明显高于未加菌剂预处理过的秸秆[5]。刘荣厚等采用氨-生物联合预处理法探讨菌种添加量对小麦秸秆厌氧发酵产气性能的影响，大大缩短厌氧发酵周期同时提高产气量[6]。本文采用生物预处理手段，选择产纤维素酶能力最强的微生物里氏木霉（Trichoderma reesei ）为秸秆预处理菌株，其安全无毒，不会对人和环境产生影响[7] ，用其产生的富含纤维素酶培养物分别预处理稻秸、麦秆及稻麦混合原料，探索预处理后秸秆产气规律和特性，以期为秸秆沼气工程研究提供理论和 实践参考。 1 材料与方法 1.1 材料与处理 1.1.1预处理酶液培养 配置0.5%的玉米浆3ml 装入试管，121℃灭菌20min ，接入里氏木霉孢子（Trichoderma reesei ）200μl ，在30℃恒温条件下摇床培养（200rpm ，24h ）。将试管种子接入浓度为0.5%的100ml 玉米浆摇瓶培养液中，30℃恒温条件下摇床培养（200rpm ，24h ），进行酶液种子扩大培养。 稻秸、麦秆取自淮阴区郊区农田，自然风干，粉碎机粉碎，过筛（8目）。分别称取质量分数3%的稻秸（A ）、麦秆（B ）及稻麦混合物（质量比1：1，C ）的原料于500ml 锥形瓶中，配置成100ml 培养液，每瓶添加必须营养元素（质量分数计）：玉米浆0.2%、硫酸铵0.3%、磷酸二氢钾0.2%、氯化钴20mg/L 、硫酸镁0.3g/L 、硫酸亚铁5ml/L 、硫 酸锰1.6mg/L 、硫酸锌1.4mg/L [8]， 121℃灭菌20min 。另添加质量分数为0.01%的葡萄糖和0.03%的尿素（115℃灭菌15min ），置于摇床进行纤维素酶扩大培养（30℃，200rpm ，120h ），取样测其纤维素滤纸酶活（FPA ），见表1。 网络出版时间：2015-03-24 09:31 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/fb3440187.html,/kcms/detail/11.1964.S.20150324.0931.007.html
农作物秸秆的处理和综合利用 (生物工程学院环保0901班徐凯) 摘要：我国是一个农业大国,农作物秸秆资源丰富,其发展的关键问题是秸秆开发利用的技术创新和推广。 肥料技术,包括:直接还田、过腹还田、堆沤还田和反应堆； 饲料技术,包括:微贮饲料、化学处理饲料,如青贮、黄贮、氨化、碱化、糖化等,还可用机械切(粉)碎制成散状饲料,利用专用设备挤压为秸秆块(砖)等成型饲料； 燃料技术,包括:生活燃气和工业燃气;工业原料技术,包括:造纸材料、植物纤维发泡材料、建筑装饰材料及其它工业用材料； 1.1 农作物秸秆的产量、水平及存在的问题 农作物秸秆是地球上第一大可再生资源，我国拥有量居世界首位。水稻、玉米、小麦等农作物秸秆是我国秸秆资源的主要类型，占秸秆资源总量的80%，其中玉米秸占80%、稻草秸占24..2，小麦占18.3%。 秸秆资源未合理利用对环境造成的污染我国农作物秸秆资源拥有量居世界首位，其中大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅约占2.6%。其中42％直接或过腹还田，30％作为农用燃料，8％作工业或其他用途，20％约1.2亿吨剩余未被利用的多被闲置浪费或就地焚烧。因以煤、液化石油气和电作燃料，畜力由机械代替所以在一些经济发达地区，秸秆就成了“废物”，特别是产粮区，出现了焚烧秸秆现象。目前，这一问题有了以下几个特点： 1. 区域上的不均衡性。焚烧秸秆主要集中在产粮区，特别是一年两季或三季耕作的产粮区，如山东、河北、河南、四川、安徽等省份。那里人多地少，没有闲置土地，必须尽快“处理”掉秸秆而不影响下一季耕作，只好就地焚烧掉。 2.时间上的不均衡性。焚烧秸秆发生在收获期与下一个播种期之间，时间短，处理量大，有的地方必须在几天之内把秸秆“处理”掉，满山遍野的秸秆只有付之一炬。 1.2 农作物秸秆的应用现状 据有关部门统计数据，中国在用作能源的农作物秸秆应用现状如表1。除了上述用途外，还有18.7％约1.13亿t剩余秸秆没有任何用途，成为真正的废弃物，秸秆焚烧现象东禁西起，屡禁难止。尤其秋收时，狼烟四起，能见度降低，空气质量恶化，并引发了严重后果：一是秸秆焚烧造成严重的大气污染，空气中悬浮颗粒增多，田间的动物、草丛中的昆虫，失去了赖以生存的食物和空间，生态平衡受到破坏。二是秸秆烟雾笼罩机场和高速公路，造成公路关闭、航班延误。三是因秸秆焚烧往往在四五级风天气，很容易引起“火烧连营”现象。另一方面是秸秆的随意堆弃，占用了土地，阻碍了交通，影响了环境卫生，成为火灾隐患且对社会生活和生产的许多方面产生负面作用。可见，秸秆废弃或焚烧浪费了宝贵的资源，其带来的各种危害令人始料不及，改革传统落后秸秆利用方式势在必行。
秸秆人造板困局待解 2013-12-10 00:00:00 中国经济导报 作为雾霾的主要成因之一，秸秆焚烧近期引起人们的广泛关注。许多地区都在积极探索秸秆的回收利用，力避焚烧带来的环境污染，同时提升经济效益。 相关数据显示，2010年全国秸秆理论资源量为8.4亿吨，可收集资源量约为7亿吨。秸秆品种以水稻、小麦、玉米等为主。秸秆原料化利用与肥料化、基料化、燃料化、饲料化利用一起，作为重点领域被写入《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》。 然而，中国经济导报记者在采访中发现，作为秸秆利用原料化重要路径的秸秆人造板行业，正在遭遇原料成本价格倒挂和产业化困局。要实现到2015年秸秆综合利用率超过80%、秸秆原料化利用率达到4%的目标，还有很长一段路要走。 收储困难，成本倒挂 “市场是好，可问题是秸秆收不上来。”万华生态板业股份有限公司销售部副部长龚永杰有些发愁——客户订单不断，但现在不敢接。 万华公司位于河南省信阳市的工厂门口，立着常年收购秸秆、木材的牌子，黄底儿红字，醒目而热烈，正如工厂管理者们的迫切心情。万华的主要产品是秸秆人造板，注册名称为“禾香板”，利用秸秆为原料，以聚氨酯生态粘合剂（MDI）为胶粘剂，主打“无甲醛释放”的“环保牌”，得到市场认可。 然而，作为原料的秸秆收储难，已经成为万华等秸秆利用企业的掣肘。 秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花等农作物在收获籽实后的剩余部分。秸秆人造板的原料来源通常为麦秆和稻草。 中国经济导报记者来到万华公司位于信阳市明港镇兰
店乡兰店村的收购点，省道侧面坡下一片几百平方米的空地上，整齐堆放着秸秆。 这个收购点的经营者徐宝玉，是秸秆收购行业的一位“经纪人”。他的经营方式是，附近的农民把散装稻草拉到收购点，以220元/吨卖给徐宝玉，他用机器打包成捆后，再以360元/吨的价格卖给万华。除了万华，徐宝玉还为信阳周边的造纸厂、秸秆发电厂和驻马店的养鸭场“供货”。 但徐宝玉说，这几年秸秆收购行情并不是很好，“农民不爱收，也没空收，就烧了。” 信阳市位于河南省南部，毗邻湖北省，粮食作物既有水稻，也有小麦，收割时间集中而短暂。 与收割时间短并存的，是农村劳动力的缺失，农民对收集散落在田间的麦草无暇顾及。在大规模的城镇化浪潮中，大量农民进城务工，留守农村的多是老弱妇幼人群。农忙时节，虽有农民工返乡务农，却难以弥补缺口。 “现在人工越来越贵，农民没动力收草。”徐宝玉给记者算了一笔账：一个成年劳动力一天约能收4亩田、出一吨草，收购价是220元/吨，但人工费就要100多元。此外，农民从田间至收购点的运输成本也在增加。 另一方面，现行农业生产方式并不利于秸秆收购。对多数秸秆利用企业来说，需要打好捆的草。但是收割机本身不带打捆装置，如果外置则会大大降低收割效率。 “我们也尝试过买打捆机，给农民在收割的时候装上，但太慢了，他们不爱用。”万华公司总经理于文杰说。 中国林产工业协会副会长钱小瑜表示，过去进口的联合收割机，能够将秸秆直接切碎，实现还田，但不能进行资源利用，而且还田必须深埋，并有年数限制。 质量要求高，也无形中提高了秸秆收购成本。秸秆价格随长度增加而上涨，“没有好原料，再好的厨师也做不出好菜。”万华公司旗下木工机械（信阳）有限公司负责人如此形容秸秆质量对产品的关键性作用。 距离万华信阳工厂办公楼不远，有一大片空地，还有开
纤维素酶活力的测定 一、目的 学习和掌握3,5-二硝基水杨酸（DNS）法测定纤维素酶活力的原理和方法，了解纤维素酶的作用特性。 二、原理 纤维素酶是一种多组分酶，包括C1 酶、CX 酶和β-葡萄糖苷酶三种主要组分。其中C1酶的作用是将天然纤维素水解成无定形纤维素，CX 酶的作用是将无定形纤维素继续水解成纤维寡糖，β-葡萄糖苷酶的作用是将纤维寡糖水解成葡萄糖。纤维素酶水解纤维素产生的纤维二糖、葡萄糖等还原糖能将碱性条件下的3,5-二硝基水杨酸（DNS）还原，生成棕红色的氨基化合物，在540nm 波长处有最大光吸收，在一定范围内还原糖的量与反应液的颜色强度呈比例关系，利用比色法测定其还原糖生成的量就可测定纤维素酶的活力。 三、实验材料、主要仪器和试剂 1．实验材料 （1）纤维素酶制剂 500mg （2）新华定量滤纸 50mg / 份× 4 （3）脱脂棉花 50mg / 份× 4 （4）羧甲基纤维素钠（CMC） 510mg （5）水杨酸苷 500mg 2．主要仪器 （1）722 型或其他型号的可见分光光度计 （2）恒温水浴2 台 （3）沸水浴锅 （4）电炉子 （5）剪刀 （6）万分之一分析天平 （7）恒温干燥箱 （8）冰箱 （9）试管架 （10）胶头滴管 （11）具塞刻度试管20mL×24 （12）移液管或加液器0.5 mL×3；2mL×7 （13）容量瓶100 mL×6；1000 mL×3 （14）量筒50 mL×2；100 mL×1；500 mL×1 （15）烧杯100 mL×6；500mL×3；1 000 mL×1 3．试剂（均为分析纯）
（1）浓度为1mg/mL 的葡萄糖标准液 将葡萄糖在恒温干燥箱中105℃下干燥至恒重，准确称取100mg 于100mL 小烧杯中，用少量蒸馏水溶解后，移入100mL 容量瓶中用蒸馏水定容至100mL，充分混匀。4℃冰箱中保存（可用12～15 天）。（2）3,5-二硝基水杨酸（DNS）溶液 准确称取DNS 6.3g 于500mL 大烧杯中，用少量蒸馏水溶解后，加入2mol/L NaOH 溶液262mL，再加到500mL 含有185g 酒石酸钾钠（C4H4O6KNa · 4H2O，MW=282.22）的热水溶液中，再加5g结晶酚（C6H5OH，MW=94.11）和5g无水亚硫酸钠（Na2SO3，MW=126.04），搅拌溶解，冷却后移入1 000mL 容量瓶中用蒸馏水定容至1 000mL，充分混匀。贮于棕色瓶中，室温放置一周后使用。 （3）0.05 mol/L pH4.5 的柠檬酸缓冲液A 液（0.1 mol/L 柠檬酸溶液）：准确称取C6H8O7 · H2O （MW=210.14）21.014g 于500mL大烧杯中，用少量蒸馏水溶解后，移入1 000mL 容量瓶中用蒸馏水定容至1 000mL，充分混匀。4℃冰箱中保存备用。
研究生课程作业（综述）题目：纤维素酶的结构与功能 食品学院食品工程专业 学号 学生姓名 课程食品酶学 指导教师 二〇一三年十二月
纤维素酶的结构与功能 摘要：人类的生命活动离不开酶，生物体的一切新陈代谢活动都离不开酶，并且工业酶产业正在迅速发展。本文简单阐述了酶的结构与功能，重点以纤维素酶为例子，阐述它的来源、结构、分类、催化机制以及在各行业的应用，并对纤维素酶的发展前景作了一定展望。 关键词：纤维素酶结构家族功能 The structure and function of cellulase Abstract:Human's life activities is dependent on the enzyme,and all the metabolic activity of organisms cannot leave the enzyme, and industrial enzyme industry is developing rapidly.This article simply expounds the structure and function of enzymes.The key to cellulose enzyme as an example,expounds its source,structure, classification,catalytic mechanism and application in various industries,and lastly expect the development prospect of cellulase. Keywords: cellulase structure family function 1
农作物秸秆固体成型预处理研究 随农作物秸秆固体成型技术在我国的推广应用,更多遗弃的农作物秸秆得到较好的能源化利用。但我国农作物秸秆来源广泛,渠道分散,造成物料中杂质含量较高,且多种物料混杂,另我国农作物常利用塑料地膜覆盖技术,造成农作物秸秆中混入较多残地膜。 这些因素影响固体成型加工稳定性,影响成型设备的寿命,也影响成型燃料 的理化特性和燃烧特性。本课题研究农作物秸秆固体成型的预处理阶段,研究杂质的来源与分类、去除机制及除杂设备,研究物料混配机理、混配方案。 研究混杂残地膜秸秆的燃烧特性,研究其固体成型为燃料后的燃烧排放特性。获得如下结论与成果：1)研究农作物秸秆固体成型物料杂质及除杂模式。 杂质分为金属、塑料织物、>5mm的砂石及<5mm的粉尘等。杂质来源主要有收获,运输等环节的杂质，总含量约为0.3%,因场地清理等管理问题带来 的杂质,试验中杂质含量达3%以上。 农作物秸秆物料中杂质,可以磁铁除去磁性金属杂质,以绞龙除去塑料织物 等软质杂质,>5mm的砂石杂质可用气体分选装置去除,<5mm的粉尘可用滚筒筛分去除。2)研究农作物秸秆物料粉尘杂质的滚筒筛分,确定筛分参数。 农作物秸秆物料筛分中,滚筒筛转速范围为20～32r/min、倾角范围为3-9°最佳,长径比可根据筛分率要求在文中所得拟合曲线进行选择。3)对农作物秸秆混配燃烧特性及动力学分析进行了研究。 加入花生壳的混配物料,在挥发分阶段的活化能有所降低,燃烧的剧烈程度 降低,其燃烧特性及动力学参数受花生壳的影响较大；加入小麦秸的混配物料燃烧稳定特性有变差趋向,其燃烧特性及动力学参数受小麦秸的影响较小。4)农作
纤维素酶的分离及纯化方案 纤维毒酶已广泛应用于食品、医药、饲料和纺织等领域。 纤维素酶来源广泛、组分复杂,各组分的分子量和等电点相差很小,分离纯化工作比较困难；而纤维素酶的分纯工作非常重要,只有得到纯酶,才能了解其组成、性质及相互关系,并可根据纤维素酶的不同理化性质纤维材料的作用特点,开展纤维素降解机制的研究,为纤维素酶分子结构研究、酶基因克隆、新酶分子的构建和ＤＮＡ体外定点诱变等提供依据。 1 材料 1.1 粗酶液：取菌种发酵液于4℃,8000rpm,离心15分钟,收集上清液即为粗酶液。 1.2 纤维素酶分离纯化材料与介质透析超滤材料:10,000ＮＭＷＬ透析袋;分离纯化介质:SephadexG-100；SephadexG-75；SephadexG-50 1.3 主要仪器:柱层析系统；ＤＹＹ-2稳压稳流电泳仪；ＤＹＹ-ｍ24Ｄ型电泳槽；层析柱50ｃｍ× 2.6cm；紫外检测仪；记录仪;分步收集器;高速冷冻离心机;全温震荡培养箱。 2 方法 2.1 纤维素酶活力测定方法:3,5-二硝基水杨酸（DNS）法测定纤维素酶 活力 纤维素酶水解纤维素产生的纤维二糖、葡萄糖等还原糖能将碱性条件下的3,5-二硝基水杨酸（DNS）还原，生成棕红色的氨基化合物，在540nm波长处有最大光吸收，在一定范围内还原糖的量与反应液的颜色强度呈比例关系，利用比色法测定其还原糖生成的量就可测定纤维素酶的活力。 2.2 蛋白质含量测定：采用Bradford法测定蛋白质含量,以牛血清白蛋白(ＢＳＡ)做标准曲线。 采用考马斯亮蓝G250(Coomassilebrilliant blue，G250，简称CBB—G250)作为染色物质。依其存在形式不同可表现为红色和蓝色，当CBB—G250单独存在时为红色；当其与蛋白质结合后，其颜色变为蓝色。蓝色的深浅与溶液中的蛋
初中一至三年级秸秆和落叶的有效处理教案学校通过开展秸秆和落叶的有效处理实验，培养同学们科学探索能力和社会责任感，相关教案如何设计，下面是我为大家整理的：初中一至三年级秸秆和落叶的有效处理教案，欢迎大家参阅，更多资讯尽在教案栏目! 初中一至三年级秸秆和落叶的有效处理教案 一、活动目标： 首先培养学生关注自己生存环境的意识，增强社会的责任感，增强孩子的环保意识，对破坏和保护环境的人爱憎分明。 其次培养学生调查、收集、整理资料的能力。 最后培养学生的合作意识、团体精神，享受与人合作、交往的快乐。 二、活动内容 第一步： 老师让他们根据兴趣，组建小课题研究的四个活动小组：分别为信息组，调查组，采访组。 老师让同学们都明确下各组有哪些职责。 信息组的同学们通过上网或图书馆查寻稻草焚烧危害的资料和稻草再利用的方法。 调查组的同学们负责问卷设计、发放和回收。 采访组的同学们对农民、居委会、街道科技人员的当面采访和环保局的电话采访。 第二步： 带领同学们去郊区实地观察看看收割后的农田，了解农民是如何处理稻草，为活动掌握了第一手资料。 第三步：
(1)试验设计方案、收集资料、试验前研究、设备准备(数码相机、电脑制作、录象等)。器材用具：托盘天平，培养皿，试管摇瓶，镊子，三角烧瓶，烧杯 ，恒温箱。 (2)材料: 落叶若干 研究过程与方法 (1)收集4斤落叶，把树叶分成两组，一组粗的(把树叶加工成1至2 平方厘米)，一组细的(把树叶加工成粉末状) (2)分别让它们吸足水分，加入菌种(每千克泡水后的树叶加入11克 菌种左右)，同时适当加入少量麦麸、鱼粉(每千克树叶分别加入7克麦麸，和3克鱼粉)作为营养源，加入石灰粉调节酸碱度，装入塑料袋中， 套上无菌培养容器封口膜以保持通气。 (3)放30℃左右的恒温箱中，进行观察并记录 最后一步： 课题组成员说说实地观察的收获，认识到此次活动开展的现实意义。活动成果的展示方式要丰富：心得体会、倡议书、发放宣传单等，最后把信息进行统计汇总。 活动小结： 同学们通过实践活动，调查当地农民如何处理秸秆，进行落叶处理实验，了解处理秸秆和落叶的常用方法，对于焚烧秸秆和落叶的危害都有一个心得体会，提高活动能力，增强科学探索能力和社会责任感。 本文内容为原创，禁止任何网站媒体转载，违者我站将追究法律责任!
秸秆人造板项目立项申请报告 一、项目名称及建设性质 （一）项目名称 秸秆人造板项目 （二）项目建设性质 该项目属于新建项目，依托某科技园良好的产业基础和创新氛围，充分发挥区位优势，全力打造以秸秆人造板为核心的综合性产业基地，年产值可达28000.00万元。 二、项目建设单位 xxx（集团）有限公司 三、规划咨询机构 泓域咨询研究中心 四、项目提出的理由 坚持供给侧和需求侧并重，以供给侧结构性改革为突破口，加快解决 现阶段我市发展面临的区域结构、产业结构、要素投入结构、排放结构、 经济增长动力结构和收入分配结构上存在的结构性缺陷，从供给端入手， 提高创新、劳动力、土地、资本的全要素生产率，扩大有效供给，推进发 展方式的转变，促进经济社会健康可持续发展。
五、项目选址及用地综述 （一）项目选址方案 项目选址位于某科技园,地理位置优越，交通便利，规划电力、给 排水、通讯等公用设施条件完备，建设条件良好。 兰州，简称兰或皋，古称金城，是甘肃省省会，国务院批复确定的中 国西部地区重要的中心城市之一、西北地区重要的工业基地和综合交通枢纽、丝绸之路经济带的重要节点城市。兰州地处中国西北地区、甘肃省中部，位于中国大陆陆域版图的几何中心，是中国大西北铁路、公路、航空 的综合交通枢纽，中国人民解放军西部战区陆军机关驻地，也是新亚欧大 陆桥中国段五大中心城市之一，西部重要的区域商贸中心和现代物流基地，享有丝路重镇、黄河明珠、西部夏宫、水车之都、瓜果名城等美誉。兰州 是古丝绸之路上的重镇，早在5000年前人类就在这里繁衍生息；西汉设立 县治，取金城汤池之意而称金城；隋初改置兰州总管府，始称兰州；自汉 至唐、宋时期，随着丝绸之路的开通，出现了丝绸西去、天马东来的盛况，兰州逐渐成为丝绸之路重要的交通要道和商埠重镇，联系西域少数民族的 重要都会和纽带，是黄河文化、丝路文化、中原文化与西域文化的重要交 汇地。2012年8月28日，国务院批复设立西北地区第一个、中国第五个国家级新区——兰州新区。文件中明确提出，要把建设兰州新区作为深入实