纤维素酶离子液体兼容系统水解木质纤维素生物质

纤维素水解酶的结构与功能研究及其生物工业应用纤维素是一种高聚糖，是植物细胞壁中最主要的成分之一，也是生物可再生质资源的主要来源。

然而，由于纤维素分子结构复杂、难以降解，导致其利用率始终比较低。

为了提高纤维素的利用率，科学家们研究了一种叫做纤维素水解酶的酶类。

本文将从纤维素水解酶的结构与功能以及生物工业应用方面进行介绍。

一、纤维素水解酶的结构与功能纤维素水解酶是一类催化纤维素酶解反应的酶，包括纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、内切酶等。

其中以纤维素酶的应用最广泛。

纤维素酶是一种高效能的混合酶，可将纤维素降解成可被利用的低聚糖。

纤维素酶的分子结构非常复杂，包含多个亚基，每个亚基都有不同的酶活性。

纤维素酶的结构分为两种：端部结构和中央结构。

端部结构是指蛋白质分子的两端，它们与纤维素分子的非还原端和还原端结合，起到断裂纤维素链的作用。

中央结构则是指蛋白质分子中间的催化区域，它是指针对纤维素分子的切割部位。

纤维素水解酶在催化纤维素分解反应的时候，需要依靠其复杂的分子结构来完成对纤维素链的断裂和降解。

二、纤维素水解酶的生物工业应用近年来，纤维素水解酶已经被广泛应用于生物工业。

纤维素水解酶的应用可以分为两类：一类是直接将纤维素水解酶加入到纤维素材料当中进行降解；另一类则是通过基因重组技术将纤维素水解酶转化为相关菌株的表达产物，从而实现高效生产。

1、直接应用纤维素水解酶纤维素水解酶可以加速纤维素物质的降解，进而使之成为用于生产化肥、酒精、生物乙醇等化工原料的生物质资源。

同时，纤维素水解酶也可以应用于制备不同颗粒度和不同形态的木质纤维素。

这种利用纤维素水解酶的方法，被称为生物质转化技术，它可以替代化学处理方式，减少了对环境的污染，也节约了能源。

2、基因重组技术的应用利用基因重组技术可以将纤维素水解酶的基因转移到其他生物体上，产生更高效的酶类活性。

利用基因重组技术制造的纤维素水解酶就是一种大规模生产的生物质转化技术。

纤维素水解酶的基因可以转移到细菌、酵母等微生物体中进行表达和生产，可以大幅增加产量，同时还能使得产酶菌株与使用菌株分离开来，从而避免污染。

纤维素降解酶在生物质分解中的应用纤维素降解酶是一种具有重要生物技术应用的酶类，可以分解植物细胞壁中的主要成分——纤维素。

纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，是生物质的一个重要组成部分。

利用纤维素降解酶对生物质进行分解，可以将其转化为可再生的能源和化学原料，对于环保和节能具有重要意义。

一、纤维素降解酶的作用原理纤维素是一种由β-葡聚糖单元组成的线性多糖，由许多纤维素微丝紧密排列而成，主要存在于植物细胞壁的中胶层和次生壁中。

纤维素降解酶是一类具有催化纤维素降解作用的酶类，可以将纤维素分解为低聚糖和单糖，从而使纤维素成为可利用的碳源。

纤维素降解酶主要由一类称为纤维素酶的酶类组成，包括纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维二糖酶等。

这些酶类在联合作用下，可以将纤维素依次水解为葡萄糖、葡聚糖、木聚糖等单糖，从而实现纤维素的高效降解。

二、纤维素降解酶在生物质利用中的应用随着气候变化和能源消耗压力的加大，生物质能成为未来的主要能源来源之一。

而纤维素降解酶在生物质的利用中发挥着重要作用。

1. 生物质转化为能源和化学原料纤维素降解酶在生物质的转化中可以起到重要的作用，通过对生物质进行降解，得到的低聚糖和单糖可以转化为生物柴油、醇类、单糖酸等能源和化学原料。

这些产物具有广泛的应用前景，可用于生产生物塑料、生物涂料、纺织品、食品、药品等领域。

2. 生物质的液化和气化纤维素降解酶也可以在生物质的液化和气化过程中发挥作用。

液化是通过高温、高压和催化剂等作用，将生物质转化为可流动的液体燃料。

而气化则是将生物质在缺氧条件下加热，得到可燃气体。

纤维素降解酶可以在这些过程中起到分解生物质的作用，提高转化效率和产物质量。

3. 生物质的生物降解纤维素降解酶在生物质的自然降解中也发挥着重要作用，可以加速生物质在自然环境中的降解。

这种加速降解的方式不需要化学试剂，环保性好，可以降低生物质对环境的影响。

三、纤维素降解酶的发展前景随着生物质能的规模化利用，纤维素降解酶的应用前景十分广阔。

(10)申请公布号 CN 102174594 A(43)申请公布日 2011.09.07C N 102174594 A*CN102174594A*(21)申请号 201110063789.1(22)申请日 2011.03.16C12P 7/10(2006.01)(71)申请人中国科学院广州能源研究所地址510640 广东省广州市天河区五山能源路2号(72)发明人庄新姝 袁振宏 王闻 马隆龙亓伟 谭雪松 王琼 许敬亮徐惠娟(74)专利代理机构广州科粤专利商标代理有限公司 44001代理人莫瑶江(54)发明名称一种木质纤维素类生物质高效酶水解的方法(57)摘要本发明公开一种木质纤维素类生物质高效酶水解的方法。

它以木质纤维素类生物质经高温液态水预处理后获得的木质纤维素原料为底物，一定浓度分散于乙酸-乙酸钠缓冲液，再加入非离子表面活性剂和纤维素酶，搅拌物料水解一段时间后，再分二次加入一定量的物料，同时加入非离子表面活性剂和纤维素酶继续水解，获得糖类化合物和木质纤维素残渣。

本发明将高温液态水预处理和分批加料、添加非离子表面活性剂搅拌酶水解工艺耦合，水解效率高，极大地提高了酶水解的木质纤维素原料浓度，浓度达30％。

在高浓度的木质纤维素原料的情况下，产糖浓度、水解效率高，在提高酶解原料浓度的同时产出高浓度糖，提高了酶解效率，实现了木质纤维素类生物质的高效酶水解。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页1.一种木质纤维素类生物质高效酶水解的方法，其特征在于，包括以下步骤：在pH4.5～4.8，温度为45～55℃的条件下，起初以质量体积分数为10％～15％g/ mL的比率，将木质纤维素类生物质经高温液态水预处理后获得的木质纤维素原料，添加至0.05～0.1M乙酸-乙酸钠的缓冲溶液中，按10～20FPU/g纤维素的量加入纤维素酶，按0.075～0.2mL/g木质纤维素原料的比率加入非离子表面活性剂，水解12～24小时后，再按起始加入量的一半加入木质纤维素原料，同时按10～20FPU/g纤维素的量加入纤维素酶，按0.075～0.2mL/g木质纤维素原料的比率加入非离子表面活性剂，水解36～48小时后，再加入木质纤维素原料，使三次加入的木质纤维素原料的总计质量体积分数为20％～30％g/ml，同时按10～20FPU/g纤维素的量加入纤维素酶，按0.075～0.2mL/g木质纤维素原料的比率加入非离子表面活性剂，继续水解到108～120小时，整个水解过程以搅拌的方式混匀物料。

木质纤维素的酶水解Biological conversion of cellulosic biomass to fuels and chemicals offers the high yields to products vital to economic success and the potential for very low costs. Enzymatic hydrolysis that converts lignocellulosic biomass to fermentable sugars may be the most complex step in this process due to substrate-related and enzyme-related effects and their interactions. Although enzymatic hydrolysis offers the potential for higher yields, higher selectivity, lower energy costs and milder operating conditions than chemical processes, the mechanism of enzymatic hydrolysis and the relationship between the substrate structure and function of various glycosyl hydrolase components is not well understood. Consequently, limited success has been realized in maximizing sugar yields at very low cost. This review highlights literature on the impact of key substrate and enzyme features that influence performance, to better understand fundamental strategies to advance enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass for biological conversion to fuels and chemicals. Topics are summarized from a practical point of view including characteristics of cellulose (e.g., crystallinity, degree of polymerization and accessible surface area) and soluble and insoluble biomass components (e.g., oligomeric xylan and lignin) released in pretreatment, and their effects on the effectiveness of enzymatic hydrolysis. We further discuss the diversity, stability and activity of individual enzymes and their synergistic effects in deconstructing complex lignocellulosic biomass. Advanced technologies to discover and characterize novel enzymes and to improve enzyme characteristics by mutagenesis, post-translational modification and over-expression of selected enzymes and modifications in lignocellulosic biomass are also discussed.基于酶水解技术基础上的纤维素乙醇生产技术是20世纪80年代生物质技术的主要研究领域，自从20世纪70年代“能源危机”之后，美国能源部一直积极支持规模以上乙醇生产，并建立独立部门用于管理和支持这项工作。

木质素在离子液体中溶解及改性的研究进展李文婷【摘要】木质素是自然界中含量仅次于纤维素、唯一含有苯环结构的可再生生物质资源，对其进行有效的开发利用具有较高的经济价值和社会价值。

离子液体作为一种新型绿色溶剂，在木质纤维素溶解方面展现了良好性能，本文粗略地概述了木质素的基本结构和性质，对木质素在离子液体中的溶解及改性等方面的研究进行了总结和综述，并在离子液体在木质素溶解降解方面应用研究的发展前景进行了分析讨论。

%As the material only secondly abundant to cellulose in the nature, lignin is the only renewable biomass resources containing benzene ring structure. It has not only high economic value but also the social value to carry on the effective exploitation. Ionic liquids, as a new type of green solvents, show a good performance in the dissolution of lignocellulose. The basic structure and properties of lignin were shortly outlined, the performance of structure change of lignin after dissolved in ionic liquids were reviewed, and the development research prospects of application of ionic liquids in the dissolution and depolymerization lignin were discussed.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P50-52,97)【关键词】木质素;生物质;离子液体;溶解;改性【作者】李文婷【作者单位】安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TQ03-39木质素作为地球上第二大可再生生物质资源，广泛存在于植物体中，与纤维素、半纤维素一起构成了植物体的基本骨架。

有机溶剂预处理木质纤维素的原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510619914.0(22)申请日 2015.09.25C12P 19/14(2006.01)(71)申请人广东工业大学地址510006 广东省广州市番禺区广州大学城外环西路100号(72)发明人张耿崚 陈细妹 李韵莹 韩业鉅王小琴 宁寻安(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人林瑞云 林丽明(54)发明名称一种提高木质纤维素生物质酶解效率的方法(57)摘要本发明公开了一种提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，是采用表面活性剂耦合离子液体对木质纤维素生物质进行预处理，具体地包括如下步骤：S1.木质纤维素生物质原料干燥、粉碎、研磨得粉末；S2.将处理木质纤维素生物质所用的离子液体在100～150℃下加热20～60min，并不断搅拌；S3.称取S1的粉末，加入S2处理后的离子液体和表面活性剂，在70～130℃条件下搅拌0.5～4h ；S4.加入去离子水，以7000r/min高速离心15min 后分离出上层清液，储存；取下层沉淀物，用去离子水反复清洗，去除离子液体，在60℃干燥18～30h，用于酶解。

本发明的预处理技术能够显著提高木质纤维材料的酶解效率。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 105177083 A 2015.12.23C N 105177083A1.一种提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，是采用表面活性剂耦合离子液体对木质纤维素生物质进行预处理后，再进行酶解。

2.根据权利要求1所述提高木质纤维素生物质酶解效率的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.木质纤维素生物质原料干燥、粉碎、研磨得到粉末；S2.将处理木质纤维素生物质所用的离子液体在100～150 ℃下加热20～60min，并不断搅拌；S3.称取步骤S1的粉末，加入步骤S2处理后的离子液体和表面活性剂，在70～130 ℃条件下搅拌 0.5～4 h；其中，粉末与离子液体的重量比为1：10，表面活性剂的重量为粉末的0.1～2%；S4.加入去离子水，以7000 r/min 高速离心15 min 后分离出上层清液，储存；取下层沉淀物，用去离子水反复清洗，去除离子液体，在60 ℃干燥18～30h，用于酶解。