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纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿纤维素工艺的优化刘俊红;郑学辉;于婷婷;谢康;安丹丹;尹萌萌【摘要】为探索纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿纤维素的最佳条件,以利于研究后续的乙醇发酵生产工艺,研究了不同因素对纤维素酶和木聚糖酶降解艾蒿粉的影响.结果表明:双酶降解艾蒿纤维素的最佳工艺条件为温度40℃、时间40h、pH 4.60、磷酸盐缓冲液4mL和双酶配比1:1.%The influences of Ph, time, temperature, phosphate buffer dosage, metal ion concentration and the ratio of cellulose to xylanase on degradation of cellulose from A. Argyi were studied to explore the optimum degradation conditions and to be beneficial to further study of productive technology of alcoholic fermentation. The results showed that the best conditions were as follows: temperature 40°C , time 40 h, Ph 4. 60, PBS dosage 4 Ml, cellulose-xylanase ratio 6: 6 (namely 1: 1).【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2012(040)005【总页数】4页(P169-172)【关键词】纤维素酶;木聚糖酶;艾蒿;纤维素;工艺优化【作者】刘俊红;郑学辉;于婷婷;谢康;安丹丹;尹萌萌【作者单位】河南城建学院生物工程系,河南平顶山467044;河南城建学院生物工程系,河南平顶山467044;河南城建学院生物工程系,河南平顶山467044;河南城建学院生物工程系,河南平顶山467044;河南城建学院生物工程系,河南平顶山467044;河南城建学院生物工程系,河南平顶山467044【正文语种】中文【中图分类】S540世界能源机构正经历由化石能源为主向以可再生能源为主的变革[1]。
大连工业大学科技成果——化学浆改性制备高反应
活性粘胶纤维用溶解浆
成果简介
本项目以化学木浆为原料，经过精制及酶解改性处理生产粘胶纤维用溶解浆。
研究表明，市售商品化学木浆经过精制脱除半纤维、木质素及酶解改性处理后，α纤维素含量达到90%，反应性能提高到70%以上，达到溶解木浆的要求。
主要技术特点
以市售化学木浆为原料，通过精制去除半纤维素及残余木质素，投资成本低、过程简单，解决了从木片出发生产溶解浆的投资大，环境污染问题。
应用范围
项目中把木聚糖酶和纤维素内切酶应用到去除半纤维和改善纤维反应性能，绿色环保，在相对温和的条件下达到粘胶纤维用溶解浆
的性能指标。
市场需求及经济效益分析
化学木浆改性制粘胶纤维用溶解浆，不仅能够缓解日益紧张的化学纤维行业需求，还能解决直接从木材生产溶解浆的投资高、污染严重的问题，能够给化学纤维厂或溶解浆厂带来直接的经济效益。
以化学木浆为原料改性制粘胶纤维用溶解浆，能够有效解决粘胶纤维原料不足的现状，不但具有良好的经济效益，而且具有良好的社会效益。
合作方式技术转让、合作开发。
纤维素酶和聚木糖酶处理改善溶解浆性能的研究作者：田超石瑜翟丙彦乔军应广东来源：《中国造纸》2018年第05期摘要：研究了不同用量的纤维素酶和聚木糖酶处理对阔叶木溶解浆的Fock反应性能、甲种纤维素（甲纤）含量和聚合度的影响；并探讨了不同纤维素酶用量、处理时间和浆浓对针叶木浆改性溶解浆（简称纸改浆）的Fock反应性能、甲纤含量和聚合度的影响。
结果表明，当纤维素酶用量为2 HCU/g时，可以将阔叶木溶解浆的Fock反应性能从40.57%提高至48.20%，同时不会对浆料甲纤含量和聚合度造成明显影响；当聚木糖酶用量为200 XU/g时，可以将阔叶木溶解浆的甲纤含量从93.08%提升至95.14%。
当纤维素酶用量为50 HCU/g时，可以将纸改浆的Fock反应性能从13.50%提高到49.75%；增加纤维素酶用量以及延长酶处理的时间均可有效地提升纸改浆的Fock反应性能，而改变浆浓不会对纤维素酶处理效果产生较大影响。
关键词：溶解浆；纤维素酶；聚木糖酶；Fock反应性能；甲纤含量中图分类号：TS749+.1；Q55文献标识码：ADOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.05.001Abstract：In this study， the effect of cellulase and xylanase treatment of hardwood dissolving pulp on its α-cellulose content、 degree of polymerization（DP） and reaction property were studied. In addition， the influence of the treatment of dissolving pulp from modified softwood pulp by cellulase using various cellulase dosages， treatment time and pulp consistency on its reactivity，α-cellulose content and DP were investigated. The results showed that cellulase treatment could improve the reactivity of hardwood dissolving pulp from 40.57% to 48.20% at the dosage of 2 HCU/g and it did not significantly affect the α-cellulose content and polymerization degree of the pulp. The α-cellulose content of hardwood dissolving pulp could be improved from 93.08% to 95.14% with xylanase treatment at the dosage of 200 XU/g. The reactivity of dissolving pulp from modified softwood pulp was improved from 13.50% to 49.75% with cellulase treatment at dosage of 50 HCU/g. It was found that increasing the cellulase dosage and extending the treatment time could improve the reactivity effectively. However， there was no obvious difference with varying the pulp consistency during cellulase treatment.Key words：dissolving pulp； cellulase； xylanase； Fock reactivity；α-cellulose content溶解漿是一种纯度较高的纤维素浆粕，广泛应用于纺织、医药、日化、食品等领域，是生产黏胶纤维、醋酸纤维、羧甲基纤维素的主要原料[1]。
生物工程学报 Chin J Biotech 2010, July 25; 26(7): 864–869 Chinese Journal of Biotechnology ISSN 1000-3061 cjb@ ©2010 CJB , All rights reserved.Received : May 20, 2010; Accepted : June 23, 2010Supported by : National High Technology Research and Development Program of China (863 Program) (Nos. 2006AA020201, 2007AA05Z455), Independent Innovation Foundation of Shandong University (No. 2009DX002).Corresponding author : Yinbo Qu. Tel: +86-531-88365954; Fax: +86-531-88565234; E-mail: quyinbo@ 国家高技术研究发展计划 (863 计划) (Nos. 2006AA020201, 2007AA05Z455)，山东大学自主创新基金 (No. 2009DX002) 资助。
纤维素酶与木质纤维素生物降解转化的研究进展方诩1,2，秦玉琪1,2，李雪芝1,2，王禄山1，汪天虹1，朱明田1,2，曲音波1,21 山东大学 微生物技术国家重点实验室，济南 2501002 山东大学 国家糖工程技术研究中心，济南 250100摘 要: 利用纤维素酶将预处理后的秸秆降解成可发酵性单糖，然后发酵生产所需的液体燃料及化工产品的技术，对于我国解决能源、环境、人口就业等难题有着巨大的积极影响。
在木质纤维素生物降解转化工艺中，减少纤维素酶用量及提高酶解效率是降低木质纤维素降解成本的关键。
采用冷碱抽提工艺改善溶解浆纤维素纯度的研究田超;郑林强;苗庆显;倪永浩【摘要】纤维素纯度是溶解浆质量的首要要求.本研究采用冷碱抽提工艺,对溶解浆进行纯化处理,探讨了冷碱抽提主要工艺条件对抽提效果的影响;并与聚木糖酶处理工艺进行对比.结果表明,碱浓是影响抽提效果的最主要因素,在碱浓22％、浆浓20％、温度35℃、时间1h抽提条件下,某预水解硫酸盐阔叶木溶解浆的α-纤维素含量由94.84％提高至98.51％;冷碱抽提对聚木糖类半纤维素具有很高的选择性,聚葡萄糖甘露糖类半纤维素需要冷碱抽提碱浓达到10％以上开始溶出;冷碱抽提在提高溶解浆纤维素纯度方面的作用明显优于聚木糖酶处理.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2015(034)004【总页数】6页(P1-6)【关键词】溶解浆;α-纤维素;冷碱抽提;半纤维素;聚木糖酶【作者】田超;郑林强;苗庆显;倪永浩【作者单位】中国制浆造纸研究院,北京,100102;制浆造纸国家工程实验室,北京,100102;天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457;新布伦瑞克大学Limerick制浆造纸中心,加拿大弗雷,E3B5A3;新布伦瑞克大学Limerick制浆造纸中心,加拿大弗雷,E3B5A3;福建农林大学,福建福州,350002;天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室,天津,300457;新布伦瑞克大学Limerick制浆造纸中心,加拿大弗雷,E3B5A3【正文语种】中文【中图分类】TS74溶解浆是目前除棉花外获取高纯度纤维素的主要原料。
以溶解浆为原料生产的粘胶纤维、玻璃纸、醋酸纤维、硝化纤维、羧甲基纤维素、微晶纤维素等纤维素衍生物/功能材料,已经被广泛应用于纺织、食品、日化、造纸、制药等行业领域[1-2],是诸多石油基工业原料的绿色替代品。
溶解浆的突出特点是纤维素纯度高(90%～99%), 只含有少量的半纤维素(2%～4%)以及微量的木素、抽出物和矿物质[3],同时其制浆得率也较低,一般只有30%～35%(相对于纤维原料)[1, 4-5]。
56生物技术世界 BIOTECHWORLD1 酶解法改性制备豆渣水溶性膳食纤维的意义膳食纤维(dietary fiber,DF)按溶解能力可分为水溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)和水不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)。
SDF和IDF二者在人体中的生理功能和保健作用不同,DF的生理功能与SDF和IDF的比例有很大关系,有资料认为,高品质膳食纤维的可溶性成分含量应达到10％以上以使产品有较好的膨胀性和持水性,这样的产品才具备较强的生理活性和保健作用。
豆渣膳食纤维被认为是十分安全的膳食纤维来源,豆渣中膳食纤维的含量高达50%以上,但多数为不溶性膳食纤维,水溶性膳食纤维含量很低(仅占原料的3％左右)。
豆渣膳食纤维中的不溶性膳食纤维部分主要是植物细胞壁的组成成分,包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、植物腊等。
为增强膳食纤维的生理作用,需要通过对不溶性膳食纤维进行改性来提高水溶性膳食纤维的含量。
目前用于膳食纤维改性制备水溶性膳食纤维的方法有化学法、物理法和生物法等几大类。
酶法是生物法,其原理是利用特异性的酶水解不溶性膳食纤维中的不溶性成分,生成小分子量的单糖或寡糖,从而增加可溶性膳食纤维的产率。
酶法具有改性操作简单、条件温和、产品品质高等优点,但也存在酶反应容易受酶品种、反应pH、反应温度、反应时间等多种因素影响的问题。
为使豆渣能成为工业上制备水溶性膳食纤维的优良原料,必须寻找合适的酶制剂,并对酶制剂的作用条件进行研究及优化,以提高水溶性膳食纤维的得率。
2 酶解法改性制备豆渣水溶性膳食纤维的方法针对豆渣不溶性膳食纤维组分的特点,选用纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶进行改性作用研究,考察这三种酶对豆渣不溶性膳食纤维的酶解改性效果,并对酶解工艺进行优化,以期为酶解改性法制备豆渣水溶性膳食纤维的工业化应用提供一定的研究依据。
2.1 实验材料与设备豆渣,0.45μm微孔滤膜,纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶(酶活皆为10000U/g),离心机,电热恒温鼓风干燥箱,循环水式真空泵,旋转蒸发仪,电子计数天平,电热恒温水槽。
木聚糖酶的研究进展及其应用付冠华;李端;周晨妍;丰慧根【摘要】The application status and research focus of xylanase infeed,food,paper making and energy fields were summarized,and its application prospect was forecasted.%综述了木聚糖酶在饲料、食品、造纸及能源等领域的应用现状与研发热点,展望了木聚糖酶的应用前景.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2011(039)035【总页数】3页(P21566-21568)【关键词】木聚糖酶;催化机制;基因克隆【作者】付冠华;李端;周晨妍;丰慧根【作者单位】新乡医学院生命科学技术系,河南省医学遗传学与分子靶向药物高校重点实验室培育基地,河南新乡453003;新乡医学院生命科学技术系,河南省医学遗传学与分子靶向药物高校重点实验室培育基地,河南新乡453003;新乡医学院生命科学技术系,河南省医学遗传学与分子靶向药物高校重点实验室培育基地,河南新乡453003;新乡医学院生命科学技术系,河南省医学遗传学与分子靶向药物高校重点实验室培育基地,河南新乡453003【正文语种】中文【中图分类】S132木聚糖(Xylan)是植物半纤维素的主要成分，是除纤维素外自然界中存在的最丰富的多糖。
木聚糖酶广泛存在于动物、植物和微生物中，该酶通常以随机方式作用于木聚糖主链，将其降解为低聚木糖和木糖。
广义的木聚糖酶是指能够降解半纤维素木聚糖的一组酶的总称，包括多种内切酶和外切酶。
但通常所说的木聚糖酶仅限于内切β-1，4-D-木聚糖酶(endo-β-1，4-D-xylanase)［EC.3.2.1.8］，该酶是木聚糖降解酶系中最关键的酶，也是目前木聚糖酶研究的热点［1-3］。
1 木聚糖酶的研究进展国际上有关微生物木聚糖酶的诱导与调节机理，酶的提纯、鉴定方法，以及木聚糖酶基因分子的克隆与表达研究较多。
纤维素酶和聚木糖酶处理改善溶解浆性能的研究田超;石瑜;翟丙彦;乔军;应广东【摘要】研究了不同用量的纤维素酶和聚木糖酶处理对阔叶木溶解浆的Fock反应性能、甲种纤维素(甲纤)含量和聚合度的影响;并探讨了不同纤维素酶用量、处理时间和浆浓对针叶木浆改性溶解浆(简称纸改浆)的Fock反应性能、甲纤含量和聚合度的影响.结果表明,当纤维素酶用量为2HCU/g时,可以将阔叶木溶解浆的Fock 反应性能从40.57％提高至48.20％,同时不会对浆料甲纤含量和聚合度造成明显影响;当聚木糖酶用量为200 XU/g时,可以将阔叶木溶解浆的甲纤含量从93.08％提升至95.14％.当纤维素酶用量为50 HCU/g时,可以将纸改浆的Fock反应性能从13.50％提高到49.75％;增加纤维素酶用量以及延长酶处理的时间均可有效地提升纸改浆的Fock反应性能,而改变浆浓不会对纤维素酶处理效果产生较大影响.%In this study,the effect of cellulase and xylanase treatment of hardwood dissolving pulp on its α-cellulose content、degree of polymerization(DP) and reaction property were studied.In addition,the influence of the treatment of dissolving pulp from modified softwood pulp by cellulase using various cellulase dosages,treatment time and pulp consistency on its react ivity,α-cellulose content and DP were investigated.The results showed that cellulase treatment could improve the reactivity of hardwood dissolving pulp from 40.57％ to 48.20％ at the dosage of 2 HCU/g and it did not significantly affect the α-cellulose content and polymerization degree of the pulp.The α-cellulose content of hardwood dissolving pulp could be improved from 93.08％ to 95.14％ with xylanase treatment at the dosage of 200 XU/g.The reactivity of dissolving pulp from modifiedsoftwood pulp was improved from 13.50％ to 49.75％ with cellulase treatment at dosage of 50 HCU/g.It was found that increasing the cellulase dosage and extending the treatment time could improve the reactivity effectively.However,there was no obvious difference with varying the pulp consistency during cellulase treatment.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】6页(P1-6)【关键词】溶解浆;纤维素酶;聚木糖酶;Fock反应性能;甲纤含量【作者】田超;石瑜;翟丙彦;乔军;应广东【作者单位】山东太阳纸业股份有限公司,山东兖州,272100;中国制浆造纸研究院有限公司,北京,100102;中国制浆造纸研究院有限公司,北京,100102;山东太阳纸业股份有限公司,山东兖州,272100;山东太阳纸业股份有限公司,山东兖州,272100;山东太阳纸业股份有限公司,山东兖州,272100【正文语种】中文【中图分类】TS749+.1;Q55溶解浆是一种纯度较高的纤维素浆粕，广泛应用于纺织、医药、日化、食品等领域，是生产黏胶纤维、醋酸纤维、羧甲基纤维素的主要原料[1]。
近年来，随着黏胶等溶解浆下游行业的迅速发展，全球溶解浆的产量和消费量也持续增加，其中我国溶解浆的消费量增长速度最为显著[2]。
2016年以来，受整个溶解浆市场行情变暖的影响，我国溶解浆产量大幅上升，从2015年的55 万t上升至2016年的98 万t。
除此之外，多个棉浆生产企业也转产用化学木浆改性溶解浆(简称纸改浆)，使得我国纸改浆的产量从2015年的9万t上升到2016年的55万t[3]。
预计未来3年内，国内外仍将有大量新增溶解浆产能投放，溶解浆市场行情也或将进一步延续。
我国溶解浆产量获得大幅提升的同时，溶解浆的品质就自然需要更多的关注。
其中，反应性能是评价溶解浆性能一项非常重要的指标。
在黏胶生产过程中，溶解浆反应性能的好坏直接决定氢氧化钠和二硫化碳的消耗量，并影响后续生成的纤维素黄酸酯的溶解性及黏胶液的过滤性能[4]。
而对于纸改浆来说更是如此，受制于反应性能不佳的问题，目前大多数纸改浆只能部分替代溶解浆应用于黏胶纤维的生产[5]。
因此，改善溶解浆的反应性能，提高溶解浆的品质就显得十分必要。
有多项研究已经表明，生物酶能够一定程度上改善浆料的反应性能。
Engstro m等人[6]研究了单组分内切聚葡萄糖酶处理对酸性亚硫酸盐针叶木溶解浆Fock反应性能的影响，他们发现随着内切聚葡萄糖酶用量增加，溶解浆Fock反应性能呈直线上升，当酶用量为30 ECU/g时，浆料的Fock反应性能可从70%左右提升至100%。
Viviana Köpcke等人[7]在改进纸改浆品质的研究中，采用聚木糖酶和单组分内切聚葡萄糖酶，将商品硫酸盐阔叶木浆的Fock反应性能从40%提升至70%左右。
苗庆显等人[8]采用单组分内切聚葡萄糖酶Fiber Care U对阔叶木溶解浆进行处理后发现，当纤维素酶用量从0增加至5 U/g时，可以将溶解浆的Fock反应性能从47.47%提升至87.87%。
宋丽彦等人[9]采用聚木糖酶对阔叶木溶解浆进行处理后发现，20 IU/g的聚木糖酶可以将溶解浆的甲种纤维素(甲纤)含量从89.4%提升至93.5%。
目前，国产溶解浆主要以阔叶木为原料、采用预水解硫酸盐法工艺制备而成。
由于蒸煮过程中浆料纤维细胞初生壁破坏程度相对于酸性亚硫酸盐法较轻，因此采用预水解硫酸盐法生产的溶解浆，其反应性能要低于采用酸性亚硫酸盐法生产的溶解浆[10]。
而纸改浆的生产为保证得率，通常是以漂白针叶木浆为原料。
为此，本研究选取国产商品阔叶木溶解浆和商品漂白硫酸盐针叶木浆为原料，分别采用商品纤维素酶和聚木糖酶对其进行酶处理，并对酶处理后浆料的Fock反应性能、甲纤含量和聚合度进行测定，分别研究了不同酶用量、处理时间和浆浓对酶处理效果的影响，期望为生物酶处理改善溶解浆品质提供一定的参考。
1 实验1.1 实验原料商品漂白硫酸盐针叶木浆板，自购；阔叶木溶解浆浆板，由山东太阳纸业有限公司提供，浆料主要性能指标见表1。
纤维素酶NS 51081和聚木糖酶NS 51040，表1 浆料主要性能指标甲纤含量/%聚合度Fock反应性能/%针叶木浆 87.6934—阔叶木溶解浆93.173040.39由诺维信公司提供，其中，NS 51081 酶活 16000 HCU/g；NS 51040 酶活33600 XU/g。
1.2 实验药品氢氧化钠、二硫化碳、浓硫酸、冰醋酸、重铬酸钾、碘化钾、硫代硫酸钠、可溶性淀粉，均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司；铜乙二胺溶液(CED)，取自中国制浆造纸研究院有限公司。
1.3 实验仪器5 mL移液枪，艾本德(上海)国际贸易有限公司；ZN17-SHZ82恒温水浴摇床，北京中诺远东有限公司；毛细管黏度计，中国制浆造纸研究院有限公司；XT5018-GP18-D61精密恒温水浴槽，杭州雪中炭恒温技术有限公司。
1.4 实验方法1.4.1 纸改浆的制备将一定质量的漂白硫酸盐针叶木浆板撕成小片后装入自封袋中，然后向自封袋中倒入一定量质量分数15%的NaOH溶液，并使浆浓达到10%。
待浆料与碱液揉搓均匀后，将自封袋放入水浴锅中，在25℃条件下水浴1 h。
水浴完成后，挤出浆料中的碱液，然后用自来水将浆料冲洗至中性，风干后收集备用。
1.4.2 阔叶木溶解浆浆板的疏解将一定质量的阔叶木溶解浆浆板在水中浸泡约4 h，然后用湿浆解离器将浸泡后的浆板充分解离，解离浓度2%，解离时间20 min。
解离完成后，用浆袋将浆料浓缩至干度不低于20%，然后将浆料取出，收集备用。
1.4.3 酶处理方法将上述备用的浆料装入自封袋中，然后加入一定量的水，混合均匀后用2 mol/L 的冰醋酸调节pH值，然后加入一定量的酶，最后补加水调节浆料至预定浓度。
揉搓均匀后将装有浆料的自封袋放入水浴锅中进行酶处理，期间每隔10～15 min揉搓1次。
酶处理完成后，将浆料转移至浆袋中，先用自来水多次冲洗浆料，然后将盛有浆料的浆袋放入沸水浴中煮沸5 min灭活，最后取出浆袋，并用去离子水充分洗涤浆料，收集备用。
酶处理条件由诺维信公司提供，其中纤维素酶处理条件为：pH值 5.0，温度50℃；聚木糖酶处理条件为：时间2 h，pH值7.0，温度60℃，浆浓10%。
图1 纤维素酶用量对阔叶木溶解浆性能的影响1.4.4 浆料性能测定方法浆料甲纤含量测定根据GB/T 744—1989《纸浆α-纤维素含量测定》进行；聚合度测定根据GB/T 1548—2016《纸浆铜乙二胺(CED)溶液中特性粘度值的测定》进行。
Fock反应性能测定根据文献[11]中的方法进行，其中，碱化和黄化温度均为25℃。
2 结果与讨论2.1 生物酶用于改善阔叶木溶解浆性能2.1.1 纤维素酶处理对阔叶木溶解浆性能的影响在酶处理时间2 h、浆浓10%的条件下，纤维素酶用量对阔叶木溶解浆Fock反应性能、聚合度和甲纤含量的影响如图1所示。
从图1可以看出，随着纤维素酶用量的增加，阔叶木溶解浆Fock反应性能从40.39%逐渐上升至89.41%，聚合度和甲纤含量则呈现下降趋势。
当纤维素酶用量为2 HUC/g时，阔叶木溶解浆Fock反应性能从40.39%提升至48.20%，增长7.8个百分点，而甲纤含量却从93.08%轻微上升至93.35%，这是因为纤维素酶分子在与纤维接触的过程中，会优先作用于纤维表面的微细纤维[6]，因此，当纤维素酶用量较低时，纤维素酶对于相对分子质量较小的纤维素分子作用效果较明显，从而使得浆料甲纤含量的测定结果变化。
