青霉纤维素酶酶解芦竹的研究

叶艳平,周玉杰,丁一刚,刘 靖,张建安

(1.武汉工程大学 绿色化工过程教育部重点实验室,湖北 武汉 430073;2.清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084)

纤维素酶为诱导型复合酶系，是生物降解纤维素生成葡萄糖的酶的总称，主要由葡聚糖内切酶(Cx酶)、葡聚糖外切酶(C1酶)、β-葡萄糖苷酶(CB酶)组成[1,2]，其中前两者将纤维分解成纤维二糖，后者将纤维二糖转化为葡萄糖，当三者的活性比例适当时，就能有效地协同完成对纤维素的降解[3,4]。国内外对木霉纤维素酶研究较多[5,6]，但该酶系普遍存在着β-葡萄糖苷酶活力很低的缺陷，致使纤维二糖积累，影响了酶解效率。相对于木霉属的微生物而言，青霉属(Penicillium)真菌不仅能分泌较全的降解天然木质纤维材料的聚糖酶系，而且能产生较多的β-葡萄糖苷酶[7,8]。

作者在此以蒸汽爆破预处理后的芦竹为原料，研究青霉纤维素酶酶解芦竹的适宜条件，同时探讨了向青霉纤维素酶中添加一定量的商业酶后的酶解效果，拟为利用芦竹糖化发酵制取燃料乙醇和丁醇提供理论依据。

1 实验

1.1 材料与试剂

蒸汽爆破预处理后芦竹，其组分为：纤维素46％，半纤维素8％，木质素33％，灰分13％。

青霉纤维素酶液，自制。

商业纤维素酶：NS50013(70 FPU·mL-1DM)、NS50010(250 CBU·mL-1DM)，诺维信公司；木聚糖酶(Xylanase)。

1.2 纤维素酶酶解单因素实验

在50 mL三角瓶中，取蒸汽爆破预处理后芦竹使其底物质量浓度为2％，加入5 mL 1 mol·L-1醋酸缓冲溶液和一定量纤维素酶，在一定转速恒温摇床中于45 ℃、pH值4.8、酶载量30 FPU·g-1DM条件下酶解72 h。离心，取上清液适当稀释，测定还原糖浓度。……