杨威：类芽孢杆菌sp. LLZ1纤维素酶在离子液体中的失活机制与动力学研究论文

本文主要研究内容

作者杨威（2019）在《类芽孢杆菌sp. LLZ1纤维素酶在离子液体中的失活机制与动力学研究》一文中研究指出：目前,将离子液体、纤维素酶以及纤维素进行“一锅法”处理木质纤维素的原位酶解工艺已成为研究的热点。课题组前期已经初步开展了类芽胞杆菌sp.LLZ1纤维素酶在离子液体中失活情况的研究。为进一步提升原位酶解效率,以期实现离子液体体系中木质纤维素的高酶解效率,本文主要开展了以下几个方面的研究:首先,研究了微晶纤维素(MCC)、纤维二糖等六种碳源对类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.LLZ1)纤维素酶多样性的影响。结果表明:MCC诱导的纤维素总酶活(FPA)和内切葡聚糖酶活(CMCA)均高于其他实验碳源。同时,聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)酶谱分析揭示MCC作碳源可诱导产生七种具有内切葡聚糖酶活性的蛋白质条带(CMC3,CMC4和CMC6至CMC10)。特别地,MCC诱导的内切葡聚糖酶在25%(v/v)1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([Emim]DEP)溶液中仍可保留67%的初始酶活,高于目前文献报道的其他内切葡聚糖酶的耐离子液体性能。其次,研究了非离子表面活性剂Tween 80、AEO-9、PEG 4000,阴、阳离子表面活性剂SDS、CTAB以及两性离子表面活性剂十二烷基甜菜碱(BS 12)等对纤维素酶在[Emim]DEP中稳定性的影响。荧光光谱结果显示1‰(v/v)Tween 80使纤维素酶的最大发射波长发生了红移,酶活分析表明1‰Tween 80使纤维素酶在[Emim]DEP中活性增强了19%。圆二色(CD)光谱结果表明,1‰Tween 80使纤维素酶的α-螺旋增加了0.58%而β-折叠增加了0.7%。酶解动力学参数分析发现1‰Tween 80使K_m从22降低到17.42,说明了酶与底物亲和度的提高。进一步,构建了(5%(v/v)[Emim]DEP+1‰Tween 80+生物质+酶)原位酶解体系,在该体系中甘蔗渣纤维素(BC)的酶解转化率达到了83%。最后,考察了三种预处理生物质效果较好的ILs([Emim]DEP、氯化1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]OAc))与纤维素酶的相容性。酶活分析表明:类芽孢杆菌sp.LLZ1纤维素酶在5%(v/v)[Emim]OAc中保留了87.4%的初始酶活,与酶有较好的相容性。荧光光谱结果显示[Emim]DEP和[Emim]Cl均使纤维素酶的最大发射波长发生了一定程度的蓝移,而[Emim]OAc则使其发生了红移。近紫外CD分析表明:[Emim]OAc对纤维素酶的三级结构产生了影响。进一步在含5%(v/v)[Emim]OAc和1‰(v/v)Tween 80的体系中原位酶解MCC和BC,转化率分别提高到81.9%和92%,扫描电子显微(SEM)分析发现在该体系中预处理后的MCC和BC都增加了孔隙度。

Abstract

mu qian ,jiang li zi ye ti 、qian wei su mei yi ji qian wei su jin hang “yi guo fa ”chu li mu zhi qian wei su de yuan wei mei jie gong yi yi cheng wei yan jiu de re dian 。ke ti zu qian ji yi jing chu bu kai zhan le lei ya bao gan jun sp.LLZ1qian wei su mei zai li zi ye ti zhong shi huo qing kuang de yan jiu 。wei jin yi bu di sheng yuan wei mei jie xiao lv ,yi ji shi xian li zi ye ti ti ji zhong mu zhi qian wei su de gao mei jie xiao lv ,ben wen zhu yao kai zhan le yi xia ji ge fang mian de yan jiu :shou xian ,yan jiu le wei jing qian wei su (MCC)、qian wei er tang deng liu chong tan yuan dui lei ya bao gan jun (Paenibacillus sp.LLZ1)qian wei su mei duo yang xing de ying xiang 。jie guo biao ming :MCCyou dao de qian wei su zong mei huo (FPA)he nei qie pu ju tang mei huo (CMCA)jun gao yu ji ta shi yan tan yuan 。tong shi ,ju bing xi xian an ning jiao dian yong (SDS-PAGE)mei pu fen xi jie shi MCCzuo tan yuan ke you dao chan sheng qi chong ju you nei qie pu ju tang mei huo xing de dan bai zhi tiao dai (CMC3,CMC4he CMC6zhi CMC10)。te bie de ,MCCyou dao de nei qie pu ju tang mei zai 25%(v/v)1-yi ji -3-jia ji mi zuo lin suan er yi zhi ([Emim]DEP)rong ye zhong reng ke bao liu 67%de chu shi mei huo ,gao yu mu qian wen suo bao dao de ji ta nei qie pu ju tang mei de nai li zi ye ti xing neng 。ji ci ,yan jiu le fei li zi biao mian huo xing ji Tween 80、AEO-9、PEG 4000,yin 、yang li zi biao mian huo xing ji SDS、CTAByi ji liang xing li zi biao mian huo xing ji shi er wan ji tian cai jian (BS 12)deng dui qian wei su mei zai [Emim]DEPzhong wen ding xing de ying xiang 。ying guang guang pu jie guo xian shi 1‰(v/v)Tween 80shi qian wei su mei de zui da fa she bo chang fa sheng le gong yi ,mei huo fen xi biao ming 1‰Tween 80shi qian wei su mei zai [Emim]DEPzhong huo xing zeng jiang le 19%。yuan er se (CD)guang pu jie guo biao ming ,1‰Tween 80shi qian wei su mei de α-luo xuan zeng jia le 0.58%er β-she die zeng jia le 0.7%。mei jie dong li xue can shu fen xi fa xian 1‰Tween 80shi K_mcong 22jiang di dao 17.42,shui ming le mei yu de wu qin he du de di gao 。jin yi bu ,gou jian le (5%(v/v)[Emim]DEP+1‰Tween 80+sheng wu zhi +mei )yuan wei mei jie ti ji ,zai gai ti ji zhong gan zhe zha qian wei su (BC)de mei jie zhuai hua lv da dao le 83%。zui hou ,kao cha le san chong yu chu li sheng wu zhi xiao guo jiao hao de ILs([Emim]DEP、lv hua 1-yi ji -3-jia ji mi zuo ([Emim]Cl)he 1-yi ji -3-jia ji mi zuo cu suan yan ([Emim]OAc))yu qian wei su mei de xiang rong xing 。mei huo fen xi biao ming :lei ya bao gan jun sp.LLZ1qian wei su mei zai 5%(v/v)[Emim]OAczhong bao liu le 87.4%de chu shi mei huo ,yu mei you jiao hao de xiang rong xing 。ying guang guang pu jie guo xian shi [Emim]DEPhe [Emim]Cljun shi qian wei su mei de zui da fa she bo chang fa sheng le yi ding cheng du de lan yi ,er [Emim]OAcze shi ji fa sheng le gong yi 。jin zi wai CDfen xi biao ming :[Emim]OAcdui qian wei su mei de san ji jie gou chan sheng le ying xiang 。jin yi bu zai han 5%(v/v)[Emim]OAche 1‰(v/v)Tween 80de ti ji zhong yuan wei mei jie MCChe BC,zhuai hua lv fen bie di gao dao 81.9%he 92%,sao miao dian zi xian wei (SEM)fen xi fa xian zai gai ti ji zhong yu chu li hou de MCChe BCdou zeng jia le kong xi du 。

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