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本书系统地介绍了纤维素酶结构特性及其对木质纤维的典型糖化技术。主要内容包括纤维素酶的制备、木质纤维生物质酶糖化技术、木质素对木质纤维生物质酶糖化过程的影响，高底物浓度木质纤维生物质酶糖化技术。本书可供生物质能及生物材料的研发人员和生产技术人员使用。

第1章绪论1

1.1木质纤维生物质1

1.2木质素-碳水化合物复合体3

1.3木质纤维原料的预处理技术4

1.3.1物理法4

1.3.2化学法5

1.3.3生物法7

1.3.4联合法7

1.4纤维素酶8

1.4.1纤维素酶的来源8

1.4.2纤维素酶的组成和结构9

1.4.3里氏木霉纤维素酶10

1.4.4纤维素酶的合成11

1.4.5纤维素酶的应用17

1.5纤维素酶的糖化18

1.5.1纤维素酶的吸附18

1.5.2纤维素酶的作用方式19

1.5.3酶糖化过程的影响因素20

1.6降低酶糖化过程成本的策略24

1.6.1提高纤维素酶的产量24

1.6.2改进纤维素酶的特异活性25

1.6.3酶糖化促进剂26

1.6.4有效的预处理方法26

1.6.5同步糖化发酵27

1.6.6纤维素酶的回收利用27

参考文献28

第2章纤维素酶的制备36

2.1引言36

2.2原材料36

2.3碳源浓度对里氏木霉产纤维素酶的影响37

2.4里氏木霉分批补料产纤维素酶39

2.5商品纤维素酶和自产纤维素酶酶活的比较41

2.6SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析42

2.7双向电泳分析43

2.8不同来源纤维素酶对微晶纤维素的吸附性能47

参考文献48

第3章木质纤维生物质酶糖化技术50

3.1引言50

3.2实验材料51

3.3不同预处理方式对木质纤维生物质一段式酶糖化效率的影响51

3.3.1蒸汽爆破及稀酸预处理对纤维素酶一段式糖化玉米秸秆效率的影响51

3.3.2NaOH预处理和NaOH-Fenton试剂预处理对生物质一段式酶糖化效率的影响55

3.4纤维素酶一段式糖化木质纤维素过程中酶蛋白的吸附规律61

3.4.1木质纤维素一段式水解过程中纤维素酶蛋白在固液相中的分布61

3.4.2木质纤维素水解过程中纤维素酶蛋白在纤维素上的分布63

3.4.3木质纤维素水解过程中纤维素酶蛋白在木质素上的分布65

3.5木质纤维生物质的分段酶糖化技术67

3.5.1纤维素酶一段式糖化不同预处理底物的酶反应速率68

3.5.2纤维素酶分段水解蒸汽爆破玉米秸秆69

3.5.3纤维素酶三段水解蒸汽爆破玉米秸秆71

3.5.4添加酶三段水解过程中纤维素酶的分布73

3.5.5纤维素酶分段水解NaOH-Fenton试剂预处理的桑木75

3.5.6自产纤维素酶三段水解蒸汽爆破玉米秸秆78

参考文献80

第4章木质素对木质纤维生物质酶糖化过程的影响83

4.1引言83

4.2木质素制备83

4.3分离木质素对纤维素酶糖化效率的影响84

4.4分离木质素对纤维素酶的吸附动力学88

4.5分离木质素结构分析90

4.5.1傅里叶红外光谱（FTIR）分析90

4.5.2核磁共振（NMR）和2D核磁共振谱分析92

4.6碱木质素-聚乙氧基接枝共聚物对纤维素酶糖化效率的影响96

4.6.1碱木质素-聚乙氧基接枝共聚物（PEGDE-AL）红外光谱分析96

4.6.2碱木质素-聚乙氧基接枝共聚物（PEGDE-AL）表面特征分析97

4.6.3聚乙氧基接枝共聚对木质素与纤维素酶蛋白结合力的影响98

4.6.4碱木质素-聚乙氧基接枝共聚物（PEGDE-AL）对纤维素酶糖化及酶分布的影响100

参考文献102

第5章高底物浓度木质纤维生物质酶糖化技术105

5.1引言105

5.2原料预处理106

5.3高底物浓度的分段酶糖化蒸汽爆破玉米秸秆106

5.3.1不同底物浓度下纤维素酶一段式水解蒸汽爆破玉米秸秆106

5.3.2不同底物浓度下纤维素酶分段式水解蒸汽爆破玉米秸秆108

5.3.3高底物浓度下三段酶糖化的反应速率111

5.3.4不同酶用量的分段酶糖化蒸汽爆破玉米秸秆112

5.3.5稀酸预处理玉米秸秆的分段酶糖化技术114

5.3.6NaOH-Fenton试剂预处理桑木的分段酶糖化技术114

5.3.7自产纤维素酶分段酶糖化蒸汽爆破玉米秸秆117

5.4分段酶糖化木质纤维素过程中的纤维素酶的分布规律119

5.4.1分段酶糖化蒸汽爆破玉米秸秆过程中纤维素酶的分布119

5.4.2分段酶糖化过程中纤维素对纤维素酶的吸附现象121

5.4.3分段酶糖化过程中木质素对纤维素酶的吸附现象122

5.5分段酶糖化蒸汽爆破玉米秸秆过程中底物结晶结构的变化124

5.6酶回收126

5.6.1β-葡萄糖苷酶均相水解127

5.6.2响应面法优化β-葡萄糖苷酶均相水解的条件128

5.6.3超滤技术回收均相水解液中的β-葡萄糖苷酶132

5.7酶水解工艺成本分析133

5.7.1工艺技术指标和基础数据134

5.7.2工艺流程134

5.7.3纤维素酶一段式水解蒸汽爆破玉米秸秆的成本分析135

5.7.4纤维素酶三段水解蒸汽爆破玉米秸秆的成本分析137

参考文献138

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木质纤维生物质中的纤维素和半纤维素高效转化为糖，继而发酵成乙醇和糖基化学品，对开发新能源和新材料、保护环境具有非常重要的现实意义，同事具有经济、生态、环保和社会多重效益。本书系统地介绍了纤维素酶结构特性及其对木质纤维原料的典型糖化技术。主要内容包括纤维素酶的制备、木质纤维生物质酶糖化技术、木质素对木质纤维生物质酶糖化过程的影响，高底物浓度木质纤维生物质酶糖化技术

书摘插图

前言

随着现代工业的发展及世界人口激增，能源危机、粮食危机、环境危机日益加剧，寻找可再生的绿色能源替代日益枯竭的化石能源成为各国科学研究者关注的焦点。木质纤维生物质中的纤维素和半纤维素高效转化为糖，继而发酵成乙醇和糖基化学品，对开发新能源和新材料、保护环境具有非常重要的现实意义，同时具有经济、生态、环保和社会多重效益；对实现工农业可持续、健康发展具有积极的推动作用，是实现国家经济安全与可持续发展的一项重要技术。本书主要以云南省高校生物质能源创新团队和西南林业大学生物质化学与材料课题组多年来在纤维素降解酶和木质生物质的酶糖化方面的研究成果为素材，全面而系统地介绍了酶糖化降解生物质制备糖基化合物和纤维素乙醇的研究进展。本书具体内容和编写分工如下：第1章介绍纤维素降解酶和纤维素酶的糖化技术的概况，由杨海艳、解思达和朱国磊编写；第2章介绍纤维素酶的制备，由邓佳和张加研编写；第3章介绍木质纤维生物质酶糖化技术，由史正军和徐高峰编写；第4章介绍木质素对木质纤维生物质酶糖化过程的影响，由史正军和杨海艳编写；第5章介绍高底物浓度木质纤维生物质酶糖化技术，由杨静和邓佳编写。本书在撰写的过程中，得到了南京林业大学余世袁教授和勇强教授，以及西南林业大学的杜官本教授和郑志锋教授等专家的指导，在此表示衷心感谢！鉴于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。著者2018年3月于昆明