海藻酸的简介
中文名称:海藻酸
中文别名:澡朊酸藻酸
英文名称:Alginic Acid
英文别名:Alginic acid [USAN]NorgineA 2830-9Acid Algin G 2AlginateAlginic acidCCRIS 6769HSDB 2967KelacidLandalginePolymannuronic acidProtanal LFSatialgine-H 8SazzioSnow acid algin GUNII-8C3Z4148WZVerdyol Superbeta-D-mannopyranuronic acidmethyl 4-O-(4-O-methylhexopyranuronosyl)hexopyranosiduronic acid
CAS:9005-32-7
EINECS:232-680-1
分子式:C14H22O13
分子量:398.3167 相对密度:1.67g/cm3
海藻酸(Alginic acid)是由单糖醛酸线性聚合而成的多糖,单体为β-1,4-D-甘露糖醛酸(M)和 α-1,4-L-古洛糖醛酸(G)。M和G单元以M-M,G-G或M-G的组合方式通过1,4糖苷键相连成为嵌段共聚物。海藻酸的实验式为(C6H8O6)n,分子量范围从1万到60万不等。
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海藻酸钠品名:海藻酸钠、褐藻胶、褐藻酸钠
●海藻酸钠英文名称:Sodium alginate(常用简写SA或NaAlg)
●海藻酸钠化学式:(C6H7NaO6)x
●海藻酸钠CAS号:有
●海藻酸钠颜色和性质:海藻酸钠为白色或淡黄色粉末,几乎无臭无味。海藻酸钠溶于水,不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。海藻酸钠溶于水成粘稠状液体,1%水溶液pH值为6-8。当pH=6-9时粘性稳定,加热至80℃以上时则粘性降低
海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐,是由海带中提取的天然多糖碳水化合物。广泛应用于食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工等产品,作为增稠剂、乳化剂、稳定剂、粘合剂、上浆剂等使用。自八十年代以来,褐藻酸钠在食品应用方面得到新的拓展。褐藻酸钠不仅是一种安全的食品添加剂,而且可作为仿生食品或疗效食品的基材,由于它实际上是一种天然纤维素,可减缓脂肪糖和胆盐的吸收,具有降低血清胆固醇、血中甘油三酯和血糖的作用,可预防高血压、糖尿病、肥胖症等现代病。它在肠道中能抑制有害金属如锶、镉、铅等在体内的积累,正是因为褐藻酸钠这些重要作用,在国内外已日益被人们所重视。日本人把富含有褐藻酸钠的食品称为“长寿食品”,美国人则称其为“奇妙的食品添加剂”。
海藻酸(Alginate)是存在于褐藻类中的天然高分子,是从褐藻或细菌中提取出的天然多糖,类似于细胞外基质中的糖胺聚糖GAGs,无亚急性/慢性毒性或致癌性反应,可作为食用的食品添加剂,也可作为支架材料用于医学用途,具备良好的生物相容性[10]。海藻酸是由古洛糖醛酸(记为G段)与其立体异构体甘露糖醛酸(记为M段)两种结构单元构成的,这两种结构单元以三种方式(MM段、GG段和MG段)通过α-1,4糖苷键链接,从而形成一种无支链的线性嵌段共聚物。海藻酸很容易与一些二价阳离子结合,形成凝胶。而且,其温和的溶胶凝胶过程、良好的生物相容性使海藻酸适于作为释放或包埋药物、蛋白与细胞的微胶囊。当其6位上的羧基与钠离子结合,就构成了海藻酸钠盐(Sodium Alginate)。海藻酸钠的分类方法较多。从结构上分,可分为高G/M比、中G/M比、低G/M比三种。从黏度上分,可分为低黏度、中黏度和高黏度海藻酸钠。从纯度上分,可分为工业用,食用以及医用三个级别。不同品质的海藻酸钠对于胶珠结构的影响是很大的。一般认为,高G/M比,中低黏度的海藻酸钠适于用来制备胶珠。而且,当胶珠应用于对于生物工程领域时,应选择医用级别的海藻酸钠。
海藻酸钠
分子式:( C 6 H 7 O 6 N a ) n
形状:白色或淡黄色不定形粉末,无臭、无味,易溶于水,不溶于酒精等有机溶剂。
产品分类:
1 、液相褐藻酸钠
①颗粒
②粉末状:根据客户需要,可提供 60 目以上,最高 200 目不同粘度的产品。
2 、固相褐藻酸钠;
高粘度: 500-1000mpa · s
中粘度: 200-500mpa · s
低粘度: 100-200mpa · s
超低粘度: 10-100mpa · s
海藻酸
分子式:( C 6 H 7 O 6 H ) n
性状:白色或浅黄色粉末,不溶于水,无臭无味。
主要用途:海藻酸是从海带中提取的一种多聚糖醛酸,多用于医药工业,作为防肥胖剂和治疗胃病的新型药剂有较大医用价值,同时,也是生产藻酸丙二醇酯、藻酸三乙胺、藻酸双酯钠( PSS )等的重要原料。
主要技术指标:
酸值:≥ 230
酸度 PH 值: 1.5-3.5
干燥失重:≤ 15.0%
灼烧残渣:≤ 5.0%
铁盐:≤ 0.05%
重金属:≤ 0.004%
砷盐:≤ 0.0003%
包装规格:每袋 25 公斤 ,用复合袋包装。
执行标准:卫生部标准 :WS1-128-89
海藻酸钙
分子式: [(C 6 H 7 O 6 ) 2 Ca] n
性状:白色粉末至浅黄色不定粉末状,无臭,无味,不溶于水。
用途:用于食品业,电焊条、 药皮增塑剂及 湿态粘合剂。海藻酸钙是从海带中提取的天然碳水化合物,可作为一种钙质添加剂,用于保健食品业。
海藻酸钙是我公司研制开发的新产品,产品质量达到国内产品先进水平。
主要技术指标:
铅:≤ 0.0005%
砷:≤ 0.0002%
水分 : ≤ 14.0%
灰分: 10-20 %
重金属:≤ 0.001%
包装规格:每袋 25 公斤 ,用复合袋包装。
执行标准: Q/JSK001-2004
海藻酸钾
分子式:( C 6 H 7 O 6 K ) n
性状:白色至浅黄色不定形粉末,无臭,无味,易溶于水形成粘稠溶液。
用途:主要用于医药和食品工业。海藻酸钾是一种从海带中提取的天然多糖碳水化合物,具有降低血脂肪、血糖、胆固醇等功效,目前主要用于制药及保健食品。同时,海藻酸钾还是一种良好的牙科印模料及面膜塑形剂,已逐渐应用于化妆品行业。
海藻酸钾是我公司研制开发的新产品,产品质量达到国际同类产品先进水平,可替代进口海藻酸钾。
主要技术指标:
粘度:根据客户需要
铅:≤ 0.0005%
砷:≤ 0.0002%
水分:≤ 14.0%
PH 值: 6-9.5
含钙量:≤ 0.3%
水不溶物:≤ 0.30%
硫酸灰分: 30-37%
重金属:≤ 0.001%
包装规格:每袋 25 公斤 ,用复合袋包装。
执行标准: Q/JSK002-2004
超 低 粘 度 海 藻 酸 钠
分子式:( C 6 H 7 O 6 Na ) n
性 状 : 白色或淡黄色深褐色不定形粉末,无臭、无味,易溶于水,不溶于酒精等有机溶剂。
分 类: (1) 高透明度:主要用于食品保健业。( 2 )普通透明度:用于工业、普通食品业。
产品特点:本产品是从海带中提取的天然多糖化合物,它与普通型海藻酸钠的区别在于,粘度非常低,
1 %溶液的黏度与水接近,其分子量极低,属低分子化合物,因而具有特殊的医疗保健作用。
主要指标:
透明度:普通型: 4cm 左右 高透明度型: 8.5cm 以上(蒸馏水为 10cm )
粘 度: 1 %溶液< 50 mpa.s
其它指标同普通型海藻酸钠
主要应用:
• 用于印染:喷墨印染
• 用于食品工业:保健饮料、食品等
• 用于医药:有降压、降脂作用
包装规格:每袋 25 公斤 ,用复合袋包装。
执行标准:
药用级:执行美国药典ⅡⅢ版;
食用级:执行国家 GB1976-80 ;
工业级:执行 SC/T3401-1985 ;
超 低 粘 度 海 藻 酸 钾
分子式:( C 6 H 7 O 6 K ) n
性 状: 淡黄色或深褐色不定形粉末,易溶于水,不溶于酒精等有机溶剂。
产品特点 : 本产品是从海带中提取的天然多糖,其分子量低,在 1 %水溶液时黏度几乎为零,
因而具有医疗和保健作用,低分子海藻酸钾能被人体吸收,并能在肠道中与钠离子交换,补充钾离子排出钠离子,起到降压的作用,因而本产品可作为医药原料药。
主要指标:
粘度 : 1 %溶液< 4mpas
透明度:根据用户需要
其它指标同普通型海藻酸钾。
主要应用:
1 、用于医药工业,生产各种降压、降脂药物
2 、用于保健食品的添加剂、饮料、啤酒等
CAS No.: 9005-38-3
纤维素具有这一性质
纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%,为天然的最纯纤维素来源。一般木材中,纤维素占40~50%,还有10~30%的半纤维素和20~30%的木质素。此外,麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等,都是纤维素的丰富来源。纤维素是重要的造纸原料。此外,以纤维素为原料的产品也广泛用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。食物中的纤维素(即膳食纤维)对人体的健康也有着重要的作用,加入90度以上的热水中,溶解后,形成液态胶状溶液.
这种溶液冷却后,会形成固体胶状物,主要是由于自身结构
1、藻酸丙二醇酯是白色至黄白色,较粗或微细的粉末。丙二醇为无色澄明的粘稠液体。
2、藻酸丙二醇酯是基本无味或略具芳香味,丙二醇为无臭,味稍甜。
草甘膦
英文名
Glyphosate
化学式
C3H8NO5P
分子量
169
CAS登录号
1071-83-6
熔点
230℃
化学名称
N-(膦酸甲基)甘氨酸
蒸汽密度
5 (vs air)
用途
是一种非选择性、无残留灭生性除草剂,对多年生根杂草非常有效,广泛用于橡胶、桑、茶、果园及甘蔗地。
毒性
草甘膦属低毒除草剂,原粉大鼠急性经口LD50为4300毫克/公斤,兔急性经皮LD50>5000毫克/公斤。对兔眼睛和皮肤有轻度刺激作用,对豚鼠皮肤无过敏和刺激作用。草甘膦在动物体内不蓄积。在试验条件下对动物未见致畸、致突变、致癌作用。对鱼和水生生物毒性较低;对蜜蜂和鸟类无毒害;对天敌及有益生物较安全。纯品为白色固体,在水中的溶解度为1.2%(25摄氏度时)。对人畜毒性低。大鼠急性口服LD50为4320毫克/公斤,家兔经皮LD50>7940毫克/公斤。对鱼低毒。
历史:草甘膦的除草性质是1971年由美国D.D.贝尔德等发现的,由孟山都公司开发生产的,到上世纪80年代已经成为世界除草剂的重要品种。草甘膦的水溶性差,难以直接使用,因开发初期技术有限,没能做得出可令草甘膦可直接溶解于水的农药产品,当时要将草甘膦加工配制成异丙胺盐、钾盐或钠盐等草甘膦盐类才能溶解于水使用,才能做出在农业、林业上可以使用的除草剂产品。在1997年,南通飞天化学实业有限公司开发制成草甘膦直接溶解于水的产品,成功发明了“混和直溶法”,利用该公司独立开发的植物源助剂(SD、SDP)与草甘膦原药物理混合成粉剂、粒剂,即可溶于水使用。
对人体影响
草甘膦一般在口服后15分钟内便可能产生呕吐及喉部疼痛现象,另外接着可能产生腹痛及腹泻症状。病征通常在服用量超过100毫升较明显。中毒者不能透过催吐来解毒,而只能透过解除各种病征来舒缓病况。
需要注意的是:草甘膦(在转基因大豆等制品中有残留)以及正己烷(存在于化学浸出法制成的精炼植物油中)可能与先天性心脏病以及其他先天畸形有关。
剂型
30%、46%水剂、30%、50%和65%、70%可溶粉剂。74.7%、88.8%草甘膦铵盐可溶粒剂和98%、95%草甘膦原药。
作物对象
茶树——一年生杂草和多年生恶性杂草
茶园——一年生杂草、多年生恶性杂草、杂草
春夏玉米——行间杂草、杂草
春夏玉米田——行间杂草、一年生及多年生杂草
冬菜油田——一年生杂草、多年生杂草、杂草
防火隔离带、森林防火道——多年生杂草、杂草、杂灌
非耕地——多年生杂草、行间杂草、一年生杂草、杂草
甘蔗——一年生杂草和多年生恶性杂草、杂草
甘蔗田——行间杂草、一年生及多年生杂草
柑橘——一年生和多年生杂草、杂草
柑橘树、苹果树——杂草
柑橘园、苹果园——多年生杂草、行间杂草、一年生杂草、杂草
公路、铁路——行间杂草、一年生及多年生杂草、杂草
果园——行间杂草、一年生杂草、多年生恶性杂草、杂草
剑麻——杂草、一年生杂草、多年生恶性杂草
梨园——行间杂草、杂草、一年生杂草、多年生恶性杂草
棉花——行间杂草、杂草
棉花田——一年生和多年生杂草
橡胶园、桑园——行间杂草、杂草、一年生杂草、多年生恶性杂草
3用途
原药用途:可以用于加工成10%草甘膦水剂,41%草甘膦异丙胺盐水剂,62%草甘膦异丙胺盐水剂。
制剂用途:
内吸传导型广谱灭生性除草剂。主要抑制植物体内的烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶,从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化,使蛋白质合成受到干扰,导致植物死亡。
最初应用于橡胶园防除茅草及其他杂草,可使橡胶树提早1年割胶,老橡胶树增产。现逐步推广于林业、果园、桑园、茶园,稻麦、水稻和油菜轮作地等。各种杂草对草甘膦的敏感程度不同,因而用药量也不同。如稗、狗尾草、看麦娘、牛筋草、马唐、猪殃殃等一年生杂草,用药量以有效成分计为6~10.5 g/100m。对车前子、小飞蓬、鸭跖草等用药量以有效成分计为11.4~15g/100m。对白茅、硬骨草、芦苇等则需18~30g/100m,一般对水3~4.5kg,对杂草茎叶均匀定向喷雾。
使用情况:
防除苹果园、桃园、葡萄园、梨园、茶园、桑园和农田休闲地杂草,对稗狗尾草、看麦娘、牛筋草、 马唐、苍耳、藜、繁缕、猪殃殃等 一年生杂草。
使用事项
作用特点
草甘膦为内吸传导型慢性广谱灭生性除草剂,主要抑制物体内烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶,从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酷氨酸及色氨酸的转化,使蛋白质的合成受到干扰导致植物死亡。草甘膦是通过茎叶吸收后传导到植物各部位的,可防除单子叶和双子叶、一年生和多年生、草本和灌木等40多科的植物。草甘膦入土后很快与铁、铝等金属离子结合而失去活性,对土壤中潜藏的种子和土壤微生物无不良影响。
使用情况
防除苹果园、桃园、葡萄园、梨园、茶园、桑园和农田休闲地杂草,对稗、狗尾草、看麦娘、牛筋草、马唐、苍耳、藜、繁缕、猪殃殃等一年生杂草,每亩用10%草甘膦水剂400-700克;对车前草、小飞蓬、鸭跖草、双穗雀稗草,每亩用10%水剂750-1000克;对白茅、芦苇、香附子、水蓼、狗牙根、蛇莓、刺儿菜等,每亩用10%水剂1200-2000克。一般阔叶杂草在萌芽早期或开花期,禾本科在拔节晚期或抽穗早期每亩用药量兑水20-30公斤喷雾。已割除茎叶的植株应待杂草丙生至有足够的新生叶片时再施药。防除多年生杂草时一次药量分2次,间隔5天施用能提高防效。
使用方法
草甘膦接触绿色组织后才有杀伤作用。由于各种杂草对草甘膦的敏感度不同,因而用药量也不同。
1.果园、桑园等除草 防除1年生杂草每亩用10%水剂0.5-1公斤,防除多年生杂草每亩用10%水剂1-1.5公斤。对水20-30公斤,对杂草茎叶定向喷雾。
2.农田除草 农田倒茬播种前防除田间已生长杂草,用药量可参照果园除草。棉花生长期用药,需采用带罩喷雾定向喷雾。每亩用10%水剂0.5-0.75公斤,兑水20-30公斤。
3.休闲地、田边、路边除草 于杂草4-6叶期,每亩用10%水剂0.5-1公斤,加柴油100毫升,兑水20-30公斤,对杂草喷雾。
4.对于一些恶性杂草,如香附子芦苇等,可每亩地按照200克加入助剂,除草效果好。
6注意事项
1.草甘膦为灭生性除草剂,施药时切忌污染作物,以免造成药害。
2.对多年生恶性杂草,如白茅、香附子等,在第一次用药后1个月再施1次药,才能达到理想防治效果。
3.在药液中加适量柴油或洗衣粉,可提高药效。
4.在晴天,高温时用药效果好,喷药后4-6小时内遇雨应补喷。
5.草甘膦具有酸性,贮存与使用时应尽量用塑料容器。
6.喷药器具要反复清洗干净。
7.包装破损时,高湿度下可能会返潮结块,低温贮存时也会有结晶析出,用时应充分摇动容器,使结晶溶解,以保证药效。
8.为内吸传导型灭生性除草剂,施药时注意防止药雾飘移到非目标植物上造成药害。
9.易与钙、镁、铝等离子络合失去活性,稀释农药时应使用清洁的软水,兑入泥水或脏水时会降低药效。
10.施药后3天内请勿割草、放牧和翻地。
7避免选购误区
为了购买到性价比高的草甘膦除草剂,专家建议避开以下三大误区。
误区1:含量越高就越好
自10%草甘膦水剂退市后,33%草甘膦铵盐、41%草甘膦异丙胺盐、37%的钾盐水剂已成为市场主流产品,目前三种水剂有效成分草甘膦酸含量都为30%,也就是说含量达到该标准极为真货。因此,选购时不能简单地判定41%的产品就比33%的好,要注意看产品标签标注的有效成分,尤其是草甘膦酸的含量,一般正规产品的会把有效成分草甘膦酸和草甘膦盐含量都标注出来。一些含量很高如用原药当制剂的产品,因为很难再加入助剂,反而效果不好需要增加用量。
误区2:价格越低越好
一些草甘膦产品价格低于市场价格太多的,通常会存在有效成分含量低、生产工艺差等问题,除草效果会大打折扣,图便宜反而要买多的药才能达到预期效果。此外,它还具有较大的副作用,会造成土壤板结等问题,还会污染环境。价格太高的也要考虑是否加入了一些隐性成分,注意使用安全问题。
误区3:盲目追求产品见效快
草甘膦是内吸型灭生性除草剂,它不同于触杀型的农药,内吸有一个传导的过程,相对来说时间比较慢,一般5~7天见效,杂草叶片变黄,半个月左右杂草才会慢慢枯死,所以号称见效快的产品要格外小心了。
水稻秸秆纤维素发酵转化燃料乙醇的研究
摘要
我国水稻秸秆资源丰富,年产量达3亿多吨。利用水稻秸秆生产燃料乙醇,对
来我国能源问题、实现节粮代粮和环保有着巨大的潜力和广阔的应用前景。水稻秸
要成分是纤维素,对纤维素的利用最主要的限制性因素是将纤维素转化为可发酵还
解决的办法主要有两类途径:(l)提高纤维素酶生产的经济性,主要涉及纤维素酶高
获得及纤维素酶的生产技术,提高其合成效率以降低单位纤维素酶生产成本(2)提
素酶利用效率,主要涉及纤维素酶解催化过程,以降低单位可发酵还原糖生产成本
本研究从菌种的选育着手,研究了菌株的产酶特性,用响应面策略优化发酵培养基,
了SL发酵罐分批发酵生产高活力纤维素酶技术分离纯化了纤维素酶构建了代
二糖的酿酒酵母工程菌对酿酒酵母工程菌细胞固定化发酵进行了研究,利用二级
生物反应器祸合系统生物协同酶解水稻秸秆发酵生产燃料乙醇等。主要研究结果如
1.筛选到一株纤维素酶高产菌株(PenicilliumYT01),原生质体紫外诱变后
变株YT02,YT02以水稻秸秆为碳源,豆饼粉和硫酸钱为氮源,在29”c,初始p
酵12Oh,纤维素酶活力达到最高,摇瓶发酵滤纸酶活(FPA)、CMC酶活(CMcas
葡萄糖昔酶活(CB)分别达3.86IU/mL、207.41IU/mL和l.4oIU/mL。
2.用响应面方法(RSM)优化的发酵培养基组成为:水稻秸秆为41.95留L,
为24.83g/L,数皮为22.16叭,困H4)2504、KHZpO4为4g/L,MgSO为0.sg/L起始
以优化的培养基发酵120h,滤纸酶活、cMc酶活和p一葡萄糖普酶活分别达到
IU/mL、357.41IU/mLand3.704IU/mL。远高于优化前的纤维素酶活水平。
3.在SL发酵罐中研究了温度、pH值和溶氧对菌体生长和产酶的影响,确定
发酵的工艺条件为:0一32h时发酵温度犯”C,溶氧70%犯h至1加h发酵结果发
29oc,溶氧50%,发酵液初始pH值6.0,发酵%h滤纸酶活、CMC酶活和p一葡
酶活分别达到11.13IU/mL、465.24IU/mLand4.08IU/mL,均高于摇瓶发酵水平,
酵动力学过程显示,突变菌YT02菌体生长和纤维素酶各组分均为部分祸联。
4.利用DEAEsephadexA一25和sephadexG一75分离纯化了二个内切葡
(CMCase)和一个p一葡萄糖营酶,CMCase纯化倍数为13.48,回收率为10.54%,
糖昔酶纯化倍数为18.62,回收率为8.62%,经SDS一PAGE得到单蛋白分子条带,
I
、沪’_心钳3卜“’门尸,..
量测定分别为73kDa、43kDa和57.8kDa,并对其进行了N端测序和质谱分析。
5.以生产乙醇性能优良的酿酒酵母菌株NAN一27作为工程菌株的受体菌。利用
能良好的多拷贝整合型载体pYMIKP,使纤维二糖代谢基因BGLI整合到酿酒酵母
体上。从而在酿酒酵母工业菌株中建立了稳定的纤维二糖代谢途径,拓展了酒精生
物利用范围,降低了纤维二糖对纤维素酶解的抑制作用。采用海藻酸钙凝胶包埋固
纤维二糖酿酒酵母工程菌,固定化细胞与游离细胞相比,发酵时间缩短,乙醇产率提
以上,并能有效地利用水稻秸秆水解液进行酒精发酵。
6.对水稻秸秆酶解过程中底物性质、酶解温度、酶解pH、底物浓度及纤维素
等关键因子进行了研究。由于YT02纤维素酶系中纤维二搪酶活力较低(CB/F队为
经稀酸稀碱预处理后的水稻秸秆纤维素对乙醇转化率仅为18%。采用代谢纤维二糖
母工程菌游离细胞发酵,可部分去除纤维二糖对酶解的抑制,水稻秸秆纤维素对乙
率可提高至20%。进一步利用采用海藻酸钙凝胶包埋固定代谢纤维二糖酿酒酵母工
酵,水稻秸秆纤维素对乙醇转化率可达26%。这方面的研究结果有助于深入了解纤
的协同降解机制。
7.将纤维原料的酶解、固定化代谢纤维二搪酿酒酵母工程菌的作用有机祸联,
新型的二级串联式生物反应器,在该反应器体系的协同作用下,可有效解除纤维二
萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用,促进纤维原料水稻秸秆的酶水解,发酵40h,乙
达25.5留L,纤维素对乙醇的转化率达43.0%(纤维素对乙醇的理论转化率为56.61
是游离细胞同时糖化发酵(SSF)的1.65倍,生产效率达0.64留(Lh)。采用分批添料
酶解发酵工艺,可提高纤维底物的终浓度达250岁L,产物乙醇的终浓度66.51留L,
高了纤维素酶的利用率和乙醇生产效率,降低乙醇的生产成本。该反应器性能稳定
效率高,固定化细胞可以重复使用,便于自动化控制。
关键词:纤维素酶,水稻秸秆,酿酒酵母,燃料乙醇,串联式生物反应器
目录
摘要..............................................................……
ABSTRACT..........................................................……IH
第一章文献综述
l水稻秸秆资源及其降解方式............................................……l
1.1水稻秸秆的组成与结构..…,................................……,.……l
1.2水稻秸秆的预处理..................................................……3
1.2.1物理方法预处理水稻秸秆..........................................……3
1.2.2化学方法预处理水稻秸秆..........................................……3
1.2.3生物方法预处理水稻秸秆..........................................……4
1.3水稻秸秆纤维素的降解方式..........................................……4
1.3.1水稻秸秆的酸水解................................................……5
1.3.2水稻秸秆的酶水解................................................……5
2纤维素酶的性质与用途................................................……6
2.1纤维素酶的多酶体系................................................……6
2.2纤维素酶的分子结构................................................……7
2.3纤维素酶的作用机理................................................……9
2.4纤维素酶的分子量大小.............................................……10
2.5纤维素酶的最适反应条件与稳定性...................................……11
2.6纤维素酶的应用...................................................……H
3纤维素酶的生产.....................................................……12
3.1纤维素酶的生产菌种选育...........................................……12
3.2纤维素酶的生产...................................................……14
4水稻秸秆原料生物转化燃料乙醇.......................................……15
4.1燃料乙醇的优越性和使用现状.......................................……15
4.2水稻秸秆纤维素生物转化燃料乙醇的方法.............................……16
4.2.1分步水解发酵法生产燃料乙醇.....................................……16
4.2.2同步糖化发酵法生产燃料乙醇.....................................……16
i
4.2.3固定化细胞发酵生产燃料乙醇.....................................……17
4.3酉良酒酵母途径工程应用于燃料乙醇的生产.............................……17
5本研究的目的、意义和主要内容.......................................……19
5.1本研究的目的和意义...............................................……19
5.2本研究的思路和技术路线...........................................……20
5.3本研究的主要内容.................................................……21
第二章纤维素酶高产菌株的选育及产酶条件研究.........................……23
1材料与方法..........................................................……23
1.1材料.............................................................……23
1.1.1试剂与溶液配制.................................................……器
1.1.2菌种与菌种分离源...............................................……24
1.1.3培养基.........................................................……24
1.1.4主要仪器与设备.................................................……25
1.2方法.............................................................……25
1.2.1水稻秸秆的预处理...........................……,.,...........……25
1.2.2纤维素酶高产菌的分离与纯化.....................................……25
1.2.3纤维素酶高产菌的初步鉴定.......................................……25
1.2.4纤维素酶高产菌的原生质体紫外诱变...............................……25
1.2.5YTOZ产纤维素酶的液体发酵培养方法...............................……26
1.2.6不同预处理水稻秸秆的酶水解.....................................……27
1.2.7分析方法.......................................................……27
2结果与分析.........................................................……29
2.1不同预处理水稻秸秆的各组分含量...................................……29
2.2纤维素酶高产菌的分离与筛选.......................................……29
2.3纤维素高产菌YT01的菌种鉴定......................................……31
2.4纤维素酶高产菌YT01的原生质体紫外诱变............................……31
2.5液体发酵培养基成分与发酵条件对YT02产纤维素酶的影响..............……32
2.5.1不同碳源对YT02产酶的影响......................................……32
2.5.2不同预处理水稻秸秆对YT02产酶的影响............................……33
2.5.3不同氮源对YT02产纤维素酶的影响................................……34
ii
2.5.4微晶纤维素添加量对YT02产纤维素酶的影响........................……35
2.5.5不同无机盐对YT01产纤维素酶的影响..............................……35
2.5.6起始pH对YT01产纤维素酶的影响.................................……36
2.5.7装液量对YT02产纤维素酶的影响..................................……37
2.5.8转速对YT02产纤维素酶的影响....................................……37
2.5.9培养温度对YT02产纤维素酶的影响................................……38
2.5.10接种量对YT02产纤维素酶的影响.................................……39
2.5.n培养时间对YT02产酶的影响.....................................……40
2.6纤维素酶的酶学性质研究...........................................……41
2.6.1温度对纤维素酶各组分酶活的影响................................……41
2.6.ZPH对纤维素酶各组分酶活的影响..................................……41
2.7纤维素酶对不同预处理水稻秸秆的酶解试验...........................……42
3结论与讨论...............................................··········……4:l
3.1关于筛选出的纤维素酶高产菌株....................................……4:3
3.2纤维素酶生产菌的改造............................................……招
3.3青霉YT02产酶条件与酶学特性.....................................……44
第三章YT02产纤维素酶发酵培养基的优化研究..........................……45
1材料与方法....................................···.·················……45
1.1材料.............................................................……45
1.1.1试剂................................................·.·.·······……45
1.1.2供试菌种.......................................················……45
1.1.3培养基................................................·········……45
1.1.4主要仪器与设备.................................................……46
1.2方法.............................................................……4尽
1.2.1实验设计.............................................··········……46
1.2.2培养方法.............................................··········……46
1.2.3分析方法.......................................................……46
2结果与分析..............................................···········……47
2.1部分因子实验筛选发酵培养基的主要影响因子.........................……47
2.2最陡爬坡实验逼近发酵培养基最优点.................................……50
111
2.3中心组合设计优化YT02发酵培养基组成..............................……51
2.4发酵过程中PH、残余还原糖与纤维素酶变化的测定结果.................……59
3结论与讨论...................................……,...............……61
第四章YT02分批发酵产纤维素酶的研究................................……63
材料与方法.........................................................……63
.1材料.............................................................……63
.1.1试剂...........................................................……63
.1.2菌株...........................................................……63
.1.3培养基.........................................................……娜
.1.4主要仪器.......................................................……64
方法.....................·······……
.1用于分批发酵的种子培养.........……
.…64
.…64
1.2.2恒温分批发酵对YT02产纤维素酶的影响.............................……64
1.2.3变温分批发酵对YT02产纤维素酶的影响.............................……64
1.2.4溶氧量对YT02分批发酵产纤维素酶的影响...........................……64
1.2.5分段溶氧对YT02分批发酵产纤维素酶的影响.........................……65
1.2.6分析方法.......................................................……65
2结果与分析.........................................................……65
2.1发酵温度对YT02产纤维素酶的影响结果..............................……65
2.2变温发酵对YT02产纤维素酶的影响结果..............................……68
2.3溶氧对YT02产纤维素酶的影响结果..................................……69
2.4分段溶氧分批发酵对YT02产纤维素酶的影响结果......................……72
3结论与讨论.........................................................……73
第五章YT02产纤维素酶的分离纯化及酶学性质研究...........……
以U(b叮‘叮‘
(bt了叮‘叮‘
材料与方法…
.1材料.……
.1.1试验材料.
.1.2主要试剂.
....……76
.....……76
.3常用储备液及缓冲液....................................……
1.1.4主要仪器........................................................……78
1.2方法..............................................................……78
1.2.1蛋白质浓度的测定方法...........................................……78
1.2.2纤维素酶的分离纯化.............................................……79
1.2.3纤维素酶SDS一PAGE凝胶电泳纯化及酶相对分子量的测定..............……83
1.2.4酶蛋白的N端测序...............................................……85
1.2.5酶蛋白的质谱分析...............................................……86
2结果与分析.........................................................……87
2.1DEAE一SephadexA一25阴离子交换层析结果.............................……87
2.1.1层析收集管酶蛋白同洗脱缓冲液NaCI浓度的关系.....................……87
2.1.2层析收集管酶蛋白活性检测.......................................……88
2.25即hadexG一75分子筛凝胶过滤层析结果..............................……88
2.2.1SephadexG一75分子筛凝胶过滤层析分离酶蛋白......................……88
2.2.2分子筛凝胶过滤层析纤维素酶活测定结果...........................……88
2.3纤维素酶各纯化步骤纯化情况.......................................……89
2.4SDS一PAGE聚丙烯酸胺凝胶电泳.......................................……90
2.4.1SDS一PAGE聚丙烯酸胺凝胶电泳银染结果.............................……90
2.4.2纤维素酶分子量SDS一PAGE凝胶电泳测定结果........................……91
2.5酶蛋白的N端测序结果.............................................……91
2.6酶蛋白的质谱分析结果.............................................……93
3结论与讨论.........................................................……94
第六章酿酒酵母纤维二糖代谢途径的构建及其细胞固定化研究.............……96
材料和方法................................................·········……%
1材料.............................................................……96
1.1菌株和质粒.....................................................……96
1.2分子克隆用酶和试剂.............................................……96
1.3水稻秸秆水解液的制备...........................................……97
2方法.............................................................……98
2.1含纤维二糖酶基因(及咒1)的重组质粒pYMIKP一那艺了的构建方法.......……98
2.2酿酒酵母纤维二糖代谢途径的搭建方法.............................……99
1.2.3酿酒酵母工程菌细胞的固定化方法................................……101
1.2.4固定化酵母细胞发酵方法........................................……102
1.2.5分析方法......................................................……102
2结果与分析........................................................……103
2.1表达及范了基因的重组菌株的构建结果...............................……103
2.1.1目的基因及法了的获得...........................................……103
2.1.2含目的基因那Z了重组质粒的构建.................................……103
2.1.3酿酒酵母工业菌株NAN一27转化子的获得二,........................……104
2.1.4转化子NAN一28细胞纤维二糖酶活性测定结果.......................……1()4
2.2不同固定化条件对NAN一28细胞固定化的影响结果.....................……105
2.2.1不同溶剂对固定化细胞转化纤维二搪的测定结果......……,.......……105
2.2.2不同海藻酸钠浓度对固定化细胞凝胶特性的影响....................……l()5
2.2.3酵母包埋量对固定化细胞转化纤维二糖的影响结果..................……!06
2.3固定化细胞与游离细胞分批发酵实验结果............................……l()6
2.4固定化细胞重复分批发酵试验结果..................................……107
3结论与讨论........................................................……108
3.1酉良酒酵母纤维二糖代谢途径的构建.................................……108
3.2酿酒酵母工程菌细胞固定化.......................................……110
第七章串联式生物反应器转化水稻秸秆生产燃料乙醇的研究..............……112
材料与方法........................................................……112
l材料......................................……,..............……112
1.1试剂.........................................................……112
1.2菌种.........................................................……112
1.3主要仪器与设备...............................................……112
2方法...........................................................……112
2.1稻草粉的预处理................................................……112
2.2纤维素酶的制备................................................……113
2.3稻草粉的酶解糖化..............................................……113
2.4水稻秸秆生物转化燃料乙醇......................................……114
2.5测定方法......................................................……115
vi
2结果与分析........................................................……116
2.1不同预处理方法对水稻秸秆糖化效果的影响结果......................……116
2.2不同温度对水稻秸秆糖化效果的影响结果............................……116
2.3不同pH对稻草粉糖化效果的影响结果...............................……117
2.4不同加酶量对稻草粉糖化效果的影响结果............................……118
2.5不同底物浓度对稻草粉糖化效果的影响结果..........................……118
2.6水稻秸秆同步糖化发酵(SSF)结果.................................……119
2.7串联式反应器转化水稻秸秆生产乙醇................................……120
2.7.1固定化NAN一28细胞发酵生产燃料乙醇结果.........................……120
2.7.2串联式生物反应器的稳定性结果..................................……121
2.7.3分批添料式协同酶解发酵生产燃料乙醇结果........................……122
3结论与讨论......................................................··……122
3.1二级串联式生物反应器生产乙醇....................................……122
3.2分批添料式协同酶解发酵工艺......................................……123
3.3水稻秸秆资源的全利用............................................……123
第八章结论.....................................................……124
主要参考文献......................................................……126
英文缩写与主要符号表...............................................……146
本研究的特色与创新.................................................……147
发表与待发表的学术论文及成果.......................................……148
致谢............................................................……149
作者简介..........................................................……150
你要看哪部分?