提取纤维素的研究

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利用稻草液体发酵产纤维素酶及酶粉提取的研究

利用稻草液体发酵产纤维素酶及酶粉提取的研究
总 称 _ ]纤 维 素 在 地 球 上 的 有 机 质 中分 布 最 广 , l . 含
纤维 素 酶的工业 化 生产 目前 主要有 固体发 酵法
和 液体深层 发 酵法 2 _ ] 固体法 工 艺简单 , 种 3 . 易污
均 为 3 5 0 I g,FP 平 均 为 4 . U/ . 对 发 酵 液 得 率 平 均 为 1 . 0 g I. 粉 对 发 酵 5 . U/ A 4 3I g 相 6 O / 酶
液 C MC 酶 活 性 平 均 得 率 为 7 . 6 , P 酶 活 性 平 均 得 率 为 5 . O 7 1 F A 8 1 %.
I v lo ta a d be n c kepo e n 3 f r n e .W e t a ke he v ra i n o e e fs r w n a a wd ri 0 L e me t r r c d t a ito fPH nd DO ff r n— a o e me t to i o nd t c i t el l s h n n v rtme,s ud e hee r c i fc lu a e,a ac — a in l qu ra hea tviy ofc lu a e c a gi g o e i t i d t xta ton o e l l s nd c l u
文章 编 号 : 6 4 2 7 ( 0 1 0 —0 50 1 7 — 9 4 2 1 ) 90 7 —4
利 用 稻 草 液 体 发 酵 产 纤 维 素 酶 及 酶 粉 提 取 的 研 究
谭 宏 , 选 明 盛 培 科 , 胜 辉 , 小峰 , 刘 , 廖 黄 何 迪
( 湖南 大学 生 物 学 院 , 南 长 沙 湖 408 ) 1 0 2

纳米纤维素研究及应用进展

纳米纤维素研究及应用进展

纳米纤维素研究及应用进展纳米纤维素是一种由植物细胞壁提取或微生物发酵得到的生物质材料,具有独特的纳米级尺寸和出色的物理、化学性能。

近年来,纳米纤维素因其出色的生物相容性、可降解性以及在能量储存、药物传递、环境治理等方面的应用潜力,受到了广泛。

本文将概述纳米纤维素的研究背景和意义,并详细介绍其制备方法、应用进展、研究现状与挑战以及未来应用前景。

纳米纤维素的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。

物理法主要包括高压静电纺丝、超临界流体纺丝等;化学法主要包括酸解、氧化还原等;生物法则利用微生物或植物细胞壁提取。

不同制备方法得到的纳米纤维素在形貌、尺寸和性能上略有差异。

纳米纤维素在许多领域中都有着广泛的应用。

在生物医学领域,纳米纤维素因其生物相容性和可降解性,可用于药物载体、组织工程和生物传感器等。

在能源领域,纳米纤维素可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等。

纳米纤维素在环保、材料科学等领域也有着广泛的应用。

当前,纳米纤维素研究面临着许多挑战。

制备方法的优化和绿色生产是亟待解决的问题。

化学法制备过程中产生的废弃物可能会对环境造成污染,因此需要开发环保、高效的制备方法。

纳米纤维素的尺度、形貌和性能调控是研究的重要方向。

纳米纤维素的量产化、应用领域的拓展以及其在复合材料中的作用机制等方面也需要进一步探索。

随着科技的不断进步,纳米纤维素的应用前景十分广阔。

在生物医学领域,纳米纤维素作为药物载体和组织工程材料的应用将进一步拓展。

在能源领域,随着可再生能源需求的增加,纳米纤维素作为储能材料的应用前景将更加明朗。

纳米纤维素在环保、材料科学等领域也将发挥更重要的作用。

纳米纤维素作为一种重要的生物质材料,具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。

随着对纳米纤维素制备、性能和应用研究的深入,其在生物医学、能源、环保、材料科学等领域的应用将进一步拓展。

未来,纳米纤维素的研究将更加注重绿色生产、可持续性和规模化应用,为推动纳米科技和生物质材料的发展提供新的机遇和动力。

纤维素酶提取水溶性膳食纤维工艺的研究

纤维素酶提取水溶性膳食纤维工艺的研究

纤维素酶提取水溶性膳食纤维工艺的研究刘绍鹏,陈文*,慕春海(新疆特种植物药资源省部共建教育部重点实验室,新疆石河子832002)摘要:目的以番茄不溶性膳食纤维为原料,用酶解法提取可溶性膳食纤维(S DF )。

方法经正交试验优化提取工艺,并在优化条件下循环提取。

结果制备S DF 的最佳工艺条件为:酶用量10%,酶解时间6h ,酶解温度60℃,p H 4.0;以最佳条件连续反应,产率可达31.1%。

结论确定了酶提取S DF 的最佳工艺;证实循环工艺可以提高提取效率。

关键词:纤维素酶;膳食纤维;番茄;改性中图分类号:TS201.1文献标识码:A文章编号:1672-979X (2008)07-0032-03Technol ogy St udy on W at er -s ol ubl e D i et ar y Fi ber Ext ract ed by C el l ul aseL I U Sha o-peng,C H E N W en,M U C hun-hai(K ey L ab or ator y of X inj i ang Phytom edi ci ne R esour ces,Sh i hezi 832002,C hina)A bst r act :O bj ect i ve T o extr act the w at er -solub l e d i et ary f iber (S D F )f rom tom at oi nsoluble d i etary f iber (ID F)b y cell u l ase.M et hods T h e o pti m al t ech no l o g y w as ob t ai n edbyo r tho go nal test ,then,t h e ci rcu l at ingextr acti o n w as arr ang ed un der t he o pt i m al co ndi ti on .R e sul t s T he opt im umcond i t i o n of SD F ext r act ion w as as f ol low s:10%cel lulose f or 6h at 55℃w i th pH4.0.U nd er the o pt im al co ndit ion ,t he ci rcu l ati n g ex t racti o n w as perf o r m ed w it h a h i gher yi el d of 31.1%.C oncl usi on T he op t i m al extr acti on techn ol og y can be ob t ai n ed an d t he ci rcul at i ng ext ract ion can b e used to i n cr ease t h e ex t ract i o n r at e o f SD F.K ey w or ds :cell u l ase;d i et ary fi ber ;tom at o ;m odif icati o n收稿日期:2008-03-27基金项目:教育部春晖计划“番茄纤维的开发研究”(Z2004-2-65053)作者简介:刘绍鹏(),男,硕士研究生,从事药物新制剂的研究与开发366@qq *通讯作者:陈文(6),男,教授,硕士生导师,从事新药研究与开发@6近年膳食纤维(di e t ar y f i ber ,D F )在人体健康中的作用引起了广泛关注,被誉为“第七营养素”,其生理功能已经研究证实[1-3]。

里氏木霉产纤维素酶分离纯化工艺研究

里氏木霉产纤维素酶分离纯化工艺研究

里氏木霉产纤维素酶分离纯化工艺研究发布时间:2021-11-11T06:46:02.936Z 来源:《中国科技人才》2021年第22期作者:侯龙龙谢军任晓辉白冠章[导读] 目前,世界各国都在积极研究利用非粮发酵手段生产生物燃料,用以解决日益严重的能源危机、气候问题以及粮食短缺问题。

义马煤业集团煤生化高科技工程有限公司河南省三门峡市 472300摘要:目前,世界各国都在积极研究利用非粮发酵手段生产生物燃料,用以解决日益严重的能源危机、气候问题以及粮食短缺问题。

木质纤维素作为地球上储量最丰富的多糖类物质,利用其生产燃料乙醇已成为各国研究的热点领域。

但由于木质纤维素结构致密复杂,大多数微生物并不能将其作为直接碳源来生产乙醇,只有将其水解成可发酵单糖类物质后,才能被微生物利用。

酶解法由于其反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强以及环保效果好等优点,被广泛应用于纤维素水解过程中。

但由于纤维素酶的酶组分多体系,底物结构较为复杂,加大了从发酵液中分离提取较高纯度的纤维素酶的难度,目前文献报道的纤维素酶提取工艺大多是为了获得纯纤维素酶组分并进行酶学性质的研究,其工艺很难在工业中进行应用。

关键词:纤维素酶;分离提取工艺;盐析;膜分离;色谱层析前言:在传统的酶粗提方法中,盐析法过程温和,不会使酶分子发生变性,硫酸铵由于其具有较强的盐析能力、较高的水溶性以及较低的温度系数,因此在蛋白质及酶的盐析过程中常被使用。

陈红漫等在芽孢杆菌-葡萄糖苷酶的分离纯化及特性的研究中采用硫酸铵分级沉淀法对粗酶液分离纯化,结果显示在硫酸铵饱和度区间为20%-60%时,经硫酸铵沉淀后,酶纯化倍数为1.42,回收率为11.41 %。

但盐析过程适合小规模酶的分离提取过程,而当生产规模较大时,由于需要大量的无机盐,会对后续环保处理带来较大压力;而膜分离过程不需要添加化学试剂,而且整个过程温和,不会造成酶分子的变性失活,当然,膜分离过程也存在投资成本偏高,膜易堵塞等问题。

酶法提取麸皮中膳食纤维的研究

酶法提取麸皮中膳食纤维的研究

膳食纤维具有降低胆固醇、改善血糖生成反应、 预防便秘、结肠癌和解毒等作用,被营养学家称为“第 七大营养素”。小麦麸皮是面粉加工中的主要副产品, 它由小麦的果皮、种皮、糊粉层、少量胚和胚乳组成, 富含纤维素和半纤维素。目前,我国小麦加工后的麸 皮基本上直接应用于饲料工业,很少用于深加工和再利 用,经济价值不高[ 1 ] 。近年来,随着人们生活水平的 不断提高,功能因子为膳食纤维、功能性低聚糖的保 健食品已为广大消费者所接受、认可。麦麸是制备膳 食纤维的理想原料,也是可利用的最广泛的膳食纤维源 之一,对其进行研究和开发具有广阔的发展前景。
21.21
注:酶解条件为酶用量 1 % 、5 0 ℃、水解 2 . 5 h 。
2.3 温度对碱性蛋白酶水解麸皮蛋白质的影响 将反应体系控制在 pH8.0,碱性蛋白酶的添加量为
1 % ,在 4 0 、5 0 、6 0 、7 0 ℃下进行酶解,每隔一定时 间测定酶解液中的氨基氮含量,计算出蛋白质的水解 度,结果见图 1 。
膳食纤维的制备方法主要有化学法[2]、酶化学法[3]、 酶法[4-6]和发酵法[7]。目前,国内外提取膳食纤维方法以 化学法为主,此方法具有工艺简单和成本低的优点,但 存在产品性能不高及污染环境的缺点;而酶法提取膳食 纤维因条件温和,对环境污染较小,有很好的发展前 景。本实验采用双酶法提取麸皮中膳食纤维,研究酶反
酶解条件为酶用量10111213141516k1k2k3k4858585859090909095959595100100100100932295619324943223903050709030507090305070903050709948894569344935214430609012012090603060301209090120306091769301954196214459147932795079306100149477945992949186919593399576960398259069923123温度对碱性蛋白酶水解麸皮蛋白质的影响将反应体系控制在ph80碱性蛋白酶的添加量为1下进行酶解每隔一定时间测定酶解液中的氨基氮含量计算出蛋白质的水解度结果见图最大水解度随之增加且达到最大水解度的时间也随之缩短60时水解15h水解度就达到最大值而40才达到该温度下的最大水解度

水解法生产溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用研究

水解法生产溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用研究

水解法生产溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用研究随着生物质资源的不断开发利用,溶解性纤维素因其丰富的源头和良好的性能被越来越多地应用于各个领域,在纸浆制造、食品、医药等工业中具有广泛的应用前景。

其中,溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用也备受关注。

本文将从水解法生产溶解性纤维素的基本过程、氢氧化钠生产过程以及两者的结合应用研究等方面进行探讨。

一、水解法生产溶解性纤维素的基本过程溶解性纤维素是指一些低聚物或单体化合物,其具有良好的溶解性和可变形能力。

在生产中,溶解性纤维素通常采用水解法制备得到。

水解法生产溶解性纤维素的基本步骤如下:(1)甲基化反应将木质素或纤维素进行甲基化反应,使其表面具有亲水性,更易于与酸类反应或溶解。

(2)水解反应将甲基化后的木质素或纤维素进行水解,使其高聚物分子链断裂,生成低聚物或单体分子。

(3)纯化将水解后的产物进行纯化处理,去除杂质等。

(4)溶解将纯化后的溶解性纤维素产品进行溶解,得到高浓度的溶液。

(5)干燥对溶解后的溶液进行干燥,得到固体产品。

二、氢氧化钠生产过程氢氧化钠(NaOH)是一种重要的化学品,广泛应用于纤维素、纸张、油脂、食品、药品等工业领域。

氢氧化钠的生产过程是指在一定的条件下,将氯化钠(NaCl)和氢氧化钙(Ca(OH)2)通过电化学或热化学反应制得氢氧化钠的化学工艺过程。

电化学法:1.阳极反应:2Cl-→Cl2(g) +2e-阴极反应:2H2O + 2e-→H2↑ + 2OH-电解方程式:2NaCl +2H2O→2NaOH + H2↑ +Cl2↑热化学法:Na2CO3(或氯化钠)+Ca( OH)2=2NaOH+CaCO3(或CaCl2)氢氧化钠工业生产过程中,一定程度上会引起废气、废水、废渣的产生,给环境带来不小的压力。

因此,近年来有些生产厂家开始使用环保型的制备方法如电解氧化物法等。

三、水解法生产溶解性纤维素在氢氧化钠生产中的应用研究溶解性纤维素具有良好的溶解性、稳定性和高温耐性等特点,已成为制备高质量氢氧化钠的一种重要材料。

纤维素化学研究进展

纤维素化学研究进展

纤维素化学研究进展一、本文概述纤维素,作为地球上最丰富的天然有机化合物,其化学研究进展对于推动生物质资源的高效利用、促进可持续发展具有重要意义。

本文旨在全面概述纤维素化学研究的最新进展,包括纤维素的化学结构、性质、改性方法以及其在不同领域的应用。

通过深入了解纤维素化学的研究现状和发展趋势,可以为纤维素的高效转化利用提供理论支撑和技术指导,为生物质资源的可持续利用开辟新的途径。

本文将首先介绍纤维素的化学结构和基本性质,包括其分子结构、结晶度、可及性等方面。

随后,重点综述纤维素改性的方法和技术,包括化学改性、物理改性和生物改性等,以及改性后纤维素性能的变化和应用领域。

本文还将关注纤维素在不同领域的应用,如纤维素基材料、纤维素能源、纤维素生物降解等,以期全面展示纤维素化学研究的广泛应用前景。

通过本文的阐述,读者可以深入了解纤维素化学研究的最新进展和发展动态,为相关领域的研究和开发提供有益的参考和启示。

本文也期望能够激发更多研究者对纤维素化学研究的兴趣和热情,共同推动纤维素化学领域的发展和创新。

二、纤维素的来源与提取纤维素作为自然界中最丰富的有机聚合物之一,广泛存在于植物细胞壁中,为植物提供了必要的结构支撑。

由于其独特的化学和物理性质,纤维素在多个领域都有着广泛的应用,包括纺织、造纸、生物材料以及最近的生物能源等。

因此,对纤维素的来源和提取方法的研究具有重要意义。

纤维素的主要来源是植物纤维,如木材、棉花、亚麻、竹子等。

其中,木材是最常见的纤维素来源,由于其生长周期短、可再生以及资源丰富等特点,被广泛应用于工业生产中。

一些农业废弃物,如稻草、玉米秸秆等,也是纤维素的潜在来源,其利用不仅能实现资源的有效循环利用,还能为农业生产带来经济效益。

纤维素的提取通常包括化学法、生物法和物理法等多种方法。

化学法提取纤维素主要利用酸、碱或有机溶剂等化学试剂处理植物原料,使其中的纤维素与木质素、半纤维素等其他成分分离。

生物法提取则依赖于酶或微生物的作用,通过选择性降解木质素和半纤维素,实现纤维素的分离。

羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展

羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展

羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展羧甲基纤维素制备方法及其生产工艺研究进展,介绍了羧甲基纤维素(CMC)的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,在回顾传统制备方法的基础上,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化反应和工艺的研究进展,重点评述了对体系反应介质的种类和组成、溶液法、新原料、溶媒法工艺的改进、羧甲基化工艺与其他产品生产工艺的耦合等问题,并对其发展前景进行了展望。

天然纤维素是自然界中分布最广、含量最多的多糖,来源十分丰富。

当前纤维素的改性技术主要集中在醚化和酯化两方面。

羧甲基化反应是醚化技术的一种。

纤维素经羧甲基化后得到羧甲基纤维素(CMC),其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、胶体保护、乳化及悬浮等作用,广泛应用于石油、食品、医药、纺织和造纸等行业,是最重要的纤维素醚类之_[1-2。

近年来,随着国民经济的迅速发展,我国CMC需求量以年均9°%的速度递增,而且由于CMC宝贵的胶体化学性质,使其应用领域还在不断拓展[3-4。

目前,我国生产的CMC 产品无论在产量上还是在品种和质量上均不能满足国内市场的需求,因此积极开发CMC制备技术具有重要意义。

本文首先介绍了 CMC的关键技术指标,并从羧甲基化反应机理出发,综述了近年来国内外关于纤维素羧甲基化工艺的研究进展,讨论了当前 CMC制备技术的热点问题,并对其发展前景进行了展望。

1 CMC产品的技术指标CMC的技术指标主要有聚合度、取代度、纯度、含水量及其水溶液的黏度、pH等。

其中聚合度和取代度是最关键的指标,决定了 CMC的性质和用途。

一般而言,提高CMC的聚合度和取代的高低;产品水溶液的pH—般要求为中性或弱碱度,它的水溶性、降滤失性能、黏度及抗盐性能性。

表1列举了一些行业标准中CMC的主要技术也有所提高。

CMC水溶液的黏度反映了聚合度指标[5-10。

表1各行业标准中CMC的主要技术指标Table 1 Important parameters of carboxymethylcellulose (CMC) in some technical specificationsIn drilling fluidsItemIn food additives In toothpaste In detergentLow-viscosity CMCHigh-viscosity CMCAppearanceFibrous powder, white orfaint yellowFree-flowing or granulated powder,white or faint yelloww (Water)/%<10<7<10<10<10Purity(w)/%——>55>80.0> 95.0Degree of substitution0.20-1.500.20 - 1.500.5 -0.7>0.80>0.80pH of aqueous solution6.0 - 8.56.5 - 8.58.0 - 9.07.0 - 9.06.5 - 8.0不同行业对CMC的指标要求不尽相同。

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纤维素的提取
纤维素的提取根据所使用方法的不同可分为物理处理法和化学处理法。在实际应用中,
大多是采用两种或两种以上方法的组合,以取长补短,发挥各自优势,改善纤维素分离提取
的效果。
物理处理法
物理处理法主要包括机械粉碎、蒸汽爆破、微波和超声波辅助提取法等,一般用于纤维
素提取的预处理工艺或是辅助工艺,其目的是去除木质素,半纤维素等对纤维素具有保护作
用的成分,但是物理处理法需要进行处理时间和强度的优化以防止纤维素链的断裂。
化学处理法
化学处理法是应用化学制剂来打破木质素和纤维素的链接,同时使半纤维素溶解的过
程。传统造纸工业的制浆过程就是采用化学方法进行处理的过程。化学处理法包括碱液分离
法、酸处理、有机溶剂法、离子液体法等。
碱液具有溶胀纤维素,断裂纤维素与半纤维素间氢键的作用。常用的碱提取试剂有氢氧
化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等。酸处理法常用的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等。有机溶
剂法是采用单一或者复合有机溶剂(或外加一些催化剂)在一定的温度,压力条件下降解木
质素和半纤维素,得到纤维素的方法。常用的有机溶剂包括有机酸、醇类、酮类等,而且提
取过程中一般是将有机溶剂与水、碱或者酸混合作为提取剂。离子液体是一种近年新被广泛
应用于绿色化学领域的环保溶液,具有良好的溶剂性、不挥发、对水和空气稳定等优点,被
广泛地用来作为易挥发有机溶剂的绿色替代溶剂。

从绿色化学的角度看,目前的研究热点集中在利用离子液体溶解纤维素后再进行再生的
提取方法。溶解剂包括多聚甲醛/二甲基亚砜(PF/DMSO)体系,NH3/NH4SCN体系,氯化
锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)体系,胺氧化物体系等溶剂体系。
PF/DMSO溶剂体系能够溶解纤维素是由于在溶解过程中反应生成了可溶于二甲基亚砜
的中间产物羟甲基纤维素,无降解过程。其中羟甲基纤维素是由多聚甲醛受热分解产生的甲
醛与纤维素反应生成的。该过程的优点十分突出,溶剂易得、反应速度较快,而且溶液体系
稳定。但是该方法存在溶剂回收困难,所得产品结构有缺陷,而且品质不均一等缺点。
在一定的条件,纤维素可在NH3/NH4SCN/H2O体系中形成均匀透明的溶液。该溶剂体
系低廉、易得,能在纤维素浓度较低时就得到中间相的溶液,而且纤维素不发生降解。但是
该方法需要经过多次的冷冻和解冻的循环过程,不利于工业化生产。
LiCl/DMAc体系可不形成中间产物直接溶解纤维素,纤维素的氢键结构使其在该溶剂
体系中可以与LiCl/DMAc形成配合物,从而得到真溶液。该溶解方法非常稳定,可进行均
相反应。但是研究表明仅当LiCl的含量为10 %时,即DMAc/LiCl的摩尔比为4:1,LiCl/DMAc
体系才对纤维素有溶解能力。而且LiCl价格昂贵,回收困难,所以该体系目前还一直停留
在实验室研究阶段。
胺氧化合物体系主要有N-甲基氧化吗啉、N,N-二甲基氧化乙醇胺、N,N-二甲基氧化环
己胺等几种,他们均证实对纤维素有一定的溶解性。目前研究表明只有N-甲基氧化吗啉
(NMMO)/H2O体系被认为是前途可观,可以实现工业化的溶剂体系。目前国内外已经对
NMMO溶解工艺做了大量的研究。其机理是NMMO中的强极性官能团N-O与纤维素分子
中的羟基作用,构成新的氢键,形成纤维素-NMMO-H2O络合物,从而破环了纤维素分子间
的氢键。这种破坏首先在纤维素的无定形区进行,而后逐渐进入结晶区,最终使纤维素溶解。
无水NMMO对纤维素的溶解能力最强,但是其溶解温度接近于其熔点(184 ℃),使得纤
维素和溶剂在溶解过程中降解,释放出胺类等有毒物质,因此在溶解时一般加入一定的抗氧
化剂。然而,随着溶剂中含水量的增加,纤维素的溶解性逐渐减弱,当NMMO水合物的含
水量大于17 %时,溶解性能完全消失。这是因为虽然水和纤维素都可与NMMO形成氢键,
但是NMMO的吸水性使其更易与水形成氢键。水含量高时,氢键已完全形成与NMMO和
水分子之间,而不是与纤维素形成氢键,使纤维素不能溶解。含水量为13.3 %的NMMO·H2O
为对纤维素溶解的最适宜浓度。
除此之外,目前国内专利报道中也有使用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐和嘧啶混合物离子液
体,咪唑类化合物与卤代烷烃合成的离子液体来提取纤维素。

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