玉米秸秆超声辅助酶水解
超声波预处理玉米秸秆的条件优化
超声波预处理玉米秸秆的条件优化胡斌;张亮亮;胡青平【摘要】To speed up degradation of corn stalk by cellulase, this research was to explore the effect of ultrasonic pretreatment conditions of corn straw, including ultrasonic processing time, power and temperature. Then these conditions were optimized through the Box-Behnken central composite design. Results showed that the optimal conditions were that liquid materials in the ratio of 1 : 30 were treated by the ultrasonic for 10 min at the temperature of 45 ℃ and the power of 140 W. The best effect of cellulose enzyme solution on corn straw was detected under the optimal pretreatment conditions.%为加速纤维素酶对玉米秸秆的分解效率,采用超声波预处理玉米秸秆.研究超声波处理时间、功率、温度等因素对处理效果的影响,通过Box-Behnken中心组合试验设计优化超声波预处理玉米秸秆的条件.结果表明,超声波预处理玉米秸秆的最优条件为:料液体积比为1:30,超声时间10 min,温度45℃,功率140 W.用纤维素酶酶解在优化条件下超声处理的玉米秸秆,酶解效果较好.【期刊名称】《西北农业学报》【年(卷),期】2012(021)002【总页数】4页(P153-156)【关键词】玉米秸秆;超声波;预处理;酶解【作者】胡斌;张亮亮;胡青平【作者单位】山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004;山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004;山西师范大学生命科学学院,山西临汾041004【正文语种】中文【中图分类】S216.2中国是一个农业大国，各类农作物秸秆年总量达7亿t以上［1］，其中玉米秸秆占很大的比例，它的主要成分是纤维素［2］。
超声处理对玉米蛋白酶解效果影响的研究
图 2 有无超声波作 用下底物浓度对玉米蛋白粉 DH 的影响
2 13 有无超声波作用下最适酶与底物浓度比 ( [ E ] / [ S] )的确定 由图 3 可以看出, 随着酶与底 物浓度比的增加, 水解度呈上升趋势, 在酶与底物浓 度比为 0 6 % 以后增加趋势 不明显。出于 经济因素 的考虑, 确定适宜的酶与底物浓度比定为 0 6 % 。此 时, 水解度为 22 49 % 。因此 , 确定适宜的酶与底物浓 度比为 0 6 %。
张春红, 崔里刚, 常 南 (沈阳农业大学食品学院, 辽宁沈阳 110161)
摘 要: 通过单因素实验考察了超声处理对玉米蛋白水解度的影响; 并在单因素实验的基 础上, 通过 对超声波功率、 底 物浓度、 酶与底物浓度比、 水解时间进行四因 素三水平 正交实验, 确定 了在超 声波作用 下玉米 蛋白最 佳的酶 解条件。 结果表明, 超声处理不改变玉米蛋白水解过程中 底物浓度、 酶浓度、 反 应温度、 反应 时间与 水解度 之间关系 的变化 趋 势, 但能使水解度明显提高。在超声波作用下, 玉米蛋白酶 解的最佳反应条件 为: 超 声波功率 200W, 玉 米蛋白粉浓 度 6% , 酶与底物浓度比 0 7% , pH9 0, 55 下水解 1h。此时, 玉米蛋白的水解度为 25 14% , 比对照提高了 14 68% 。 关键词: 玉米多肽, 碱性蛋白酶, 超声波
Study on the effeet o f u ltrason ic treat m en t on corn enzym atic protein hydrolys is
ZHANG Chun - h ong, CUI L i - gang, CHANG Nan ( Co llege of F ood, Sheny ang A g ricu lture U niversity , Shenyang 110161 , Ch ina) Abstrac:t The be s t d ig e s tion co nd iti o ns o f a lka li n e p ro te as e w e re d e te r m ine d b y u ltra so und thro ug h s ing le fa c to r e xp e rm i en ts The re s ults s how e d a s fo ll ow: w he n u ltra so n ic pow e r w a s 200W, subs tra te c o nc e ntra tio n w a s 7% , the hyd ro l y s is tm i e w a s 1h , the re ac tion tem p e r a ture w a s 55 , pH w a s 9 0, e nz ym e d o sag e w a s 0 6% , the de g re e o f hyd ro l y s is w a s up to 22 49 % , it e nha nce d 10 57% tha n tha t w itho ut u ltra so und T he o p tm i um c o nd iti o ns fo r hyd ro l y s is w e re de te r m ine d thro ug h o rtho g o na le xp e rm i e n, t u ltra so nic p ow e r w a s 200W, co rn p ro te i n p ow de r w a s 6% co nc en tra ti o n, the ra ti o o f e nz ym e to subs tra te co nc en tra ti o n w a s 0 7% , hyd ro lys i s tem pe ra tu re w a s 55 , a t th i s tm i e, the c o rn g lu te n m ea l w a s fo r 25 14 % de g re e o f hyd ro lys is, com p a re d w ith no u ltra s on ic i n c rea s ing 14 68% Key w ords : c o rn m u lti - p ep tide s; a lka line p ro te i n a se; u ltra s on ic w a ve 中图分类号: T S201 1 文献标识码: A 文 章 编 号: 1002 - 0306( 2010) 02 - 0235 - 03
超声波辅助酶法水解玉米蛋白的工艺研究
中图 分类 号 ：Ｔ Ｓ ２ ３ ９
文献 标识 码 ：Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ ４ — ０ ４ ３ ２（ ２ ０ １ ３ ）一 ０ ４ — ０ ０ ８ １ — １
玉米 是 世 界三 大 粮 食作 物 之一 。中 国玉 米 总产 量在 世 界 上排 名 第 二 ， 占世 界 总产 量 的２ ０ ％ ，２ ５ ％ 的 中 国粮 食 总产 量 。玉 米 中含 有 约８ ％ 到约１ ４ ％ 的蛋 白质 ，在 胚乳 中占￣ Ｕ ７ ５ ％ ，２ ０ ％ 用 于生 殖 。玉米 蛋 白可 分 为 四种 ： 白蛋 白，球 蛋 白，醇 溶 蛋 白、谷 蛋 白 ，醇 溶蛋 白 、谷蛋 白分 别 约 占４ ０ ％ ，而 球 蛋 白只有 ８ ％ ～９ ％ 。玉 米 蛋 白粉 ，俗 称 玉 米 楂 是一 种 玉米 淀 粉 深加 工 产 业 的重 要 副产 物 ， 蛋 白质 含量 为３ ５ ％ ￣６ ５ ％ ，其 中 玉米 醇 溶 蛋 白约 占６ ８ ％ ，麦 谷 蛋 白约 占２ ８ ％ ，还 含 有 少 量 的球 蛋 白和 白蛋 白 。此 外 还 含 有２ ０ ％ 的淀 粉 ，纤 维 素 ， ｖ Ａ 和 其 他 营养 成 分 ，还 含 有 １ ５ 种 矿 物盐 和 独特 的黄 玉米 。活 性肽 具有 多 种 生理 功 能 ，可 通 过控 制 水 解度 。玉 米蛋 白粉 水解 一 般可 以增 加 其 在水 中的 溶解 度 ， 可 以降 低粘 度 ， 增加 流 动性 ，热 稳定 性 ，易 被人 体 吸 收 。 当超 声波 在 液 体 中 ， 由于严 重 的振 动 在 液体 颗 粒 小 空 腔 内产 生 。这 些 小 空 洞 的 迅 速 膨 胀 和 关 闭 ，会 影 响 波 粒 之 间 的 液体 颗 粒 ，压 力 导致 成 千 上万 的大气 数 。颗粒 之 间 的 强 烈 的相 互 作用 ，会 使液 体 温度 突然 增加 ，混 合效 果 非 常好 ，所 以 这两 个 不 混溶 的液 体乳 液 ， 并加 速 溶质 ，加 速化 学 反应 。这 是超 声波 的空 化作 用 。 在这 项 测试 中 ，超 声波 可 促进 玉 米 蛋 白粉 的溶 解 ，提高 产量 。
玉米秸秆的酶水解糖化
玉米秸杆的酶水解糖化李俊英张桂陈学武苗芳侯建革玉米秸杆的酶水解糖化摘要：玉米秸杆属植物纤维废料，研究玉米秸杆酶水解糖化的目的在于寻求一条玉米秸杆的合理利用新途径，加工成食品、燃料、化工产品等，具有较好的发展前途。
从玉米秸杆的化学结构出发，阐述玉米秸杆酶水解、糖化的机理及研究概况，玉米秸杆所含成分复杂，需要经过预处理，破坏其结晶性，提高水解性能，从而得以很好利用，具有重要的现实意义。
关键词：玉米秸杆；酶水解；糖化1 玉米秸杆的化学组分玉米秸杆的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、粗蛋白和水等。
1.1 纤维素玉米秸杆纤维素结构单元是由β-D葡萄糖基1，4-糖苷键联结而成的线性高分子化合物。
每个纤维素分子由800--1200个葡萄糖分子组成，据戈林(D.A.J.Goring)等研究，在纤维细胞中的次生壁中，微细纤维、木素、半纤维素中组分均呈不连续的层状结构，彼此粘结又互相间断。
微细纤维是构成细胞壁的骨架，木素、半纤维素则是微细纤维之间的填充剂和粘结剂。
纤维素分子中的葡萄糖(和其它糖)残基的多少，或者称之为聚合程度的高低，因植物种属不同、时空和空间关系的变化而有变异。
玉米秸杆纤维素属于次生壁一类的纤维素分子，其平均聚合度为1000左右。
其中大约30到100个纤维素分子“并肩”排列，在分子内和分子间氢键作用下，形成结晶的(crystalline)或类结晶的(paracrystalline)微纤丝。
微纤丝的结晶区即β-1，4葡聚糖区，而中央的非结晶区则可能是甘露糖或木糖的存在部位，非结晶的或结晶程度差的表面区包围着中央的结晶核(Crystal nucleus)〔2，3〕。
从以上分析，纤维素类分子相互间以特定化学键相联系，形成牢固结构，使其难于分离。
1.2 半纤维素半纤维素的结构单元是木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等以及这些糖甲基化、乙酯化单位和醛酸衍生物。
半纤维素的分子量较低，聚合度小于200，且分子往往带有支链。
超声波法预处理对秸杆纤维素水解的促进作用
（） １ 总糖 测定 ： 蒽酮 比色法 ． （） ２ ｘ一射线衍 射分 析 ： 用 Ｂ ｕ ｅ／ ｘ － Ｄ 采 ｒ ｋ ｒａ ｓ ８型 ｘ一射线 衍射 仪 ， ｘ光 源为铜靶 ， 长 １ ５ ０ 管压 波 ． ４ Ａ， ６
４ Ｖ， 流 ４ ０ｋ 管 ０ｍＡ， Ｓ狭缝 １ ， Ｓ狭缝 ０ ２ｍｍ， Ｓ狭缝 ０ ２ｍｍ， Ｄ 。Ｒ ． Ｓ ． 扫描速度 ４。ｒｉ， ／ ｎ 采样 间隔 ０ ０ 。然 ａ ． ２． 后根据 Ｓ ｇ ｌ 出的公 式计算 结 晶度 Ｃ ： ｅａ提 ｒ
波细胞 粉碎机 —— 探头式 ， 功率 １ ０ ， ０Ｗ 频率 ２ Ｈｚ ； ２ ０ｋ ） 生化 分析仪 （ 国 ＹＳ 公 司生产 ＹＳ２ ０ 美 Ｉ Ｉ７ ０型） 紫 ；
外 可见分 光光 度计 （ 北京普 析 Ｔｕ一１ ０ Ｐ ８ ０ Ｃ型 ） Ｘ ； 一射 线衍射 仪 （ 国 Ｂ ｕ ｅ／ ｘ － Ｄ 德 ｒ ｋ ｒａ ｓ ８型 ） ．
作者简介 ： 光雯（９２ ）女 ， 翟 １８ 一 ， 安徽 芜 湖 人 ， 士 研 究 生 ； 硕 汤
文 章 编 号 ：６２ ４ ７２ ０ ）４ ０２ ３ １ ７ —２ ７ （ ０ ７ ０ —０ ２ —０
超 声 波 法 预 处 理 对 秸 杆 纤 维 素 水 解 的 促 进 作 用
翟光 雯 ， 汤 斌 ， 庆 庆 ， 阿娜 ， 中碧 张 陈 陈
（ 徽工 程科 技 学 院 生 物 化学 工 程 系 ， 安 安徽 芜 湖 ２ １ ０ ） ４ ０ ０
摘 要 ： 超 声 波 法 对 玉 米秸 杆 进 行 预 处 理 ， 用 以上 清 液 中 溶 出 的 总 糖 为 指 标 ， 步 确 定 了单 因素 条 件 的 范 围 ， 初 再
超声波对甜高粱秸秆酶水解影响的研究
超声波对甜高粱秸秆酶水解影响的研究
周广麒;郭茵;吴琼
【期刊名称】《中国酿造》
【年(卷),期】2008(0)11X
【摘要】研究了超声波以及酸碱对甜高粱秆酶水解的影响。
结果表明,超声波能有效地破坏甜高粱秆的纤维结构,并能提高纤维酶的水解得率。
超声波处理的最佳条件为功率120W,超声波作用1次的时间1s,间歇时间4s,总操作时间20m in,甜高粱秸秆的酶水解率可达9.62%。
经过酸-超声波-碱液复合处理后,秸秆残渣的酶水解得率为52.02%。
【总页数】3页(P54-56)
【关键词】超声波;甜高粱秸秆;纤维素酶;乙醇
【作者】周广麒;郭茵;吴琼
【作者单位】大连工业大学生物与食品工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ352
【相关文献】
1.贮藏方法和时间对甜高粱秸秆糖分及酶活性的影响 [J], 再吐尼古丽·库尔班;吐尔逊·吐尔洪;陈维维;叶凯
2.施肥方式对甜高粱秸秆产量和糖分含量以及酶活性的影响 [J], 再吐尼古丽·库尔班;陈维维;叶凯
3.碱处理对甜高粱秸秆渣组成结构及酶解糖化效果的影响 [J], 马强;顿宝庆;奚亚军;王智;陈朝儒;路明;李桂英
4.不同的预处理方式对甜高粱秸秆纤维素酶降解效率的影响 [J], 孙麟;高慧俊;宝力德
5.纤维素酶对甜高粱秸秆发酵产酒率影响的研究 [J], 再吐尼古丽.库尔班;叶凯;涂振东;冯国郡;傅力
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超声辅助酶法提取玉米胚芽粕水解蛋白及其抗氧化活性
超声辅助酶法提取玉米胚芽粕水解蛋白及其抗氧化活性
马雪;张雅娜;郭丽;李杨;马志鹏
【期刊名称】《食品研究与开发》
【年(卷),期】2024(45)10
【摘要】以玉米胚芽粕为原料,研究超声波辅助碱性蛋白酶提取玉米胚芽粕水解蛋白的工艺条件。
通过单因素试验初步确定超声波辅助酶法提取玉米胚芽粕水解蛋白的条件,在单因素试验基础上进行正交试验设计,并测定其抗氧化活性。
结果表明,最优提取条件为超声温度50℃、超声时间50 min、超声功率140 W,在此条件下,玉米胚芽粕的水解蛋白提取率为90.6%。
对DPPH自由基和羟自由基的IC_(50)分别为17.56µg/mL和28.41µg/mL。
【总页数】6页(P165-170)
【作者】马雪;张雅娜;郭丽;李杨;马志鹏
【作者单位】绥化学院食品与制药工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS2
【相关文献】
1.酶法处理玉米胚芽粕提取蛋白质的条件初探
2.响应面法优化玉米胚芽粕中膳食纤维酶解提取工艺
3.超声波辅助酶解玉米胚芽脱脂粕预处理条件的优化
4.超声波辅助酶法提取油茶粕蛋白工艺优化及其功能活性
5.超声波辅助酶解法提取文冠果籽粕蛋白工艺优化及抗氧化活性研究
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玉米秸秆的酶水解与丁醇发酵研究的开题报告
玉米秸秆的酶水解与丁醇发酵研究的开题报告摘要：本研究旨在探索玉米秸秆作为生物质资源的利用途径。
具体来说，本研究将研究玉米秸秆酶水解及丁醇发酵的可行性，并优化工艺参数以提高产酒效率。
本研究将选择三种不同的酶（纤维素酶、木质素酶和半纤维素酶）对玉米秸秆进行酶水解，并采用响应曲面法对酶水解的主要影响因素进行分析和优化。
在酶水解的基础上，本研究将进行丁醇发酵，研究不同发酵条件对丁醇产量和质量的影响。
综合实验结果，本研究将提出一种高效利用玉米秸秆的生物酒精生产新方法。
关键词：玉米秸秆；酶水解；丁醇发酵；响应曲面法；生物酒精一、研究背景生物质资源具有广泛的应用前景，但其的利用面临着诸多挑战。
与传统能源资源相比，生物质资源的利用具有可再生性、环境友好性、经济性等诸多优势。
目前，利用生物质资源进行生物酒精生产是重要的应用之一。
玉米秸秆作为一种常见的农作物废弃物，含有丰富的碳水化合物、纤维素和木质素等成分，因此被广泛研究并应用于生物酒精生产领域。
酶水解是生物酒精生产的关键步骤之一，它能将复杂的碳水化合物（如纤维素和半纤维素）分解成可发酵的小分子糖。
不同种类的酶对玉米秸秆的酶水解效果不同，因此需要选择合适的酶进行研究。
丁醇是一种重要的生物燃料，其发酵过程需要基础的发酵技术和条件。
目前，针对玉米秸秆的酶水解和生物酒精工艺研究尚不充分，因此还需要进一步开展相关的研究。
二、研究目的本研究旨在探索玉米秸秆作为生物质资源的利用途径，具体目的如下：1. 选择适宜的酶对玉米秸秆进行酶水解，并分析其主要的影响因素；2. 利用响应曲面法优化酶水解的工艺参数，提高酶水解的产酒效率；3. 研究不同的发酵条件对丁醇产量和质量的影响，探讨最佳的发酵条件；4. 探究一种高效利用玉米秸秆的生物酒精生产新方法。
三、研究方法1. 实验材料：玉米秸秆、纤维素酶、木质素酶和半纤维素酶；2. 实验步骤：a. 玉米秸秆的处理将玉米秸秆去皮、切碎，并放入酶水解缸中进行酶水解。
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肖 琼等：玉米秸秆超声辅助的酶水解
素酶促水解有很大的影响。综合考虑酶解得率和超声波操作成本，采用１０ ｍｉｎ的超声时间较适宜。
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ｐＨ对酶水解的影响
图２超声时间及ｐＨ对酶解得率的影响 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｐＨ ｏｎ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｙｉｅｌｄ
２．２超声时间对酶水解的影响
当底物浓度为５０ ｇ／Ｌ，酶用量为１５ ＩＵ／ｇ，超声功率３０ ｗ，在不同的超声时问下酶解４ ｈ，酶解得
率与超声时间的关系见图２ａ。
由图２ａ可见，经超声波辐射后酶解得率较未加超声波的酶解得率有大幅度提高，超声５、１０、２０、
３０、４０ ｍｉｎ的酶解得率分别为１２．ｏ％、１４．４％、１４．７％、１５．４％和１３．２％，比未加超声波的酶解得率
笔者将超声波技术应用于植物纤维原料的酶水解，以提高酶解速率，缩短酶解时间，以期促进可再 生资源的开发利用。
１ 材料与方法
１．１ 材料 玉米秸秆。产自江苏省徐州市，原料经自然风干后，粉碎至４０～６０目，在室温条件下保藏于广口
瓶，备用。玉米秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成，其含量分别为３５．６％、２２．５％和 １８．１％。
（＋未加超声波；小３０Ｗ；斗６０Ｗ；十９０Ｗ；＋１８０Ｗ）
４８ ｈ，超声功率３０、６０、９０、１８０ Ｗ的酶解得率分别为２３．３％、２２．１％、２１．７％和１７．４％，较未加超声波的
酶解得率（１３．１％）分别提高了７７．９％、６８．７％、６５．６％和３２．８％。在３０～１８０ ｗ范围内，随着超声功率
３结 论
（１）在超声频率为２０ ｋＨｚ、超声功率为３０ Ｗ、超声时间为１０ ｍｉｎ的条件下，纤维素酶的最适用量为 ２０ ＩＵ／ｇ（绝干底物），最适酶解温度为５０℃，最适ｐＨ为４．８，其４８ ｈ酶解得率达到２７．３％，比未加超声 波时提高了４８．３％。
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酶解时间Ｈｙｄｍｌｙｓｉｓ ｔｉｍ矾ｌ
酶水解反应的速度逐渐变慢，最后趋于稳定。不同 功率的超声场对酶解反应的影响不同，总的来说， 经超声波辐射后酶解得率较未加超声波的高，酶解
图１ 超声波功率对酶解得率的影响
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｐｏｗｅｒ ｏｎ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｙｉｅｌｄ
的增大，酶解得率表现出逐渐降低的趋势。这表明低功率超声波可提高酶水解速率，增加反应系统内流
体的循环速度，强化传质，破坏底物抗水解的稳定性；另一方面，超声功率过大时，超声波的剧烈刺激对
酶的结构产生影响，使酶活力下降。而且超声功率过高，会使反应器内发生局部温度瞬时升高的现象。
实验表明，超声功率在３０ Ｗ时酶水解效果最佳。
在温度５０℃、ｐＨ４．８、超声功率３０ Ｗ、超声时间１０ ｍｉｎ条件下，不同酶用量对玉米秸秆酶解得率的
影响结果见图３ｂ。由图３ｂ可见：经超声波场的辐射，不同酶用量的酶解得率均高于未加超声波的酶解 得率。酶用量为ｌＯ、１５、２０、２５和３０ ＩＵ／ｇ时，超声波场下的酶解得率分别比未加超声波的酶解得率提
第３１卷第４期 ２００７年７月
南京林业大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａ ｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖ０１．３１，Ｎｏ．４ Ｊｕｌ．，２００７
玉米秸秆超声辅助酶水解
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肖 琼１’２ ，姚春才¨，勇 强１，崔 玲１
以５０ ｇ／Ｌ的玉米秸秆为底物，不同的ｐＨ对酶解得率的影响见图２ｂ。由图２ｂ可以看出，经超声波
场的辐射，不同ｐＨ的酶解得率均高于未加超声波的酶解得率。ｐＨ从４．４到４．８，酶解得率逐渐升高； ．ｐＨ为４．８时，酶解得率最高，达到１４．４％；以后又逐渐下降。在超声场和非超声场中酶的最适ｐＨ都 是４．８，说…明 日｜在 。亡一ｊ｜定 ｜皇条 一基件ｚ匕下｜ｃ拯超吉声波对酶的微细结构活性部位影响不大。
度的升高，空化作用显现，在液体介质中微泡的形成和破裂及伴随能量的释放，产生瞬时局部高温、高 压，可产生自由基，如水分子电离产生Ｈ·和ＯＨ·自由基，这些自由基可进入酶活性中心，破坏酶分子
构象。因此，当水浴温度进一步升高时，一方面酶蛋白受热变性，另一方面可能是自由基的破坏作用，导
致酶解速率下降。
基
ａ
摹
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ｗｉｔｈｏｕｔ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ；Ｃｏｒｎ ｓｔｏｖｅｒ；Ｃｅｌｌｕｌａｓｅ；Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ
●
超声波是频率高于２０ ｋＨｚ的弹性机械波，它的穿透能力极强，在液体介质中容易形成声空化。空 化时可产生高温、高压，导致自由基形成及产生强大的冲击波和微射流‘卜引。植物纤维原料是地球上最 丰富的可再生资源，利用生物技术糖化纤维素原料进一步生产酒精、单细胞蛋白、有机酸等，可改变传统 的生产方式，开辟饲料、发酵工业原料和人类食品的新来源‘３｜。但传统的条件下纤维素酶的酶解速率较 慢，过程较长［４］。已有的研究表明适宜的超声波可促进植物原料的纤维素酶水解‘引。
＊通讯作者（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ａｕｔｈｏｒ）：姚春才，男，教授，博士生导师。
万方数据
一８５—
南京林业大学学报（自然科学版）
第３１卷第４期
１．２主要实验设备 超声波细胞粉碎仪：ＡＰ一２０３型，上海杰理科技有限公司（频率２０ ｋＨｚ，功率可调范围Ｏ～３００ Ｗ，
间隔３０ Ｗ，变幅杆直径８ ｍｍ）。紫外可见分光光度计：ＵＶ一２８０２Ｓ型，尤尼柯（上海）仪器有限公司。 １．３玉米秸秆的酶水解
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２．５酶用量对酶水解的影晌
在纤维素的酶法糖化工艺中，降低纤维素酶的成本是该工艺在经济上能否过关的关键因素之一，所 以确定适宜的酶用量尤为重要。
２ 结果与分析
２．１ 超声波功率对酶水解的影响
当底物浓度为５０ ｇ／Ｌ，酶用量为１５ ＩＵ／ｇ（绝干
筋
底物），超声时间为１０ ｍｉｎ，超声功率为３０、６０、９０、
加
１８０ Ｗ条件下，酶解４８ ｈ。超声波功率对酶解得率 的影响见图１。
由图１可知，与未加超声波相比，加超声波并未 明显影响纤维素酶水解玉米秸秆的反应历程，两种 条件下的酶水解表现出相同的变化趋势，即在酶解 初期，Ｏ～８ ｈ反应速率较快；随着酶解时间的延长，
（１．南京林业大学化学工程学院，江苏 南京 ２１００３７；２．南京信息工程大学环境科学与工程学院，江苏 南京 ２ｌ００４４）
摘 要：利用超声波技术研究了外加超声场条件下玉米秸秆的纤维素酶水解过程。结果表明：超声波可有效 地提高玉米秸秆的纤维素酶水解得率，减少酶用量。在超声频率２０ ｋＨｚ、功率３０Ｗ、作用时间１０ｍｉｎ的超声 场下，纤维素酶的最适滤纸酶活用量为２０ ＩＵ／ｇ，最适水解温度为５０℃，最适ｐＨ为４．８，其４８ ｈ酶解得率达到 ２７．３％，比未加超声波时酶解得率提高了４８．３％。 关键词：超声波；玉米秸秆；纤维素酶；酶水解 中图分类号：Ｑ９３９．９７；ＴＱ３５３；０４２６．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００一２００６（２００７）０４—００８５一０４
一步增加了底物与酶相结合的几率，到３０ ｍｉｎ时达到最大；此后，随着处理时间的继续延长，部分纤维
素酶的活性部位被超声波逐渐破坏，而且随着处理时间的延长，超声波的驻波会引起一定范围内的聚合
作用，超声波的能量转化为热能，温度升高而使纤维素酶部分失活。由此可见超声波的处理时间对纤维
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２００７年总第１３０期
２．４酶解温度对酶水解的影响 水浴温度分别为４５、５０、５５℃，超声波功率３０ ｗ，超声时间１０ ｍｉｎ条件下，酶解４ｈ的结果见图３ａ。
由图３ａ可以看出：超声波场下的纤维素酶水解最适作用温度与非超声波场下纤维素酶水解最适作用温
度５０℃相一致。超声场条件下不同水浴温度的纤维素酶解得率均高于其相应的未加超声波的酶解得
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南京林业大学学报（自然科学版）
第３ｌ卷第４期
高了１．３０、１．２５、１．１６、１．１３、１．１２倍，说明超声条件下达到相同的酶解得率时所需的酶用量少。于淑娟 等研究了超声波作用下纤维素酶水解动力学，结果表明使用超声场后所需的酶用量少凹］，与此次实验的 结论一致。因酶用量大于２０ ＩＵ／ｇ时，酶解得率几乎不再变化，综合考虑酶解得率和成本等因素，在超 声波作用下最佳酶用量为２０ ＩＵ／ｇ。
称取一定量的底物，加入适量酶液和水，用Ｏ．０５ ｍｏｌ／Ｌ的柠檬酸缓冲溶液调节酶解初始ｐＨ，在一 定温度的恒温水浴中进行超声酶解。超声作用一定时间后停止超声，继续酶解‘４｜。酶解结束后离心分 离，上清液用ＤＮＳ法测其总还原糖含量。酶解得率按下式计算：
酶解得率（％）一（还原糖总量×ｏ．９ｘ１００）／底物中的纤维素及半纤维素总量 １．４分析测定方法