糖化分析研究VIP免费

抽象由于生物质的顽固性，诸如挪威云杉的木质纤维素材料的糖化具有挑战性，并且它需要优化，有效的预处理和酶水解工艺以使其在工业上可行。在这项研究中，我们报告了通过控制释放过氧化氢（H2O2）成功实现的亚硫酸盐制云杉酶酶促糖化（Borregaard的BALI™工艺）。）用于激活纤维素分解酶制剂中存在的溶解性多糖单加氧酶（LPMO）。在与工业相关的条件下，我们在4天内达到了85％的糖化收率，即商业纤维素酶混合物CellicCTec3的酶剂量为4％（w/w底物干物质），底物负载为12％（w/w））。H2O2的添加以及所得到的受控的高LPMO活性对糖化速率和最终糖滴度具有积极影响。显然，高水平的LPMO活性取决于向反应器中注入LPMO共底物H2O2，因为原位生成H2O2来自分子氧的限制。这些示范规模的实验为使用H2O2改善大规模工业规模的木质纤维素生物质的酶促糖化奠定了坚实的基础。©2020作者。化学工业协会和JohnWiley＆Sons，Ltd.出版的生物燃料，生物产品和生物精制。背景酶促糖化是将木质纤维素材料转化为可发酵糖的关键步骤。在大多数生物精炼厂中，这是必不可少的过程，但由于商业酶价格昂贵，因此必须将酶的消耗降至最低。因此，要实现工业规模的商业化，就需要对原料进行有效的预处理和高效的酶促工艺。木质纤维素生物质主要由纤维素，半纤维素和木质素组成，它们组装在复杂的基质中。这种组织使木质纤维素材料难以降解，如果没有某种形式的预处理，它们的酶水解作用将不充分。此类预处理可能包括化学，机械和物理处理，这些处理会破坏共聚木质纤维素基质，并使多糖纤维更容易被酶吸收。1所需的预处理严重程度取决于原料。例如，木材需要比农业生物质更苛刻的预处理。2，3预处理还可以包括分离过程，其中在酶促过程之前除去一部分原料，例如木质素。纤维素分解酶包括纤维素酶，其是可作用于纤维素原纤维并释放纤维素寡糖，纤维二糖或葡萄糖作为其产物的水解酶。4其他水解酶包括半纤维素酶，其通过分解半纤维素作为纤维素酶的辅助酶。仅在2010年才发现的溶血性多糖单加氧酶（LPMO）5是一种功能强大的附加工具，因为这些酶可以利用氧化机制在多糖的最难降解区域裂解糖苷键。6-11它们裂解在纤维素链内键，从而产生新的接入点为水解纤维素酶。自发现以来5O2LPMO被认为是LPMO的主要共同底物，但最近的发现表明LPMO可以利用过氧化氢（H2O2），并且这种共同底物在驱动LPMO反应方面更有效。2，13尽管有许多关于LPMOs，的天然共底物的性质一些讨论8，14-16很显然，使用h的2ö2可以加速LPMO反应和使在厌氧条件下使用这些酶的。12，13，17重要的是，LPMO动作需要降低功率，要么“最初的”中酶H2O2驱动的反应，或在O2驱动的反应中每个催化循环传递两个电子。8，12应当注意的是，在有氧条件下和在还原剂的存在下，H2ö2将形成原位选自O2。15，18的LPMO反应包含h2ö2作为共底物可以被描述为一个过氧反应其中H2ö2将与LPMO活性位点的还原的铜原子反应，形成铜氧基[CuO的]+种类。该铜氧基从纤维素中糖苷键的C1或C4碳原子中抽取一个氢原子。随后是C1或C4的羟基化反应，以及随后的自发消除反应19，这导致糖苷键断裂。20挪威公司BorregaardAS开发的BALI™（博勒加德高级木质素）工艺将木质纤维素生物质分馏为木质素和糖流，可以加工成增值化学品。21该工艺显示出不同寻常的多功能性，因为它可以应用于多种原料，包括蔗渣，硬木和软木。除了通过亚硫酸盐蒸煮步骤产生具有商业吸引力的富含木质素的料流外，BALI™预处理工艺还可以生产出木质素含量低且易于酶解的纤维素纸浆。22，23值得注意的是，在预处理过程中产生并存在于所谓的亚硫酸盐废液（SSL）中的木质素磺酸盐可能对随后的酶促糖化作用有益，因为它们代表着降低功率，这是驱动LPMO反应所必需的。21，24确实，木质素磺酸盐已被证明的工作作为还原剂的LPMOs并增加BALI™-pretreated云杉的酶解糖化效率。22在发现使用H2O2推动LPMO反应的潜力后，我们12证明了H2O2的受控添加可能导致实验室规模的酶生物质的更有效处理。13在最近的一项研究中，我们表明可以通过电极测量氧化还原电位（ORP）来确定在控制糖化H2O2的条件下，LPMO在酶促糖化反应中是有活性的还是无...