优良性状纤维素酶-离子液体耦合催化纤维素糖化反应规律研究

用设计合成的分子结构中带有电负性大的原子或基团的新型离子液体溶解纤维素，构建纤维素-离子液体均匀溶液体系。将经过遗传改造、化学修饰及固定化后的纤维素酶用于催化上述均匀溶液中的纤维素糖化反应，利用这些离子液体能有效溶解和降解纤维素的特点，提高纤维素酶对纤维素的可及性，加快酶解糖化速率，使纤维素高效转化成单糖。优选出能有效溶解和降解纤维素并能保持纤维素酶活力和稳定性的新型离子液体，创制出适合于此反应体系且具有高活力和稳定性的优良性状纤维素酶。研究新型离子液体、优良性状纤维素酶的结构与性能之间的关系，探索新反应体系的反应规律和作用机制。以期解决纤维素刚性结晶结构导致的难溶解性及其在糖化过程中存在的纤维素酶对纤维素的可及性差、酶活力低等瓶颈问题，为实现纤维素高效转化利用与糖化过程的清洁化提供理论支持。

1天然纤维素酶的修饰.针对普通纤维素酶在对纤维素有优良溶解性的含氯基离子液体中的稳定性和活性低的问题，采用不同分子量的聚乙二醇衍生物为修饰剂，与纤维素酶共价结合，成功创制了N-端修饰的纤维素酶Cell-ALD；该新型纤维素酶酶活能在1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐[Bmim]Cl保持70%以上，而普通纤维酶在该离子液体下活性基本丧失，并提出了Cell-ALD酶解纤维素的作用机理。.2与纤维素酶有良好相容性离子液体的设计合成.目前对纤维素具有良好溶解能力的离子液体多数对纤维素酶有毒害作用，故研制对纤维素酶具有良好生物相容性的离子液体是实现纤维素高效糖化的关键；依据纤维素的溶解机理，设计合成了多种咪唑类离子液体，筛选出一种对纤维素酶有良好生物相容性的新型离子液体-1-羟乙基-3-甲基咪唑醋酸盐[C2OHmim][OAc]；在该离子液体体系下，普通纤维素酶可保持75%以上的活性，并研究了在该离子液体体系下酶解纤维素的作用机理。.3纤维素酶的固定化.分别以壳聚糖和介孔分子筛（SBA-15）为载体，固定化纤维素酶，研究了所得固定化纤维素酶的酶学性质，发现固定化纤维素酶的最适pH、反应温度、热稳定性、操作稳定性和储存稳定性均优于游离酶；考察了在离子液体体系下固定化酶的活性，发现在[Emim]OAc离子液体体系下固定化酶具有较高的酶活力。