[发明专利]一种表征木质素与纤维素酶相互作用的方法

说明书

本申请公开了一种表征木质素与纤维素酶相互作用的方法，先制备木质素溶液，然后将木质素溶液滴加在表面等离子共振技术金芯片上，旋涂制得木质素膜；将纤维素酶通入SPR仪器，实时监测木质素组分和纤维素酶之间动态吸附过程，获得木质素与纤维素酶相互作用结果。本申请的表征木质素与纤维素酶相互作用的方法，利用SPR评估纤维素酶和木质素之间吸附和解离的过程，可有效得到两者之间相互作用的结合力和解吸力，利于更加详细的研究纤维素酶和木质素之间作用机理，为下一步的科学研究奠定坚实的理论基础，具有很好的实用性。

技术领域

本申请属于植物纤维原料预处理技术领域，涉及纤维素糖化技术，具体涉及一种表征木质素与纤维素酶相互作用的方法。

背景技术

将纤维素废弃物通过生物炼制技术制备生物乙醇和生物基化学品，近年来已成为农林业和工业生物技术领域的研究热点。木质纤维资源制备生物乙醇和生物基化学品，主要包括原料预处理、纤维素糖化、糖液发酵和产品提取等步骤。其中，纤维素糖化是木质纤维素制备生物乙醇和生物基化学品的关键技术，预处理是实现高效纤维素糖化效率首要步骤。稀酸预处理是木质纤维素生物炼制常见的预处理方法，已经广泛用于木质纤维原料的预处理。然而研究发现，以降解和溶出半纤维素为主的稀酸预处理对提高木材类和竹材类原料糖化效率的效果不大，虽然半纤维素降解使物料的孔隙率和比表面积大幅度增加，提高了纤维素酶对纤维素的可及性，但预处理物料的糖化率仍然较低。这主要是预处理后残留在物料中的木质素和预处理过程中所形成的假木质素(木质纤维素中碳水化合物，在预处理过程中降解形成葡萄糖和木糖通过脱水缩合、芳构化形成的小球状物质，称为“假木质素”)，对纤维素酶具有无效吸附，从而降低纤维素酶水解。

目前，研究稀酸预处理过程中生成的假木质素和残留木质素与纤维素酶的相互作用机制，是木质纤维生物炼制重要的关注点。通常认为，木质素的疏水性、带电性和官能团等理化特性使木质素分子与纤维素酶分子以一定的作用力相互吸附，被吸附的纤维素酶与木质素“牢固”结合，减少了水解体系中游离纤维素酶，从而降低纤维素糖化效率。

现有的研究木质素与纤维素酶之间相互作用的方法，主要是将酶添加到木质素溶液中，测定吸附后上清液中酶浓度与初始酶浓度差值，通过始末变化得到木质素与酶的吸附结果。然而，这种传统方法无法得到微观角度整个吸附与解吸动态过程与结合力，并不能有效解析出木质素和纤维素酶的相互作用机制。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本申请所要解决的技术问题是提供一种表征木质素与纤维素酶相互作用的方法，利用表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR)评估纤维素酶和木质素之间吸附和解离的过程，得到两者之间相互作用的结合力和解吸力。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：

一种表征木质素与纤维素酶相互作用的方法，先制备木质素溶液，然后将木质素溶液滴加在表面等离子共振技术金芯片上，旋涂制得木质素膜；将纤维素酶通入SPR仪器，实时监测木质素组分和纤维素酶之间动态吸附过程，获得木质素与纤维素酶相互作用结果。

所述的表征木质素与纤维素酶相互作用的方法，包括如下步骤：

1)预处理物料的制备；

2)表面木质素(SL)的制备；

3)残留木质素(MWL)的制备；

4)木质素和纤维素酶之间动态吸附过程检测；

配置0.5％的表面木质素DMSO溶液和残留木质素DMSO溶液，随后将用平口注射器滴加100μL溶液在表面等离子共振技术金芯片上，静置1min后，用旋涂仪以5kr/min的速度旋涂制得木质素膜，在40℃下真空干燥4h，然后在去离子水中清洗确保DMSO完全去除，在40℃下真空干燥12小时；