用于伯米达草连续水解以生产生物燃料的电纺纤维素纳米纤维

《BioEnergy Research》：Electrospun Cellulase Nanofibers for Continuous Hydrolysis of Bermuda Grass for Biofuels

本研究采用聚乙烯醇电纺法封装哈茨曼木霉纤维素酶于纳米纤维膜，优化组成为13% PVA和25%酶液，证实封装效果及亲水性和力学性能。pH 7.0和70°C时活性最高，连续水解20次后保留50%活性，为可持续生物燃料生产提供新策略。

　　

摘要

随着木质纤维素水解对稳定生物催化剂需求的增加，现场生产的真菌酶混合物展现了巨大的潜力。将这些酶固定化可以提高其稳定性，实现重复使用，并降低成本，从而使其成为可持续工业过程的可行选择。本研究探讨了通过静电纺丝技术，将来自Trichoderma harzianum BPGF1的部分纯化纤维素酶直接封装到聚乙烯醇（PVA）纳米纤维中的方法。确定用于膜合成的最佳溶液组成为13%（w/v）PVA和25%（v/v）的酶。扫描电子显微镜证实了酶已被成功封装在纳米纤维中。静电纺丝得到的酶纳米纤维（ENF）的润湿角为37.78°，表明其具有亲水性。ENF的杨氏模量为28.39 MPa，显示出良好的抗拉强度。研究了pH值和温度对ENF的影响，发现其在pH 7.0和70°C时的酶活性分别达到最大值，优于游离酶。使用Michaelis–Menten动力学方法确定了酶的动力学参数。实验表明，ENF在预处理过的Cynodon dactylon草料水解过程中能够产生可发酵糖类以用于生物燃料生产。即使经过20次循环后，ENF仍保持了初始酶活性的50%，这为其在连续水解中的应用带来了希望。