任省涛，程可可，宋安东，张建安

1 河南农业大学生命科学学院，郑州 450002

2 清华大学核能与新能源技术研究院，北京 100084

蒸汽爆破玉米秸秆酶解动力学

任省涛1,2，程可可2，宋安东1，张建安2

1 河南农业大学生命科学学院，郑州 450002

2 清华大学核能与新能源技术研究院，北京 100084

为了掌握蒸汽爆破玉米秸秆的酶解特性，研究了不同底物浓度、酶浓度、温度对反应速率的影响。运用米氏方程对酶解动力学过程进行拟合，结果表明，纤维素酶对该玉米秸秆的水解反应在反应前3 h符合一级反应，可用米氏方程对其进行拟合。在转速为120 r/min、酶浓度为1.2 FPU/mL、pH 5.0、温度为45 ℃时米氏常数Km为11.71 g/L，最大反应速率Vm为1.5 g/(L·h)。确立了包括底物浓度、酶浓度、温度在内的酶解动力学模型，该模型适合温度为30 ℃~50 ℃。

米氏方程，玉米秸秆，酶解，动力学，纤维素酶

Abstract:In order to learn the enzymatic hydrolysis characteristics of steam-explosion pretreated corn straw by cellulase, the effects of substrate concentration, cellulase concentration and temperature were determined. The kinetics of the hydrolysis reaction could be described with the Michealis-Menten equation, and the hydrolysis reaction obeyed the classical first-order reaction rate in the first three hours. In the condition of 45 °C and pH 5.0 and the stirring rate 120 r/min, the Michealis constant (Km) and maximum rate (Vm) for 1.2 FPU/mL of cellulase were 11.71 g/L and 1.5 g/(L·h). The kinetic model, including the parameters such as substrate concentration, enzymatic concentration and temperature, was suit for the hydrolysis reaction under the temperature range from 30 °C−50 °C.

Keywords:Michealis-Menten equation, corn stover, enzymatic hydrolysis, kinetics, cellulase

最近几十年内，全球变暖日益严重，温室气体特别是 CO2气体的排放已经成为人类关注的焦点。化石燃料的燃烧是产生温室气体的直接来源，已成为环境污染的主要根源[1-2]。化石燃料是不可再生资源[3]，随着化石燃料的日益枯竭，许多国家都在积极探索新的能源以应对能源危机。生物质能源一直是人类赖以生存的重要资源，在整个能源系统中占据重要地位。我国生物质原料非常丰富，年产量约11.45亿吨，其中秸秆就达7亿多吨，玉米秸秆占到了35%，为我国能源问题提供了巨大的资源[4-5]。

但是由于植物本身对纤维素酶的抗逆性，直接利用纤维素酶酶解植物秸秆效率很低，一般进行预处理。……